1-MCP在提高贮藏苹果品质上的应用研究进展

鞠国栋，周海燕，尹超，李龙，尚涛

(泰安市食品药品检验检测研究院，山东泰安 271000)

1 中国苹果的生产与贮藏概况

目前中国苹果种植面积196万hm2，产量4266万t。主要有四大产区：西北黄土高原(陕、甘、晋、宁、青)产区，渤海湾(鲁、冀、辽、津、京)产区，黄河故道(豫、苏、皖)产区，西南冷凉高地产区。四大产区栽培面积分别占全国总面积的44%、34%、13%和3%。苹果销售主要靠内销，出口比例相对低，出现产量过剩，采后贮藏压力大。

2014～2015年中国苹果贮藏保鲜能力约1200万t，占总产量的1/3。20世纪70年代苹果冷藏量不足10万t，目前冷藏加气调贮藏保鲜量可达800万t左右。其中，机械冷藏量约占总贮藏量的62%，气调贮藏量约占5%，土窑洞和通风库贮藏量约占33%(约400万t，主要分布在山西、甘肃、陕西)。全国现有冷库库容超过1100万t，2015年苹果入库量占库容的80%左右，存果比率持续上升。冷库贮藏是目前苹果贮藏主要方式，但存在影响入贮苹果质量的问题，如多数设施采用传热差10℃的设计，尚待优化；设施广泛利用的-7.5℃蒸发温度、制冷效率较低。气调贮藏[1]期长、效果好，未来将有较快地发展，而1-甲基环丙烯(1-MCP)结合气调处理是保持苹果贮藏品质的有效方法。

2 1-MCP对果蔬的保鲜机理与使用方法

2.1 1-MCP的保鲜作用机理

1-MCP是人工合成的含双键的环状碳氢化合物，常温常压下为气体，无色无味，沸点10℃，液态下不稳定。1-MCP和乙烯均可吸引乙烯受体中金属离子的电子并与之配对，但两者的结合有不同。在正常情况下,乙烯与受体中的金属原子相结合，引起受体结构改变，随后又从受体上脱落下来,乙烯受体即激活。而1-MCP属高应变分子，靠自身双键与受体金属结合后而不发生解离，防止了乙烯与其受体的结合。1-MCP与受体的这种结合也可阻碍植物形成生理活性物质，从而破坏乙烯的信号转导,抑制其所诱导的与果蔬后熟相关的系列生理生化反应,延长果蔬货架期50%～200%以上。例如，1-MCP处理能有效延缓桃、草莓、猕猴桃等果实采后成熟和衰老的进程；改善采后苹果的贮藏性状；延缓梨、油桃、猕猴桃、芒果、酸橙等呼吸跃变型果实的成熟和软化，延长贮藏时间。

2.2 1-MCP的使用方法

常温常压下，市售1-MCP保鲜剂产品常包埋在固体中或溶解在液体中，便于运输和使用。用1-MCP处理果蔬的方法十分便捷，只需要将保鲜剂产品与果蔬同时密封，释放出1-MCP气体熏染一定时间，即可达到保鲜处理的效果。处理的果蔬种类不同，其所需的1-MCP浓度和温度也不相同。苹果和猕猴桃采后1-MCP保鲜处理通常用1.0μL/L的质量浓度，黄冠梨则需用1.5μL/L。

依据果蔬所需1-MCP处理的质量浓度和保鲜剂产品的有效质量分数，1-MCP保鲜剂的用量计算如下：

X=m/A ，m=ρ×V，m=(ρ×C×V)/106 ，最后，X=(C×V×ρ)/(A×106)

式中：X为1-MCP保鲜剂产品用量(g)；m为达到使用质量浓度所需1-MCP的绝对质量(g)；A为保鲜剂产品中1-MCP的质量分数(%)；C为设定的1-MCP质量浓度(μL/L)；V 为处理空间体积质量(L)；ρ为(54g×273)/[22.4L×(273+T)](g/L)；54为1-MCP的摩尔质量(g)；22.4为标准状况下1-MCP气体的摩尔体积(L)；T为1-MCP处理果品时处理空间的温度(℃)。

3 1-MCP在苹果采后贮藏中的应用效果

3.1 1-MCP对苹果内源乙烯产生的的影响

1-MCP可抑制果实内源乙烯的产生，减小乙烯对果实组织产生作用，延长贮藏期[2]。早熟品种通常比晚熟品种内源乙烯产生的比例要高。1-MCP处理晚熟的Empire和Delicious品种后，其内源乙烯增加量很少且果实发生逐步软化[2]。虽然1-MCP对乙烯受体产生不可逆抑制，但果实在呼吸跃变期可产生新的乙烯受体[3]。在一定范围内增加1-MCP的浓度可以延迟苹果的后熟和降低内源乙烯的浓度。对于内源乙烯产生量大的早熟品种，尤其是在采收期已进入呼吸跃变的品种如发现、夏绿、七月鲜、夏红等，其内源乙烯浓度很高，外源1-MCP对其几乎没有作用[2]。

3.2 1-MCP处理对苹果色泽的影响

苹果的色泽是由花青苷、类胡萝卜素及叶绿素等色素共同作用的结果。苹果幼果底色多为绿色，随着果实的成熟，叶绿素含量降低而花青苷含量升高，果面逐渐转为红色(叶绿素含量高果实呈暗红色，叶绿素含量低果实呈鲜红色)。花青苷决定果实红色的着色程度，叶绿素和类胡萝卜素形成果皮的底色，决定果实的鲜艳程度，这3种色素的含量最终决定着红色苹果果皮的色泽[4]。果实贮藏后期，表光亮度降低、色泽变暗、果皮褪色变黄，果实商品品质下降。

红色品种花青苷的含量随果实的成熟迅速增加。Natalia M Villarreal等(2010)研究发现，1-MCP处理的草莓可抑制花青苷的积累，对贮藏前期花青苷的积累起抑制作用且延缓贮藏后期花青苷的降解，抑制叶绿素a、叶绿素b的降解，延缓类胡萝卜素的积累[5]。

3.3 1-MCP处理对苹果呼吸作用的效应

果品的贮藏寿命与呼吸强度成反比，呼吸作用越强，生理代谢越旺盛，营养物质消耗越快。呼吸跃变型果实指果实从发育、成熟到衰老的过程中呼吸作用的变化，果实发育定形之前呼吸强度下降，成熟开始时急剧上升，至高峰后转为下降，直到衰老。苹果属于呼吸跃变型果实，当进入呼吸跃变期贮藏性会急剧下降。1-MCP处理能够推迟苹果、柿、李等果实呼吸高峰的出现，降低果实采后呼吸作用的速率。可能与1-MCP处理争夺了内源乙烯与受体结合的机会，抑制了乙烯诱导的相关反应相关。

3.4 1-MCP处理对抑制苹果贮藏病害的效应

苹果在贮藏期间发生的病害可分为真菌病害和生理病害两类。前者由微生物侵染引起，后者是由生长贮藏条件不适或缺素引起。后者如贮藏期常见的虎皮病的发生、蔓延与贮藏环境的气体成分有关，一旦发生就表现为整库受害。Whitaker等对1-MCP可以抑制贮藏性生理失调、虎皮病的假设进行测试表明，1-MCP氧化产生的乙烯、α-法尼烯、倍半萜烯可以抑制虎皮病的发展[6]。还有研究发现，1-MCP保鲜剂可以抑制虎皮病在苹果和梨中的发展[7-10]；1-MCP单独使用几乎完全抑制虎皮病，与氯化钙一起使用会削弱1-MCP对抑制虎皮病的效用[11]；1-MCP单独使用会增加苦痘病的发病率[7-10]。

3.5 1-MCP处理对苹果硬度的效应

苹果贮藏期间硬度会逐渐下降。用1-MCP单独处理苹果比用氯化钙+1-MCP和用氯化钙单独处理苹果，可使苹果在贮藏后期硬度下降更慢。

4 贮藏苹果1-MCP应用的方法

4.1 1-MCP处理的浓度

在一定1-MCP浓度范围内，处理效果随浓度的增加而增强。苹果硬度和可滴定酸含量与1-MCP处理浓度之间呈正相关[1]。孙希生等研究发现，对于金冠、乔纳金、红富士和津轻苹果，常温下，0.50μL /L和1.0μL/L的1-MCP处理效果好于0.25μL/L的1-MCP处理的果实，高浓度处理之间差异不大。实际应用中建议使用1-MCP浓度为0.50μL/L[12]，在普通冷藏条件下，新红星苹果若贮藏期不超过180天，1-MCP用0.25μL/L浓度处理即可，若贮藏期超过180天则适于用0.50μL /L或1.0μL /L浓度处理[1]。王志华等对红富士的研究也得到类似结论[13]，在冷藏条件下，短期贮藏用0.1μ/L浓度的1-MCP处理就可以取得显著的效果，若较长期贮藏，1-MCP处理宜用0.5～1.0μL/L浓度。有报道指出，在20℃条件下，0.7μL/L浓度的1-MCP即可使苹果果实的乙烯受体达到饱和[14]。另有报道指出，当1-MCP的浓度过高时，反而会增加果实腐烂率。最可能的原因是高浓度的1-MCP抑制了某些有利的或者是激发某些不利的代谢系统干预了果实组织自身的自然防御系统[15]。

4.2 1-MCP处理的时间

1-MCP对一些果品贮藏性状的影响与1-MCP的使用剂量和处理时间有关。当1-MCP处理浓度大时，处理时间可以稍短；处理浓度较小时，处理时间可以延长。红富士贮藏中处理浓度1.0μL/L时，处理时间一般为 12～24 小时，当贮藏温度为0～2℃时，适宜处理时间为24小时。

4.3 1-MCP处理的温度

李莹研究1-MCP处理富士苹果后的理化品质，经不同温度、不同时间贮藏后转入货架发现随贮藏时间的延长，低温贮藏1-MCP处理后的苹果理化品质在货架期均逐渐表现为最佳[16]。吕天星等对岳帅苹果的研究表明，0℃条件下1-MCP处理的苹果贮藏时间比常温下1-MCP处理的果实贮藏时间长出1倍有余[17]。

1-MCP对果品贮藏性状的改善效果在低温条件下会受到一定影响。Mir NA等研究发现，随着贮藏温度的降低，1-MCP处理对苹果性状的改善效果逐渐减弱，Reid等[18]研究表明，在2℃条件下1-MCP抑制乙烯效果要求的浓度较高或处理时间较长。Sisler等[2]认为在低温条件下1-MCP与乙烯受体结合减少。Ku[19]等认为高温条件下1-MCP可能会更好地接近乙烯结合位点并与之结合。此外，低温可能导致1-MCP气体渗入植物组织的能力下降或与受体结合能力降低，在一定温度范围内，温度越高，1-MCP处理的效用越明显。

4.4 苹果采后1-MCP处理的时期

李江阔等以富士、金冠苹果为试材研究发现，苹果采后用1-MCP处理的作用效果随着处理时期的延迟而下降，采后苹果在2周内进行1-MCP处理可以保持较好的贮藏效果[20，21]。

4.5 1-MCP处理与贮藏方式结合

一些研究表明，在气调贮藏条件下，1-MCP对果品贮藏性状改善效果发挥的更好[17]。韩冬芳研究了室温、冷藏库、气调库3种贮藏方式下，富士苹果经1-MCP处理后贮藏性状的改善情况[22]发现，1-MCP均能有效抑制乙烯的产生，并延缓贮藏过程中果实硬度及可滴定酸含量的下降。同时，贮藏90天后，室温贮藏条件下1-MCP处理果实的硬度和可滴定酸含量均比冷库贮藏的对照果实高；贮藏150天后，冷库贮藏条件下1-MCP处理果实的硬度和可滴定酸含量均比气调贮藏的对照果实高，因此1-MCP处理可减少短期贮藏果实对冷库贮藏条件的依赖，也可减少长期贮藏果实对气调贮藏条件的依赖。但贮藏环境温度过高尤其是当果实温度高于 20℃时，不建议使用 1-MCP 处理。因为温度过高会导致库内短时间内二氧化碳浓度过高产生二氧化碳伤害。在冷藏条件下，一般建议贮藏温度以0～2 ℃为宜，气调贮藏条件下，贮藏温度以0～1 ℃为宜。

5 小结与讨论

近年来，1-MCP在果蔬保鲜上的应用研究越来越多，对于呼吸跃变型果实，1-MCP能阻碍乙烯与受体正常结合，从而阻碍其形成生理活性物质，破坏乙烯的信号传导，达到延缓果蔬衰老的效果。研究表明，苹果采后用1-MCP处理能降低呼吸强度，保持果实贮藏品质，延长货架期。不同采收期、处理温度、处理时间都会影响到苹果贮藏保鲜的效果，同时1-MCP处理可以减少苹果贮藏病害的发生及蔓延。1-MCP在果蔬采后贮藏方面有很大的应用前景，但不同品种、不同果蔬处理的时间、浓度以及气调库的气体成分、温度以及湿度都不尽相同，且存在某些果蔬不适合1-MCP处理的情况，所以在1-MCP应用方面应根据不同的情况作出不同的处理方案，达到1-MCP合理应用的效果。苹果在冷库贮藏条件下，一般用1.0μL/L的1-MCP处理12～24小时，以延长贮藏时间，保持果实品质。