1-甲基环丙烯在葡萄采后贮藏中的应用及研究进展

王泽彬，集贤，兰义宾，陈存坤，于晋泽，李志文，张业尼*，朱志强,*

（1. 天津农学院食品科学与生物工程学院，天津 300384；2. 国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）/农业农村部农产品贮藏保鲜重点实验室/天津市农科院农产品保鲜与加工技术研究所，天津 300384；3. 中国农业大学，北京 100083）

上世纪80年代末，我国鲜食葡萄贮藏技术开始在市场上应用，并伴随着家庭性机械节能冷库的发展逐步推广开来，从‘龙眼’‘巨峰’等个别品种到‘玫瑰香’‘红地球’‘无核白’等多个品种上进行应用。特别是进入本世纪以来，随着中大型冷藏库、精准温度管理、单段和双段缓释型保鲜剂、多形式保鲜包装材料等技术的应用，鲜食葡萄采后静态贮藏保鲜技术得到了大幅度的快速发展[1]。据不完全统计，近20年来，鲜食葡萄采后经过静态贮藏环节再销售的果实每年约40万吨，贮藏期3～6个月，是元旦和春节期间消费者餐桌上重要的新鲜果品。

葡萄是一种非呼吸跃变型水果，采后损耗大，易出现果实脱落、果梗褐变、真菌感染等现象[2]。鲜食葡萄贮藏保鲜的主旨是在保持浆果品质新鲜的前提下延长货架期，减少因采后生理代谢及病害等问题而造成商业损失[3]。在葡萄商品销售中，绿色的果梗是衡量葡萄新鲜度的重要标识，是评价葡萄品质的又一重要方面，在一定程度上影响着消费者的购买欲望[4]。果实开始成熟时乙醇脱氢酶（ADH）活性上升以及VvADH2转录水平开始上调，Tesniere等[5]研究发现，1-MCP处理可以显著降低成熟果实中ADH活性和VvADH2 mRNA表达水平，从而延缓葡萄的衰老。本文主要就1-MCP处理在鲜食葡萄采后贮藏中的应用研究进行了综述，旨在为鲜食葡萄采后贮藏保鲜中的应用发展提供参考。

1 1-甲基环丙烯的作用及调控机理

1-甲基环丙烯（1-Methylcyclopropene，1-MCP）是一种乙烯受体抑制剂[6]，于上世纪90年代获得专利，因其具有较低浓度下高效、便捷使用的优势，在水果、蔬菜等园艺产品的贮藏保鲜上得到了商业应用[3]。它可阻断与乙烯受体的结合，防止水果受到外源和自身产生的乙烯影响，延缓乙烯依赖性反应[7]。1-MCP不仅对苹果、猕猴桃等呼吸跃变型水果有明显的调控作用，而且对非呼吸跃变型水果有一定的调控作用，主要包括：（1）抑制衰老，如葡萄果轴褐变、火龙果鳞片和沙糖桔叶片的衰老；（2）抑制生理病害，如荔枝果皮褐变和枇杷内部褐变；（3）抑制变色，如在柑橘、草莓等果实上的应用[8]。

传统观点认为葡萄属于非呼吸跃变型，但有研究表明乙烯参与调控葡萄果实的成熟过程，如转色期葡萄果实的膨大、果皮的着色和成熟过程中酸度的降低以及类胡萝卜素的生物合成。Chervin等[9]发现，‘赤霞珠’葡萄在转色期出现了短暂的乙烯高峰，乙烯不仅参与诱导花青素合成相关基因（CHS、F3H和UFGT）的表达[10]，还参与调节葡萄浆果成熟过程中的糖代谢[11]。1-MCP作为乙烯受体抑制剂，与乙烯受体的结合力是乙烯的10倍，且具有比乙烯更高的双键张力和化合能[12]。由于1-MCP与乙烯有着相似的物理性质，因此能够长时间与乙烯受体中的金属离子结合，且在新受体产生前，使乙烯无法对果蔬起到任何作用[13]。

研究显示，1-MCP可以抑制葡萄果实中乙烯通路关键基因（ETR、EIN3、ERF1/2）的转录与表达[2,14]、延缓果梗褐变[4]和果实脱落[15]。Chervin等[11]发现，经1-MCP处理的‘赤霞珠’葡萄果实的蔗糖积累要少于对照组，1-MCP抑制了蔗糖转运蛋白（SUC11和SUC12）的转录。VvEIL2和VvEIL4基因负责调控‘阳光玫瑰’葡萄果梗衰老过程中乙烯的合成和类胡萝卜素代谢，经1-MCP处理后，VvEIL2的转录量增加，调控穗轴褐变过程中类胡萝卜素代谢关键基因的表达，加速类胡萝卜素的降解；同时，1-MCP处理降低了VvEIL4的转录水平，正向调节了乙烯信号转导途径的VvERF95的表达，降低了VvACS5和VvACO2的表达，导致贮藏期间穗轴乙烯产生减少，从而抑制果梗褐变[16]。可见，1-MCP处理对乙烯作用途径起着抑制作用，它作为鲜食葡萄采后处理的保鲜措施，具有重要的应用价值。

2 1-MCP单处理效应

2.1 1-MCP对葡萄果实感官品质的影响

1-MCP能提高葡萄贮藏期间的外观品质，保持葡萄果梗的绿色，降低果实腐烂率及掉粒率[17]。研究显示，葡萄果梗与穗轴影响了葡萄整体呼吸强度和乙烯生成速率以及贮藏过程中葡萄品质[18]。1.0 μL·L-11-MCP熏蒸‘巨峰’葡萄，在8 d时果梗仍保持健康的绿色，而对照组因褐变严重失去了商品价值；葡萄果梗表皮细胞叶绿体呈完整态，叶绿素分解相关基因（VlNYC1、VlPAO、VlSGR1、VlHCAR）表达水平降低，以此推测1-MCP是通过抑制与叶绿素分解相关基因的表达来达到延缓果梗褐变的目的[19]。1-MCP能延缓与果梗脱落相关的物质代谢，减缓果梗的衰老，从而提高果实耐拉力。王宁等[20]用1.0×10-6的1-MCP于5 ℃下分别熏蒸新疆‘无核白’葡萄24、48 h，并于0 ℃贮藏，发现经1-MCP处理48 h的葡萄果实耐拉力较好，推测是由于果实脱落相关的物质代谢被延缓。

2.2 1-MCP对葡萄呼吸强度的影响

王宝亮等[21]使用1 μL·L-11-MCP熏蒸处理‘巨峰’葡萄，可以显著降低穗轴果柄呼吸强度和乙烯生成量峰值，并且抑制果实的呼吸强度。贾艳萍等[22]同样发现，采后1-MCP处理能够有效地抑制‘无核寒香蜜’葡萄呼吸强度的升高，贮藏至60 d时，采前1-MCP处理的果实呼吸强度大于采后处理，因此认为整穗葡萄呼吸作用产生的CO2量和乙烯释放量主要来自穗轴和果柄。

2.3 1-MCP对葡萄果实质地及营养物质的影响

在果蔬质构与营养成分方面，许多学者做了相关探究。田海龙等[23]发现，1μL·L-11-MCP处理能显著抑制10 ℃下贮藏的‘乍娜’葡萄质构性能（果实硬度、弹性、凝聚性、咀嚼性等）的下降，效果要好于0.5 μL·L-11-MCP处理组。张翔宇[24]使用多元统计分析法对1-MCP处理葡萄进行了质地分析，穿刺测试结果表明，室温为20 ℃时，1-MCP对果皮硬度、刚度有较大的影响，在贮藏后期与对照组参数差异显著；全质构测试结果表明，1-MCP可以有效延缓‘巨峰’葡萄果实的弹性、凝聚性及咀嚼性。另外研究显示，1-MCP在维持葡萄果实营养成分上也有作用，1 μL·L-11-MCP可以使‘户太8号’‘木纳格’‘乍娜’在货架期的可溶性固形物、Vc含量维持在一定水平，并抑制可滴定酸含量的降低[7,25-26]。

2.4 1-MCP对葡萄中风味物质的影响

醇、醛、酸、酯、酮、萜烯等化合物是葡萄香气的主要来源[27]，成熟葡萄含有大量挥发性风味物质，能产生让人心情愉悦的香气。葡萄风味在一定程度上由挥发性风味物质的种类、含量等因素决定[27]。经1-MCP处理的葡萄果实，整体风味相对较优，主要挥发性物质（醇类、醛类和酯类）波动较小[28]。张鹏等[29]使用1μL·L-1的1-MCP对‘阳光玫瑰’葡萄进行采前喷施和采后熏蒸处理，并于26±1 ℃下贮藏，结果表明，在货架期间，对照组中萜类、酯类物质含量始终低于1-MCP处理组，说明1-MCP处理有利于‘阳光玫瑰’葡萄香气的释放，尤其是酯类物质。

3 1-MCP复合处理应用效应

3.1 1-MCP复合物理保鲜技术对葡萄贮藏品质的影响

常规物理保鲜方法，主要通过调节气体组成、温湿度以及压力等参数，来减缓葡萄相关生理代谢，实现保鲜的目的[30]。其中，自发气调包装是一种低O2高CO2浓度的微环境透气性塑料薄膜包装，可抑制果实呼吸代谢，从而延缓衰老[31]。孙思胜等[32]研究发现，在4±0.5 ℃低温下，1-MCP结合自发气调包装处理降低了‘夏黑’葡萄在贮藏期间的腐烂率，可以维持较高的感官品质以及营养物质含量，浓度为1.0 μL·L-1时处理效果最好。Wang等[2]研究了1-MCP在人工气调下对‘巨峰’‘甬优1号’葡萄的保鲜效果，结果表明，1-MCP+80%O2、1-MCP+20%CO2处理均能抑制穗轴叶绿素降解从而防止褐变，促进酯类、萜类化合物的合成，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）等软化酶的活性，维持较完整的细胞结构，特别是1-MCP+80%O2处理降低了落果率，抑制了醇类物质的积累，1-MCP+20%CO2处理维持了浆果的膜透性。

臭氧保鲜技术是利用臭氧的强氧化性来快速杀死果实表面的细菌，从而延长贮藏期[33]。吉宁等[34]先后用1 μL·L-11-MCP以及不同浓度的臭氧熏蒸处理‘水晶’葡萄，并贮藏于1±0.3 ℃、相对湿度为90±5%的保鲜库内，发现1-MCP结合4 mg·L-1臭氧处理组在贮藏到60 d时，各生理指标均优于其它组，葡萄品质极高。研究发现，经一定剂量辐照处理过的果蔬，呼吸代谢被抑制，膜脂过氧化反应变弱，衰老进程缓慢[35]。贮藏期内，1-MCP结合60Co-γ辐照处理能降低‘水晶’葡萄腐烂率、掉粒率，延缓硬度、弹性、咀嚼性的下降速度，维持较好的内聚性，对‘水晶’葡萄有较好的保鲜效果[36]。

果实的呼吸与环境温度相关，降低温度可减弱呼吸强度，延长储藏期。葡萄冰温贮藏是将葡萄贮藏在0 ℃以下至其冻结点范围内（以果梗冰点为依据），属于非冻结保存，对细胞无伤害，可以最大限度地保持果实品质[37]。1.0 μL·L-11-MCP熏蒸处理结合冰温贮藏能较好的保持‘乍娜’葡萄各项感观品质指标，增加果实的硬度、弹性、咀嚼性，维持果实中营养物质含量，有效抑制果实中丙二醛、超氧阴离子自由基（O2

-）、H2O2含量的增加，与普通保鲜库相比，贮藏期增加了20 d，应用前景良好[37]。

3.2 1-MCP结合化学保鲜技术对葡萄贮藏的影响

3.2.1 1-MCP结合ClO2保鲜剂对葡萄贮藏保鲜的影响

化学保鲜技术是利用化学保鲜剂对微生物的杀灭作用，从而达到保鲜的目的。二氧化氯氧化性极强，常被用于杀菌消毒。它可以杀灭细菌、病毒等多种微生物。ClO2保鲜剂通过释放具有超强杀菌力的ClO2气体达到杀菌保鲜的目的，1-MCP复合ClO2处理叠加了单一处理的优点。陈浩等[38]使用1-MCP+ClO2保鲜纸处理‘红地球’葡萄，结果表明，在贮藏结束时‘红地球’葡萄坏果率仅9.9%，感官评分90.30分。李江阔等[39]研究了冰温（﹣0.5～﹣0.2 ℃）下1-MCP结合ClO2处理对‘红地球’葡萄的保鲜效果，并分别对‘红地球’葡萄进行1-MCP和ClO2熏蒸处理，熏蒸浓度和时间分别是1.0 μL·L-1、18 h和1.0 μL·L-1、10 min，结果表明复合处理组葡萄果实的腐烂率低，呼吸弱，可溶性固形物、Vc等营养物质的含量较高，细胞膜透性、丙二醛含量以及果梗褐变程度低；贮藏至105 d时，复合处理组掉粒率和腐烂率分别低于对照组4.7%和18.48%。冯叙桥等[40]研究也表明，1-MCP和ClO2复合处理对‘玫瑰香’葡萄具有良好的保鲜效果。

3.2.2 1-MCP结合SO2类保鲜剂对葡萄贮藏保鲜的影响

目前，SO2类保鲜剂是在采后葡萄贮藏中应用较为广泛的化学保鲜剂，保鲜效果极佳。使用1-MCP结合SO2保鲜剂处理鲜食葡萄，可以解决贮藏过程中果梗褐变、掉粒、果实品质下降的问题。1-MCP释放垫复合SO2杀菌袋处理的‘巨峰’葡萄可以将只有SO2杀菌袋包装的葡萄保质期由4 d延长到8 d[41]。Na2S2O5遇水后可以释放SO2，抑制微生物的繁殖，破坏有关氧化酶和水解酶的活性，起到保质、护色、延缓衰老的作用。陈浩等[42]研究发现，在温度为﹣1±0.5℃、湿度为90%～95%的贮藏条件下，3 mg·kg-1FW的1-MCP与4 g·kg-1FW的Na2S2O5复合处理能抑制‘红地球’葡萄多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、多聚半乳糖醛酸酶（PG）活性，增强过氧化氢酶（CAT）活性，从而延缓丙二醛、果实细胞膜相对透性的上升，有效延缓果实软化。CT保鲜剂是由天津市国家农产品保鲜中心生产的一类含硫缓释剂（SO2），1 μL·L-11-MCP结合CT保鲜剂处理有利于提高‘红地球’‘木纳格’‘水晶’葡萄贮藏期的果实品质[43-45]，抑制果梗及穗轴的呼吸作用，保持果梗鲜嫩鲜绿，减轻了漂白伤害作用。

4 结语与展望

前人的研究结果表明，1-MCP在果蔬采后贮藏保鲜中，可延缓果蔬衰老，延长果蔬贮藏（货架）期，在一定程度上解释了一部分呼吸跃变型果实的软化调控机制，其中适当剂量的1-MCP处理能够对葡萄果实产生积极的作用，降低了呼吸强度、腐烂率、掉粒率以及与浆果软化有关酶的活性（PG、β-Gal等），维持了果实硬度、果梗色泽以及营养物质的含量等，可延迟葡萄果梗褐变现象的发生，可见葡萄采后用1-MCP处理具有一定应用前景价值。但是，由于鲜食葡萄品种多，品种间基础生物学特性差异大，果穗生长期间多种因素（如生长激素）调控影响的差异也非常大，导致1-MCP对鲜食葡萄（非呼吸跃变型果实）贮运期间软化调控机制不明确，特别是1-MCP对果肉质地、果皮、果梗等细胞超微观结构的影响，以及最终将调控靶标机制深入到基因水平等方面的资料更是非常少，现有的研究结论仍存在一些分歧。

目前，1-MCP在葡萄贮藏方面的研究主要集中在应用上，在基因、蛋白、分子水平上的研究较少，在今后的研究与应用工作中还应加强以下几方面：（1）从分子水平探究1-MCP对各类鲜食葡萄的保鲜作用机制；（2）完善1-MCP在鲜食葡萄采后应用技术标准的研究与制订；（3）扩大1-MCP与其他技术协同效应的研究，确定最佳处理和贮藏工艺参数，发掘其最大应用潜能。总之，通过研究使其在果蔬保鲜上的应用更科学，空间更广阔，更有的放矢。