1-MCP 预处理对采后猕猴桃机械损伤导致品质变化的影响

洪伟荣，王 璇，刘馨岚，关文强,*，肖 倩，罗安伟

（1.天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津市食品生物技术重点实验室，天津 300134；2.陕西永红猕猴桃专业合作社，陕西 宝鸡 722400；3.西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100）

猕猴桃也称奇异果，是原产于我国的藤本植物，在我国广泛分布于陕西、四川、湖南、安徽等省份。猕猴桃因具有独特的风味、含有丰富的VC 和多种矿物营养被誉为“水果之王”[1]。2018 年，我国猕猴桃的种植面积达17.6 万hm2，是全球最大的猕猴桃产地，总产量达215.5 万t，但出口量仅有0.65 万t[2]，一个主要原因是机械损伤引起的损耗率远高于某些发达国家[3]，因而在全球市场上的竞争力较弱。猕猴桃在采摘搬运、冷藏运输和分级贮藏等环节都极易受到机械损伤，如压缩、跌落、冲击损伤、表面擦伤以及刺伤等[4-5]。随着产业模式和消费方式的变化，生鲜果蔬的电商销售成为我国农业生产中的重要方式。然而，电商猕猴桃保鲜物流中发生的机械损伤所造成的采后损耗较大，严重影响了猕猴桃的经济价值和产业销售[6]。针对猕猴桃采后可能会出现的机械损伤，已有的报道主要集中在两方面：一方面是研究如何减少果实可能受到的机械伤害，如探究减少猕猴桃运输中振动损伤的适宜包装[7-8]、开发可减少果实采后跌落损伤及装箱碰撞的机器人自动采摘装箱搬运装置[9]；另一方面是通过采后技术调节果实生理特性来减少机械损伤对果实品质的影响，如田红炎等[10]发现ClO2处理可有效提高机械损伤猕猴桃的贮藏品 质，De Oliveira Alves 等[11]发现1-MCP 处理可延缓机械损伤导致的“布鲁诺”猕猴桃的成熟，提高其耐贮性。

1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene,1-MCP）是一种乙烯受体抑制剂，可有效抑制乙烯与受体的结合及信号传导，延缓乙烯的生理反应，抑制果实的成熟与衰老[12-14]。基于其在常温下稳定、使用剂量低、安全高效等优点，已被广泛应用于果蔬采后的贮藏保鲜[15]。猕猴桃为呼吸跃变型果实，1-MCP 处理对保持其贮藏品质效果显著。大量研究表明，1-MCP 处理可有效延缓猕猴桃贮藏期间硬度下降、保持VC 含量、延缓可溶性固形物含量的升高，延长果实贮藏期[16-18]。但目前研究主要集中在探讨1-MCP 对猕猴桃贮藏品质及机理的研究，关于1-MCP 预处理对延缓猕猴桃因机械损伤而品质下降的研究较少。本文探究了不同浓度1-MCP 预处理对延缓猕猴桃因机械伤害而品质下降的影响，以期为猕猴桃采后贮运保鲜提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

选用产自陕西省岐山县陕西永红猕猴桃专业合作社后熟期的“徐香”猕猴桃为试验材料，挑选大小均一、无机械损伤、无病虫害的果实，分别以0（对照）、0.2、0.4、0.8 μL/L 1-MCP 在室温（10～15 ℃）下熏蒸24 h。将处理后的果实装入电商专用包装箱（外包装是纸箱+泡沫箱、单果泡沫网套包装、3 kg/箱），通过德邦物流运回实验室。

氢氧化钠（分析纯）：购于天津市赢达稀贵化学试剂厂；酚酞（分析纯）：购于天津市文达稀贵试剂化工厂；1-MCP：购于山东奥维特生物科技有限公司。

1.1.2 仪器与设备

DY-315A 型跌落试验机：苏州新区东菱振动试验仪器有限公司；TA.XT.Plus 质构仪：英国SMS 公司；PAL-BX/ACID1 型糖酸折射仪：日本爱拓公司；JYLC022E型榨汁机：山东九阳电器有限公司；CR-400 型色彩色差计：日本柯尼卡美能达公司；GXH-3051H 型果蔬呼吸测定仪：北京均方理化有限公司。

1.2 方法

1.2.1 处理方法

利用跌落试验模拟猕猴桃的机械损伤。试验在跌落试验机上完成，挑选无损伤猕猴桃从0.5 m 高处跌落至平坦不锈钢板表面，试验为无包装单果跌落。

挑选没有损伤的果实（本实验室前期研究表明所采用的包装和运输方式可有效避免机械损伤）进行跌落处理和分装，试验共分为5 组：未经1-MCP 处理且无机械损伤处理的果实记为CK0组；未经1-MCP处理有机械损伤处理的果实记为CK1组；经0.2、0.4、0.8 μL/L 1-MCP 处理且有机械损伤处理的猕猴桃记为0.2 μL/L 1-MCP、0.4 μL/L 1-MCP 和0.8 μL/L 1-MCP 组。处理后的各组果实装入打有2 个孔径为1.3 cm 的9 号PE 保鲜自封袋（20 cm×28 cm，12 丝）中，置于4 ℃冷库中贮藏，每7 d 测定一次果实的各项品质及生理指标。每次试验每个处理组随机取9 个果实，3 个果实一组，3 组重复。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 硬度

利用质构仪对果实赤道部位进行硬度测定。使用P/2 探头（直径为2 mm），测前、测中速度均为1 mm/s，测后速度为10 mm/s，测试深度为10 mm，单位为N。

1.2.2.2 色差

使用色差计测量猕猴桃两侧果肉的a*和b*值，并计算颜色饱和度C*值[19]，计算公式如（1）所示。

1.2.2.3 可溶性固形物（TSS）含量

使用糖酸折射仪测定。

1.2.2.4 可滴定酸（TA）含量

采用酸碱滴定法测定。

1.2.2.5 质量损失率

利用差重法计算，计算公式如（2）所示。

质量损失率（%）=

1.2.2.6 呼吸强度

使用果蔬呼吸测定仪测定。

1.2.2.7 乙烯释放量

使用乙烯气体分析仪测定。

1.2.3 数据处理

利用Excel 2013 进行数据整理，采用SPSS 16.0对试验数据进行差异显著性分析，采用Origin 8.5 拟合曲线并绘图。

2 结果与分析

2.1 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃硬度的影响

硬度是衡量果实贮藏效果的重要指标之一。猕猴桃采后由于淀粉等物质降解，引起果实软化，硬度降低。后熟期猕猴桃硬度下降分为软化启动阶段和快速软化阶段，1-MCP 对后熟期果实软化作用表现在快速软化阶段[20]。由图1 可知，贮藏期间猕猴桃果实硬度呈下降趋势。对比CK0和CK1可知，有机械损伤的猕猴桃贮藏前期硬度更低，CK1、CK0组果实硬度分别在7 d 和14 d 后趋于平缓，说明损伤加速了果实软化，这是因为损伤引起与细胞壁降解相关的酶活性增强[21]。同CK1相比，3 个浓度的1-MCP 预处理在贮藏前21 d 均可显著抑制损伤猕猴桃硬度的下降（P＜0.05），其中0.8 μL/L 1-MCP 预处理的效果最佳。

图1 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃硬度的影响Fig.1 The effect of 1-MCP pretreatment on hardness of damaged kiwifruit

2.2 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃颜色的影响

猕猴桃果实在早期发育中，果肉为绿色，成熟软化过程中因代谢细胞结构发生变化，引起叶绿素降解，类胡萝卜素积累[22]，颜色饱和度会随之下降，商品价值降低。由图2 可知，贮藏0～28 d，CK1组果实C*值下降迅速且明显低于CK0组，说明损伤对猕猴桃颜色影响较大。与CK1相比，3 个浓度的1-MCP 预处理均显著延缓了损伤猕猴桃果实颜色饱和度的下降（P＜0.05），这是因为1-MCP 可有效抑制损伤猕猴桃在贮藏过程中叶绿素的降解，有效维持果实的颜色[23]，3 个浓度1-MCP 预处理对猕猴桃果肉颜色的影响无显著差别。

图2 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃颜色饱和度的影响Fig.2 The effect of 1-MCP pretreatment on color saturation of damaged kiwifruit

图3 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃TSS 含量的影响Fig.3 The effect of 1-MCP pretreatment on TSS content of damaged kiwifruit

2.3 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃TSS 含量的影响

可溶性固形物（TSS）主要包括单糖、多糖、酸、维生素、矿物质等，是评价猕猴桃果实口感和成熟度的重要指标[24]。由图3 可知，贮藏期间TSS 含量整体呈上升趋势。贮藏0～14 d，CK1组TSS 含量上升较快，贮藏21 d 后，TSS 含量趋于平稳，CK0组在贮藏期间TSS 含量呈稳定上升趋势，且在35 d 时高于损伤果，这是因为损伤加强了果实的呼吸代谢，淀粉转化为糖的速度加快，使得TSS 含量迅速升高，贮藏后期损伤果实的呼吸代谢变慢，TSS 含量趋于稳定[25]。1-MCP预处理可延缓损伤猕猴桃TSS 含量的上升，0.4、0.8 μL/L 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃贮藏期间TSS含量的上升有显著的抑制作用（P＜0.05），但两个浓度之间无显著差异。

2.4 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃TA 含量的影响

猕猴桃果实的可滴定酸（TA）含量与其口感风味相关。贮藏过程中，果实优先利用有机酸类物质作为呼吸代谢的底物[26]。贮藏期间，果实的可滴定酸含量逐渐下降，且成熟度越高，含量越低。由图4 可知，CK0组在0～7 d 的TA 含量下降较快，贮藏14 d 后呈持续均匀下降趋势；CK1组TA 含量在贮藏前14 d 下降迅速，之后下降缓慢；0.2、0.8 μL/L 1-MCP 预处理组猕猴桃果实的TA 含量在贮藏的0～14 d 下降迅速，贮藏后期趋于平缓，变化趋势与CK1组相同，贮藏35 d时CK1组TA 含量比CK0组大约高出12%，0.8 μL/L 1-MCP 预处理组TA 含量低于CK1组，这可能是因为损伤引起的代谢紊乱影响正常的生理代谢活动，交替呼吸途径丧失，可滴定酸未被正常代谢消耗[27]，而高浓度1-MCP 对此作用不明显。同CK1组相比，0.4 μL/L 1-MCP 预处理在贮藏0～28 d 可显著抑制TA 含量的下降（P＜0.05）。

图4 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃TA 含量的影响Fig.4 The effect of 1-MCP pretreatment on titratable acid content of damaged kiwifruit

2.5 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃质量损失率的影响

猕猴桃采后失去营养和水分的供给，只能通过呼吸和蒸腾作用提供所需的能量和动力，消耗了自身储备的有机物和水分，导致果实质量减少，较高的质量损失率会使猕猴桃表皮皱缩萎蔫，品质下降[10]。由图5可知，贮藏期间质量损失率逐渐上升。贮藏35 d 时，经0.8 μL/L 1-MCP 预处理的损伤果质量损失率最高（1.30%），CK1组和0.2 μL/L 1-MCP 预处理组的质量损失率与CK0组相比无明显差异，分别为1.23%、1.18%、1.19%；0.8 μL/L 1-MCP 预处理的损伤果有较高的失重率，这同贺艳娥[28]、曹森等[29]的研究结果一致，高浓度1-MCP 处理的猕猴桃失重率高且容易形成烂而不软的“僵尸果”。整个贮藏期间，0.4 μL/L 1-MCP 预处理组果实的质量损失率显著低于CK1组（P＜0.05），能有效抑制损伤猕猴桃的质量损失。

图5 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃质量损失率的影响Fig.5 The effect of 1-MCP pretreatment on weight loss rate of damaged kiwifruit

图6 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃呼吸强度的影响Fig.6 The effect of 1-MCP pretreatment on respiratory intensity of damaged kiwifruit

2.6 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃呼吸强度的影响

果实成熟衰老过程中，会出现呼吸强度增强、呼吸代谢加快。猕猴桃属于呼吸跃变型果实，在采后贮藏中，呼吸强度呈先上升后下降的趋势。由图6 可知，在贮藏前期，各组果实的呼吸强度均逐渐增加，损伤果（CK1）在贮藏第7 天达到呼吸高峰，呼吸强度为7.12 mg CO2·kg-1·h-1，未损伤果（CK0）在贮藏14 d 时出现呼吸高峰，呼吸强度为6.02 mg CO2·kg-1·h-1，损伤果的呼吸峰值高于未损伤果，这是因为损伤增强了果实的呼吸代谢水平，而且会伴随着衰老进一步加强这种生理反应[30]。经0.2、0.4、0.8 μL/L 1-MCP 预处理的损伤果分别在贮藏7、28、14 d 出现呼吸峰值，其值分别为6.56、5.87、6.10 mg CO2·kg-1·h-1，均低于CK1组，0.4、0.8 μL/L 1-MCP 预处理组呼吸强度峰值显著低于CK1组（P＜0.05），且0.4 μL/L 1-MCP 预处理对延缓猕猴桃果实呼吸高峰的到来效果最好。

2.7 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃乙烯释放量的影响

乙烯是一种促进果实成熟衰老的植物代谢激素，可作为判断果实成熟度的生理指标，对植物生长发育及胁迫应激反应有重要的调控作用。由图7 可知，猕猴桃果实在贮藏期间的乙烯释放量整体呈上升趋势，贮藏后期果实的成熟度高，乙烯释放量也迅速升高，损伤果在0～7 d 乙烯释放量有所减少。这是因为损伤胁迫引发果实的自我保护机制，以此抵抗损伤胁迫对果实成熟衰老的促进作用[31]。果蔬受到损伤后会生成伤乙烯，乙烯释放量增加[32]。贮藏35 d 时，3 个浓度1-MCP 预处理组乙烯释放量均低于CK1组，主要是因为1-MCP 对受伤果实乙烯合成途径中的关键酶ACS 和ACO 活性产生了较大的抑制作用，进而抑制了果实的乙烯释放速率[33]，0.4、0.8 μL/L 1-MCP 预处理的乙烯释放量显著低于CK1组（P＜0.05）。

图7 1-MCP 预处理对损伤猕猴桃乙烯释放量的影响Fig.7 The effect of 1-MCP pretreatment on ethylene production of damaged kiwifruit

3 讨论与结论

机械损伤会加速果蔬衰老、品质劣变，使贮藏期缩短，进而造成较大经济损失，主要机理是损伤会产生相应的应力，诱导果蔬组织细胞壁、细胞膜的破裂，进而膜透性增大，发生一系列不利于贮藏的生理生化反应，主要表现在乙烯生成、呼吸速率增大、膜脂代谢加剧、愈伤组织形成和次生代谢产物生成五个方面。对于采后机械损伤的防治主要有两个方向：一是结合果实力学特征探索减少其受力的技术手段，如物流运输中的减振包装；二是采后使用适宜的保鲜技术，通过调节果实的生理特性减少其对机械损伤的敏感性，以减轻机械损伤给果实带来的伤害。减缓、避免机械损伤对果蔬的品质影响具有重要意义，尤其是在电商物流迅猛发展的今天，这对于提升我国果蔬在国际市场中的占有率与竞争力至关重要。1-MCP 在果蔬贮藏保鲜方面应用较为广泛，主要作用原理是抑制乙烯与受体的结合。已有研究表明，1-MCP 处理可延缓猕猴桃[11]、青圆椒[34]因机械伤害而产生的品质劣变，在降低果蔬机械伤害、防腐保鲜方面有很好的应用前景。

本研究结果表明：机械损伤导致贮藏过程中猕猴桃果实的硬度、颜色饱和度、TA 含量迅速下降，呼吸强度、乙烯释放量、质量损失率、TSS 含量增大；1-MCP 预处理能够有效抑制机械损伤导致的猕猴桃质量损失率的上升、乙烯释放量的升高，推迟呼吸峰值的出现时间，对果实的硬度、颜色、TSS 和TA 含量变化均有一定的积极影响，减缓了损伤果实品质的下降，说明1-MCP 预处理可有效减少猕猴桃机械伤害导致的品质劣变。采用0.4 μL/L 1-MCP 预处理的效果最好，可以有效延缓猕猴桃采后贮运中因机械损伤造成的品质下降，对电商猕猴桃物流保鲜具有应用潜力。