1-MCP緩釋處理對氣調貯藏后的‘安久’梨貨架期品質的影響

李小娟，聶鈺洪，支歡歡，董 宇,3,

（1.鄭州輕工業大學食品與生物工程學院, 河南鄭州 450002；2.青海大學青海省農林科學院, 青海西寧 810016；3.俄勒岡州立大學園藝系, 美國胡德里弗 97031）

‘安久’梨（Pyrus communisL.Anjou）是美國西北地區種植面積最大的西洋梨品種。與‘巴梨’銷售季從當年9月到次年2～3月相比，其銷售季可延長至次年7～8月，可滿足全年西洋梨供應。除了部分本土銷售外，主要外銷至加拿大、歐洲及部分南美洲國家，如巴西、智利等地。作為典型的西洋梨品種，‘安久’梨需要在-1.1 ℃下貯藏60 d后才能啟動梨果實后熟過程，并在貨架過程中軟化并散發濃郁香氣[1-3]。商業上，‘安久’梨可在冷庫（-1.1 ℃）中貯藏5個月或在O2濃度為1.5%且CO2濃度低于1%的氣調庫（-1.1 ℃）中貯藏8個月[4-6]。過度延長貯藏時間，梨果實（尤其是成熟度較高的果實）極易發生腐爛、虎皮病和黑心病等生理病害，嚴重地限制其貯藏品質，降低其經濟價值[7-9]。隨著全球消費者對西洋梨需求逐年增加，延長‘安久’梨貯藏時間和品質，并能在消費者購買后達到最佳賞味期，同時降低生理病害發生，是各大西洋梨包裝廠面臨的重要問題。目前研究發現‘安久’梨虎皮病的發生與α-法尼烯的氧化產物共軛三烯在果皮中的積累有關[9-11]，因此，包裝廠在包裝處理前要進行乙氧基喹啉（Ethoxyquin）處理[11-12]。但在2015和2018年（包裝廠會議），即使‘安久’梨經過乙氧基喹啉處理，在貨架期仍發生虎皮病[7]，導致果農和包裝廠造成巨大損失，此外歐盟已禁用乙氧基喹啉[10]，主要是由于乙氧基喹啉中的乙氧基醌亞銨及對氨苯乙醚具有致癌遺傳毒性。因此，尋找一種可替代乙氧基喹啉以控制虎皮病的綠色、安全的化合物質勢在必行。

由于α-法尼烯的合成是受果實內源乙烯誘導的，且在冷藏過程中乙烯生成量很低，故果皮中α-法尼烯含量無變化[13-15]。隨著進入貨架期，外界溫度升高導致果實內源乙烯合成加快，果實后熟進程啟動，α-法尼烯大量積累，出現升高趨勢，但隨著果實逐漸衰老，α-法尼烯被氧化成共軛三烯，其含量隨之降低，如果此時對乙烯信號途徑進行調控，將影響‘安久’梨虎皮病發生[9,13-16]。1-甲基環丙烯（1-Methylcyclopropene，1-MCP），作為乙烯受體的競爭性抑制劑，能夠顯著地抑制乙烯生成，進而影響與乙烯相關的生理生化反應，如衰老、黃化和軟化等[17-20]。根據本課題組前期研究發現當1-MCP熏蒸濃度升至0.15 μL·L-1時，1-MCP能夠有效抑制‘安久’梨中乙烯和α-法尼烯的生物合成，降低共軛三烯積累，進而抑制虎皮病發生[21]。但此濃度處理的梨果實即使移至室溫下也無法變軟[10,13]，嚴重影響了1-MCP在西洋梨中的商業應用。降低1-MCP濃度雖然可能使梨變軟，但是虎皮病無法有效地控制[21]。此外，研究發現對采收較晚成熟度較高的‘安久’梨果實，0.15 μL·L-11-MCP并不影響果實軟化能力，且此濃度1-MCP能夠抑制虎皮病發生，說明果實貯藏品質及軟化能力受1-MCP濃度和果實成熟度的影響[9]。因此，在制定1-MCP商業標準化使用時，需要考慮以上因素，同時也要考慮果園海拔、1-MCP處理溫度和時間、處理冷庫中剩余乙烯含量等因素[10,22]。由于1-MCP熏蒸處理可能造成貨架期果實無法軟化，因此本試驗采用1-MCP緩釋劑處理氣調后的‘安久’梨，研究在冷藏（10 d，模擬運輸過程）和貨架貯藏（21 d）過程中1-MCP緩釋處理對果實虎皮病和軟化能力的影響，為其商業應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

‘安久’梨 采自Lot 39（海拔10.06 m, Hood River,Oregon, USA）、Lot 375（海拔114.30 m, Odell, Oregon,USA）兩個果園，每個果園選擇成熟度相近（Lot 39果園的果實平均硬度為～64.35 N；Lot 39果園的平均硬度為～59.27 N）、大小一致（200±40 g）、無病蟲害和機械損傷的果實立即放入Duckwall-Pooley包裝廠的商業氣調庫（2.2% O2+0.05% CO2）中貯藏，貯藏6個月后，將兩個果園的果實中立即運回美國俄勒岡州胡德里弗農業研究和推廣中心冷庫進行1-MCP處理；正己烷、NaOH 美國 Sigma-Aldrich公司。

GC-8A氣相色譜儀 日本Shimadzu公司；GS-14質構儀 南非Güss公司；FRM01-F果實葉綠素含量測定儀 意大利Sinteleia公司；6001型榨汁機美國Acme公司；PAL-1手持數字糖度計 日本Atago公司；DL-15型自動終點滴定分析儀 美國梅特勒公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 材料處理 將每個果園的果實隨機分為2組，每組用果9箱（90個果實/箱），每箱果實均用PE保鮮袋包裝（每個PE袋有12個直徑為3 mm的孔）。在1-MCP處理的9個箱子中分別加入1個1-MCP緩釋包（Hazel100?，1-methylcyclopropene，Hazel Tech-nologies Co.），然后將果實置于另一冷庫貯藏。對照處理為未加入1-MCP緩釋包。在-1.1℃下冷藏10 d后（模擬運輸過程），將1-MCP處理果實和對照分別置于20 ℃不同貨架研究室中貯藏21 d，測定處理前、冷藏10 d后以及貨架貯藏21 d中（每隔3 d）的指標，每個時間點各處理用果30個，10個果實為1組重復。

1.2.2 測定指標與方法

1.2.2.1 果實腐爛率 參考Yu等[8]的方法，在冷藏及貨架貯藏過程中統計果實腐爛率。將發生腐爛的果實定義為發病果實，并根據公式：果實腐爛率（%）=（發病果實個數/總果實數目）×100，計算果實腐爛率，每個處理隨機取30個果實，重復3次。

1.2.2.2 果實虎皮病發病率 參考Zhi等[9]的方法，在冷藏及貨架貯藏過程中統計果實虎皮病發病率。將發生褐變面積＞0.6 cm2定義為發病果實，根據公式：果實虎皮病發病率（%）=（發病果實個數/總果實數目）×100，計算果實虎皮病發病率，每個處理隨機取30個果實，重復3次。

1.2.2.3α-法尼烯和共軛三烯含量 參考Anet[23]的方法，各處理隨機選取15個果實，5個果實為一個重復，重復3次，在果實赤道對稱位置用刀削取2 mm厚果皮，用直徑為1 cm的打孔器進行打孔，取10片果皮稱重后放入50 mL離心管中，加入25 mL正己烷避光振蕩提取30 min，提取液經濾紙過濾后測定232 nm處的吸光度用于計算α-法尼烯含量，測定281～290 nm處的吸光度，計算共軛三烯的含量，根據公式 ε232 nm=27,740 以及 ε281～290 nm=25,000 分別計算α-法尼烯和共軛三烯含量，單位為mg/kg。

1.2.2.4 乙烯釋放率 各處理隨機選取15個果實，5個果實為1個重復，將果實放置于3.8 L玻璃罐中，20 ℃密封1 h，隨后抽取1 mL氣體樣品注射到氣相色譜，利用火焰電離檢測器和Porapack Q柱（網孔為80/100，直徑3 mm，長2 m）測定氣體樣品中的乙烯含量，注入和檢測溫度分別為90和140 ℃，載體氣體流速為0.8 mL/s，單位為ng/kg/s。

1.2.2.5 果實硬度 沿果實赤道部位等距離的兩個位置，用刀削去2 mm厚果皮，用直徑為11.1 mm的探頭，測試距離為9 mm，以探頭插入果肉時受到最大阻力即為果實硬度（N），10個果實為1個重復，取平均值。

1.2.2.6 果皮葉綠素含量測定 在測定果實硬度之前，先用葉綠素測定儀沿果實赤道部位等距離的兩個位置進行測定，每個處理隨機取10個果實，重復3次，單位為IAD。

1.2.2.7 可溶性固形物含量 每個處理隨機取10個果實，切取100 g果肉，重復3次，用榨汁機進行榨汁，果汁用數字糖度計進行測定，單位為%。

1.2.2.8 可滴定酸含量測定 采用自動終點滴定分析儀測定可滴定酸含量，量取上述果汁10 mL，加入40 mL蒸餾水，放入終點滴定分析儀樣品槽中，用0.1 mol/L NaOH溶液進行滴定，滴定終點設置為pH8.1，根據公式計算可滴定酸含量（%）=V（消耗的NaOH 溶液體積）×0.1×0.067×50/10/100。

1.3 數據處理

本試驗數據采用SPSS 19.0軟件進行Fisher LSD多重比較分析，P＜0.05表示顯著差異。同時，利用Excel和Origin 2017軟件做圖。

2 結果與分析

2.1 1-MCP緩釋劑對‘安久’梨腐爛率和虎皮病發病率的影響

通常未經乙氧基喹啉處理的‘安久’梨果實在貨架期極易發生虎皮病，并伴隨著衰老和腐爛[13,21]。Lot 375和Lot 39果園的對照組果實在冷藏10 d中未發現腐爛果實，從冷藏10 d后第9 d貨架期時果實腐爛率開始逐漸增加（圖1A），其中Lot 375和Lot 39對照組果實腐爛率在經冷藏10 d后第21 d貨架期時分別達到13.33%和7.78%。而1-MCP緩釋處理的兩個果園果實在冷藏和貨架期中均未出現腐爛，說明1-MCP緩釋處理可抑制冷藏（模擬運輸過程）和貨架貯藏過程中果實腐爛。

圖1 冷藏和貨架貯藏過程中1-MCP緩釋劑對‘安久’梨腐爛率和虎皮病發病率的影響Fig.1 Effect of slow-release 1-MCP on rates of decay and superficial scald of ‘Anjou’ pears during cold and shelf storage

在經冷藏10 d后第6 d貨架期時，兩個果園的對照組果實均出現虎皮病（圖1B），隨后迅速增加，在第21 d貨架期時均到達100%，且兩個果園的對照組虎皮病發病率在冷藏及貨架貯藏過程中無顯著差異。而1-MCP處理的兩個果園果實均從冷藏10 d后第12 d貨架期時發現虎皮病，隨后緩慢增加，在冷藏10 d后第21 d貨架期時Lot 375和Lot 39的果實虎皮病發病率分別為12.22%和13.33%。

2.2 1-MCP緩釋劑對‘安久’梨α-法尼烯和共軛三烯含量的影響

虎皮病的發生與果皮中α-法尼烯的氧化產物共軛三烯的積累有關[24-26]。由圖2A所示，兩個果園的對照和1-MCP處理組果實α-法尼烯含量都在經冷藏10 d后第6 d貨架期時達到峰值（Lot 375和Lot 39 對照組分別為 83.68 和 87.73 mg·kg-1；Lot 375 和Lot 391-MCP 處理組分別為52.58 和53.75 mg·kg-1），隨后逐漸降低。兩個果園的對照組果實共軛三烯含量均在經冷藏10 d后第9 d貨架期時達到峰值，之后緩慢下降（圖2B）。而1-MCP處理的兩個果園果實在冷藏及貨架貯藏過程中緩慢增加，且含量明顯低于對照組。結果表明，1-MCP緩釋處理可減少因乙烯誘導的α-法尼烯的生成，降低共軛三烯積累，最終降低虎皮病發病率，使其在商業可接受的范圍之內（在‘安久’梨貯藏期間，控制虎皮病發病率＜30%為包裝廠可接受范圍）。

2.3 1-MCP緩釋劑對‘安久’梨乙烯釋放率的影響

在冷藏開始時，兩個果園‘安久’梨均有乙烯生成（圖3）。在冷藏（10 d）過程中，兩個果園的對照組和1-MCP處理果實之間乙烯釋放率無明顯差異。當果實置于20 ℃下，Lot 375對照組果實乙烯釋放率從冷藏10 d后第3 d貨架期時開始迅速增加，且在經冷藏10 d后第15 d貨架期時達到峰值25.26 ng/kg/s，但隨著貨架時間延長而迅速下降。Lot 39對照組果實乙烯釋放率在經冷藏10 d后第12 d貨架期時達到峰值13.51 ng/kg/s，隨后維持在穩定的水平。兩個果園1-MCP處理果實乙烯釋放率在經冷藏10 d后第18 d貨架期時均低于1.00 ng/kg/s。在經冷藏10 d后第21 d貨架期時，只有Lot 375果園1-MCP處理果實乙烯釋放率升到2.99 ng/kg/s，說明緩釋型1-MCP 與熏蒸型 1-MCP（SmartFresh?）[8,10,13,21,24]一樣均可抑制果實內乙烯合成。

圖3 冷藏和貨架貯藏過程中1-MCP緩釋劑對‘安久’梨乙烯釋放率的影響Fig.3 Effect of slow-release 1-MCP application on ethylene production rate of ‘Anjou’ pears during cold and shelf storage

2.4 1-MCP緩釋劑對‘安久’梨果實硬度的影響

通常當地‘安久’梨采收是按照由低海拔向高海拔的順序進行，因此Lot 375果園果實采收較晚，其果實硬度較低。此外，本課題組前期研究發現‘安久’梨在O2濃度為2%的氣調庫中貯藏8個月內其果實硬度雖然下降，但差異不顯著[27]。在冷藏過程中，兩個果園對照組果實硬度并無明顯變化，但進入貨架期后，果實硬度隨貯藏時間延長而迅速降低（圖4）。在經冷藏10 d后第6 d貨架期時，Lot 375對照組果實硬度為23.52 N；在經冷藏10 d后第9 d貨架期時，Lot 39對照組果實硬度為22.53 N，即進入最佳賞味期（果實硬度＜24 N）[9,28-29]。與對照組相比，1-MCP緩釋處理可顯著抑制果實軟化，且1-MCP處理的果實硬度下降緩慢。值得注意的是在經冷藏10 d后第21 d貨架期時Lot 375果園1-MCP處理的果實硬度下降至24.76 N，所有果實均發生軟化，且此時腐爛率和虎皮病發生率均較低（圖1A和B），但Lot 39果園1-MCP處理的果實硬度為39.14 N。說明在采收期人工缺乏時，高海拔地區果園‘安久’梨采收后可先進行氣調處理，待出庫、清洗、分揀和包裝處理后加入緩釋型1-MCP，可在不影響果實軟化能力下，延長貨架期果實品質、降低生理病害發生。

圖4 冷藏和貨架貯藏過程中1-MCP緩釋劑對‘安久’梨果實硬度的影響Fig.4 Effect of slow-release 1-MCP application on fruit firmness of ‘Anjou’ pears during cold and shelf storage

2.5 1-MCP緩釋劑對‘安久’梨果皮葉綠素含量的影響

隨著貨架期延長，兩個果園對照組和1-MCP處理的果實果皮顏色由綠變黃，葉綠素含量呈下降趨勢（圖5和圖6）。與對照組果實相比，1-MCP處理的葉綠素含量下降緩慢，且兩個果園之間無明顯差異。Lot 375果園的對照組果實在冷藏10 d后第6 d貨架期時，葉綠素含量下降至1.65 IAD。根據圖6所示，此時Lot 375果園的對照組果實果皮顏色與第0 d貨架期（葉綠素含量為1.78 IAD）無明顯差異。但從冷藏10 d后第9 d貨架期時開始，Lot 375果園的對照組果實果皮葉綠素含量迅速降低，同樣的結果在Lot 39果園的對照組果實中也可觀察到，說明‘安久’梨果皮顏色由綠轉黃是其衰老的重要標志。此外，采收時硬度較低的Lot 375果園的果實其成熟度較高，失綠較快。而1-MCP緩釋處理在冷藏及貨架貯藏過程中均明顯抑制兩個果園果實果皮葉綠素降解，使果實果皮持綠更持久。

圖5 冷藏和貨架期過程中對照和1-MCP緩釋處理的‘安久’梨Fig.5 Appearance of control and slow-release 1-MCP treated‘Anjou’ pears during cold and shelf storage

圖6 冷藏和貨架貯藏過程中1-MCP緩釋劑對‘安久’梨果皮葉綠素含量的影響Fig.6 Effect of slow-release 1-MCP application on peel chlorophyll content of ‘Anjou’ pears during cold and shelf storage

2.6 1-MCP緩釋劑對‘安久’梨可溶性固形物和可滴定酸含量的影響

Lot 375果園的對照組果實在冷藏及貨架貯藏過程中可溶性固形物含量呈先升后降再升的趨勢（圖7A），高峰出現在冷藏10 d后第6 d貨架期時。Lot 375果園的對照組果實可溶性固形物含量一直維持在較穩定的水平，但低于Lot 39果園的對照組果實。Lot 39果園1-MCP處理的果實可溶性固形物含量在冷藏10 d后第6 d貨架期出現高峰，隨后緩慢下降，且Lot 375果園1-MCP處理的果實可溶性固形物含量一直維持在較低的水平。從上述結果可知1-MCP緩釋處理對果實可溶性固形物含量影響較小。

貯藏過程中，果實的可滴定酸含量變化與其貯藏能力有直接關系[30]。出庫時，果實硬度較低的Lot 375果園對照組果實可滴定酸含量隨著貯藏時間延長而迅速下降（圖7B）。在冷藏10 d后第18 d貨架期時，其果實可滴定酸含量下降至0.078%，而Lot 39果園對照組果實為0.091%。與對照組相比，1-MCP處理的果實均維持較高的可滴定酸含量，且Lot 39果園果實可滴定酸含量高于Lot 375果園。說明1-MCP緩釋處理可延緩果實可滴定酸含量降低，延長果實貯藏能力。

圖7 冷藏和貨架貯藏過程中1-MCP緩釋劑對‘安久’梨可溶性固形物和可滴定酸含量的影響Fig.7 Effect of slow-release 1-MCP application on soluble solids content and titratable acidity of ‘Anjou’pears during cold and shelf storage

3 結論

相比海拔較低的Lot 39果園，海拔較高的Lot 375果園‘安久’梨采收時果實硬度低，成熟度較高，經1-MCP緩釋處理后在冷藏10 d后第21 d貨架期時其果實硬度降至24.76 N，已基本達到鮮食要求，且此時腐爛率為13.33%，虎皮病發生率僅為12.22%，均在商業可接受范圍之內。另外，1-MCP緩釋處理可延緩果皮葉綠素降解，維持較高的可滴定酸含量，提高其貯藏能力。因此，緩釋型1-MCP可應用于成熟度較高的西洋梨，不但可延長其貨架期，降低生理病害發生，同時保持其軟化能力。