緩降溫階段1-MCP處理對酥梨黑皮病的影響

焦 旋，馮志宏，張立新，趙 猛，白 茹，張新憲，高振峰

(山西省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮研究所，山西 太原 030031)

酥梨是我國主栽梨果之一，貯藏至翌年四五月時，冷庫貯藏及出庫貨架期的果實果皮極易發(fā)生黑皮病，病果果肉正常，具有食用價值，但失去商品價值。酥梨黑皮病的發(fā)生機制尚不明確，已有研究認為，酥梨黑皮病的發(fā)生與其果皮中的α-法尼烯和其氧化產(chǎn)物共軛三烯含量的積累[1-2]以及酚類物質酶促(PPO)氧化褐變[3]等生理變化有關。還有研究發(fā)現(xiàn)，酥梨黑皮病的發(fā)生與梨果套袋、施肥、雨水、采收成熟度、冷害和衰老等因素相關[4-7]。實際生產(chǎn)中酥梨采后貯藏初期常用“鴨梨式”緩降溫模式管理貯藏溫度，即冷庫控制柜溫度參數(shù)從14～18 ℃開始，每3 d降1 ℃，直至0～1 ℃，通過溫度馴化，以減輕冷害引起的果皮褐變[8-9]。然而課題組經(jīng)溫度記錄儀跟蹤發(fā)現(xiàn)，在長達40 d左右的緩降溫階段中，果實一直處于較高的溫度環(huán)境(8～28 ℃)中，其呼吸強度和新陳代謝未能及時降至最低水平，導致酥梨加速衰老。酥梨果皮衰老在外觀體現(xiàn)為果點顏色加深變暗，然后果點周圍出現(xiàn)一圈褐色，之后形成多處褐斑，嚴重時連成片，即黑皮病。目前酥梨緩降溫階段的梨果保鮮研究還未見相關報道。1-MCP能夠降低果蔬呼吸速率，延緩后熟衰老，推遲果實色澤轉變[10-11]；因此筆者欲將1-MCP直接應用于酥梨貯藏初期的緩降溫階段，并重點研究梨果貯藏及貨架期果皮的生理生化變化，以期為酥梨黑皮防治提供技術參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為碭山酥梨(PyrusbretschneideriRehd)，果實(套袋果)于2016年9月15日采自山西省文水縣南安鎮(zhèn)，所選果實果個均勻、無機械傷、無病蟲害。試驗所用1-MCP(小藥包包裝)由青島綠諾生物科技有限公司提供。

1.2 試驗設計及處理

酥梨采收后按實際生產(chǎn)操作，只是撕開紙袋底部并不脫掉，觀察剔除病果、傷果、爛果后，直接入紙箱，每箱裝果13 kg，并在紙箱內(nèi)中間層放置一小包1-MCP粉劑(質量0.6 g，有效成分含量0.03%)，封箱后入庫碼垛，梨庫入滿后開始緩降溫，冷庫控制柜溫度參數(shù)從14 ℃開始，每3 d降1 ℃，直至0～0.5 ℃，以不做1-MCP處理為對照。每一處理50箱果實。自貯藏之日起，按月隨機取樣測定果實果皮的部分生理指標，并在貯藏后期對酥梨黑皮病的發(fā)病情況進行統(tǒng)計。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 果實黑皮指數(shù)

果實黑皮病分級標準及黑皮指數(shù)計算如下。

1)按照果實黑皮面積所占整個果實總面積的百分比，將果實黑皮病分為4級[12]：0級果實無黑皮現(xiàn)象發(fā)生；1級果實黑皮率小于或等于25%；2級果實黑皮率為25%～50%；3 級果實黑皮率>50%。

2)黑皮指數(shù)=Σ(黑皮病果數(shù)×病果級數(shù))/(調查總果數(shù)×最高級數(shù))×100%。

1.3.2 果皮α-法尼烯和共軛三烯含量測定

果皮α-法尼烯和共軛三烯含量的測定參照Anet[13]的方法并略做修改，用10 mm直徑的打孔器隨機打取20片圓形果皮，放入25 mL的試管中，并加入10 mL正己烷，常溫振蕩提取2 h后，取2 mL提取液過Florisil柱(硅鎂性吸附劑)，再加適量正己烷洗脫定容至5 mL，迅速在232 nm波長下比色，測定吸光值并計算；另取3 mL提取液，分別于281 nm和290 nm波長下比色，測定吸光值并計算含量，結果均以nmol·cm-2表示。

式中：l為比色杯厚度；b為果皮取樣面積。

1.3.3 果皮總酚含量和PPO活性測定

總酚含量的測定采用紫外分光光度法[14]，稱取0.5 g果皮樣品，加入50 mL 50%的甲醇-HCl(pH 3.0)勻漿后置于冰箱中靜置提取24 h，然后離心15 min取上清液，用紫外可見分光光度儀在波長280 nm處比色測定其吸光值，并參照沒食子酸標準曲線計算其總酚含量，結果以mg·(100g)-1FW 表示。

多酚氧化酶(PPO)活性參照曹健康等[15]的方法，采用紫外分光光度法進行測定和計算。

式中：ΔA為吸光度變化值；V為樣品提取液總體積；Δt為反應時間；VS為測定時提取液體積；W為樣品鮮質量。

1.3.4 果皮相對膜透性和MDA含量測定

果皮相對電導率測定參照高俊鳳[16]的方法并略做修改，用直徑為10 mm的打孔器隨機打取15片果皮，置入三角瓶中，用重蒸水沖洗3次后，加入20 mL重蒸水，在室溫下振蕩1 h后測定其初電導率，然后將樣品加熱沸騰15 min，冷卻至室溫后再次測定其終電導率，二者比值為果皮的相對電導率(%)，用以表示果皮細胞的相對膜透性。丙二醛(MDA)含量測定和計算參照張志良等[17]的硫代巴比妥酸(TBA)比色法，結果用nmol·g-1表示。

式中：A532和A450為提取液在532 nm和450 nm波長的吸光度值；V為樣品提取液體積，mL；W為樣品鮮質量。

1.3.5 果皮色澤的測定

使用CR-400色差計測定(日本，MINOLTA公司)，并用“CIE Lab”表色系統(tǒng)測定果實果皮的L*值和a*值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有測定指標每處理重復3次，采用SPSS 23.0軟件分析數(shù)據(jù)，用Origin9.0 作圖。

2 結果與分析

2.1 緩降溫階段1-MCP處理對酥梨果實冷藏及貨架期黑皮病指數(shù)的影響

從表1可以看出：酥梨在0 ℃冷藏180 d，20 ℃貨架7 d后對照果實便已開始出現(xiàn)黑皮病，隨著貯藏時間的延長，對照果實的黑皮指數(shù)大幅上升，冷藏300 d時，黑皮指數(shù)為36.96%，貨架7 d后，對照果實黑皮指數(shù)迅速上升至92.14%；經(jīng)1-MCP處理的果實在冷藏期間無黑皮現(xiàn)象發(fā)生，在冷藏300 d，再放置7 d后才發(fā)生極輕微的黑皮病，黑皮指數(shù)僅為0.83%，極顯著低于對照(P<0.01)。結果表明，1-MCP處理能夠有效抑制梨果黑皮病的發(fā)生。

表1 1-MCP處理對酥梨果實冷藏及貨架期黑皮病指數(shù)的影響

2.2 緩降溫階段1-MCP處理對酥梨果皮α-法尼烯和共軛三烯含量的影響

從圖1(a)可以看出，在貯藏前期，酥梨果皮中的α-法尼烯含量逐漸升高，并在120 d時到達峰值，之后開始持續(xù)下降。與對照相比，1-MCP處理能明顯地抑制果皮中α-法尼烯的生成(P<0.05)，α-法尼烯最大積累量降低了26.79%。

在貯藏期間，各處理酥梨果皮中的共軛三烯均呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢，如圖1(b)，其中對照果皮共軛三烯含量上升迅速，1-MCP處理果皮共軛三烯含量則上升平緩，二者差異顯著(P<0.05)，貯至300 d時，1-MCP處理組共軛三烯含量僅有5.79 nmol·cm-2，而對照組高達9.56 nmol·cm-2。

圖1 1-MCP處理對酥梨果皮中α-法尼烯(A)與共軛三烯(B)含量的影響

2.3 緩降溫階段1-MCP處理對酥梨果皮總酚含量和PPO活性的影響

有研究表明，多酚氧化酶(PPO)能將酚類物質氧化成黑褐色的醌類物質，該酶促褐變過程是導致酥梨黑皮病的主要原因[18]。從圖2(a)可以看出，隨著貯藏時間的延長，酥梨果皮的總酚含量處于不斷上升的趨勢。在整個貯藏期間，1-MCP處理果皮的總酚含量顯著低于同期對照(P<0.05)，對照果皮的總酚含量在前期30 d的緩降溫期間表現(xiàn)出最快的上升速率。圖2(b)表明，1-MCP處理能有效抑制酥梨果皮中PPO的活性，冷藏至300 d 時，1-MCP處理的PPO活性為3.46 U·g-1min-1，對照組則高達4.58 U·g-1min-1，差異顯著(P<0.05)。

2.4 緩降溫階段1-MCP處理對酥梨果皮相對膜透性和MDA含量的影響

圖3(a)表明，酥梨果皮的相對膜透性在整個貯藏期間呈不斷增長的趨勢，其中，對照果皮的相對膜透性在最初的30 d緩降溫期間增長最為迅速，之后先慢后快，在300 d時達到36.77%，1-MCP處理果皮相對膜透性增長速率更加平穩(wěn)，且果皮相對膜透性在整個貯藏期間都明顯低于同期的對照，差異顯著(P<0.05)。

圖2 1-MCP處理對酥梨果皮總酚含量(A)和PPO活性(B)的影響

丙二醛(MDA)是膜脂過氧化的最終分解產(chǎn)物，能夠反映出水果膜脂過氧化的水平和對細胞膜的傷害程度，它的含量與植物衰老及逆境傷害有密切關系[19]。由圖3(b)可知，酥梨果皮的MDA含量呈現(xiàn)與相對膜透性(圖3(a))類似的增長趨勢，在整個貯藏期間，經(jīng)1-MCP處理的MDA含量均明顯低于對照，說明1-MCP能顯著減緩酥梨果皮的膜衰老。

圖3 1-MCP處理對酥梨果皮相對膜透性(A)和MDA(B)含量的影響

2.5 緩降溫階段1-MCP處理對酥梨果皮色澤的影響

果皮色澤是評價果實新鮮品質的重要指標之一。L*和a*可反映果實外觀色澤的變化。其中：L*值越大，表示果實果皮顏色越亮；a*值越小，表示果皮顏色越偏向綠色[20]。從圖4(a)可以看出，酥梨冷藏180、240、300 d時，經(jīng)1-MCP處理的果實果皮亮度(L*)優(yōu)于對照果實，但差異不顯著(P>0.05)，說明果實在冷藏期間亮度變化不大。由圖4(b)可知，a*隨著貯藏時間的延長整體呈上升趨勢，相比于對照，1-MCP處理顯著延緩了果實果皮的失綠速度，較好地保持了果實的新鮮程度。

圖4 1-MCP處理對酥梨果皮色澤(L*和a*)的影響

3 討論與結論

酥梨在每年的3—5月份(貯藏180～240 d)集中出庫時，黑皮病發(fā)生十分嚴重，防治黑皮病已成為酥梨貯藏的主要技術難題。梨果皮褐變不僅與酚類物質及其酶促(PPO)氧化產(chǎn)物醌類物質在果皮組織中積累有關[3,18]，而且與細胞膜透性的高低密切相關。細胞膜透性是反映果實衰老的重要標志，果實衰老時，往往發(fā)生膜脂過氧化反應[21]，其產(chǎn)物MDA會嚴重破壞細胞膜，造成細胞膜透性升高，進而促使原來區(qū)隔化分布的PPO與酚類物質接觸，從而引起梨果果皮褐變[22]。此外，梨果黑皮病的發(fā)生與果皮中α-法尼烯及其氧化產(chǎn)物共軛三烯的含量存在相關性[1]，尤其與果皮中共軛三烯的含量直接相關[2,23]，果實衰老則會促進共軛三烯含量的不斷升高。因此抑制或減緩衰老進程，提升其抗氧化能力有利于防治黑皮病。

緩降溫是目前酥梨采后貯藏生產(chǎn)中預防黑皮病的主要措施，可防止貯藏初期不適宜低溫引起的果實表皮褐變。研究發(fā)現(xiàn)，酥梨緩降溫階段相當于果實須在8～28 ℃的高溫下貯藏40 d，酥梨在此階段呼吸強度高，代謝旺盛，衰老進程加速，貯藏至后期的果實表皮容易發(fā)生黑皮病，失去商品價值。本研究重點是對緩降溫階段與酥梨黑皮病之間的關系進行探究，其結果發(fā)現(xiàn)緩降溫階段中梨果果皮的α-法尼烯含量、總酚含量、細胞膜透性和MDA含量均出現(xiàn)快增長，說明了緩降溫處理會加快酥梨衰老，與黑皮病的發(fā)生關系密切。

1-MCP是一種對乙烯具有強烈拮抗作用的果蔬保鮮劑。已有研究表明1-MCP能夠抑制或減輕酥梨黑皮病的發(fā)生程度[14,24-26]，采用的藥劑處理方法是：將酥梨脫去梨果紙袋后放入密閉性較好的塑料袋或箱子內(nèi)，室溫下密閉熏蒸12～24 h，再進行入庫貯藏。實際生產(chǎn)中，由于酥梨上市集中且貯藏量巨大，包裝人員只是撕開紙袋底部并不脫掉，觀察剔除病果、傷果、爛果后，直接封箱密集碼垛入貯，因此上述研究僅限于實驗室階段，還無法適用于大規(guī)模酥梨生產(chǎn)性貯藏。本研究從生產(chǎn)實際出發(fā)，將1-MCP藥劑小包放置在梨箱內(nèi)部，與緩降溫一同進行，結果發(fā)現(xiàn)在酥梨采后緩降溫階段采用1-MCP處理既可避免冷害，又能夠延緩果實衰老，顯著抑制酥梨果皮α-法尼烯、共軛三烯、總酚含量的積累和PPO活性升高，保持了果皮細胞膜的完整性，顯著降低了酥梨黑皮病的發(fā)生率。

另外，還有研究者對酥梨采用塑料周轉箱和紙箱的貯藏效果進行了比較，發(fā)現(xiàn)紙箱中爛果率顯著高于塑料周轉箱[27]。這一結果同筆者在研究過程中發(fā)現(xiàn)的紙箱導熱慢導致梨果不能及時散熱，呼吸強度和代謝水平高居不下以致于后期出現(xiàn)軟化、腐爛等觀測結果相符合，再次證明了緩降溫階段8～28℃的高溫是導致衰老，促進黑皮病發(fā)生的重要原因。

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