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        不同濃度1-MCP和1-OCP 處理對青熟期芒果后熟和衰老的影響*

        2012-12-25 05:55:32何曉慧孫海娟徐方旭馮敘橋
        食品與發(fā)酵工業(yè) 2012年12期
        關(guān)鍵詞:芒果乙烯硬度

        何曉慧,孫海娟,徐方旭,馮敘橋,3

        1(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品營養(yǎng)、質(zhì)量與安全研究所,遼寧沈陽,110866)

        2(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,遼寧沈陽,110866)3(渤海大學(xué)化學(xué)化工與食品安全學(xué)院,遼寧錦州,121013)

        芒果(Mangifera indica L.)屬于典型的呼吸躍變型果實(shí),果實(shí)的成熟有明顯的階段性,在青熟期后果實(shí)就逐漸轉(zhuǎn)向生理衰老,在呼吸躍變發(fā)生之后迅速進(jìn)入軟化階段,顏色轉(zhuǎn)黃,硬度下降,貯藏期大大縮短[1]。芒果的呼吸躍變可由體內(nèi)乙烯觸發(fā),抑制芒果體內(nèi)乙烯的產(chǎn)生或作用成為延長芒果貯藏壽命的有效途徑[1]。芒果采后的呼吸作用、硬度降低、后熟變色、衰老軟化等生理變化與果實(shí)品質(zhì)和耐貯運(yùn)性密切相關(guān)[2]。

        1-MCP是一種有效的乙烯效應(yīng)抑制劑,能夠在一定貯藏期內(nèi)與乙烯受體結(jié)合,從而阻斷乙烯與受體的正常結(jié)合,抑制乙烯所誘導(dǎo)的與果實(shí)后熟相關(guān)的一系列生理生化反應(yīng)[3]已在許多研究中被證實(shí),如可延緩蘋果[2]、梨[4]、獼猴桃[5]等呼吸躍變型果蔬的后熟。1-MCP具有結(jié)構(gòu)簡單、易于合成、使用劑量小和高效無污染等特點(diǎn)[6]。近些年,又發(fā)現(xiàn)1-MCP的8種結(jié)構(gòu)類似物(1-BCP,1-PentCP,1-HCP,1-HeptCP,1-OCP,1-DCP,1-ECP 和1-PCP)也有相類似的作用[7]。本研究以青熟期芒果為試材,探討了不同濃度1-MCP及其結(jié)構(gòu)相似物中相互間分子質(zhì)量差異最大的化合物1-OCP處理對青熟期芒果常溫貯藏期間生理品質(zhì)的影響,并對2種乙烯抑制劑的作用效果進(jìn)行比較。

        1 材料與方法

        1.1 試劑和儀器

        1-MCP粉劑,由中國農(nóng)科院果樹所提供(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.4%)。1-OCP的合成,主要參照Al Dulayymi[8-9]方法,在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院實(shí)驗(yàn)室合成(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%,液體),樣品被分裝成0.5 mL的小包裝,保藏于-80℃超低溫冰箱中備用,使用前用乙醚稀釋。

        離心機(jī)(CR-21G型,日立工機(jī)株式會社);旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(RE-52AA型,上海亞榮生化儀器廠);低溫生化培養(yǎng)箱(SHP-2500型,上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司);硬度計(jì)(GY-1型,東莞市塘廈精工儀器廠);真空泵(AP-01P型,天津奧特塞恩斯儀器有限公司);紫外分光光度計(jì)(UV-2000型,上海尤尼克儀器有限公司);電子天平(FA2004型,上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司);數(shù)顯恒溫水浴鍋(HH-4型,國華電器有限公司)。

        1.2 材料與處理

        本實(shí)驗(yàn)材料選用成熟度為80%~85%的芒果,品種為金龍,購買于芒果收獲季節(jié)的沈陽水果市場,當(dāng)天運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室,剔除殘次,挑選出無病蟲害、無機(jī)械損傷、質(zhì)量及顏色均勻一致、帶果柄1cm左右的芒果作為試驗(yàn)果。將挑選出的果實(shí)隨機(jī)分為7組,每組30個果,分別放入體積為0.125 m3的塑料帳內(nèi),并在室溫條件下密閉進(jìn)行以下處理。

        (1)1-MCP 處理:參照孫希生[10]的方法進(jìn)行,分別稱取一定量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.4%1-MCP粉劑,放入開放的培養(yǎng)皿中,置于3個放置有待處理果實(shí)的塑料帳內(nèi),加入一定量40℃溫水,使1-MCP濃度分別為1,5,50 μL/L,迅速封閉塑料帳。

        (2)1-OCP處理:分別量取一定體積1-OCP的乙醚溶液滴于濾紙上,置于3個放置有待處理果實(shí)的塑料帳內(nèi),使1-OCP 的濃度分別為 1,5,50 μL/L,迅速封閉塑料帳。

        (3)對照:果實(shí)不采用任何處理,密封于塑料帳內(nèi)。

        各處理在常溫下[(20±2)℃]下密封20 h后,裝入厚度0.02 mm的PE果蔬專用保鮮袋(國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程研究中心生產(chǎn))中于常溫[(20±2)℃]條件下貯藏,每個處理5袋(每袋6個果實(shí)),每隔2 d測定1次相關(guān)理化指標(biāo)。

        1.3 測定項(xiàng)目與方法

        1.3.1 成熟度觀察

        成熟度的分級標(biāo)準(zhǔn)采用Kobiler等[11]的方法。

        成熟度指數(shù)/%=〔∑(轉(zhuǎn)黃級別 ×該級別個數(shù))/(4×檢查總果數(shù))〕×100

        1.3.2 失重率的測定采用稱重法

        失重率/%=[(最初質(zhì)量-測定時質(zhì)量)/最初質(zhì)量]×100

        1.3.3 硬度

        果實(shí)硬度用GY-1型果實(shí)硬度計(jì)測定,每次取3個果實(shí)進(jìn)行測定,每個果實(shí)測定3個位置點(diǎn)的硬度,取平均值。

        1.3.4 可溶性固形物(SSC)測定

        采用WYT-1型(上海精密儀器儀表公司生產(chǎn))手持折光儀進(jìn)行測定。

        1.3.5 可滴定酸含量的測定

        參照寧正祥[12]的方法,采用酸堿滴定法法測定。

        1.3.6 呼吸強(qiáng)度

        呼吸強(qiáng)度的測定參照馮雙慶[13]的方法測定。

        1.3.7 過氧化物酶(POD,EC 1.11.1.7)活性

        POD活性的測定參照曹建康[14]的方法測定。

        1.3.8 丙二醛(MDA)含量測定

        MDA含量按照李合生[15]的方法進(jìn)行測定,采用硫代巴比妥酸比色法進(jìn)行。

        1.3.9 多酚氧化酶(PPO,EC 1.10.3.1)活性

        PPO參考林植芳等[16]的方法進(jìn)行測定。

        1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

        本試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)均為鮮重狀態(tài)下測得,采用SPSS 13.0專業(yè)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和作圖,并用t檢驗(yàn)方法進(jìn)行差異顯著性分析,P<0.05表示差異顯著,P<0.01表示差異極顯著。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 1-MCP和1-OCP處理對果實(shí)生理特性與衰老的影響

        2.1.1 對果實(shí)呼吸強(qiáng)度的影響

        在本次實(shí)驗(yàn)采用的3種濃度處理中,50 μL/L 1-OCP和5 μL/L 1-MCP處理抑制芒果果實(shí)的呼吸強(qiáng)度的效果優(yōu)于其他濃度處理。從圖1可以看出,在常溫貯藏條件下,各組芒果果實(shí)的呼吸強(qiáng)度呈先上升后下降趨勢,且呼吸速率出現(xiàn)了明顯的高峰,但不同處理之間的變化幅度有明顯差異。對照組果實(shí)在貯藏后的第13天出現(xiàn)了明顯的呼吸躍變高峰,呼吸強(qiáng)度為202.3 mg CO2/(kg·h),之后呼吸強(qiáng)度逐漸下降;而不同濃度的1-MCP和1-OCP處理的果實(shí)呼吸強(qiáng)度高峰出現(xiàn)在第16天,且均低于對照,分別為190.7 mg CO2/(kg·h)和 152.1 mg CO2/(kg·h),僅為對照組呼吸峰值的94.3%和75.1%。以1-OCP的抑制效果較好,1-MCP次之。

        圖1 1-MCP和1-OCP處理對芒果果實(shí)呼吸強(qiáng)度的影響

        2.1.2 對果實(shí)MDA含量的影響

        由圖2可以看出,1-MCP和1-OCP處理均能對芒果MDA含量變化產(chǎn)生影響,在芒果采后貯藏期間,對照、1-MCP和1-OCP處理果實(shí)的MDA含量變化趨勢相似,均表現(xiàn)為隨貯藏時間的增加緩慢上升,但不同處理的上升幅度有明顯差異。對照組上升幅度尤為明顯;1-MCP處理組的上升幅度最小,且果實(shí)的MDA含量明顯低于對照組,貯藏第10天時,對照組果實(shí)MDA含量為8.1 μmol/g,1-MCP處理果實(shí)的MDA含量還不到對照組果實(shí)的65%;而1-OCP處理MDA含量在整個貯藏過程中高于對照果實(shí)。上述結(jié)果表明,1-MCP與1-OCP處理對芒果果實(shí)膜脂過氧化作用具有一定的差異,其中1-MCP處理能抑制MDA含量的增加,對延緩果實(shí)的衰老有顯著效果。

        圖21 -MCP和1-OCP處理對芒果果實(shí)丙二醛含量的影響

        2.2 1-MCP和1-OCP處理對芒果常溫貯藏期間活性氧代謝相關(guān)酶活性的影響

        2.2.1 對果實(shí)POD活性的影響

        過氧化物酶(POD)活性的變化常用來作為果實(shí)后熟和衰老的一種指標(biāo),一般認(rèn)為果實(shí)衰老時POD活性上升,參與衰老有關(guān)的氧化反應(yīng),抑制該酶的活性可抑制果實(shí)的衰老過程[4]。從圖3可以看出,貯藏期間對照組果實(shí)的POD活性呈上升趨勢,經(jīng)1-MCP和1-OCP處理的果實(shí)均不同程度地降低了POD的活性,在整個貯藏過程中POD活性均明顯低于對照。在貯藏初期,2個處理組的POD活性保持較低水平,在第7天后開始迅速上升,13 d達(dá)到峰值,但峰值也小于對照組果實(shí),此后開始下降,其中1-MCP處理的峰值僅為對照組的78%,1-OCP為89%,1-MCP作用效果要優(yōu)于1-OCP。說明采用1-MCP處理可以更好地抑制果實(shí)POD的活性,明顯延緩黃皮果實(shí)采后衰老速度,延長其貯藏時間。

        圖31 -MCP和1-OCP處理對芒果果實(shí)POD活性的影響

        2.2.2 對果實(shí)PPO活性的影響

        PPO是含銅的氧化酶,該酶催化內(nèi)源性多酚物質(zhì)氧化成醌,再聚合成黑色素,使果蔬的色澤變劣,品質(zhì)下降[5]。由圖4可知,1-MCP和1-OCP處理均能有效抑制芒果果實(shí)PPO活性的變化,3組均呈逐漸增大趨勢,在貯藏初期,PPO活性較低,之后PPO活性逐漸增強(qiáng),貯藏到16 d時,各組果實(shí)的PPO活性均出現(xiàn)高峰,然后開始逐漸下降;1-MCP和1-OCP處理果實(shí)的PPO活性明顯低于對照組,其中1-MCP處理的峰值僅為對照組峰值的62%,1-OCP為76%,與對照組存在顯著性差異(P<0.05),其中1-MCP處理效果較好;但在貯藏后期,處理組與對照組果實(shí)PPO活性基本相同。

        圖4 1-MCP和1-OCP處理對芒果果實(shí)PPO活性的影響

        2.3 1-MCP和1-OCP處理對芒果常溫貯藏期果實(shí)品質(zhì)的影響

        2.3.1 對果實(shí)硬度的影響

        硬度是衡量果實(shí)本身特性和貯藏過程中及結(jié)束貯藏時果實(shí)品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)[7]。由圖5可以看出,隨著常溫貯藏時間的增加,對照組和處理組果實(shí)硬度均呈下降趨勢。1-MCP和1-OCP處理延緩了硬度的下降,在貯藏期間硬度均高于對照。第10天時,對照組果實(shí)硬度降為7.82 kg/cm2,1-OCP為12.63 kg/cm2、1-MCP 為 14.59 kg/cm2,各個處理果實(shí)硬度均顯著高于對照果實(shí),處理間差異顯著(P<0.05)。其中以1-OCP的抑制硬度下降的效果較好。表明1-MCP和1-OCP處理均能顯著抑制果實(shí)硬度的下降,防止果實(shí)軟化,保持貯藏期間果實(shí)品質(zhì)。

        圖5 1-MCP和1-OCP處理對芒果果實(shí)硬度的影響

        2.3.2 對SSC含量的影響

        由圖6可以看出,芒果在后熟過程中,隨著貯藏時間的延長SSC含量總體表現(xiàn)為上升趨勢。對照組果實(shí)的SSC含量在貯藏初期有一個明顯的升高過程,之后變化不大。1-MCP和1-OCP處理在一定程度上抑制了果實(shí)貯藏初期SSC含量增加,果實(shí)中SSC含量均低于對照,貯藏第13 d時,對照組SSC含量為12.3%,1-MCP為10.7%,1-OCP為7.9%,以1-OCP處理的效果較好。在貯藏后期,對照組與處理組之間沒有顯著差異。表明1-MCP及1-OCP處理均抑制了芒果果實(shí)成熟衰老的進(jìn)程,更好地保持了果實(shí)的品質(zhì),其中以1-OCP處理效果更顯著,但對芒果貯藏后期的品質(zhì)影響不大。

        圖6 1-MCP和1-OCP處理對芒果果實(shí)SSC含量的影響

        2.3.3 對果實(shí)成熟度指數(shù)和失重率的影響

        果實(shí)的色澤變化是果實(shí)成熟的最直觀表現(xiàn)。芒果采收時果肉類胡蘿卜素含量較低,隨著后熟期延長,類胡蘿卜素含量不斷上升,葉綠素含量逐漸下降,果實(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓狞S色。同時在芒果采后貯藏期間,由于機(jī)體的代謝消耗,果實(shí)重量不斷下降[9]。1-MCP和1-OCP處理均能有效抑制芒果果實(shí)重量的損失和成熟度進(jìn)程,由圖7中可看出,經(jīng)過1-MCP和1-OCP處理后果實(shí)的成熟度指數(shù)均顯著低于對照組,較好地延緩了果實(shí)成熟度進(jìn)程。

        圖7 1-MCP和1-OCP處理對芒果果實(shí)成熟度指數(shù)的影響

        由圖8中可看出,在貯藏期間,經(jīng)過1-MCP和1-OCP處理后果實(shí)的失重率均維持在較低水平,到14 d時,5 μL/L 1-MCP處理果實(shí)的失重率僅為1.21%,50 μL/L 1-OCP處理果實(shí)的失重率僅為1.92%,而對照果實(shí)的失重率已達(dá)到2.71%。

        圖8 1-MCP和1-OCP處理對芒果果實(shí)失重率的影響

        2.3.4 對可滴定酸含量的影響

        由圖9中可看出,各組芒果果實(shí)中可滴定酸含量在貯藏過程中總體呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢,對照組的降低速度明顯高于處理組。1-MCP和1-OCP處理均能有效減輕芒果可滴定酸含量的下降程度,可滴定酸含量始終大于對照組果實(shí),并且與對照差異顯著(P<0.05),其中1-MCP的抑制效果優(yōu)于1-OCP,但在貯藏后期,處理組和對照組果實(shí)中可滴定酸含量之間差異不顯著。

        圖9 1-MCP和1-OCP處理對芒果果實(shí)可滴定酸含量的影響

        3 討論

        1-MCP和1-OCP是分別具有1、8個碳原子支鏈的環(huán)丙烯類化合物,Sisler等[6,17]比較了 20 種環(huán)丙烯類化合物對香蕉貯藏保鮮的作用,結(jié)果表明它們均能抑制乙烯的作用,但是作用濃度和時間差異較大。芒果是一種典型的呼吸躍變型果實(shí),而呼吸作用與采后果蔬的成熟、品質(zhì)變化及貯藏壽命有密切的關(guān)系。芒果貯藏前采用1-MCP處理可以對果實(shí)呼吸強(qiáng)度產(chǎn)生影響,通過阻斷乙烯與受體的結(jié)合,抑制乙烯對果實(shí)后熟與衰老的催化調(diào)節(jié)作用,延遲果實(shí)的后熟與衰老[1]。在本次試驗(yàn)中,研究了不同濃度1-OCP和1-MCP對芒果貯藏效果的影響。結(jié)果表明,1-MCP的較好處理濃度為 5 μL/L,1-OCP 的為50 μL/L。處理濃度直接影響其處理效果,在一定范圍內(nèi),增加濃度可以縮減處理時間和提高處理效果,但過高濃度的處理可能導(dǎo)致反效果[18]。對于1-MCP,濃度為1 μL/L時不能較好的抑制乙烯與受體結(jié)合,因此效果沒有濃度為5 μL/L的1-MCP效果好。當(dāng)濃度達(dá)到50 μL/L時,濃度過高可能抑制了某些有利的代謝系統(tǒng),因而使得處理效果不佳。而對于1-OCP,由于其分子量及結(jié)構(gòu)支鏈長度的增加,抑制劑效果相對較弱,所以50 μL/L的1-OCP在處理芒果效果較1 μL/L和5 μL/L要好。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果以1-MCP和1-OCP最佳濃度處理效果進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示1-MCP的綜合效果優(yōu)于1-OCP,可能是由于1-OCP的分子量和C1碳鏈長度的增加影響了作用效果。Apelbaum[6]、Feng[18]、Sisler[17]等研究結(jié)果表明,1-MCP結(jié)構(gòu)類似物乙烯效應(yīng)抑制劑是在乙烯受體的結(jié)合點(diǎn)上與乙烯進(jìn)行競爭性的結(jié)合,而這種結(jié)合受環(huán)丙烯類化合物的空間位置,分子質(zhì)量大小結(jié)構(gòu),誘導(dǎo)效應(yīng),雙鍵與甲基位置等因素的影響,與C1位上的碳鏈長短有直接關(guān)系,并且不同植物組織的反應(yīng)與1-MCP及其結(jié)構(gòu)類似物的濃度有關(guān),有的組織需要更高的濃度來達(dá)到同樣的抑制效應(yīng)。所以在本實(shí)驗(yàn)中相同處理溫度及時間,1-OCP處理效果不如1-MCP的主要原因很可能是由于其分子質(zhì)量大,C1位上碳鏈長而導(dǎo)致其作用效果不如1-MCP處理效果。不同分子質(zhì)量的乙烯抑制劑對乙烯的抑制作用機(jī)理,在果實(shí)乙烯受體基因表達(dá)調(diào)控方面的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

        1-MCP和1-OCP處理與對照相比,均有效地抑制了果實(shí)的呼吸強(qiáng)度,推遲了呼吸峰的出現(xiàn),延緩了成熟進(jìn)程。果實(shí)硬度的降低是影響其貯藏和運(yùn)輸過程中品質(zhì)的重要問題[3]。1-MCP和1-OCP處理均能有效地抑制芒果硬度的下降速度,有效地防止果實(shí)的變軟,這與梨[4]、蘋果[2]、獼猴桃[6]等研究結(jié)果是一致的;同時,各處理果實(shí)的SSC含量的上升速度也均得到抑制,改善了果實(shí)貯藏品質(zhì),這與陳丹生等[19]的研究結(jié)果一致。但是,也有研究發(fā)現(xiàn)1-MCP處理對柑橘、香蕉[6]等果實(shí)的SSC含量幾乎沒有什么影響,這可能是不同果實(shí)材料對1-MCP處理的反映不相同。果實(shí)貯藏生理變化與酶的變化密切相關(guān)。POD被稱為果實(shí)后熟衰老中的保護(hù)酶,它活性的高低一定程度上反映了果實(shí)衰老的程度[20]。1-MCP和1-OCP處理均不同程度地抑制了后熟期果實(shí)中POD的活性變化,這與Apelbaum等人[18]在鱷梨上的研究結(jié)果相似。其中1-MCP作用效果較好。MDA是膜脂過氧化產(chǎn)物之一,它的增加是膜滲漏、衰老加速的一種體現(xiàn),MDA積累越多,表明組織保護(hù)能力越弱[20]。1-MCP處理減緩了芒果MDA含量的累積,維持了質(zhì)膜的完整性,而1-OCP處理卻在貯藏后期出現(xiàn)了傷害作用。這在梨、油柿、油桃等果實(shí)上有類似的報(bào)道[21]。PPO酶可促成黑色素聚合,使果蔬的色澤變劣,品質(zhì)下降[10]。1-MCP和 1-OCP處理均延緩了PPO活性的上升,大大降低了酶促褐變發(fā)生的機(jī)率,其中1-MCP處理效果較好。同時有效抑制了可滴定酸含量的下降速度和果實(shí)重量的損失,延緩了果實(shí)的后熟衰老,更好的保持果實(shí)的品質(zhì)。

        4 結(jié)論

        本研究表明,2種乙烯抑制劑1-OCP和1-MCP在芒果的貯藏保鮮中都具有保持果實(shí)品質(zhì),抑制生理代謝和調(diào)節(jié)貯藏期間活性氧代謝相關(guān)酶活性等積極作用,有可能應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐;5 μl/L 1-MCP處理綜合效果要優(yōu)于50 μl/L 1-OCP處理效果。

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