1-甲基環丙烯在葡萄采后貯藏中的應用及研究進展

王澤彬，集賢，蘭義賓，陳存坤，于晉澤，李志文，張業尼*，朱志強,*

（1. 天津農學院食品科學與生物工程學院，天津 300384；2. 國家農產品保鮮工程技術研究中心（天津）/農業農村部農產品貯藏保鮮重點實驗室/天津市農科院農產品保鮮與加工技術研究所，天津 300384；3. 中國農業大學，北京 100083）

上世紀80年代末，我國鮮食葡萄貯藏技術開始在市場上應用，并伴隨著家庭性機械節能冷庫的發展逐步推廣開來，從‘龍眼’‘巨峰’等個別品種到‘玫瑰香’‘紅地球’‘無核白’等多個品種上進行應用。特別是進入本世紀以來，隨著中大型冷藏庫、精準溫度管理、單段和雙段緩釋型保鮮劑、多形式保鮮包裝材料等技術的應用，鮮食葡萄采后靜態貯藏保鮮技術得到了大幅度的快速發展[1]。據不完全統計，近20年來，鮮食葡萄采后經過靜態貯藏環節再銷售的果實每年約40萬噸，貯藏期3～6個月，是元旦和春節期間消費者餐桌上重要的新鮮果品。

葡萄是一種非呼吸躍變型水果，采后損耗大，易出現果實脫落、果梗褐變、真菌感染等現象[2]。鮮食葡萄貯藏保鮮的主旨是在保持漿果品質新鮮的前提下延長貨架期，減少因采后生理代謝及病害等問題而造成商業損失[3]。在葡萄商品銷售中，綠色的果梗是衡量葡萄新鮮度的重要標識，是評價葡萄品質的又一重要方面，在一定程度上影響著消費者的購買欲望[4]。果實開始成熟時乙醇脫氫酶（ADH）活性上升以及VvADH2轉錄水平開始上調，Tesniere等[5]研究發現，1-MCP處理可以顯著降低成熟果實中ADH活性和VvADH2 mRNA表達水平，從而延緩葡萄的衰老。本文主要就1-MCP處理在鮮食葡萄采后貯藏中的應用研究進行了綜述，旨在為鮮食葡萄采后貯藏保鮮中的應用發展提供參考。

1 1-甲基環丙烯的作用及調控機理

1-甲基環丙烯（1-Methylcyclopropene，1-MCP）是一種乙烯受體抑制劑[6]，于上世紀90年代獲得專利，因其具有較低濃度下高效、便捷使用的優勢，在水果、蔬菜等園藝產品的貯藏保鮮上得到了商業應用[3]。它可阻斷與乙烯受體的結合，防止水果受到外源和自身產生的乙烯影響，延緩乙烯依賴性反應[7]。1-MCP不僅對蘋果、獼猴桃等呼吸躍變型水果有明顯的調控作用，而且對非呼吸躍變型水果有一定的調控作用，主要包括：（1）抑制衰老，如葡萄果軸褐變、火龍果鱗片和沙糖桔葉片的衰老；（2）抑制生理病害，如荔枝果皮褐變和枇杷內部褐變；（3）抑制變色，如在柑橘、草莓等果實上的應用[8]。

傳統觀點認為葡萄屬于非呼吸躍變型，但有研究表明乙烯參與調控葡萄果實的成熟過程，如轉色期葡萄果實的膨大、果皮的著色和成熟過程中酸度的降低以及類胡蘿卜素的生物合成。Chervin等[9]發現，‘赤霞珠’葡萄在轉色期出現了短暫的乙烯高峰，乙烯不僅參與誘導花青素合成相關基因（CHS、F3H和UFGT）的表達[10]，還參與調節葡萄漿果成熟過程中的糖代謝[11]。1-MCP作為乙烯受體抑制劑，與乙烯受體的結合力是乙烯的10倍，且具有比乙烯更高的雙鍵張力和化合能[12]。由于1-MCP與乙烯有著相似的物理性質，因此能夠長時間與乙烯受體中的金屬離子結合，且在新受體產生前，使乙烯無法對果蔬起到任何作用[13]。

研究顯示，1-MCP可以抑制葡萄果實中乙烯通路關鍵基因（ETR、EIN3、ERF1/2）的轉錄與表達[2,14]、延緩果梗褐變[4]和果實脫落[15]。Chervin等[11]發現，經1-MCP處理的‘赤霞珠’葡萄果實的蔗糖積累要少于對照組，1-MCP抑制了蔗糖轉運蛋白（SUC11和SUC12）的轉錄。VvEIL2和VvEIL4基因負責調控‘陽光玫瑰’葡萄果梗衰老過程中乙烯的合成和類胡蘿卜素代謝，經1-MCP處理后，VvEIL2的轉錄量增加，調控穗軸褐變過程中類胡蘿卜素代謝關鍵基因的表達，加速類胡蘿卜素的降解；同時，1-MCP處理降低了VvEIL4的轉錄水平，正向調節了乙烯信號轉導途徑的VvERF95的表達，降低了VvACS5和VvACO2的表達，導致貯藏期間穗軸乙烯產生減少，從而抑制果梗褐變[16]。可見，1-MCP處理對乙烯作用途徑起著抑制作用，它作為鮮食葡萄采后處理的保鮮措施，具有重要的應用價值。

2 1-MCP單處理效應

2.1 1-MCP對葡萄果實感官品質的影響

1-MCP能提高葡萄貯藏期間的外觀品質，保持葡萄果梗的綠色，降低果實腐爛率及掉粒率[17]。研究顯示，葡萄果梗與穗軸影響了葡萄整體呼吸強度和乙烯生成速率以及貯藏過程中葡萄品質[18]。1.0 μL·L-11-MCP熏蒸‘巨峰’葡萄，在8 d時果梗仍保持健康的綠色，而對照組因褐變嚴重失去了商品價值；葡萄果梗表皮細胞葉綠體呈完整態，葉綠素分解相關基因（VlNYC1、VlPAO、VlSGR1、VlHCAR）表達水平降低，以此推測1-MCP是通過抑制與葉綠素分解相關基因的表達來達到延緩果梗褐變的目的[19]。1-MCP能延緩與果梗脫落相關的物質代謝，減緩果梗的衰老，從而提高果實耐拉力。王寧等[20]用1.0×10-6的1-MCP于5 ℃下分別熏蒸新疆‘無核白’葡萄24、48 h，并于0 ℃貯藏，發現經1-MCP處理48 h的葡萄果實耐拉力較好，推測是由于果實脫落相關的物質代謝被延緩。

2.2 1-MCP對葡萄呼吸強度的影響

王寶亮等[21]使用1 μL·L-11-MCP熏蒸處理‘巨峰’葡萄，可以顯著降低穗軸果柄呼吸強度和乙烯生成量峰值，并且抑制果實的呼吸強度。賈艷萍等[22]同樣發現，采后1-MCP處理能夠有效地抑制‘無核寒香蜜’葡萄呼吸強度的升高，貯藏至60 d時，采前1-MCP處理的果實呼吸強度大于采后處理，因此認為整穗葡萄呼吸作用產生的CO2量和乙烯釋放量主要來自穗軸和果柄。

2.3 1-MCP對葡萄果實質地及營養物質的影響

在果蔬質構與營養成分方面，許多學者做了相關探究。田海龍等[23]發現，1μL·L-11-MCP處理能顯著抑制10 ℃下貯藏的‘乍娜’葡萄質構性能（果實硬度、彈性、凝聚性、咀嚼性等）的下降，效果要好于0.5 μL·L-11-MCP處理組。張翔宇[24]使用多元統計分析法對1-MCP處理葡萄進行了質地分析，穿刺測試結果表明，室溫為20 ℃時，1-MCP對果皮硬度、剛度有較大的影響，在貯藏后期與對照組參數差異顯著；全質構測試結果表明，1-MCP可以有效延緩‘巨峰’葡萄果實的彈性、凝聚性及咀嚼性。另外研究顯示，1-MCP在維持葡萄果實營養成分上也有作用，1 μL·L-11-MCP可以使‘戶太8號’‘木納格’‘乍娜’在貨架期的可溶性固形物、Vc含量維持在一定水平，并抑制可滴定酸含量的降低[7,25-26]。

2.4 1-MCP對葡萄中風味物質的影響

醇、醛、酸、酯、酮、萜烯等化合物是葡萄香氣的主要來源[27]，成熟葡萄含有大量揮發性風味物質，能產生讓人心情愉悅的香氣。葡萄風味在一定程度上由揮發性風味物質的種類、含量等因素決定[27]。經1-MCP處理的葡萄果實，整體風味相對較優，主要揮發性物質（醇類、醛類和酯類）波動較小[28]。張鵬等[29]使用1μL·L-1的1-MCP對‘陽光玫瑰’葡萄進行采前噴施和采后熏蒸處理，并于26±1 ℃下貯藏，結果表明，在貨架期間，對照組中萜類、酯類物質含量始終低于1-MCP處理組，說明1-MCP處理有利于‘陽光玫瑰’葡萄香氣的釋放，尤其是酯類物質。

3 1-MCP復合處理應用效應

3.1 1-MCP復合物理保鮮技術對葡萄貯藏品質的影響

常規物理保鮮方法，主要通過調節氣體組成、溫濕度以及壓力等參數，來減緩葡萄相關生理代謝，實現保鮮的目的[30]。其中，自發氣調包裝是一種低O2高CO2濃度的微環境透氣性塑料薄膜包裝，可抑制果實呼吸代謝，從而延緩衰老[31]。孫思勝等[32]研究發現，在4±0.5 ℃低溫下，1-MCP結合自發氣調包裝處理降低了‘夏黑’葡萄在貯藏期間的腐爛率，可以維持較高的感官品質以及營養物質含量，濃度為1.0 μL·L-1時處理效果最好。Wang等[2]研究了1-MCP在人工氣調下對‘巨峰’‘甬優1號’葡萄的保鮮效果，結果表明，1-MCP+80%O2、1-MCP+20%CO2處理均能抑制穗軸葉綠素降解從而防止褐變，促進酯類、萜類化合物的合成，降低多聚半乳糖醛酸酶（PG）、磷脂酶D（PLD）和β-半乳糖苷酶（β-Gal）等軟化酶的活性，維持較完整的細胞結構，特別是1-MCP+80%O2處理降低了落果率，抑制了醇類物質的積累，1-MCP+20%CO2處理維持了漿果的膜透性。

臭氧保鮮技術是利用臭氧的強氧化性來快速殺死果實表面的細菌，從而延長貯藏期[33]。吉寧等[34]先后用1 μL·L-11-MCP以及不同濃度的臭氧熏蒸處理‘水晶’葡萄，并貯藏于1±0.3 ℃、相對濕度為90±5%的保鮮庫內，發現1-MCP結合4 mg·L-1臭氧處理組在貯藏到60 d時，各生理指標均優于其它組，葡萄品質極高。研究發現，經一定劑量輻照處理過的果蔬，呼吸代謝被抑制，膜脂過氧化反應變弱，衰老進程緩慢[35]。貯藏期內，1-MCP結合60Co-γ輻照處理能降低‘水晶’葡萄腐爛率、掉粒率，延緩硬度、彈性、咀嚼性的下降速度，維持較好的內聚性，對‘水晶’葡萄有較好的保鮮效果[36]。

果實的呼吸與環境溫度相關，降低溫度可減弱呼吸強度，延長儲藏期。葡萄冰溫貯藏是將葡萄貯藏在0 ℃以下至其凍結點范圍內（以果梗冰點為依據），屬于非凍結保存，對細胞無傷害，可以最大限度地保持果實品質[37]。1.0 μL·L-11-MCP熏蒸處理結合冰溫貯藏能較好的保持‘乍娜’葡萄各項感觀品質指標，增加果實的硬度、彈性、咀嚼性，維持果實中營養物質含量，有效抑制果實中丙二醛、超氧陰離子自由基（O2

-）、H2O2含量的增加，與普通保鮮庫相比，貯藏期增加了20 d，應用前景良好[37]。

3.2 1-MCP結合化學保鮮技術對葡萄貯藏的影響

3.2.1 1-MCP結合ClO2保鮮劑對葡萄貯藏保鮮的影響

化學保鮮技術是利用化學保鮮劑對微生物的殺滅作用，從而達到保鮮的目的。二氧化氯氧化性極強，常被用于殺菌消毒。它可以殺滅細菌、病毒等多種微生物。ClO2保鮮劑通過釋放具有超強殺菌力的ClO2氣體達到殺菌保鮮的目的，1-MCP復合ClO2處理疊加了單一處理的優點。陳浩等[38]使用1-MCP+ClO2保鮮紙處理‘紅地球’葡萄，結果表明，在貯藏結束時‘紅地球’葡萄壞果率僅9.9%，感官評分90.30分。李江闊等[39]研究了冰溫（﹣0.5～﹣0.2 ℃）下1-MCP結合ClO2處理對‘紅地球’葡萄的保鮮效果，并分別對‘紅地球’葡萄進行1-MCP和ClO2熏蒸處理，熏蒸濃度和時間分別是1.0 μL·L-1、18 h和1.0 μL·L-1、10 min，結果表明復合處理組葡萄果實的腐爛率低，呼吸弱，可溶性固形物、Vc等營養物質的含量較高，細胞膜透性、丙二醛含量以及果梗褐變程度低；貯藏至105 d時，復合處理組掉粒率和腐爛率分別低于對照組4.7%和18.48%。馮敘橋等[40]研究也表明，1-MCP和ClO2復合處理對‘玫瑰香’葡萄具有良好的保鮮效果。

3.2.2 1-MCP結合SO2類保鮮劑對葡萄貯藏保鮮的影響

目前，SO2類保鮮劑是在采后葡萄貯藏中應用較為廣泛的化學保鮮劑，保鮮效果極佳。使用1-MCP結合SO2保鮮劑處理鮮食葡萄，可以解決貯藏過程中果梗褐變、掉粒、果實品質下降的問題。1-MCP釋放墊復合SO2殺菌袋處理的‘巨峰’葡萄可以將只有SO2殺菌袋包裝的葡萄保質期由4 d延長到8 d[41]。Na2S2O5遇水后可以釋放SO2，抑制微生物的繁殖，破壞有關氧化酶和水解酶的活性，起到保質、護色、延緩衰老的作用。陳浩等[42]研究發現，在溫度為﹣1±0.5℃、濕度為90%～95%的貯藏條件下，3 mg·kg-1FW的1-MCP與4 g·kg-1FW的Na2S2O5復合處理能抑制‘紅地球’葡萄多酚氧化酶（PPO）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、多聚半乳糖醛酸酶（PG）活性，增強過氧化氫酶（CAT）活性，從而延緩丙二醛、果實細胞膜相對透性的上升，有效延緩果實軟化。CT保鮮劑是由天津市國家農產品保鮮中心生產的一類含硫緩釋劑（SO2），1 μL·L-11-MCP結合CT保鮮劑處理有利于提高‘紅地球’‘木納格’‘水晶’葡萄貯藏期的果實品質[43-45]，抑制果梗及穗軸的呼吸作用，保持果梗鮮嫩鮮綠，減輕了漂白傷害作用。

4 結語與展望

前人的研究結果表明，1-MCP在果蔬采后貯藏保鮮中，可延緩果蔬衰老，延長果蔬貯藏（貨架）期，在一定程度上解釋了一部分呼吸躍變型果實的軟化調控機制，其中適當劑量的1-MCP處理能夠對葡萄果實產生積極的作用，降低了呼吸強度、腐爛率、掉粒率以及與漿果軟化有關酶的活性（PG、β-Gal等），維持了果實硬度、果梗色澤以及營養物質的含量等，可延遲葡萄果梗褐變現象的發生，可見葡萄采后用1-MCP處理具有一定應用前景價值。但是，由于鮮食葡萄品種多，品種間基礎生物學特性差異大，果穗生長期間多種因素（如生長激素）調控影響的差異也非常大，導致1-MCP對鮮食葡萄（非呼吸躍變型果實）貯運期間軟化調控機制不明確，特別是1-MCP對果肉質地、果皮、果梗等細胞超微觀結構的影響，以及最終將調控靶標機制深入到基因水平等方面的資料更是非常少，現有的研究結論仍存在一些分歧。

目前，1-MCP在葡萄貯藏方面的研究主要集中在應用上，在基因、蛋白、分子水平上的研究較少，在今后的研究與應用工作中還應加強以下幾方面：（1）從分子水平探究1-MCP對各類鮮食葡萄的保鮮作用機制；（2）完善1-MCP在鮮食葡萄采后應用技術標準的研究與制訂；（3）擴大1-MCP與其他技術協同效應的研究，確定最佳處理和貯藏工藝參數，發掘其最大應用潛能。總之，通過研究使其在果蔬保鮮上的應用更科學，空間更廣闊，更有的放矢。