乙烯催熟對(duì)采后果實(shí)貯藏品質(zhì)的影響

王建軍，周雅涵，曾凱芳，2，*

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715;

2.西南大學(xué)國(guó)家食品科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，重慶 400715)

乙烯催熟對(duì)采后果實(shí)貯藏品質(zhì)的影響

王建軍1，周雅涵1，曾凱芳1，2，*

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715;

2.西南大學(xué)國(guó)家食品科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，重慶 400715)

乙烯是一種植物催熟激素，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于采后果實(shí)的催熟。本文綜述了乙烯對(duì)呼吸躍變型果實(shí)和非躍變型果實(shí)貯藏品質(zhì)的影響。采后乙烯處理能夠促進(jìn)兩種呼吸類型果實(shí)的褪綠轉(zhuǎn)黃，改善果實(shí)色澤，并且能夠引起兩類果實(shí)硬度的下降，促進(jìn)果實(shí)軟化。乙烯處理能夠促進(jìn)躍變型果實(shí)貯藏過(guò)程中風(fēng)味提升、香氣改善、抗氧化能力提高，然而，乙烯對(duì)于非躍變型果實(shí)的這些品質(zhì)并無(wú)顯著影響。因此，對(duì)于在生產(chǎn)上應(yīng)用乙烯催熟非躍變型果實(shí)，應(yīng)在其食用品質(zhì)達(dá)到商業(yè)要求之后方可采收。

乙烯，催熟，采后果實(shí)，貯藏品質(zhì)

乙烯是一種不飽和烴，相對(duì)分子質(zhì)量為28，其化學(xué)結(jié)構(gòu)為CH2=CH2，是植物激素中分子結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種。乙烯在極低濃度(0.01～0.1μL/L)下就能對(duì)果實(shí)產(chǎn)生催熟效應(yīng)［1］。乙烯在常溫下為氣體，易揮發(fā)，難溶于水，使用極不方便。在生產(chǎn)上常用乙烯釋放劑—乙烯利，其化學(xué)名稱為2－氯乙基膦酸。乙烯利在pH3.0以下穩(wěn)定，在pH4.1以上時(shí)，開始分解釋放乙烯，隨pH升高，乙烯釋放加快。生產(chǎn)上常用的乙烯利為40%的水劑，植物吸收乙烯利后，體內(nèi)的較高pH使其釋放乙烯。我國(guó)在2005年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)出臺(tái)的《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2763》中，對(duì)農(nóng)作物表面乙烯利的最大殘留量也做出了相關(guān)規(guī)定。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在芒果等一些熱帶及亞熱帶水果中，乙烯利的最大殘留量不能超過(guò)2mg/kg。而目前用于香蕉等水果催熟的乙烯利的配制溶液濃度一般在30mg/kg左右，使用后因其在水果的表面迅速分解，釋放出乙烯，最終殘留量不會(huì)超過(guò)國(guó)家規(guī)定的2mg/kg這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)限量。

乙烯能夠增大細(xì)胞膜，特別是液泡膜的透性，使大量水解酶外滲，果實(shí)呼吸代謝加強(qiáng)，從而引起果實(shí)內(nèi)有機(jī)物的強(qiáng)烈轉(zhuǎn)化，造成類胡蘿卜素積累，葉綠素降解，使果皮顏色由綠色變?yōu)槌赛S色;同時(shí)乙烯促使淀粉轉(zhuǎn)化為糖，改善了果實(shí)風(fēng)味和質(zhì)地，使果實(shí)達(dá)到可食狀態(tài)［2］。乙烯對(duì)于果實(shí)品質(zhì)的影響因果實(shí)呼吸類型而不同，呼吸非躍變型果實(shí)成熟衰老過(guò)程產(chǎn)生的乙烯遠(yuǎn)低于呼吸躍變型果實(shí)。因此，乙烯一度被認(rèn)為在非躍變型果實(shí)成熟衰老過(guò)程中發(fā)揮的作用非常有限。然而近年來(lái)大量研究結(jié)果表明，呼吸非躍變型果實(shí)的諸多成熟相關(guān)過(guò)程也直接接受乙烯調(diào)控，且乙烯引起非躍變型果實(shí)和躍變型果實(shí)品質(zhì)變化的某些分子調(diào)控途徑非常相似［3］，乙烯對(duì)于果實(shí)品質(zhì)的影響也因呼吸類型而不同，主要表現(xiàn)在以下方面。

1 乙烯對(duì)果實(shí)色澤的影響

色澤是評(píng)價(jià)果實(shí)成熟度、新鮮度、品質(zhì)以及商品價(jià)值的重要感官指標(biāo)之一，消費(fèi)者一般認(rèn)為果實(shí)的外觀色澤與其品質(zhì)質(zhì)量是等同的［4］。乙烯通過(guò)刺激果實(shí)類胡蘿卜素的產(chǎn)生和積累，加速葉綠素的降解，使果皮顏色由綠色變?yōu)槌赛S色來(lái)增強(qiáng)果實(shí)外觀色澤。研究發(fā)現(xiàn)，乙烯催熟均能促進(jìn)非躍變型果實(shí)和躍變型果實(shí)色澤的轉(zhuǎn)變［5］。

在呼吸非躍變型果實(shí)中，乙烯通過(guò)調(diào)節(jié)番茄紅素合成酶、胡蘿卜素脫氫酶、β－胡蘿卜素羥化酶的表達(dá)，持續(xù)或短暫地促進(jìn)番茄紅素脫氫酶、質(zhì)體末端氧化酶、β－番茄紅素環(huán)化酶和玉米黃質(zhì)環(huán)氧酶活性的增加;同時(shí)抑制ε－番茄紅素環(huán)化酶的基因表達(dá)，從而促使果實(shí)的色澤發(fā)生轉(zhuǎn)變。柑橘作為典型的非躍變型果實(shí)，一般不適合提前采摘，為了避免冬季霜凍，椪柑常需要提前采收，但綠色的表皮直接影響果實(shí)的銷售。Zhou等人［6］通過(guò)用乙烯熏蒸或乙烯利浸泡碰柑果實(shí)后再在10℃條件下貯藏，發(fā)現(xiàn)經(jīng)乙烯熏蒸或乙烯利浸泡處理后的果實(shí)橙色出現(xiàn)的更早且顏色更深，并且伴隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，果皮色相角逐漸減少而柑橘顏色指數(shù)逐漸增加，總類胡蘿卜素含量上升，葉綠素含量下降，且處理組的色素變化速率顯著高于對(duì)照組。乙烯和乙烯利處理都能刺激果實(shí)橙色類胡蘿卜素(β－胡蘿卜素和β－隱黃素)的優(yōu)先積累，同時(shí)降低黃色類胡蘿卜素(葉黃素、紫黃素和9－順式紫黃素)的含量，類胡蘿卜素組成的變化可能與兩種處理抑制了β－胡蘿卜素羥化酶(BCH)基因表達(dá)有關(guān)。Maria等人［7］在研究乙烯催熟對(duì)臍橙皮類胡蘿卜素的影響中發(fā)現(xiàn)，乙烯能夠促進(jìn)果皮中番茄紅素、六氫番茄紅素、(9Z)－紫黃質(zhì)含量的增加，降低了β－橙色素和葉綠素含量從而促進(jìn)果實(shí)著色和轉(zhuǎn)黃。在其它非躍變型果實(shí)如克萊門式小柑橘、葡萄、櫻桃、無(wú)核蜜橘也有類似的研究結(jié)果［8－12］。

呼吸躍變型果實(shí)在生產(chǎn)上一般會(huì)提前采摘，以延長(zhǎng)其貯藏期。相關(guān)的研究表明，外源乙烯不但能夠激活果皮和果肉中與有機(jī)物新陳代謝和類胡蘿卜素合成有關(guān)的基因，促進(jìn)果實(shí)顏色的熟化，而且乙烯處理能改善果實(shí)色澤不均勻的現(xiàn)象［13］。采用不同濃度的乙烯處理杏、蘋果、桃、梨、獼猴桃果實(shí)能刺激果皮黃橙類胡蘿卜素的產(chǎn)生和累積，加速葉綠素的降解，使果皮顏色由綠變?yōu)槌赛S色或紅色，增強(qiáng)其商品價(jià)值［14－18］。芒果提前采摘果皮會(huì)出現(xiàn)顏色不均一現(xiàn)象，Tovar［19］等人發(fā)現(xiàn)短時(shí)真空處理(34kPa、20min)結(jié)合乙烯處理(20min、1500mL/L)芒果果實(shí)，能顯著提高果實(shí)呼吸速率和乙烯產(chǎn)物生成速率，使成批果實(shí)的色澤呈現(xiàn)良好的均一性。在乙烯催熟肯特芒果、阿道夫芒果的研究中也有類似的報(bào)道［20－21］。

2 乙烯對(duì)采后果實(shí)質(zhì)地的影響

果實(shí)質(zhì)地的變化一般反映了果實(shí)的成熟度和品質(zhì)，在果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)中亦十分重要。果實(shí)的質(zhì)地取決于果膠物質(zhì)的質(zhì)和量、細(xì)胞壁構(gòu)成物的機(jī)械強(qiáng)度以及細(xì)胞的大小形狀和緊張度［22］。乙烯能促進(jìn)非躍變型和躍變型果實(shí)的軟化，但也可能導(dǎo)致某些果蔬，如:甜瓜、蘆薈、馬鈴薯等的非正常軟化及堅(jiān)韌化［23－25］。

乙烯通過(guò)調(diào)控一系列酶活性來(lái)影響果實(shí)的質(zhì)地。一方面，乙烯能夠參與細(xì)胞壁代謝相關(guān)酶基因的激活與表達(dá);另一方面乙烯通過(guò)增強(qiáng)果實(shí)的呼吸強(qiáng)度加速細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的代謝速度，為細(xì)胞壁代謝相關(guān)酶的合成提供所需的物質(zhì)和能量。研究發(fā)現(xiàn)，用濃度為10μL/L的乙烯處理不同成熟度網(wǎng)紋甜瓜，會(huì)增大其外滲電導(dǎo)率，進(jìn)而促進(jìn)果實(shí)細(xì)胞壁的降解，使果實(shí)硬度迅速降低，加快了甜瓜果實(shí)后熟軟化進(jìn)程［26］。乙烯對(duì)各細(xì)胞壁酶活性的促進(jìn)效應(yīng)因乙烯利施用濃度不同而異。楊力等［27］發(fā)現(xiàn)乙烯利濃度由10mg/L增至1000mg/L時(shí)，蘋果果實(shí)中果膠甲酯酶(PME)、多聚半乳糖醛酸酶(PG)和纖維素酶(CS)的活性先逐漸增加而后被抑制，木聚糖(Xyl)沒有受到明顯影響，同時(shí)，熱處理能促進(jìn)乙烯利的作用。

不同果實(shí)對(duì)乙烯的敏感度不同，因此乙烯處理濃度及時(shí)間因果實(shí)種類的不同而有所差異。適量濃度的乙烯處理能降低果實(shí)的硬度，促進(jìn)果實(shí)熟化。但如果處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致果實(shí)衰老和果肉的過(guò)度軟化。有報(bào)道表明，在18℃條件下，經(jīng)乙烯(5mL/L)處理3d后的西瓜，果肉會(huì)發(fā)生過(guò)度軟化現(xiàn)象［28］。獼猴桃對(duì)乙烯非常敏感，研究顯示，30μg/kg的乙烯處理就能引起獼猴桃果實(shí)出現(xiàn)不可接受的軟化［29］。生產(chǎn)上可以采取吸附貯藏室中的乙烯、結(jié)合氣調(diào)貯藏，或者抑制乙烯合成的措施，這些均能夠提高果實(shí)的貯藏品質(zhì)，并延長(zhǎng)果實(shí)貯藏期。Copel等［30］研究發(fā)現(xiàn)，甜瓜在10%CO2、10%O2并結(jié)合使用乙烯吸收劑的條件下貯藏，與對(duì)照相比，不但很好的保持了果實(shí)的硬度，也降低了果實(shí)的腐爛率。

3 乙烯對(duì)采后果實(shí)香氣成分的影響

許多果實(shí)具有獨(dú)特的香氣，香氣的類別和強(qiáng)度是評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)。一般果實(shí)的呈香成分主要為有機(jī)酸酯和萜類化合物，其次是醇類、酮類及揮發(fā)性酸類等［22］。

對(duì)于非呼吸躍變型果實(shí)，乙烯處理對(duì)果實(shí)香氣成分影響不大，其芳香物質(zhì)的含量與組成只有輕微的改變。Mayuoni等［31］研究發(fā)現(xiàn)用乙烯催熟不同品種的柑橘，與對(duì)照相比，臍橙果實(shí)中3－己烯醛和香草醛的含量降低，但三種3種香芹酮的含量有所增加;在紅寶石葡萄柚果實(shí)中，乙烯處理增加了4種醛的含量(2－己烯醛、戊醛、2－庚烯醛、2－辛烯醛);而在無(wú)核小蜜橘中，3種萜烯衍生醇類(沉香醇、4－萜烯醇、ɑ－松油醇)含量上升。

較非呼吸躍變型果實(shí)，外源乙烯處理能顯著提高呼吸躍變型果實(shí)內(nèi)源乙烯的生物合成，加速一系列生化反應(yīng)進(jìn)程，從而促進(jìn)果實(shí)的熟化，增強(qiáng)果實(shí)風(fēng)味和香氣［22］。研究發(fā)現(xiàn)，乙烯催熟甜瓜果實(shí)，不但促進(jìn)了果肉的熟化和果皮顏色的轉(zhuǎn)化，而且增加了果實(shí)適宜的芳香［30］。也有研究指出［32］，經(jīng)乙烯催熟的綠熟番茄其總揮發(fā)物含量始終低于自然成熟后采摘的番茄的水平，但高于綠熟期采摘后進(jìn)行自然成熟的番茄。其中，自然成熟后采摘的果實(shí)3－己烯醛的含量比經(jīng)乙烯催熟的果實(shí)高17%，比綠熟期采收后放置成熟的高34%。

4 乙烯對(duì)采后果實(shí)風(fēng)味的影響

果實(shí)獨(dú)特的風(fēng)味主要取決于呈味物質(zhì)的種類、數(shù)量和比例，這些物質(zhì)同時(shí)也與果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、耐貯性和加工適性等有關(guān)［22］。

乙烯單獨(dú)處理對(duì)呼吸非躍變型果實(shí)風(fēng)味影響不明顯。其中，柑橘類果實(shí)的風(fēng)味主要受果實(shí)中可溶性固形物含量和酸度的影響。研究發(fā)現(xiàn)［31］經(jīng)乙烯催熟的臍橙、紅寶石葡萄柚、無(wú)核小蜜橘的可溶性固形物含量和酸度較之對(duì)照組基本無(wú)變化。乙烯催熟沒有造成臍橙、紅寶石葡萄柚果實(shí)的異味感，對(duì)其風(fēng)味基本無(wú)影響，但能引起無(wú)核小蜜橘風(fēng)味(主要是典型蜜橘風(fēng)味)輕微的下降。這與Javega［33］等在柑橘上的研究結(jié)果相類似。同時(shí)也有報(bào)道表明，乙烯催熟結(jié)合其它處理可顯著影響柑橘果實(shí)的風(fēng)味。Tietel［34］等發(fā)現(xiàn)，用30℃高溫結(jié)合濃度為4μL/L乙烯處理提前采摘的“美秀”無(wú)核小柑橘5d，不但能改善果實(shí)色澤，而且使果實(shí)酸度顯著降低，成熟度迅速提高，果實(shí)品質(zhì)與正常成熟的柑橘基本無(wú)差別。

對(duì)于呼吸躍變型果實(shí)，乙烯處理可促使果實(shí)內(nèi)淀粉轉(zhuǎn)化為糖，降低果實(shí)酸度，改善果實(shí)風(fēng)味。賈曉輝等［35］研究發(fā)現(xiàn)，外源乙烯能促進(jìn)京白梨果實(shí)內(nèi)源乙烯的生成和呼吸強(qiáng)度的增加，乙烯加快了果實(shí)后熟進(jìn)程，并使后熟更均勻一致，明顯提高了果實(shí)品質(zhì)。胡花麗［36］等用外源乙烯處理桃果實(shí)，于1℃條件下貯藏3d，隨后轉(zhuǎn)由室溫20℃下貯藏，發(fā)現(xiàn)外源乙烯能促進(jìn)貯藏中后期桃果實(shí)中總糖含量的增加，加快貯藏中期桃中可滴定酸含量的下降，并且能夠緩解回溫后桃果實(shí)中可滴定酸的迅速降低。但也有研究顯示，經(jīng)乙烯處理的桃子具有的較低的可溶性固形物含量，較高的可滴定酸和pH，其風(fēng)味稍差于對(duì)照組。鄭明鋒［37］發(fā)現(xiàn)乙烯濃度對(duì)采后香蕉中淀粉和可溶性固形物的影響不明顯。

5 乙烯對(duì)果實(shí)抗氧化能力的影響

果實(shí)中的抗氧化活性物質(zhì)與果實(shí)品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值密切相關(guān)。這些物質(zhì)主要包括酚類物質(zhì)、維生素C、類胡蘿卜素以及類黃酮類物質(zhì)。營(yíng)養(yǎng)學(xué)家和食品方面的專家認(rèn)為人們?nèi)粘３缘乃褪卟四芙档鸵恍┘膊〉陌l(fā)病幾率，并且發(fā)現(xiàn)發(fā)揮作用的物質(zhì)主要是抗氧化活性物質(zhì)，包括酚類物質(zhì)、維生素C、類胡蘿卜素和類黃酮類，它們通過(guò)抑制氧化連鎖反應(yīng)的激活而清除自由基，延遲或抑制油脂和其它分子的氧化［38］。

乙烯催熟對(duì)呼吸非躍變型果實(shí)抗氧化能力的影響不顯著。Mayuoni等［31］在乙烯催熟對(duì)不同品種柑橘果實(shí)抗氧化能力影響的研究中發(fā)現(xiàn)，乙烯處理能僅引起臍橙果實(shí)VC和黃酮含量、無(wú)核小蜜橘總酚含量的輕微下降，果實(shí)其它抗氧化成分較對(duì)照組均無(wú)顯著變化。同樣，相似的研究顯示［39］，不同品種的柑橘果實(shí)先經(jīng)乙烯催熟隨后經(jīng)冷檢疫處理不會(huì)引起果實(shí)品質(zhì)的不利變化，果實(shí)DPPH(1，1－二苯代苦基苯肼自由基清除率的測(cè)定)、FRP(鐵還原氧化能力法測(cè)定抗氧化能力)、抗壞血酸、總酚含量的變化雖因品種不同而有所差異;但其總類黃酮含量和種類基本無(wú)變化;黃酮醇、槲皮黃酮和酚酸(綠原酸和沒食子酸)含量未受到任何影響。即乙烯處理不但提高了柑橘果實(shí)的外觀品質(zhì)，而且并未造成營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的損失。

相反，乙烯催熟能顯著提高呼吸躍變型果實(shí)的抗氧化能力。Park［40］等人通過(guò)比較經(jīng)乙烯催熟和未經(jīng)乙烯催熟的獼猴桃，在相同溫度下貯藏10d后其果實(shí)硬度、酸度及抗氧化活性等物質(zhì)的變化。發(fā)現(xiàn)經(jīng)處理后果實(shí)中多酚類物質(zhì)含量和相關(guān)的抗氧化活性物質(zhì)增幅明顯高于對(duì)照組果實(shí)，但乙烯處理未對(duì)獼猴桃果實(shí)酸度產(chǎn)生影響。

6 結(jié)論

適宜劑量的乙烯催熟能改善呼吸躍變型果實(shí)的色澤和品質(zhì)，對(duì)呼吸非躍變型果實(shí)品質(zhì)基本無(wú)影響，只能促進(jìn)其外觀色澤的轉(zhuǎn)變。因此利用乙烯催熟呼吸非躍變型果實(shí)的前提必須是果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)(包括營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味、質(zhì)地等)已達(dá)到要求，否則只能影響果實(shí)色澤的變化，對(duì)果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)并無(wú)明顯改善。

乙烯催熟對(duì)采后果實(shí)貯藏品質(zhì)的影響具有兩面性，即使是同類果實(shí)也因品種不同而有所差異。為了更好地利用乙烯催熟對(duì)果實(shí)品質(zhì)保藏的有利方面，必須進(jìn)一步開展乙烯的合成、代謝及其調(diào)控機(jī)制的研究;結(jié)合分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)深入探究乙烯催熟影響采后果實(shí)貯藏品質(zhì)的內(nèi)在機(jī)理，為乙烯催熟在采后果實(shí)貯藏品質(zhì)上的研究與應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為乙烯催熟結(jié)合其它手段(如氣調(diào)貯藏、冷藏、熱處理)改善果實(shí)貯藏品質(zhì)提供參考和依據(jù)。

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Effects of ethylene treatment on storage quality of postharvest fruit

WANG Jian－jun1，ZHOU Ya－h(huán)an1，ZENG Kai－fang1，2，*
(1.College of Food Science，Southwest University，Chongqing 400715，China;
2.National Food Science and Engineering Experimental Teaching Center，Southwest University，Chongqing 400715，China)

Ethylene is a kind of plant ripening hormone，and has been widely used in postharvest fruit accelerating ripening.This paper reviewed the effect of ethylene on the storage quality of climacteric respiration and nonclimacteric respiration fruits.Ethylene treatment could accelerate the de－greening and soften of two kinds of respiration fruit.Ethylene treatment could improve the taste，flavor and antioxidant activity in climacteric respiration fruit.However，ethylene almost has no effect on these qualities in non－climacteric respiration fruit.As a result，when non－climacteric respiration fruit use ethylene as an accelerating ripening treatment，it should be harvested when the edible quality getting to the commercial standard.

ethylene;ripening;postharvest fruit;storage quality

TS609.3

A

1002－0306(2012)21－0361－04

2012－05－11 *通訊聯(lián)系人

王建軍(1988－)，男，碩士研究生，研究方向:食品生物技術(shù)。

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31071618);中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(XDJK2010B001)。