1-MCP对‘粉红女士’苹果果实采后生理及其品质的影响

王晓飞，杨艳青，任小林*，孙海亭，向春燕，孙炜尚

（西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100）

摘 要：为探讨1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）处理对‘粉红女士’苹果采后生理特性及其品质的影响。用1.0 μL/L的1-MCP处理‘粉红女士’苹果24 h，以不处理为对照，20 ℃条件下贮藏，定期测定贮藏期间的主要品质及相关生理指标。结果表明：1-MCP处理可保持苹果贮藏过程中的硬度、可滴定酸含量，延缓果皮油腻化的发生，显著抑制果实的呼吸强度和乙烯释放速率，推迟果实过氧化氢酶、过氧化物酶两种酶活性峰值的出现，并在一定程度上提高了超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性，有效抑制丙二醛含量的积累。因此，1-MCP处理可较好地调控‘粉红女士’苹果的相关生理代谢，改善果实的贮藏品质，从而有效延缓果实采后的成熟衰老进程。

关键词：‘粉红女士’苹果；1-甲基环丙烯；品质；采后生理

Effects of 1-MCP on Postharvest Physiology and Quality of ‘Pink Lady’ Apple Fruits

WANG Xiao-fei, YANG Yan-qing, REN Xiao-lin*, SUN Hai-ting, XIANG Chun-yan, SUN Wei-shang

(College of Horticulture, Northwest A & F University, Yangling 712100, China)

Abstract: This study was aimed to investigate the effects of 1-methylcyclopropene (1-MCP) on the postharvest physiology and storage quality of ‘Pink Lady’ apple fruits. The apples were stored at ambient temperature (20 ℃) after being fumigated with 1.0 μL/L 1-MCP. The firmness, titratable acidity content, the greasiness of the epicuticular wax, respiration rate, ethylene production rate, malondialdehyde content, and the activities of peroxidase (POD), superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) were measured regularly during storage. The results indicated that 1-MCP delayed the decrease of firmness and titratable acidity content of apples, and inhibited the greasiness of epicuticular wax. Fruits treated with 1-MCP experienced a significant reduction of respiration rate and ethylene production compared with control fruits. Treatment with 1-MCP not only retarded the changes in the activities of CAT and POD, but also increased the activities of SOD and CAT. Malondialdehyde content of apples was delayed obviously by 1-MCP. In conclusion, 1-MCP treatment could inhibit physiological metabolism, maintain fruit quality, and delay the senescence of ‘Pink Lady’ apple fruits.

Key words: ‘Pink Lady’ apples; 1-methylcyclopropene (1-MCP); quality; postharvest physiology

中图分类号：TS205 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）18-0219-05

doi:10.7506/spkx1002-6630-201418042

‘粉红女士’苹果由澳大利亚培育，由于其果实含酸量较高，硬度大，外观漂亮，被欧洲人士所喜爱，成为目前欧洲市场最走俏的苹果品种之一。‘粉红女士’苹果具有丰产、稳产、易管理、抗逆性强等优点，已在我国广泛栽培。但是‘粉红女士’苹果在贮藏过程中会发生果实表皮油腻化现象，果面如同涂有一层油脂，影响其外观品质，并且国外学者研究发现果皮油腻化严重影响消费者对苹果的选择[1]，因此果皮油腻化可作为衡量果实品质的指标之一。随着‘粉红女士’苹果栽培面积的迅速扩大和产量的逐年增加，如何保持其良好的品质和调控相关生理代谢，已是生产者及研究者十分关注的问题。

1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）是一种乙烯受体抑制剂，通过竞争乙烯作用受体而抑制植物的成熟和衰老，目前已广泛应用于果蔬保鲜业[2-4]。近年来，1-MCP对于‘粉红女士’苹果采后保鲜效应的研究已有一些，其中1-MCP对于果皮油腻化及抗氧化酶类的影响鲜有报道[5-6]。本研究用1-MCP处理‘粉红女士’苹果，对其常温贮藏期间的品质及相关生理代谢进行了研究，旨为‘粉红女士’苹果的贮藏保鲜提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试‘粉红女士’苹果于2012年10月31日采自陕西省白水县一长势良好的果园，采收当天运回实验室，剔除残次、病虫、机械伤害果后，挑选成熟度为八成熟，果实质量、大小和颜色均匀一致的果实进行实验处理。

供试1-MCP（有效成分0.14%的粉剂） 美国陶氏化学（上海）公司。

1.2 仪器与设备

GS-15型水果质地分析仪 南非Guss Manufacturer公司；GMK-835F型苹果酸度计 韩国G-WON Hitech公司；ETONG-7001型CO2分析仪 江苏亿通电子有限公司；TRACE GC ULTRA型气相色谱仪 美国GC公司。

1.3 方法

1.3.1 处理

将挑选的‘粉红女士’苹果果实随机分为2 组，所有处理均设3 个重复，分别进行以下处理：1）对照组（CK）：果实不采用任何处理，密封于气调箱中；2）1-MCP处理：参照孙希生等[7]的方法，1-MCP剂量为1.0 μL/L。对照和处理在20 ℃条件下密封24 h后，装入厚度0.02 mm的聚乙烯保鲜袋中于20 ℃条件下贮藏。每7 d取一次果，测定各项生理指标。

1.3.2 果实品质指标测定

硬度测定：采用GS-15型水果质地分析仪测定，探头直径11 mm；参数设定为：感应强度0.10 kg；测前速率10 mm/s；探头测试速率10 mm/s；探头回返速率5 mm/s；探头下压距离10.0 mm。

可滴定酸含量测定：用GMK-835F型苹果酸度计测定。

果皮油腻化程度测定：采用感官评定的方法，参照刘春香等[8]的方法。依据每个果实上果皮油腻化的面积占整个果面面积的百分比（I）分为11 个等级：未油腻化为等级0；0＜I≤10%为等级1；10%＜I≤20%为等级2；20%＜I≤30%为等级3；30%＜I≤40%为等级4；40%＜I≤50%为等级5；50%＜I≤60%为等级6；60%＜I≤70%为等级7；70%＜I≤80%为等级8；80%＜
I≤90%为等级9；90%＜I≤100%为等级10。感官评定小组由6 人组成，为缩小人为误差，对6 个人进行统一培训。油腻化程度是6 个人感官评定结果的平均值。感官评定果为固定的20 个果实。

1.3.3 乙烯释放速率与呼吸强度的测定

乙烯释放速率：用TRACE GC ULTRA型气相色谱仪测定，果实密闭1 h后抽取气体，GDX-502色谱柱，载气N2，柱温70 ℃，进样口温度70 ℃，氢气流量
0.7 kg/cm2，空气流量0.7 kg/cm2，氮气流量1.0 kg/cm2，进样量1 mL，氢火焰离子化检测器检测，检测室温度150 ℃；呼吸强度：用ETONG-7001型CO2分析仪测定[9]。

1.3.4 抗氧化酶类活性及丙二醛含量测定

果实用不锈钢刀片去皮1 mm，取样果肉部分。过氧化物酶（peroxidase，POD）活性测定：采用愈创木酚氧化法[10]，以每分钟1 g果实在470 nm波长处吸光度变化0.01为1 个酶活力单位；超氧化物岐化酶（superoxide dismutase，SOD）活性测定：采用氮蓝四唑（nitro-blue tetrazolium，NBT）光化还原法[11]，以抑制NBT光化学还原50%为1 个酶活力单位；过氧化氢酶（catalase，CAT）活性测定：参照邹琦[12]的方法进行酶活性的测定，以1 min OD240 nm值变化0.10为1 个酶活单位；丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量测定：按照郝再彬[13]的方法测定，采用硫代巴比妥酸比色法进行。

1.4 数据处理

采用 Excel 软件对数据进行分析与作图，并用SPSS专业统计软件进行差异显著性分析。P＜0.05表示差异显著，P＜0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 1-MCP处理对‘粉红女士’苹果品质的影响

2.1.1 1-MCP处理对果实硬度和可滴定酸含量的影响

图 1 1-MCP处理对‘粉红女士’苹果硬度（A）和
可滴定酸含量（B）的影响

Fig.1 Effect of 1-MCP on firmness (A) and titratable acid content (B) of ‘Pink Lady’ apple fruits

果实硬度是衡量果实耐贮性的一个重要指标，贮藏期间‘粉红女士’苹果的硬度呈逐渐下降的趋势。由图1A可知，1-MCP处理的果实能更好地维持果实硬度，下降速率较对照果实缓慢，差异显著（P＜0.05）。这说明，1-MCP可较好地延缓贮藏期内‘粉红女士’苹果果实硬度的下降，保持果实品质。

由图1B可以看出，随着贮藏时间的延长，果实的可滴定酸被逐渐消耗或转化，含量逐渐降低。贮藏初期‘粉红女士’苹果的酸度达0.61%，至贮藏末期，对照、1-MCP处理果实的可滴定酸含量分别为0.33%、0.39%，差异显著（P＜0.05）。说明1-MCP处理果实在一定程度上保持了‘粉红女士’苹果的果实酸度。

2.1.2 1-MCP处理对果皮油腻化程度的影响

图 2 贮藏期间‘粉红女士’苹果果皮油腻化程度的变化

Fig.2 Changes in greasiness level of fruit peels of ‘Pink Lady’ apples during storage

贮藏期间，随着果实成熟衰老，有些品种的苹果表皮逐步发生油腻化现象，严重影响果实的外观品质和商品价值。图2表明，在贮藏初期果实表皮未出现油腻化，在贮藏过程中，对照和1-MCP处理的果实先后出现油腻化现象，1-MCP处理果实的油腻化出现时间较对照推迟7 d。果皮在出现油腻化现象之后，随贮藏期延长油腻化程度不断加重。1-MCP处理果实的油腻化程度始终低于对照果实，差异显著（P＜0.05）。这说明1-MCP处理可有效抑制‘粉红女士’苹果的果皮油腻化程度，对果实外观品质的保持具有较好的利用价值。

2.2 1-MCP处理对‘粉红女士’苹果呼吸强度和乙烯释放速率的影响

图3A表明，在常温贮藏条件下，对照、处理果实均出现典型的呼吸跃变峰。对照果实14 d时出现呼吸跃变峰，1-MCP处理果实呼吸高峰出现时间较对照推迟了7 d。与对照果实相比，在整个贮藏期间，1-MCP处理果实的呼吸强度低于对照果实，差异极显著
（P＜0.01）。从以上结果分析，1-MCP处理能明显降低果实的呼吸强度。

从图3B结果显示，在采后贮藏过程中，果实出现乙烯释放高峰的时间与呼吸跃变峰出现时间相一致，1-MCP处理果实的乙烯释放高峰值只有对照果实乙烯释放峰值的46.94%，并且在整个贮藏期内，1-MCP处理果实的乙烯释放速率明显低于对照果实（P＜0.05）。由此可以看出，1-MCP能显著抑制‘粉红女士’苹果果实的乙烯释放速率，延迟乙烯释放高峰的出现。

图 3 1-MCP处理对‘粉红女士’苹果呼吸强度（A）和
乙烯释放速率（B）的影响

Fig.3 Effect of 1-MCP on respiratory rate (A) and ethylene production rate (B) of ‘Pink Lady’ apple fruits

2.3 1-MCP处理对‘粉红女士’苹果常温贮藏期间活性氧代谢相关酶活性及MDA含量的影响

图 4 1-MCP处理对‘粉红女士’苹果POD（A）、SOD（B）、
CAT（C）活性和MDA含量（D）的影响

Fig.4 Effect of 1-MCP on POD (A), SOD (B) and CAT (C) activities and MDA content (D) of ‘Pink Lady’ apple fruits

POD具有清除植物体内过氧化物的作用，可将 H2O2降解为对细胞无伤害的H2O和O2。由图4A可以看出，在常温贮藏期间，对照组、处理组果实的POD活性均呈现先上升后下降再缓慢上升的趋势，后者POD活性变化较缓慢，其峰值在第14天出现，较对照组延缓了7 d，峰值差异不显著（P＞0.05）。在贮藏28 d以后，1-MCP处理果实的POD活性始终低于对照组，差异不显著（P＞0.05）。

SOD可清除植物体内过量的超氧化物自由基，SOD活性的升高，对于保护果实起到一定作用。如图4B所示，‘粉红女士’苹果在贮藏过程中SOD达到高峰值后急剧下降后期缓慢上升。1-MCP处理和对照果实的SOD活性变化趋势相类似，均在第14天达到峰值且差异显著（P＜0.05），贮藏28 d后处理果实的SOD活性始终高于对照果实，差异不显著（P＞0.05）。因此，1-MCP处理‘粉红女士’苹果对保护果实起到一定的作用。

CAT可清除植物体内的活性氧，其活性的升高对于延缓果实的氧化衰老起着重要作用。从图4C可知，苹果的CAT活性在贮藏初期下降，对照果实在第7天达到最低值，而1-MCP处理果实峰值出现时间推迟到第14天，随后均呈现总体上升趋势。在28 d后，1-MCP处理果实的CAT活性明显高于对照组，差异显著（P＜0.05）。由此可知，1-MCP处理明显延缓‘粉红女士’苹果果实的CAT活性变化并提高酶活性，延缓果实衰老。

MDA是细胞膜脂过氧化作用生成的初级产物，其含量的增加是膜结构损伤的重要标志。图4D表明，‘粉红女士’苹果的MDA含量随着贮藏时间的延长逐渐升高。在贮藏21 d内，对照与处理组间MDA含量差异不显著
（P＞0.05），从贮藏21 d开始1-MCP处理果实的MDA含量明显低于对照组，差异显著（P＜0.05）。上述结果表明，1-MCP处理可延缓‘粉红女士’苹果果实MDA含量的增加，延缓衰老。

3 讨 论

1-MCP作为乙烯受体的特异性抑制剂，能不可逆的与乙烯受体相结合，抑制乙烯诱导的与果蔬成熟、衰老等一系列生理生化反应，使果实保持良好的品质[14-18]。研究表明，1-MCP可有效降低‘蜜脆’[19]、‘寒富’[20]、‘红富士’[21]等苹果果实的呼吸强度和乙烯释放速率，推迟其呼吸峰和乙烯峰的出现，进而延缓贮藏期间果实的硬度、可滴定酸含量下降速率，明显改善果实品质。本实验结果表明，经1-MCP处理后的‘粉红女士’苹果，呼吸高峰和乙烯释放高峰出现的时间推迟了7 d，呼吸强度和乙烯释放速率明显受到抑制，贮藏过程中的硬度、可滴定酸含量较对照果实高，这与前人研究结论相符。

目前，国内外学者普遍认为，苹果果皮油腻化是由果实表皮蜡质在含量和超微形态上的变化所引起，是果实成熟衰老的结果[22]。研究[23-24]发现，1-MCP处理可抑制不同品种苹果在贮藏过程中的果皮油腻化程度。本实验中，1-MCP处理延缓‘粉红女士’苹果果实表皮油腻化现象的发生时间且较好地控制果皮油腻化的发展，并且所有苹果果皮油腻化的发生均是在乙烯峰、呼吸峰出现之后。这可能是由于乙烯峰、呼吸峰出现后果实开始进入衰老阶段，因此发生油腻化现象，如果呼吸峰、乙烯峰出现时间被延迟，果皮油腻化的发生也相应推迟，这与Curry[22]在‘嘎拉’苹果上的研究结论一致，但是具体的发生机理还不清楚，有待进一步研究。

果蔬采后的呼吸和乙烯可促进体内活性氧的产生和积累，促进膜脂过氧化进程而导致组织衰老。植物组织活性氧清除体系中SOD可以催化O2－•生成H2O2后者再被POD或CAT催化生成H2O和O2，3 种酶协调一致，使活性氧维持在一个较低的水平，从而防止其毒害[25]。程顺昌等[20]对‘寒富’苹果的研究表明，1-MCP处理在一定程度上提高其常温贮藏期间的POD、SOD和CAT活性，抑制MDA含量的增加。樊秀彩等[26]研究证明，1-MCP能推迟猕猴桃采后SOD、POD活性峰值的出现，并提高这两种酶的活性。本实验研究发现，1-MCP推迟了‘粉红女士’苹果CAT、POD两种酶活性峰值的出现时间，不同程度地提高SOD和CAT两种酶活性，抑制MDA含量的积累，从而保持膜系统的完整性，延缓果实的衰老，这与前人的研究结果相类似。本实验中，28 d后1-MCP处理果实的POD活性较对照低，这可能是由于在逆境或衰老后期POD表现为伤害效应，1-MCP处理延缓果实后期POD活性的升高、降低其活性进而降低其伤害，这与沈广宁等[25]的研究一致。

本研究表明，1-MCP处理明显抑制‘粉红女士’苹果在常温贮藏过程中的呼吸、乙烯代谢，有效调节抗氧化酶的活性及降低膜脂过氧化程度，保持果实的贮藏品质，从而延缓采后的成熟衰老进程。

参考文献：

[1] RICHARDSON-HARMAN N, PHELPS T, McDERMOTT S, et al. Use of tactile and visual cues in consumer judgments of apple ripeness[J]. Journal of Sensory Studies, 1998, 13: 121-126.

[2] 董萍, 辛广, 张博, 等. 1-MCP处理对南国梨20 ℃贮藏期间香气成分的影响[J]. 食品科学, 2010, 31(22): 477-479.

[3] PIETRO R, EMILIANO C, SANTINA R, et al. Effect of 1-MCP treatment and N2O MAP on physiological and quality changes of freshcut pineapple[J]. Postharvest Biology and Technology, 2009, 51(3): 371-377.

[4] JUAN F M, ANALIA C, ALICIA R C, et al. 1-Methylcyclopropene (1-MCP) delays senescence, maintains quality and reduces browning of non-climacteric eggplant (Solanum melongena L.) fruit[J]. Postharvest Biology and Technology, 2011, 59(1): 10-15.

[5] 任艳, 任小林, 王胜男. 蜂胶对粉红女士苹果的保鲜效应[J]. 果树学报, 2010, 27(2): 289-292.

[6] 高华, 鲁玉妙, 袁景军. 粉红女士苹果冷藏与常温贮藏的乙烯代谢及果实品质变化[J]. 西北林学院学报, 2005, 20(1): 46-48.

[7] 孙希生, 王文辉, 王志华, 等. 1-MCP对苹果采后生理的影响[J]. 果树学报, 2003, 20(1): 12-17.

[8] 刘春香, 何启伟, 孟静静. 黄瓜感官检验与主要芳香物质、可溶性糖的相关关系[J]. 中国蔬菜, 2005(1): 12-14.

[9] 董晓庆, 饶景萍, 田改妮, 等. 草酸复合清洗剂对红富士苹果贮藏品质的影响[J]. 园艺学报, 2009, 36(4): 577-582.

[10] CHANCE B, MAEHLY A C. Assay of catalase and peroxidase[J]. Method Enzymol, 2001, 22(2): 764-771.

[11] 李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000: 167-169.

[12] 邹琦. 植物生理学实验指导[M]. 北京: 中国农业出版社, 2000: 163-170.

[13] 郝再彬. 植物生理实验[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2004.

[14] 杨虎清, 王允祥, 庞林江, 等. 1-MCP对不同成熟度白凤桃冷害发生的影响[J]. 果树学报, 2008, 25(1): 111-114.

[15] SISLER E C, SEREK M, DUPILLE E. Comparison of cyclopropene, 1-methylcyclopropene and 3,3’-dimethylcyclopropene as ethylene antagonists in plant[J]. Plant Growth Regulation, 1996, 18(3): 169-174.

[16] HASSAN F A S, MAHFOUZ S A. Effect of 1-methylcyclopropene (1-MCP) treatment on sweet basil leaf senescence and ethylene productionduring shelf-life[J]. Postharvest Biology and Technology, 2010, 55(1): 61-65.

[17] QIU Songshan, LU Changwen, LI Xihong, et al. Effect of 1-MCP on quality and antioxidant capacity of in vitro digests from‘Sunrise’ apples stored at different temperatures[J]. Food Research International, 2009, 42(3): 337-342.

[18] 张四奇, 陈发河. 1-MCP在果蔬采后保鲜上应用的研究进展[J]. 食品科学, 2006, 27(8): 262-265.

[19] 李倩倩, 任小林, 安慧珍, 等. 1-MCP和延迟预冷对‘蜜脆’苹果冷藏效果的影响[J]. 果树学报, 2012, 29(3): 398-403.

[20] 程顺昌, 冷俊颖, 任小林, 等. 不同环丙烯类乙烯抑制剂对苹果常温贮藏保鲜效果的影响[J]. 农业工程学报, 2012, 28(6): 269-273.

[21] 陈丹生, 苏新国, 郑永华, 等. 1-甲基环丙烯对红富士苹果贮藏品质的影响[J]. 食品科学, 2003, 24(9): 143-146.

[22] Curry E. Effects of 1-MCP applied postharvest on epicuticular wax of apples (Malus domestica Borkh.) during storage[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2008, 88(6): 996-1006.

[23] Fan X T, Blankenship S M, Mattheis J P. 1-Methylcyclopropene inhibits apple ripening[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science, 1999, 124(6): 690-695.

[24] DONG Xiaoqing, RAO Jingping, Donald J, et al. Wax composition of ‘Red Fuji’ apple fruit during development and during storage after 1-methylcyclopropene treatment[J]. Horticulture, Environment and Biotechnology, 2012, 53(4): 288-297.

[25] 沈广宁, 魏树伟, 王少敏. 1-MCP处理对套袋红富士苹果贮藏期间抗氧化酶活性和丙二醛含量的影响[J]. 山东农业科学, 2011(12): 31-34.

[26] 樊秀彩, 张继澍. 1-甲基环丙烯对采后猕猴桃果实生理效应的影响[J]. 园艺学报, 2001, 28(5): 399-402.