1-甲基环丙烯与微孔气调包装复合技术对红苕尖保鲜品质的影响

蔡佳昂，赵霞，周静，肖婷，张敏

(西南大学 食品科学学院，食品科学与工程国家级实验教学示范中心，农业部农产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室(重庆)，重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆，400715)

红苕尖是红薯茎顶端的嫩叶部分，也称为红薯叶，柔软滑嫩、味美色鲜，富含多种维生素、蛋白质、矿物质等营养成分。红苕尖还具有药效功能，其含有的脱氢表雄甾酮可预防结肠癌和乳腺癌等疾病。因此，红苕尖有“蔬菜皇后”的美誉。然而红苕尖采收后极易萎焉腐烂，保鲜十分困难。1-甲基环丙烯(1-methylcy clopropene, 1-MCP)作为一种新型乙烯作用抑制剂[1]，具有无毒、低量、高效、稳定等优点，能特异性的与乙烯受体结合，从而有效阻止内源乙烯的合成和外源乙烯的诱导作用[2-3]。研究证明，1-MCP可以延缓西兰花[4]、油菜[5]、番茄[6]等贮藏期间的品质下降。微孔膜气调保鲜包装能显著改善包装内外气体交换, 利用果蔬自身呼吸作用和微孔对气体通透性来调节包装内气体的比例,控制果蔬的呼吸速度, 从而延长果蔬贮存时间和保鲜效果[7-8]。研究证明微孔气调包装对毛青豆[9]、生菜[10]、油麦菜[10]等有比较明显的保鲜效果。而利用1-MCP熏蒸和微孔包装复合技术对苕尖的保鲜未见报道，本实验主要通过对苕尖进行复合技术保鲜，研究1-MCP熏蒸和微孔包装对苕尖保鲜品质的影响，探索一种行之有效的保鲜技术。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜苕尖购于北碚天生农贸市场。挑选色泽饱满、无病虫斑、大小均一、成熟度一致的新鲜甘薯茎尖。

愈创木酚、聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙二醇6000(分析纯)、KI、可溶性淀粉、KIO3，重庆北碚化学试剂厂；L-蛋氨酸、核黄素(生化试剂)，重庆川东化工试剂公司;丙酮、30% H2O2、邻苯二酚、NaH2PO4·2H2O、Na2HPO4·2H2O、乙二胺四乙酸二钠 、聚乙烯吡咯烷酮，成都市科龙化工试剂厂；无水乙醇(分析纯)，重庆南方试剂厂；氮蓝四唑(NBT)，如吉生物科技；1-MCP粉末，咸阳西秦生物科技有限公司。

1.2 主要仪器设备

HI650R 台式高速冷冻离心机，湖南湘仪；DDS一307A电导率仪，上海雷磁公司 ；UV一2450PC紫外可见分光光度计，日本岛津公司；RXZ-800B智能人工气候箱，宁波东南仪器有限公司；Pac Check®Model 650EC顶空气体分析仪,美国mocon公司。

1.3 实验方法

1.3.1 处理方法

以PE保鲜袋(长宽为50 cm×30 cm，厚度为40 μm，石家庄诚胜塑业)为贮藏单元，每袋装入择好的红苕尖(100±5)g，分为4组，进行处理：CK组，将未熏蒸的红苕尖放入聚乙烯(polyethylene, PE)保鲜袋中；微孔组，将未熏蒸的红苕尖放入8孔PE保鲜袋中；1-MCP组，将经过12 h熏蒸的红苕尖放入PE保鲜袋中；复合组，将经过12 h熏蒸的红苕尖放入8孔PE保鲜袋中。8孔处理是采用0.3 mm的针在PE保鲜袋两面中段贴近产品位置分别打4个孔，四孔成菱形分布，相邻2个孔距离10 cm。贮藏在4 ℃左右、RH 90%～95%的气候箱中，每个处理重复3次，每个重复组量为6袋，每3 d进行观察，测定指标。

1.3.2 腐烂指数

腐烂指数采用陈学红等[11]方法，稍加改动。

以苕尖表面出现水渍状腐烂斑点作为腐烂的判别依据，见表1。

表1 腐烂指数级别标准Table 1 Indicators of decay index of sweet potato leaves

按公式(1)计算腐烂指数：

(1)

1.3.3 呼吸强度测定

呼吸强度采用 Pac Check®Model 650EC顶空气体分析仪进行测定。随机选取100 g左右苕尖，放入真空干燥皿中，静置1 h，测量真空干燥皿中初始CO2体积分数φ1、最终CO2体积分数φ2。通过排水法测定放置苕尖的真空干燥皿中剩余空间体积(即为密闭空间体积)，环境温度为 25 ℃。计算公式为：

呼吸强度RI/[mg·(kg·h)-1]=

(2)

式中：φ1，顶空气体分析仪测定的真空干燥皿中初始CO2体积分数，%；φ2，顶空气体分析仪测定的真空干燥皿中最终CO2体积分数，%；V，密闭空间体积，mL；m，蔬菜的质量，kg；t，测定时间，h；T，环境温度，℃；M，CO2摩尔质量；-273.15，绝对零度；22.4，摩尔体积比。

1.3.4 Vc含量测定

Vc含量测定采用曹建康等[12]的方法，碘酸钾滴定法。

1.3.5 叶绿素含量测定

叶绿素采用林本芳[4]的方法。

1.3.6 电导率测定

电导率采用葛林梅等[13]方法，稍有改动。

用打孔器将苕尖切成直径10 mm的圆片，称取1 g放于40 mL重蒸水(25 ℃恒温)中平衡1 h，搅拌均匀后测电导率(γ0)。再将浸有样品的重蒸水加热至沸腾，30 min后拿出自然冷却至25 ℃，加重蒸水至原刻度，测其电导率(γ1)。

(3)

1.3.7 过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)活性测定

CAT、SOD、POD、PPO活性采用曹建康等[12]方法。

1.3.8 感官评定

由5人组成评定小组。感官评定采用李方[14]的方法稍加改动，加权平均，色泽、形态和质地的加权系数分别为0.4、0.2、0.4，根据总分评定样品品质,见表2。

表2 贮藏效果感官评分标准Table 2 Indicators of sensory evaluation of sweet potato leaves

1.4 数据分析

实验数据采用Excel处理，利用Origin 8制图，利用SPSS 22软件进行数据单因素显著性方差及Duncan多重比较，显著性水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 1-MCP与微孔气调包装复合技术对腐烂指数的影响

在整个贮藏期间，苕尖的腐烂指数在明显上升，在贮藏后期腐烂的速率加快。在贮藏第12天，3组处理组与CK组形成了显著性差异(p<0.05)，且在12～18 d内，复合组与CK组、微孔组形成了极显著性差异(p<0.01)。由此可见，1-MCP熏蒸和8孔气调保鲜都能减缓苕尖的腐烂速率，两者的复合作用效果更佳。颜廷才等[15]研究发现气调和1-MCP处理能够抑制软枣猕猴桃腐烂率的上升。1-MCP通过延缓果实衰老，增加果实本身病害抵抗性[16]；微孔气调作为一种自发气调方式，则通过创造出一种低氧和一定CO2含量的环境抑制苕尖呼吸作用和微生物的生长，从而减缓蔬菜腐烂[17]。

图1 1-MCP与微孔气调包装复合技术对腐烂指数的影响Fig.1 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on rot index of sweet potato leaves

2.2 1-MCP与微孔气调包装复合技术对呼吸强度的影响

呼吸作用会消耗苕尖的营养物质，加快其衰老腐败，因此呼吸强度是判断苕尖衰老速率的一个重要的指标。由图2可知，CK组的呼吸高峰出现在第9天；微孔组呼吸高峰出现在第12天；而1-MCP组和复合组呼吸高峰出现在第15天，且在贮藏后期，与其余两组形成了极显著性差异(p<0.01)。

图2 1-MCP与微孔气调包装复合技术对呼吸强度作用Fig.2 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on respiration intensity of sweet potato leaves

由此可见，1-MCP熏蒸和8孔气调保鲜能够推迟苕尖呼吸高峰的出现时间。这与王宝亮、王志华等[18]对巨峰葡萄经过1-MCP处理所得到结果和HONG[19]对鲜切洋葱进行气调包装的结果相似。

1-MCP熏蒸处理能够抑制呼吸作用，可能是由于1-MCP处理阻断了乙烯所诱导的生理生化反应，如呼吸所必需酶的激活及呼吸作用相关的必需酶的基因表达[20-21]。自发气调形成低O2高CO2的环境，并通过气调袋内外的气体交换来维持内部相对稳定的低O2高CO2平衡[22]，从而减缓苕尖的呼吸作用。

2.3 1-MCP与微孔气调包装复合技术对Vc含量的影响

在整个贮藏期间，苕尖Vc的含量一直呈现下降的趋势。在0～9 d，Vc下降速率要小于9～18 d。在贮藏后期，CK组苕尖Vc含量已下降81.49%，微孔组保持27.27%Vc含量，1-MCP组保持34.66%Vc含量，而复合组仍能保持约40%的Vc含量，且在第18天，复合组与CK组形成显著性差异(p<0.05)。由此可知，1-MCP熏蒸和8孔气调保鲜的复合技术能更好地维持苕尖Vc含量。

在植物细胞中活性氧产生的主要位点是有着很高氧化代谢活力或者维持电子传递的器官，包括叶绿体、线粒体和一些酶促反应[23-24]。抗坏血酸作为非酶保护系统的一员有着清除活性氧的职责。因此，微孔处理和1-MCP熏蒸能够通过降低苕尖呼吸作用，减少自由基的产生，从而减少Vc的消耗，维持较高的Vc含量。也有研究认为1-MCP是通过抑制ASA降解酶来维持抗坏血酸的含量，MA等[25]研究发现，1-MCP通过下调西兰花细胞中参与AsA降解途径的BO-APX1和BO-APX2基因转录表达，上调抑制AsA降解的BO-DHAR和BO-GLDH基因表达，从而抑制AsA含量的下降，提高抗氧化水平。无氧呼吸能造成Vc异常分解[10]，因此微孔气调保鲜能通过降低苕尖的呼吸作用和推迟无氧呼吸，减缓苕尖Vc含量下降速率。SAITO[26]研究发现气调包装能保持芦笋Vc含量。

图3 1-MCP与微孔气调包装复合技术对Vc含量作用Fig.3 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on ascorbic acid of sweet potato leaves

2.4 1-MCP与微孔气调包装复合技术对叶绿素含量的影响

色泽是影响消费者购买苕尖的重要原因之一，待苕尖采摘后，其体内的叶绿素、花青素等开始降解，导致苕尖开始黄化。如图4所示，在贮藏期间，叶绿素含量都呈下降趋势，但处理组的叶绿素含量普遍高于对照组。贮藏前期叶绿素下降速度较为缓慢。在贮藏后期，12～15 d时，复合组与其余3组形成了极显著差异(p<0.01)，在第18天时，复合组与其余3组形成了显著性差异(p<0.05)，且经过1-MCP熏蒸的两组叶绿素含量高于其余2组，1-MCP处理效果要好于微孔保鲜。

图4 1-MCP与微孔气调包装复合技术对叶绿素的影响Fig.4 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on chlorophyll of sweet potato leaves

WU等[27]研究发现经过1-MCP处理，可以较为明显减缓韭菜叶绿素的下降。有研究认为，1-MCP对延缓叶绿素降解速率可能与其抑制叶绿素降解酶有关[28]。GMEZ-LOBATO等[29]对西兰花进行研究，发现1-MCP与叶绿素酶基因表达有关。吴珊珊[30]等认为微孔膜透气性使植物激素 C2H4向袋外的逸散速度加快，而植物激素乙烯的存在会加速叶绿素的降解，因此微孔膜能通过逸散乙烯来减缓叶绿素降解。

2.5 1-MCP与微孔气调包装复合技术对电导率含量的影响

在整个贮藏期间，由于苕尖的自然后熟衰老，其电导率逐渐升高，在贮藏前期，0～9 d，电导率上升速度较缓，从第9天开始，苕尖的电导率迅速上升，复合组的电导率要小于其余3组，并且在第15天，复合组与其余3组形成极显著性差异(p<0.01)，在第18天，复合组和1-MCP组与CK组形成极显著性差异(p<0.01)，而微孔组与CK组形成不显著差异(p>0.05)，因此微孔对维持苕尖细胞完整性的作用逊于1-MCP。由图可知，1-MCP熏蒸和8孔保鲜复合技术对于维持苕尖细胞完整性，减缓电导率上升有着较为明显的作用。

果实长期处于厌氧环境会促使细胞膜透性增加[31]，而微孔气调能够延缓苕尖发生无氧呼吸，更好地维持细胞膜的透性，减缓电导率的增加。钱炳俊等[32]研究发现微孔膜能抑制茭白丙二醛含量增加，而丙二醛含量增加与果实组织电解质渗出率和膜透性的增加有联系，即微孔膜能抑制电导率增加。1-MCP通过提高苕尖的抗氧化能力，减少活性氧的含量，从而减少细胞膜脂过氧化，维持细胞的完整性[1，33-34]。

图5 1-MCP与微孔气调包装复合技术对电导率影响Fig.5 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on conductivity of sweet potato leaves

2.6 1-MCP与微孔气调包装复合技术对CAT活性的影响

CAT催化分解组织中的 H2O2，降低 H2O2产生的—OH对机体造成的危害。在贮藏期间，苕尖CAT酶活性呈现先上升后下降的趋势。贮藏前期，由于苕尖受逆境胁迫，通过提高CAT活性减少自由基的产生，起到保护作用；苕尖衰老导致贮藏后期CAT活性下降[35]。本实验第6天复合组的CAT活性最低，推测是因为复合技术处理的苕尖在贮藏前期生理活动受到了限制，产生的自由基较少，导致CAT活性较小；在贮藏后期，微孔组和1-MCP组CAT活性高于CK组，且复合组一直保持较高CAT活性，在15～18 d，复合组与其余3组形成了显著性差异(p<0.05)。由图6可知，复合组能够保持较高的CAT酶活性，在贮藏后期减缓CAT酶活性的下降，从而减少苕尖的氧伤害。

果实成熟衰老是活性氧代谢失调与累积的过程[36]，1-MCP能够维持稳定的抗氧化酶系统[37]，从而延缓苕尖的衰老。较高氧浓度可以诱导抗氧化能力相对较高[38]，微孔保鲜能通过调节苕尖呼吸强度，保持较高氧浓度，从而提高苕尖的抗氧化能力。

图6 1-MCP与微孔气调包装复合技术对CAT活性的影响Fig.6 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on CAT activity of sweet potato leaves

2.7 1-MCP与微孔气调包装复合技术对SOD活性的影响

超氧化物歧化酶(SOD)能够清除超氧自由基，它与CAT、POD等酶协同作用来防御活性氧或其他过氧化物自由基对细胞膜系统的伤害，从而减少自由基对有机体的毒害[12]。在贮藏期间，苕尖的SOD酶活性呈现先上升后下降的趋势，由于SOD是氧化胁迫第一道防线，在贮藏前期，其活性快速上升[39]。有研究认为SOD活性呈现先上升后下降趋势，可能是抗氧化防卫反应的一种机制[40]。由图7可知,1-MCP组的SOD活性能在整个贮藏期保持稳定；微孔组对苕尖SOD活性的影响不大；而CK组虽然在贮藏中期能保持SOD活性，但在贮藏后期，其SOD活性下降了34.56%，发生了大幅度的下降；经过1-MCP熏蒸和8孔保鲜处理的复合组在贮藏期间能够维持较高的SOD活性，在贮藏后期，复合组和CK组形成了极显著性差异(p<0.01)。综上，在贮藏后期，经过1-MCP处理的2组效果更优。

图7 1-MCP与微孔气调包装复合技术对SOD活性的影响Fig.7 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on SOD activity of sweet potato leaves

1-MCP对减缓SOD下降速率的作用原理与CAT相似，1-MCP能够维持稳定的抗氧化酶系统[37]，而SOD是抗氧化酶系统中的一员，1-MCP能通过维持SOD活性，减弱苕尖氧伤害，从而延缓苕尖的衰老。

2.8 1-MCP与微孔气调包装复合技术对POD活性的影响

过氧化物酶(POD)是果蔬体内普遍存在的一种重要的氧化还原酶，它与果蔬的许多生理过程和生化代谢过程都有着密切联系[12]。在本实验中，贮藏前中期，POD酶活性呈上升趋势。有研究表明[41]，POD反应的关键底物可能是H2O2，而在贮藏中期CAT酶活性降低，导致H2O2的积累，H2O2的增多会在一定程度诱导 POD活性增大。在贮藏后期，POD活性呈现下降趋势，可能是一种抗氧化防卫的一种机制[40]。

在贮藏前期，3个处理的POD活性高于CK组，推测由于POD是苕尖抗氧化系统酶中的一员，当受到胁迫时，POD活性增加用于清除自由基保护自身细胞，处理组的保护作用强于CK组。在贮藏后期，3个处理组与CK组形成了显著性差异(p<0.05)，此时CK组的POD活性最高。有研究认为[42-43]，过氧化物酶在H2O2存在时，能将酚类物质和类黄酮氧化聚合而形成褐色物质引起褐变，推测POD酶活性的增大会导致CK组苕尖褐变更加严重。因此3个处理组能够较好地维持低水平POD酶活性，减缓褐变效应。

1-MCP熏蒸和微孔自发气调保鲜处理减缓苕尖叶绿素含量下降，叶绿素含量越高，苕尖黄化越少，POD活性也较弱[44]，因此，推测复合技术对POD酶的影响与对叶绿素影响也有关。

图8 1-MCP与微孔气调包装复合技术对POD活性影响Fig.8 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on POD activity of sweet potato leaves

2.9 1-MCP与微孔气调包装复合技术对PPO活性的影响

多酚氧化酶(PPO)在果蔬后熟衰老和在采后的贮藏加工中与果蔬出现的组织褐变有着密切联系。在整个贮藏期间，PPO的活性成递增趋势，且复合组的PPO活性要普遍低于其余3组。在0～6 d，复合组与CK组形成了极显著性差异(p<0.01)，在贮藏后期，复合组与CK组形成了显著性差异(p<0.05)，1-MCP组和微孔组的作用效果相似，PPO活性低于CK组。因此，复合处理对抑制苕尖褐变有一定作用。

1-MCP熏蒸和微孔自发气调保鲜处理使得苕尖保持较高的Vc含量，而Vc可以钝化PPO的活性[45]，减缓褐变。也可能是因为复合处理维持了较好的抗氧化酶活性，使得苕尖细胞膜保持完整，减少酚类和PPO接触的可能性，从而保持较低的PPO活性。

图9 1-MCP与微孔气调包装复合技术对PPO活性影响Fig.9 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on PPO activity of sweet potato leaves

2.10 1-MCP与微孔气调包装复合技术对感官评定的影响

如图10所示，在贮藏期间，苕尖的感官评价呈下降趋势，并且贮藏中后期下降趋势加快。相同贮藏条件下，1-MCP熏蒸和8孔保鲜袋包装的复合组保持色泽、形态、质地较为完整，与对照组形成极显著差异(p<0.01)，在第18天仍具有商品价值，而对照组黄化疲软现象严重，已失去商品价值。1-MCP熏蒸组和8孔组在前12 d与复合组保鲜效果相似，在贮藏后期，与复合组形成显著性差异(p<0.05)，由此可见复合包装对苕尖的保鲜效果较为明显。

图10 1-MCP与微孔气调包装复合技术对苕尖感官评价的影响Fig.10 The effects of 1-MCP treatment and micro-porous films on sensory evaluation of sweet potato leaves

3 结论

综合以上各指标变化情况，与对照组相比，微孔保鲜处理，1-MCP熏蒸处理、复合技术均能控制苕尖在贮藏过程中的感官评价，腐烂率和呼吸强度，有效地保持苕尖叶绿素、Vc含量和细胞膜完整性，维持较高的SOD、CAT活性，降低POD和PPO活性。其中，微孔处理在控制苕尖呼吸强度、保留苕尖中Vc含量和稳定PPO和POD活性方面效果较好。1-MCP处理则在控制苕尖呼吸强度、减缓电导率上升速度、维持苕尖叶绿素含量活性和CAT、SOD活性方面效果显著。微孔保鲜和1-MCP熏蒸结合2种方式的优点，能够减缓苕尖的腐烂黄化，保持较好营养品质，调节苕尖抗氧化酶系统和酶促褐变，延缓苕尖衰老，具有良好的保鲜效果。因此，微孔保鲜结合1-MCP熏蒸有望成为苕尖采后贮藏的有效方法。