1-MCP 對(duì)3 種鮮食菜豆采后木質(zhì)纖維化的影響

謝國芳 費(fèi) 穎 柴裕清 張明生

（1 貴陽學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院 貴州省果品加工工程技術(shù)研究中心 貴陽 550005 2 貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 貴陽 550025）

菜豆（Phaseolus vulgaris L.）俗名四季豆、蕓豆、玉豆、棒豆、架豆等，是人體補(bǔ)充植物蛋白的重要來源之一。鮮食菜豆因其、色、香、味俱全，營養(yǎng)豐富而深受消費(fèi)者喜愛。然而，由于其組織幼嫩，采后維持較高呼吸，以致極易發(fā)生纖維化、黃化等衰老，嚴(yán)重影響其營養(yǎng)品質(zhì)和食用品質(zhì)[1]。目前，國內(nèi)外主要開展了品種、采收成熟度、采收時(shí)間、氣候、貯前處理（包括熱處理、1-MCP 熏蒸、亞精胺、殼聚糖涂膜、精胺滲透、超聲波及輻照等）、貯運(yùn)條件（溫度、氣體組分）等對(duì)貯藏品質(zhì)的影響研究[1]，僅繆穎等[2]研究發(fā)現(xiàn)殼聚糖涂膜處理可以有效延緩纖維素合成相關(guān)酶（POD、PPO 及PAL）活性增加，延緩纖維化進(jìn)程。一方面，豆莢采后失水，代謝消耗碳水化合物導(dǎo)致豆莢變薄[2-5]；另一方面，隨著細(xì)胞增長和次生壁增厚，大量纖維素合成，形成纖維束，木質(zhì)素合成，沉積在維管束網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)生木質(zhì)纖維化，組織變得粗糙，總膳食纖維、可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維發(fā)生改變[2，6]。

研究顯示，酚類是蘆筍木質(zhì)素合成的前體物質(zhì)[7]，蔗糖合成酶（SuSy）活性增加使得纖維素合成加速，苯丙氨酸裂解酶（PAL）、4-香豆酸：輔酶A連接酶（4CL）、肉桂酸脫氫酶（CAD）、多酚氧化酶（POD）及漆酶（LAC）等活性增加使得木質(zhì)素合成加速，促進(jìn)果蔬組織的木質(zhì)化[8-11]。枇杷低溫貯藏中，冷害誘導(dǎo)組織木質(zhì)化，促進(jìn)硬度增強(qiáng)，是木質(zhì)素合成和纖維素降解協(xié)調(diào)作用的結(jié)果[12-13]。Zhang等[14]發(fā)現(xiàn)乙烯促進(jìn)菜薹木質(zhì)素合成。雖然鮮食菜豆乙烯產(chǎn)生適中，但其對(duì)乙烯產(chǎn)生不敏感，因此認(rèn)為乙烯不是控制菜豆成熟的關(guān)鍵因素[1]。采后1-MCP 處理被廣泛應(yīng)用于降低冷害引起的枇杷[15-17]、獼猴桃[10]、李[18]等果實(shí)的木質(zhì)化，延緩衰老引起的菜薹[14]、竹筍[19-21]等果蔬木質(zhì)化。Cho 等[22]和Cao等[23]發(fā)現(xiàn)1-MCP 可以延緩菜豆衰老和冷害。而且，前期研究發(fā)現(xiàn)采后0.5 μL/L 1-MCP 處理能顯著抑制青棒豆的木質(zhì)纖維化。然而，1-MCP 對(duì)不同品種鮮食菜豆木質(zhì)纖維化是否均有較好的抑制效果，尚不清楚。為明確1-MCP 對(duì)不同鮮食菜豆品種采后木質(zhì)纖維化的影響，本文以白棒豆、無筋白棒豆和青棒豆為試材，研究1-MCP 對(duì)3 種鮮食菜豆品種采后木質(zhì)纖維化的影響，為鮮食菜豆的貯藏保鮮提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

鮮食菜豆（品種：白棒豆、無筋白棒豆和青棒豆），貴陽市石板農(nóng)產(chǎn)品物流園，所有豆莢均于前一天下午采收，采后18 h 內(nèi)運(yùn)回貴州省果品加工工程技術(shù)研究中心貯藏保鮮研究室，選擇無病蟲害和機(jī)械損傷，大小和色澤一致的豆莢進(jìn)行試驗(yàn)。

1-MCP 為粉劑（0.14%），美國羅門哈斯公司。所用試劑均為分析純級(jí)。

1.2 主要儀器與設(shè)備

6600 O2/CO2頂空分析儀，美國ILLINOIS 公司；KQ5200DE 型超聲清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；TAXT plus 質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro System 公司；UV-2550 型紫外分光光度計(jì)，日本島津公司。

1.3 試驗(yàn)處理

將每個(gè)試驗(yàn)的菜豆隨機(jī)分為2 組，轉(zhuǎn)入220 L 熏蒸帳中，1-MCP 處理組按0.5 μL/L 加入1-MCP，在25 ℃下熏蒸處理18 h；以不加1-MCP 作為對(duì)照組。用迷你風(fēng)扇促進(jìn)熏蒸帳內(nèi)空氣循環(huán)流動(dòng)。熏蒸結(jié)束后將菜豆轉(zhuǎn)入（12±1）℃冷庫中貯藏，相對(duì)濕度為90%～95%。每個(gè)處理做3 個(gè)生物學(xué)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)0.5 kg，每隔5 d 取樣，測定相應(yīng)指標(biāo)。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 呼吸速率 呼吸速率采用靜置法[5]測定。

1.4.2 還原糖和纖維素含量 纖維素含量采用酸洗滌劑法[2]測定，結(jié)果用%表示。

1.4.3 總酚和木質(zhì)素含量 總酚采用福林酚法[24]測定，用沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品作標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算總酚含量，單位為g/kg；木質(zhì)素參照Liu 等[7]的方法，結(jié)果以A280/g 表示。

1.4.4 蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性 蔗糖磷酸合成酶（SPS）和蔗糖合成酶（SuSy）活性參照Grof 等[25]和Cunha 等[26]的方法測定，結(jié)果用mol/（h·kg）表示。

1.4.5 過氧化氫（H2O2）含量和超氧陰離子（）產(chǎn)生速率 H2O2含量參考Lin 等[27]的方法，以H2O2繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算樣品中H2O2含量，以mol/kg 表示產(chǎn)生速率的測定參考Lin 等[27]的方法，以KNO2為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算樣品產(chǎn)生速率，以mol/（min·kg）表示。

1.4.6 木質(zhì)素合成相關(guān)酶 PAL 參照Li 等[10]的方法，結(jié)果用U/g 表示，以在290 nm 下每小時(shí)吸光值變化0.01 為1 個(gè)活力單位；CAD 參照Li 等[10]的方法測定，結(jié)果用U/g 表示，以在340 nm 下每小時(shí)吸光值變化0.001 為1 個(gè)活力單位；4CL 參照Luo 等[9]的方法測定，結(jié)果用U/g 表示，以在333 nm 下每分鐘吸光值變化0.001 為1 個(gè)活力單位；POD 參照Xie 等[28]的方法，結(jié)果用U/g 表示，以在470 nm 下每分鐘吸光值變化0.1 為1 個(gè)活力單位。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016 計(jì)算和整理，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，采用Graphpad prism 7.00 做柱形圖，采用IBM SPSS 22 進(jìn)行Duncan’s 多重比較法分析組間差異顯著性（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 1-MCP 對(duì)鮮食菜豆貯藏期間呼吸速率的影響

如圖1 所示，采收時(shí)白棒豆的呼吸速率顯著低于無筋白棒豆和青棒豆，1-MCP 處理顯著降低貯藏期間白棒豆和青棒豆的呼吸速率（P＜0.05），顯著降低青棒豆呼吸速率的峰值（P＜0.05），然而卻顯著增加無筋白棒豆貯藏10～15 d 時(shí)的呼吸速率（P＜0.05），說明1-MCP 處理對(duì)不同品種鮮食菜豆呼吸速率的影響，存在顯著差異。

2.2 1-MCP 對(duì)鮮食菜豆貯藏期間纖維素合成代謝的影響

如圖2 所示，3 個(gè)品種鮮食菜豆還原糖均呈先增后降的變化趨勢(shì)，貯藏前5 d，1-MCP 處理顯著降低無筋白棒豆和青棒豆還原糖含量（P＜0.05），貯藏10 d 后則抑制其還原糖的降低；貯藏期間3個(gè)鮮食菜豆品種的蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶均呈先增后降的趨勢(shì)，1-MCP 處理顯著抑制無筋白棒豆和青棒豆的蔗糖磷酸合成酶活性的升高和峰值（P＜0.05），然而，顯著增加白棒豆蔗糖磷酸合成酶的活性（P＜0.05）；貯藏5 d 后，1-MCP 處理顯著抑制無筋白棒豆蔗糖合成酶活性的增加，卻顯著增強(qiáng)白棒豆和青棒豆蔗糖合成酶活性（P＜0.05），使得峰值提前到達(dá)，隨后持續(xù)下降，貯藏15 d 后顯著低于對(duì)照組（P＜0.05）；3 個(gè)品種鮮食菜豆纖維素均呈先增后降的變化趨勢(shì)，1-MCP 處理顯著抑制青棒豆貯藏期間纖維素含量的增加（P＜0.05），貯藏10 d 后顯著促進(jìn)無筋白棒豆纖維素含量的減少（P＜0.05）。

圖1 1-MCP 對(duì)鮮食菜豆呼吸速率的影響Fig.1 Effects of 1-MCP on respiration rate of fresh common bean

圖2 1-MCP 對(duì)鮮食菜豆纖維素合成代謝的影響Fig.2 Effects of 1-MCP on cellulose synthesis metabolism of fresh common bean

2.3 1-MCP 對(duì)鮮食菜豆貯藏期間木質(zhì)素合成代謝的影響

如圖3 所示，不同品種鮮食菜豆總酚含量呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，白棒豆和青棒豆的總酚含量呈先增后降的趨勢(shì)，1-MCP 處理均顯著增加3 個(gè)鮮食菜豆品種貯藏前期總酚含量（P＜0.05），貯藏20 d 時(shí)3 個(gè)鮮食菜豆品種的總酚含量均顯著低于對(duì)照組（P＜0.05）；貯藏期間白棒豆的PAL 活性呈先降后增的趨勢(shì)，而無筋白棒豆和青棒豆則呈先增后降的趨勢(shì)，貯藏10 d 后1-MCP 處理顯著抑制白棒豆和無筋白棒豆的PAL 活性（P＜0.05），顯著增強(qiáng)青棒豆整個(gè)貯藏期間PAL 活性（P＜0.05）；3個(gè)鮮食菜豆品種CAD 活性及變化趨勢(shì)不同，白棒豆和無筋白棒豆CAD 酶活呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，而青棒豆則呈持續(xù)下降的趨勢(shì)；1-MCP 處理顯著抑制了無筋白棒豆和青棒豆CAD 的活性（P＜0.05），卻顯著增強(qiáng)白棒豆CAD 酶的活性（P＜0.05）；貯藏期間白棒豆和無筋白棒豆POD 活性呈先增后降的趨勢(shì)，無筋白棒豆則呈先降后增的趨勢(shì)；1-MCP 處理顯著增強(qiáng)白棒豆和青棒豆貯藏5 d時(shí)POD 活性（P＜0.05），顯著延緩無筋白棒豆貯藏5 d 時(shí)POD 活性的急劇下降（P＜0.05）；3 個(gè)鮮食菜豆品種采后貯藏期間木質(zhì)素含量均呈上升趨勢(shì)，1-MCP 處理顯著延緩3 個(gè)品種鮮食菜豆木質(zhì)素含量的上升（P＜0.05）。

圖3 1-MCP 對(duì)鮮食菜豆木質(zhì)素合成代謝的影響Fig.3 Effects of 1-MCP on lignin synthesis metabolism of fresh common bean

2.4 1-MCP 對(duì)鮮食菜豆貯藏期間過氧化氫含量和超氧陰離子產(chǎn)生速率的影響

如圖4 所示，3 個(gè)品種鮮食菜豆貯藏期間超氧陰離子產(chǎn)生速率均呈先增后降的趨勢(shì)，1-MCP對(duì)3 個(gè)品種的影響存在較大差異。貯藏前10 d，1-MCP 處理顯著促進(jìn)白棒豆超氧陰離子產(chǎn)生速率（P＜0.05），青棒豆的超氧陰離子產(chǎn)生速率則在貯藏5 d 后顯著升高（P＜0.05），然而1-MCP 卻顯著抑制無筋白棒豆超氧陰離子產(chǎn)生速率（P＜0.05）；3個(gè)品種鮮食菜豆過氧化氫含量的變化趨勢(shì)不同，白棒豆在貯藏前10 d 呈下降趨勢(shì)，隨后增加，1-MCP 處理對(duì)其影響不顯著（P＞0.05）；然而，無筋白棒豆和青棒豆則呈先增后降的趨勢(shì)，貯藏前10 d無筋白棒豆過氧化氫含量顯著增加（P＜0.05）；貯藏5 d 青棒豆過氧化氫含量受到顯著抑制（P＜0.05），然而貯藏10 d 后1-MCP 處理組過氧化氫含量顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）。

3 討論

研究結(jié)果表明，3 個(gè)鮮食菜豆品種采收時(shí)的生理生化存在顯著差異（P＜0.05），與前期研究結(jié)果基本一致[5]。1-MCP 處理顯著降低貯藏期間白棒豆和青棒豆的呼吸速率（P＜0.05），與其在油豆莢和豌豆中應(yīng)用效果一致[22-23]，然而1-MCP 處理卻顯著增加無筋白棒豆貯藏10～15 d 時(shí)的呼吸速率（P＜0.05），說明1-MCP 處理對(duì)不同品種鮮食菜豆呼吸速率的影響存在顯著差異。

圖4 1-MCP 對(duì)鮮食菜豆貯藏期間-產(chǎn)生速率和H2O2 含量的影響Fig.4 Effects of 1-MCP on production rate and H2O2 content of fresh common bean

貯藏期間果蔬組織中的蔗糖在蔗糖合成酶的作用下分解形成葡萄糖二磷酸尿苷，在纖維素合成酶作用下與纖維寡聚糖合成纖維素。研究結(jié)果表明，3 個(gè)品種鮮食菜豆的還原糖、蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶均呈先增后降的變化趨勢(shì)，1-MCP 處理顯著延緩白棒豆和無筋白棒豆貯藏后期還原糖含量的減少（P＜0.05），顯著抑制無筋白棒豆和青棒豆在貯藏期間蔗糖磷酸合成酶活性的升高，降低峰值（P＜0.05），然而，顯著增加白棒豆蔗糖磷酸合成酶的活性（P＜0.05）；1-MCP 處理顯著抑制無筋白棒豆貯藏期間蔗糖合成酶活性的增加，而顯著增加白棒豆和青棒豆貯藏前期蔗糖合成酶活性（P＜0.05），使得峰值提前到達(dá)；3 個(gè)品種鮮食菜豆纖維素均呈先增后降的變化趨勢(shì)，1-MCP 處理顯著抑制青棒豆貯藏期間纖維素含量的增加（P＜0.05），與其在食莢豌豆和茭白等蔬菜中應(yīng)用效果相似[29-30]。

貯藏期間豆莢木質(zhì)素含量增加，豆莢豆筋增長，影響其食用品質(zhì)。報(bào)道顯示，酚類是木質(zhì)素合成的前體物質(zhì)[7]，通過苯丙烷途徑和木質(zhì)化特異途徑合成木質(zhì)素單體，單體在活性氧催化下聚合，從而促進(jìn)果蔬組織木質(zhì)化[8-11]。白棒豆和青棒豆貯藏期間總酚含量呈先增后降的趨勢(shì)，貯藏前期3 個(gè)鮮食菜豆品種1-MCP 處理后的總酚含量均顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），而貯藏后期無筋白棒豆和青棒豆1-MCP 處理組卻顯著低于對(duì)照組（P＜0.05），與1-MCP 對(duì)綠蘆筍總酚含量的影響相反[7]，說明1-MCP 對(duì)不同種類果蔬總酚含量的影響存在差異；貯藏期間白棒豆PAL 活性呈先降后增的趨勢(shì)，而無筋白棒豆和青棒豆則呈先增后降的趨勢(shì)，貯藏后期1-MCP 處理顯著抑制白棒豆和無筋白棒豆的PAL 活性（P＜0.05），卻顯著增強(qiáng)青棒豆整個(gè)貯藏期間的PAL 活性（P＜0.05）；1-MCP 處理顯著降低無筋白棒豆和青棒豆的CAD 活性（P＜0.05），卻顯著增加白棒豆的CAD 活性（P＜0.05）；1-MCP 處理顯著維持POD 活性，延緩鮮食菜豆木質(zhì)素含量的上升，與其對(duì)獼猴桃[10]、枇杷[20]及竹筍[19，21]木質(zhì)化影響效應(yīng)一致。貯藏期間3 個(gè)品種鮮食菜豆的超氧陰離子產(chǎn)生速率均呈先增后降的趨勢(shì)，1-MCP 處理一定程度抑制白棒豆和青棒豆超氧陰離子向過氧化氫的轉(zhuǎn)化，然而，對(duì)無筋白棒豆卻有顯著促進(jìn)作用，與其對(duì)枇杷果肉中超氧陰離子生成效應(yīng)一致[29]。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鮮食菜豆中木質(zhì)素含量隨纖維素含量降低而增加，與枇杷果肉木質(zhì)化變化一致[12]，1-MCP 處理顯著抑制無筋白棒豆和青棒豆貯藏期間纖維素的降低和木質(zhì)素的上升。

4 結(jié)論

3 個(gè)品種鮮食菜豆的生理生化雖然存在較大差異，以致1-MCP 對(duì)其木質(zhì)纖維化的影響也存在較大差異。1-MCP 處理主要通過抑制呼吸速率、還原糖含量的降低、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性的增加，從而抑制纖維素含量的增加，通過增加總酚含量、抑制PAL、CAD 和POD 活性，從而抑制木質(zhì)素單體的合成，通過抑制向H2O2的轉(zhuǎn)化來抑制木質(zhì)素的聚合，最終抑制鮮食菜豆的木質(zhì)纖維化。該研究結(jié)果將為1-MCP 對(duì)食莢蔬菜木質(zhì)纖維化調(diào)控研究以及采后應(yīng)用提供理論參考。