1-MCP在提高貯藏蘋果品質(zhì)上的應(yīng)用研究進展

鞠國棟，周海燕，尹超，李龍，尚濤

(泰安市食品藥品檢驗檢測研究院，山東泰安 271000)

1 中國蘋果的生產(chǎn)與貯藏概況

目前中國蘋果種植面積196萬hm2，產(chǎn)量4266萬t。主要有四大產(chǎn)區(qū)：西北黃土高原(陜、甘、晉、寧、青)產(chǎn)區(qū)，渤海灣(魯、冀、遼、津、京)產(chǎn)區(qū)，黃河故道(豫、蘇、皖)產(chǎn)區(qū)，西南冷涼高地產(chǎn)區(qū)。四大產(chǎn)區(qū)栽培面積分別占全國總面積的44%、34%、13%和3%。蘋果銷售主要靠內(nèi)銷，出口比例相對低，出現(xiàn)產(chǎn)量過剩，采后貯藏壓力大。

2014～2015年中國蘋果貯藏保鮮能力約1200萬t，占總產(chǎn)量的1/3。20世紀(jì)70年代蘋果冷藏量不足10萬t，目前冷藏加氣調(diào)貯藏保鮮量可達800萬t左右。其中，機械冷藏量約占總貯藏量的62%，氣調(diào)貯藏量約占5%，土窯洞和通風(fēng)庫貯藏量約占33%(約400萬t，主要分布在山西、甘肅、陜西)。全國現(xiàn)有冷庫庫容超過1100萬t，2015年蘋果入庫量占庫容的80%左右，存果比率持續(xù)上升。冷庫貯藏是目前蘋果貯藏主要方式，但存在影響入貯蘋果質(zhì)量的問題，如多數(shù)設(shè)施采用傳熱差10℃的設(shè)計，尚待優(yōu)化；設(shè)施廣泛利用的-7.5℃蒸發(fā)溫度、制冷效率較低。氣調(diào)貯藏[1]期長、效果好，未來將有較快地發(fā)展，而1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)結(jié)合氣調(diào)處理是保持蘋果貯藏品質(zhì)的有效方法。

2 1-MCP對果蔬的保鮮機理與使用方法

2.1 1-MCP的保鮮作用機理

1-MCP是人工合成的含雙鍵的環(huán)狀碳氫化合物，常溫常壓下為氣體，無色無味，沸點10℃，液態(tài)下不穩(wěn)定。1-MCP和乙烯均可吸引乙烯受體中金屬離子的電子并與之配對，但兩者的結(jié)合有不同。在正常情況下,乙烯與受體中的金屬原子相結(jié)合，引起受體結(jié)構(gòu)改變，隨后又從受體上脫落下來,乙烯受體即激活。而1-MCP屬高應(yīng)變分子，靠自身雙鍵與受體金屬結(jié)合后而不發(fā)生解離，防止了乙烯與其受體的結(jié)合。1-MCP與受體的這種結(jié)合也可阻礙植物形成生理活性物質(zhì)，從而破壞乙烯的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),抑制其所誘導(dǎo)的與果蔬后熟相關(guān)的系列生理生化反應(yīng),延長果蔬貨架期50%～200%以上。例如，1-MCP處理能有效延緩桃、草莓、獼猴桃等果實采后成熟和衰老的進程；改善采后蘋果的貯藏性狀；延緩梨、油桃、獼猴桃、芒果、酸橙等呼吸躍變型果實的成熟和軟化，延長貯藏時間。

2.2 1-MCP的使用方法

常溫常壓下，市售1-MCP保鮮劑產(chǎn)品常包埋在固體中或溶解在液體中，便于運輸和使用。用1-MCP處理果蔬的方法十分便捷，只需要將保鮮劑產(chǎn)品與果蔬同時密封，釋放出1-MCP氣體熏染一定時間，即可達到保鮮處理的效果。處理的果蔬種類不同，其所需的1-MCP濃度和溫度也不相同。蘋果和獼猴桃采后1-MCP保鮮處理通常用1.0μL/L的質(zhì)量濃度，黃冠梨則需用1.5μL/L。

依據(jù)果蔬所需1-MCP處理的質(zhì)量濃度和保鮮劑產(chǎn)品的有效質(zhì)量分?jǐn)?shù)，1-MCP保鮮劑的用量計算如下：

X=m/A ，m=ρ×V，m=(ρ×C×V)/106 ，最后，X=(C×V×ρ)/(A×106)

式中：X為1-MCP保鮮劑產(chǎn)品用量(g)；m為達到使用質(zhì)量濃度所需1-MCP的絕對質(zhì)量(g)；A為保鮮劑產(chǎn)品中1-MCP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)；C為設(shè)定的1-MCP質(zhì)量濃度(μL/L)；V 為處理空間體積質(zhì)量(L)；ρ為(54g×273)/[22.4L×(273+T)](g/L)；54為1-MCP的摩爾質(zhì)量(g)；22.4為標(biāo)準(zhǔn)狀況下1-MCP氣體的摩爾體積(L)；T為1-MCP處理果品時處理空間的溫度(℃)。

3 1-MCP在蘋果采后貯藏中的應(yīng)用效果

3.1 1-MCP對蘋果內(nèi)源乙烯產(chǎn)生的的影響

1-MCP可抑制果實內(nèi)源乙烯的產(chǎn)生，減小乙烯對果實組織產(chǎn)生作用，延長貯藏期[2]。早熟品種通常比晚熟品種內(nèi)源乙烯產(chǎn)生的比例要高。1-MCP處理晚熟的Empire和Delicious品種后，其內(nèi)源乙烯增加量很少且果實發(fā)生逐步軟化[2]。雖然1-MCP對乙烯受體產(chǎn)生不可逆抑制，但果實在呼吸躍變期可產(chǎn)生新的乙烯受體[3]。在一定范圍內(nèi)增加1-MCP的濃度可以延遲蘋果的后熟和降低內(nèi)源乙烯的濃度。對于內(nèi)源乙烯產(chǎn)生量大的早熟品種，尤其是在采收期已進入呼吸躍變的品種如發(fā)現(xiàn)、夏綠、七月鮮、夏紅等，其內(nèi)源乙烯濃度很高，外源1-MCP對其幾乎沒有作用[2]。

3.2 1-MCP處理對蘋果色澤的影響

蘋果的色澤是由花青苷、類胡蘿卜素及葉綠素等色素共同作用的結(jié)果。蘋果幼果底色多為綠色，隨著果實的成熟，葉綠素含量降低而花青苷含量升高，果面逐漸轉(zhuǎn)為紅色(葉綠素含量高果實呈暗紅色，葉綠素含量低果實呈鮮紅色)。花青苷決定果實紅色的著色程度，葉綠素和類胡蘿卜素形成果皮的底色，決定果實的鮮艷程度，這3種色素的含量最終決定著紅色蘋果果皮的色澤[4]。果實貯藏后期，表光亮度降低、色澤變暗、果皮褪色變黃，果實商品品質(zhì)下降。

紅色品種花青苷的含量隨果實的成熟迅速增加。Natalia M Villarreal等(2010)研究發(fā)現(xiàn)，1-MCP處理的草莓可抑制花青苷的積累，對貯藏前期花青苷的積累起抑制作用且延緩貯藏后期花青苷的降解，抑制葉綠素a、葉綠素b的降解，延緩類胡蘿卜素的積累[5]。

3.3 1-MCP處理對蘋果呼吸作用的效應(yīng)

果品的貯藏壽命與呼吸強度成反比，呼吸作用越強，生理代謝越旺盛，營養(yǎng)物質(zhì)消耗越快。呼吸躍變型果實指果實從發(fā)育、成熟到衰老的過程中呼吸作用的變化，果實發(fā)育定形之前呼吸強度下降，成熟開始時急劇上升，至高峰后轉(zhuǎn)為下降，直到衰老。蘋果屬于呼吸躍變型果實，當(dāng)進入呼吸躍變期貯藏性會急劇下降。1-MCP處理能夠推遲蘋果、柿、李等果實呼吸高峰的出現(xiàn)，降低果實采后呼吸作用的速率?？赡芘c1-MCP處理爭奪了內(nèi)源乙烯與受體結(jié)合的機會，抑制了乙烯誘導(dǎo)的相關(guān)反應(yīng)相關(guān)。

3.4 1-MCP處理對抑制蘋果貯藏病害的效應(yīng)

蘋果在貯藏期間發(fā)生的病害可分為真菌病害和生理病害兩類。前者由微生物侵染引起，后者是由生長貯藏條件不適或缺素引起。后者如貯藏期常見的虎皮病的發(fā)生、蔓延與貯藏環(huán)境的氣體成分有關(guān)，一旦發(fā)生就表現(xiàn)為整庫受害。Whitaker等對1-MCP可以抑制貯藏性生理失調(diào)、虎皮病的假設(shè)進行測試表明，1-MCP氧化產(chǎn)生的乙烯、α-法尼烯、倍半萜烯可以抑制虎皮病的發(fā)展[6]。還有研究發(fā)現(xiàn)，1-MCP保鮮劑可以抑制虎皮病在蘋果和梨中的發(fā)展[7-10]；1-MCP單獨使用幾乎完全抑制虎皮病，與氯化鈣一起使用會削弱1-MCP對抑制虎皮病的效用[11]；1-MCP單獨使用會增加苦痘病的發(fā)病率[7-10]。

3.5 1-MCP處理對蘋果硬度的效應(yīng)

蘋果貯藏期間硬度會逐漸下降。用1-MCP單獨處理蘋果比用氯化鈣+1-MCP和用氯化鈣單獨處理蘋果，可使蘋果在貯藏后期硬度下降更慢。

4 貯藏蘋果1-MCP應(yīng)用的方法

4.1 1-MCP處理的濃度

在一定1-MCP濃度范圍內(nèi)，處理效果隨濃度的增加而增強。蘋果硬度和可滴定酸含量與1-MCP處理濃度之間呈正相關(guān)[1]。孫希生等研究發(fā)現(xiàn)，對于金冠、喬納金、紅富士和津輕蘋果，常溫下，0.50μL /L和1.0μL/L的1-MCP處理效果好于0.25μL/L的1-MCP處理的果實，高濃度處理之間差異不大。實際應(yīng)用中建議使用1-MCP濃度為0.50μL/L[12]，在普通冷藏條件下，新紅星蘋果若貯藏期不超過180天，1-MCP用0.25μL/L濃度處理即可，若貯藏期超過180天則適于用0.50μL /L或1.0μL /L濃度處理[1]。王志華等對紅富士的研究也得到類似結(jié)論[13]，在冷藏條件下，短期貯藏用0.1μ/L濃度的1-MCP處理就可以取得顯著的效果，若較長期貯藏，1-MCP處理宜用0.5～1.0μL/L濃度。有報道指出，在20℃條件下，0.7μL/L濃度的1-MCP即可使蘋果果實的乙烯受體達到飽和[14]。另有報道指出，當(dāng)1-MCP的濃度過高時，反而會增加果實腐爛率。最可能的原因是高濃度的1-MCP抑制了某些有利的或者是激發(fā)某些不利的代謝系統(tǒng)干預(yù)了果實組織自身的自然防御系統(tǒng)[15]。

4.2 1-MCP處理的時間

1-MCP對一些果品貯藏性狀的影響與1-MCP的使用劑量和處理時間有關(guān)。當(dāng)1-MCP處理濃度大時，處理時間可以稍短；處理濃度較小時，處理時間可以延長。紅富士貯藏中處理濃度1.0μL/L時，處理時間一般為 12～24 小時，當(dāng)貯藏溫度為0～2℃時，適宜處理時間為24小時。

4.3 1-MCP處理的溫度

李瑩研究1-MCP處理富士蘋果后的理化品質(zhì)，經(jīng)不同溫度、不同時間貯藏后轉(zhuǎn)入貨架發(fā)現(xiàn)隨貯藏時間的延長，低溫貯藏1-MCP處理后的蘋果理化品質(zhì)在貨架期均逐漸表現(xiàn)為最佳[16]。呂天星等對岳帥蘋果的研究表明，0℃條件下1-MCP處理的蘋果貯藏時間比常溫下1-MCP處理的果實貯藏時間長出1倍有余[17]。

1-MCP對果品貯藏性狀的改善效果在低溫條件下會受到一定影響。Mir NA等研究發(fā)現(xiàn)，隨著貯藏溫度的降低，1-MCP處理對蘋果性狀的改善效果逐漸減弱，Reid等[18]研究表明，在2℃條件下1-MCP抑制乙烯效果要求的濃度較高或處理時間較長。Sisler等[2]認(rèn)為在低溫條件下1-MCP與乙烯受體結(jié)合減少。Ku[19]等認(rèn)為高溫條件下1-MCP可能會更好地接近乙烯結(jié)合位點并與之結(jié)合。此外，低溫可能導(dǎo)致1-MCP氣體滲入植物組織的能力下降或與受體結(jié)合能力降低，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高，1-MCP處理的效用越明顯。

4.4 蘋果采后1-MCP處理的時期

李江闊等以富士、金冠蘋果為試材研究發(fā)現(xiàn)，蘋果采后用1-MCP處理的作用效果隨著處理時期的延遲而下降，采后蘋果在2周內(nèi)進行1-MCP處理可以保持較好的貯藏效果[20，21]。

4.5 1-MCP處理與貯藏方式結(jié)合

一些研究表明，在氣調(diào)貯藏條件下，1-MCP對果品貯藏性狀改善效果發(fā)揮的更好[17]。韓冬芳研究了室溫、冷藏庫、氣調(diào)庫3種貯藏方式下，富士蘋果經(jīng)1-MCP處理后貯藏性狀的改善情況[22]發(fā)現(xiàn)，1-MCP均能有效抑制乙烯的產(chǎn)生，并延緩貯藏過程中果實硬度及可滴定酸含量的下降。同時，貯藏90天后，室溫貯藏條件下1-MCP處理果實的硬度和可滴定酸含量均比冷庫貯藏的對照果實高；貯藏150天后，冷庫貯藏條件下1-MCP處理果實的硬度和可滴定酸含量均比氣調(diào)貯藏的對照果實高，因此1-MCP處理可減少短期貯藏果實對冷庫貯藏條件的依賴，也可減少長期貯藏果實對氣調(diào)貯藏條件的依賴。但貯藏環(huán)境溫度過高尤其是當(dāng)果實溫度高于 20℃時，不建議使用 1-MCP 處理。因為溫度過高會導(dǎo)致庫內(nèi)短時間內(nèi)二氧化碳濃度過高產(chǎn)生二氧化碳傷害。在冷藏條件下，一般建議貯藏溫度以0～2 ℃為宜，氣調(diào)貯藏條件下，貯藏溫度以0～1 ℃為宜。

5 小結(jié)與討論

近年來，1-MCP在果蔬保鮮上的應(yīng)用研究越來越多，對于呼吸躍變型果實，1-MCP能阻礙乙烯與受體正常結(jié)合，從而阻礙其形成生理活性物質(zhì)，破壞乙烯的信號傳導(dǎo)，達到延緩果蔬衰老的效果。研究表明，蘋果采后用1-MCP處理能降低呼吸強度，保持果實貯藏品質(zhì)，延長貨架期。不同采收期、處理溫度、處理時間都會影響到蘋果貯藏保鮮的效果，同時1-MCP處理可以減少蘋果貯藏病害的發(fā)生及蔓延。1-MCP在果蔬采后貯藏方面有很大的應(yīng)用前景，但不同品種、不同果蔬處理的時間、濃度以及氣調(diào)庫的氣體成分、溫度以及濕度都不盡相同，且存在某些果蔬不適合1-MCP處理的情況，所以在1-MCP應(yīng)用方面應(yīng)根據(jù)不同的情況作出不同的處理方案，達到1-MCP合理應(yīng)用的效果。蘋果在冷庫貯藏條件下，一般用1.0μL/L的1-MCP處理12～24小時，以延長貯藏時間，保持果實品質(zhì)。