常温下不同浓度1-MCP对玉露香梨果皮蜡质成分及超微形态结构的影响

张微，赵迎丽，杨志国，王亮，陈会燕

（山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太原 030031）

玉露香梨（Pyrus sinkiangensis‘Yuluxiang’）是由山西省农业科学院用库尔勒香梨与雪花梨杂交选育而成的一个新品种[1]，它将库尔勒香梨与雪花梨的优点集于一身，香甜多汁、石细胞少、营养丰富、皮薄、核小、食用率高[2-3]，因此深受消费者的喜爱。它还具有极高的营养价值，富含多种糖类及矿物质[4]。目前玉露香梨广泛种植在我国北京、山西、新疆及河北等地区[5]，具有广阔的发展前景和极高的研究价值。

蜡质是覆盖在细胞外表面的疏水层，外观呈霜冻或无色光滑状[6]。蜡质在果实发育过程中起着重要作用，在果实采后储存过程中也起着重要作用。研究表明蜡质是植物自我保护的第一道屏障，它可以减少蒸腾作用，延缓衰老，防止病原微生物和昆虫的入侵[7]。玉露香梨在采后贮藏后期会产生大量的蜡，使果实表面变得油腻，影响其销量，因此对玉露香梨果皮蜡质成分的研究显得尤为重要。

1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）是乙烯的竞争性抑制剂，通过延缓衰老来维持水果的品质[8]。目前，1-MCP 已用于许多水果的采后贮藏，如梨、苹果、橙子等[9]。1-MCP 为改善梨的品质特性提供了一条重要途径，包括减少乙烯的产生和降低呼吸速率，提高果实硬度和保持果实酸度，以及减少与衰老相关疾病的发生率[10-12]。已有研究表明1-MCP 可以降低果实表皮油腻的发生率[13]，因此，本文比较不同浓度1-MCP处理后的玉露香梨在室温条件下果实表皮蜡质成分、蜡质形态及果实品质的变化情况，旨在为玉露香梨采后贮藏保鲜提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

玉露香梨采自山西省隰县寨子乡，采后立即被运往山西农业大学食品科学与工程学院。

甲醇、正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷（均为分析纯）：北京索莱宝生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

RE52-99 旋转蒸发器：上海亚荣生化仪器有限公司；BSA2202S 电子天平：北京赛多利斯集团有限公司；JPN100-20 氮气吹扫仪：上海继普科技有限公司；TESCAN-VEGA3 扫描电子显微镜：泰思肯（中国）有限公司；Agilent 7890B/5977B 气相色谱质谱联用仪：美国安捷伦科技有限公司；JFC-1100 离子溅射仪：北京欧波同光学技术有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理

选择无物理损伤、无病虫害、大小均匀的玉露香梨，分为对照组（CK）（无1-MCP）、0.5 μL/L 1-MCP 组、1.0 μL/L 1-MCP 组、2.0 μL/L 1-MCP 组。处理后的果实置于室温下贮藏，每周测定1 次相关指标。

1.3.2 硬度与失重率的测定

果实硬度和失重率参照文献[14-16]的方法测定。果实硬度测定：随机选取10 个玉露香梨果实沿果实赤道将果皮去除后取4 个点用硬度计进行测定。失重率计算公式如下。

X=（A-B）/A×100

式中：X 为失重率，%；A 为贮藏初期果实质量，g；B 为测定时果实质量，g。

1.3.3 玉露香梨果实表皮蜡质提取及气相色谱质谱测定

果皮蜡质提取：对室温下贮藏0、7、14、21、28、35 d的玉露香梨果皮蜡质成分进行提取，提取步骤：选择无病虫害、大小均匀的果子，不同处理各15 个，重复3次。将果子完全浸没于提取液（三氯甲烷和二氯甲烷混合液，体积比2∶1）中，提取60 s，提取液随后放入旋转蒸发器中浓缩，最后放入氮气吹扫仪吹干至恒重，蜡质含量通过以下公式计算。

X=（A-B）/C×105

式中：X 为蜡质含量，mg/100 g；A 为烧杯及蜡质的总质量，g；B 为空烧杯的质量，g；C 为玉露香梨的质量，g。

色谱条件：载气为99.999%氦气；进口样温度280℃，不分流进样；传输线温度280 ℃；色谱柱HP-5MS 弹性石英毛细柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升温程序：50 ℃保持2 min，再以5 ℃/min 升至280 ℃，保持10 min；载气流速1 mL/min。

质谱条件：电荷转移离子源（electron impact，EI），70 eV；灯丝电流100 μA；倍增器电压1 200 V；全扫描（m/z 45～550）。使用NIST14 质谱库对蜡质成分进行鉴定。峰面积归一化法对蜡质含量进行计算。

1.3.4 扫描电镜观察

将玉露香梨用清水洗净，去除果皮表面灰尘、细菌等异物。用锋利的刀片切取2 mm×3 mm 大小的果皮数块，用4%的戊二醛溶液固定，待用。将固定好的果皮用0.1 mol/L、pH7.2 的磷酸缓冲液漂洗，30 min 和15 min 各2 次，再用梯度乙醇（30%、50%、70%、80%、90%）各脱水1 次，每次15 min。再用含有无水硫酸钠的无水乙醇脱水3 次，每次15 min。然后用醋酸异戊酯脱去乙醇，共3 次，每次20 min。冷冻干燥后将样品粘到样品台上，用离子溅射仪进行镀金膜，最后用扫描电子显微镜观察拍片。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2010 和Origin 2019b 软件对试验中数据进行分析和作图。

2 结果与分析

2.1 玉露香梨失重率和果实硬度在贮藏期间的变化

果实硬度和失重率是贮藏过程中评价果实品质的重要指标。不同浓度1-MCP 处理的玉露香梨在室温贮藏期间失重率和果实硬度的变化见图1。

图1 不同浓度1-MCP 处理的玉露香梨在室温贮藏期间失重率和果实硬度的变化Fig.1 Changes of weight loss rate and fruit hardness of Yuluxiang pears treated with different 1-MCP content during storage at room temperature

从图1 可以看出，玉露香梨在贮藏过程中果实的失重率呈持续上升趋势。在贮藏35 d 时，CK 的失重率达到最高，为1.31%，而1.0 μL/L 1-MCP 处理的玉露香梨失重率最低，为1.05%，说明1.0 μL/L 1-MCP 处理可有效抑制果实中水分的蒸腾作用，从而降低果实的失重率，保持果实品质。随着贮藏时间的延长，果实硬度呈不断下降趋势，且1.0 μL/L 1-MCP 处理的玉露香梨果实硬度下降速率最慢，对照组果实硬度下降最快，表明适宜浓度的1-MCP 处理有助于保持果实的硬度。本研究中1.0 μL/L 1-MCP 可有效降低果实失重率、保持果实硬度。Blankenship 等[17]发现1-MCP 可以维持水果的硬度，与本文研究结果一致。

2.2 玉露香梨蜡质含量在贮藏期间的变化

不同浓度1-MCP 处理的玉露香梨在室温贮藏期间蜡质含量的变化见图2。

图2 不同浓度1-MCP 处理的玉露香梨在室温贮藏期间蜡质含量的变化Fig.2 Changes in wax content of 1-MCP treated Yuluxiang pears at different concentrations during storage at room temperature

果实表面的角质层在果实的成熟和衰老过程中起到非常大的作用，它可以防止果实中的水分流失及营养物质渗漏等[18]。赵晓敏等[19]研究发现1-MCP 处理有效抑制果皮油渍化的发生和蜡质含量及结构的变化，从而延缓香梨果实衰老。本研究发现适宜浓度的1-MCP 可抑制果皮表面角质层蜡质的积累。由图2可知，在贮藏期间，对照组和不同浓度1-MCP 处理的玉露香梨果皮蜡含量随着贮藏时间的延长呈上升趋势，且对照组中蜡质含量上升趋势最快，1.0 μL/L 和2.0 μL/L 1-MCP 处理的果实蜡质含量表现出较慢的增长趋势。由此说明适宜浓度的1-MCP 可抑制水果角质层蜡质的积累。

2.3 不同浓度1-MCP 处理的玉露香梨常温贮藏期间果皮蜡质超微结构的变化

不同浓度1-MCP 处理的玉露香梨常温贮藏期间果皮蜡质表层的变化见图3。

图3 不同浓度1-MCP 处理的玉露香梨常温贮藏期间果皮蜡质表层的变化Fig.3 Changes of waxy surface layer of peel during room temperature storage of Yuluxiang pear treated with different concentrations of 1-MCP

从图3 可以看出，1-MCP 处理后的玉露香梨果实常温贮藏期间蜡质结构表皮变化与对照组之间存在差异。在贮藏0 d 时玉露香梨蜡质表层沟壑众多，蜡质结构粗糙不平整。贮藏到14 d 时，对照组和0.5 μL/L 1-MCP 处理过的玉露香梨果实蜡质表层结构变化较大，蜡质表层沟壑几乎被填平，形成了较完整的蜡膜，而1.0 μL/L 和2.0 μL/L 1-MCP 处理的果实蜡质表层较粗糙、不规则，同时还可以看到蜡质表层有许多颗粒状或板状晶体，没有形成光滑的蜡膜结构。当贮藏35 d时，对照组和0.5 μL/L 1-MCP 处理过的果实蜡质表层相对光滑，形成了相对完整的蜡质层。而1.0 μL/L 和2.0 μL/L 1-MCP 处理的果实蜡质表层裂缝较多、较明显。由此说明，适宜浓度的1-MCP 可以有效抑制玉露香梨果实表皮蜡质的产生。

2.4 不同浓度1-MCP 处理的玉露香梨常温贮藏期间果皮蜡质成分变化

不同浓度1-MCP 处理的玉露香梨常温贮藏期间果皮蜡质成分变化见表1。

表1 不同浓度1-MCP 处理的玉露香梨常温贮藏期间果皮蜡质成分变化Table 1 Changes of peel wax composition of Yuluxiang pear treated with different concentrations of 1-MCP during normal temperature storage %

由表1 可知，玉露香梨表皮蜡质成分较为复杂，对照组与不同浓度1-MCP 处理后的果皮蜡质成分及相对含量均存在一定的差异。玉露香梨果皮蜡质成分主要由烷烃类、烯烃类、酯类、醇类、不饱和脂肪酸、饱和脂肪酸、醛类等物质组成。在贮藏0 d 时，从玉露香梨中共检测到80 种化合物，其中烷烃类化合物种类最多，有22 种，烯烃类、不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸均为7 种，酯类和醛类化合物分别为12 种和9 种，其他类化合物为7 种。随着贮藏时间的延长，果实蜡质成分及蜡质含量均发生变化。三十烷只在贮藏35 d 的0.5 μL/L 和1.0 μL/L 1-MCP 处理过的果皮蜡质中检测到。D-柠檬烯和辛醇也只在贮藏35 d 的对照组和1.0 μL/L 1-MCP处理的果皮蜡质检测到。水杨醇和法呢醇在0 d 时并未检测到，在贮藏15 d 和35 d 时才检测到。而在整个贮藏过程中均存在的化合物有八甲基三癸氧烷、十甲基-四硅氧烷、十二甲基-五硅氧烷、十二甲基-环己硅氧烷、十四甲基-环庚硅氧烷、十九烷、二十一烷、二十四烷、二十九烷、α-法呢烯、Z-5-十九烯、1-十八醇、1-二十烷醇、二十二烷醇、甘油、二十九醇、11-十八碳烯酸、13-二十碳烯酸、13-二十二碳烯酸、棕榈酸、硬脂酸、壬醛、肉桂醛、N，N-二乙基-甲酰胺、羽扇豆三甲基甲硅烷基醚，这些化合物虽然在整个贮藏过程中一直存在，但在相对含量上却存在一定差异。

2.5 不同浓度1-MCP 处理的玉露香梨常温贮藏期间果皮蜡质成分相对含量变化分析

不同浓度1-MCP 对玉露香梨蜡质成分相对含量的影响见图4。

图4 不同浓度1-MCP 对玉露香梨蜡质成分相对含量的影响Fig.4 Effects of different concentrations of 1-MCP on the relative contents of waxy components in Yuluxiang pear

从图4 可以看出，烷烃类化合物是玉露香梨蜡质成分的主要成分，且其占比最高。已有研究表明，烷烃类化合物是果蔬表皮结晶蜡质结构必不可少的化合物之一[20-21]。与对照相比，1-MCP 处理抑制了贮藏过程中烷烃类化合物含量的增加，且1-MCP 浓度越大抑制效果越明显。在贮藏过程中1.0 μL/L 和2.0 μL/L 1-MCP 处理下的玉露香梨蜡质成分烷烃类化合物含量始终低于对照组和0.5 μL/L 1-MCP 处理。

脂肪酸是果实表皮蜡质的重要组成成分，脂肪酸可分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸[22]，无论是饱和脂肪酸还是不饱和脂肪酸，其相对含量均随贮藏时间的延长而降低。与CK 和0.5 μL/L 1-MCP 处理相比，1.0 μL/L 和2.0 μL/L 的1-MCP 更能有效抑制贮藏过程中饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸相对含量的降低。

烯烃类化合物中以α-法呢烯和Z-5-十九烯为主，已有文献报道α-法呢烯是梨皮的主要香气成分之一[23]。醇类化合物在玉露香梨果皮蜡质成分中也占有重要比例，从图4 可知，烯烃类和醇类化合物随着贮藏时间的延长呈增加趋势，且对照组和0.5 μL/L 1-MCP 处理的增加速度高于其他两组，说明1.0 μL/L 和2.0 μL/L 1-MCP 可有效抑制果皮蜡质中烯烃类和醇类化合物含量的增加。

酯类化合物随着贮藏时间的延长呈降低趋势，且对照组下降速度最快，醛类化合物随着贮藏时间的延长其相对含量呈先上升后下降的趋势，且醛类化合物在果皮蜡质成分中含量较低。

3 讨论与结论

扫描电镜结果表明，适宜浓度的1-MCP 可以有效抑制玉露香梨果皮表面蜡质的产生。玉露香梨在贮藏前期表皮蜡质表面粗糙，沟壑众多，结构不平整，贮藏到中期时，对照组和0.5 μL/L 1-MCP 处理过的玉露香梨果皮蜡质表层形成了较完整的蜡膜，而1.0 μL/L和2.0 μL/L 1-MCP 处理的果皮蜡质表层还较粗糙、不规则，同时还伴有蜡质晶体的产生。当贮藏到末期时，对照组和0.5 μL/L 1-MCP 处理过的果皮蜡质表层已形成了相对完整的蜡质层，这可能是由于贮藏期间果皮生成的蜡质弥补了表面的裂缝所致[24]。而1.0 μL/L 和2.0 μL/L 1-MCP 处理的果皮蜡质表层裂缝较多、较明显，这与毛惠娟等[25]的研究结果一致。

蜡质可分为外蜡（有晶体结构）和内蜡（无定形状态）两种类型，蜡质成分及含量决定了蜡质的生物学功能[26]。脂肪酸是果皮蜡质中特别富有的成分，大部分脂肪酸起源于碳16 到碳18 自由脂肪酸的延长。本研究中脂肪酸相对含量均随贮藏时间的延长而降低，且适宜浓度1-MCP 处理可有效抑制脂肪酸含量的降低。烷烃类化合物是玉露香梨蜡质的主要成分，且其占比最高。1-MCP 处理可抑制贮藏过程中烷烃类化合物含量的增加。醛类化合物是水果蔬菜蜡质中常见的成分之一，它是脱羰途径的产物，且大多数具有偶数碳原子的正醛[27]。本研究发现1.0 μL/L 和2.0 μL/L 1-MCP可有效抑制果皮蜡质中烯烃类化合物和醇类的增加。

1.0 μL/L 1-MCP 可有效降低果实失重率，抑制果实硬度下降和果实表皮蜡质的积累。玉露香梨果皮蜡质成分主要由烷烃类、烯烃类、酯类、醇类、不饱和脂肪酸、饱和脂肪酸、醛类等物质组成，其中烷烃类化合物是玉露香梨蜡质的主要成分。1.0 μL/L 1-MCP 有效抑制了贮藏过程中烷烃类、烯烃类和醇类化合物的增加，脂肪酸的降低。综上所述，1.0 μL/L 1-MCP 处理后的玉露香梨在采后贮藏过程中能保持更好的果实品质。