1-MCP及乙烯利处理对番茄采后品质及生理变化的影响

Effects of 1-MCP and ethephon treatment on postharvest quality and physiological changes of tomatoes

摘要

目的 为准确掌握番茄采收时间，提升采后贮藏品质，研究了1-甲基环丙烯（1-MCP）和乙烯利（ETH）处理对采后番茄贮藏期间果实采后品质及呼吸强度的影响。 方法 以蒸馏水处理为对照（CK），设置1 mg/L 1-MCP熏蒸处理和3 000 mg/L ETH浸泡处理，处理后用塑料袋包装，于常温（25±2）℃贮藏，动态测定相关指标。 结果 与CK相比，经1-MCP处理的果实由绿转红的时间延迟3 d；果实失质量率显著下降，下降30.52%；果实硬度、弹性和咀嚼性显著提高，分别提高了36.01%、44.55%和103.03%；果实可溶性固形物、可溶性总糖、维生素C含量出现的峰值分别延缓14 d、7 d和7 d；至贮藏结束时，可滴定酸含量提高13.74%，差异显著；果实叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量分别提高135.04%、13.26%和71.26%，差异显著；果实呼吸强度和乙烯释放速率显著减弱。在贮藏结束时，果实失质量率上升38.32%，果实硬度下降41.09%，差异显著；果实弹性和粘附性显著下降，分别降低了26.3%和67.18%；可溶性糖和维生素C含量达到峰值的时间较对照提前7 d；果实呼吸强度显著增强，乙烯释放速率峰值出现的时间提前7 d。 结论 1-MCP 处理可延缓番茄果实成熟与衰老，提高果实耐贮性；ETH处理可加速番茄果实成熟，使果实在短期内成熟，可用于提高早采果实的品质。

Abstract

Objective In order to accurately predict the harvest time of tomatoes and improve their storage quality，the effects of 1-methylcyclopropene (1-MCP) and ethephon (ETH) treatments on the postharvest quality and respiratory intensity of tomato fruits during storage were studied. Method Using distilled water treatment as a control (CK)，1 mg/L 1-MCP fumigation treatment and 3 000 mg/L ETH soaking treatment were set up.After treatment，plastic bags were packed and stored at room temperature (25±2)℃，and relevant indicators were measured dynamically. Result Compared with CK，fruits treated with 1-MCP had a delay of 3 days in turning green to red；the fruit weight loss rate was significantly reduced by 30.52%；the fruit hardness，elasticity and chewiness were significantly improved by 36.01%，44.55% and 103.03%，respectively；the peak values of soluble solids，total soluble sugars and vitamin C content in fruits were delayed by 14 days，7 days and 7 days，respectively；at the end of storage，the content of titratable acid increased by 13.74%，with a significant difference；the content of chlorophyll a，chlorophyll b and total chlorophyll in fruits increased by 135.04%，13.26% and 71.26%，respectively，with a significant difference.74%，with a significant difference；the content of chlorophyll a，chlorophyll b and total chlorophyll in fruits increased by 135.04%，13.26% and 71.26%，respectively，with a significant difference；the respiration intensity and ethylene release rate of fruits decreased significantly.At the end of storage，fruit weight loss rate increased by 38.32% and fruit hardness decreased by 41.09%，with significant differences；fruit elasticity and adhesion significantly decreased by 26.3% and 67.18%，respectively；the peak time of soluble sugar and vitamin C content was 7 days earlier than the control；fruit respiration intensity significantly increased and the peak of ethylene release rate appeared 7 days earlier. Conclusion Treatment with 1-MCP can delay the ripening and ageing of tomato fruit and improve its storage tolerance；treatment with ETH can accelerate the ripening of tomato fruit，make it ripe in the short term and can be used to improve the quality of early harvested fruit.

Graphical abstract

关键词

番茄 / 品质 / 采后 / 1-MCP / 乙烯利。

Key words

tomato / quality / postharvest / 1-MCP / ethephon

Author summay

高铭忆，硕士研究生。E-mail：[e-mail]

番茄（Solanum lycopersicum）是茄科番茄属，一年生或多年生草本植物^［1］，起源于南美洲和中美洲，目前在世界范围内普遍栽培，是继马铃薯之后的全球第二大作物。番茄果实皮薄汁多，口感丰富，并且富含人体所需的营养物质，包括各种氨基酸、糖类、有机酸、番茄红素和维生素C等^［2］。长期食用番茄能降低人体内胆固醇的积累，有效缓解高血脂等症状^［3］，也可以预防癌症的发生^［4］。在鲜食番茄的选择上，人们愈渐青睐于口感佳、糖度高的品种，为了迎合消费者需求，高糖番茄备受人们青睐^［5］。高糖番茄耐贮性普遍较差，适度早采是延长货架期的重要方法。

甲基环丙烯（1-MCP，1-Methylcclopropene）是环丙烯类化合物，能不可逆地作用于乙烯受体，阻断果实与乙烯的正常结合，从而抑制由乙烯诱导的果实后熟与衰老过程^［6］，是一种安全的、新兴的保鲜剂^［7］，具有化学性质稳定、无毒和作用效果长久等优点^［8］，具有良好的应用前景，已越来越受到人们的关注。已有研究表明，1-MCP对猕猴桃^［9］、苹果^［10］和香蕉^［11］等呼吸跃变型果蔬有延长果实保鲜期的作用，国内外已广泛使用。乙烯利是一种人工合成的化合物，可水解生成乙烯，乙烯作为气态植物激素，参与调节植物生长发育，是常用的催熟剂，特别是在呼吸跃变型果实成熟衰老过程中发挥着重要的作用，被认为是果实成熟衰老的启动因子^［12-13］。目前，乙烯利催熟在果蔬的应用中已十分常见^［14-16］。

本研究以绿果期番茄为试验材料，分析贮藏过程中经1- MCP和乙烯利处理后番茄果实的生理品质与呼吸强度的动态变化，为确立高糖番茄的适宜采收期和配套保鲜技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 试验材料

供试番茄品种为桃太郎，该品种由日本引进，为高糖型番茄，果实色泽桃红鲜美，果形大小适中，内部籽少，肉质紧实细腻、皮厚，甜度大于酸度^［17］，栽培于甘肃省兰州市安宁区九合镇番茄种植基地。选择绿熟期果形整齐、大小均一、色泽一致，无病虫害和机械损伤的番茄果实进行试验。

1.1.2 试验仪器

GY-4-J型硬度计：浙江托普云农科技股份有限公司；TMS-PRO质构仪：美国FTC公司；PAL-1型糖度计：日本爱拓公司；CR-10 Plus色度计：日本柯尼卡美能达公司；CA-10呼吸代谢系统：美国仪耀科学仪器公司；SP-3420型气相色谱仪：北京北风瑞利分析仪器（集团）有限责任公司；UV-1680紫外分光光度计：日本岛津企业管理公司。

1.2 试验方法

试验设置3个处理，3次重复，每处理20个果实。分别为：以清水处理为对照（CK），设置1 mg/L 1-MCP熏蒸处理和3 000 mg/L^{乙烯利（ETH）浸泡处理。1-MCP处理方法参照Müller等［18］，将果实置于可密封的塑料箱中，向烧杯中倒入1-MCP微量粒剂，加超纯水溶解，随后迅速密闭塑料箱，进行24 h熏蒸；乙烯利的处理为将果实置于3 000 mg/L乙烯利溶液中，浸泡5 min后晾干。每处理设置3次重复，处理果实用塑料袋包装后常温（25±2） ℃贮藏，在第0、1、7、14、21、28天对各处理同时取样并进行相关指标的测定（果实色差和失重率每隔2 d进行测定）。}

1.3 测定方法

1.3.1 番茄果实感官品质的测定

果实色差的测定：使用CR-10 Plus色度计测定色泽参数，记录番茄果实表面颜色参数a*。各处理随机选取9个果实，每隔2 d进行色差测定。

果实失质量率：采用差量法计算，各处理取9个果实，每隔2 d进行称质量。其计算公式为：

失质量率（%）=（初始质量-储藏后质量）/初始质量×100%

果实硬度测定：随机选取9个果实进行果实硬度的测定，选用圆柱形探头直径为7 mm。

果实质地测定：将番茄果实置于质构仪平板上，各处理选9个果实，选用直径为75 mm的探头，对番茄果实进行TPA测试，测定参数为弹性、胶粘性、咀嚼性、粘附性、破裂力和内聚性。

1.3.2 果实风味和营养品质指标的测定

可溶性固形物含量采用PAL-1型糖度计测定；可溶性糖含量采用用蒽酮比色法测定^［19］；维生素C含量采用2-6-二氯靛酚钠法测定^［20］；可滴定酸含量采用酸碱滴定法测定^［21］；叶绿素含量采用丙酮提取法测定^［22］。

1.3.3 呼吸速率和乙烯释放速率的测定

将各处理的果实置于干燥器内密封2 h后，用2.5 mL注射器抽取2 mL顶空气体用来测定呼吸速率；密封24 h后，用2.5mL注射器抽取1 mL顶空气体用来测定乙烯释放速率。分别重复3次。

呼吸速率参照张鑫等^［23］的方法，用CA-10呼吸代谢测量系统测定，设置气体流速 600 mL/min。根据以下公式计算果实的呼吸速率：

U=V×13.6×（V₁-V₂）×V₃/（m×t）

式中：Ｕ（mg/（kg·h）：呼吸速率；V：单位体积CO₂含量；13.6：TCF常数；V₁：容器体积；V₂：果实体积；V₃：气样体积；m：果实质量；t：果实密封时间。

乙烯释放速率的测定参照王宝春等^［24］的方法，用SP-3420型气相色谱仪测定乙烯气样浓度。根据以下公式计算果实的乙烯释放速率：

W=C×（V₁-V₂）/（m×h）

式中：W（μL/（kg·h）：乙烯释放速率；C：乙烯浓度；V₁：容器体积；V₂：果实体积；m：果实质量；h：果实密封时间。

1.4 数据分析

使用 Excel 2016 软件进行数据统计与作图，所有数据均表示为3次重复的\overline{x}±s。使用IBM SPSS Statistics 24统计软件对数据进行方差分析，并通过Duncan's检验进行多重比较 （P<0.05 ）。

2 结果与分析

2.1 1-MCP和ETH处理对番茄果实物理特性的影响

2.1.1 1-MCP和ETH处理对番茄果实色差的影响

如图1所示，各处理果实的a*值均呈现逐渐上升的趋势。整个贮藏过程中，ETH处理果实的a*值上升速度最快，其次是CK，1-MCP处理较缓慢。第4天，CK和ETH处理果实均由绿转红，1-MCP处理果实较CK和ETH处理延迟3 d；第13~22天，各处理果实a*值增长速度放缓，处理间无显著差异。

2.1.2 1-MCP和ETH处理对番茄果实失质量率的影响

如图2，不同处理的果实失质量率随贮藏时间的推移呈上升趋势。整个贮藏过程中，ETH处理果实的失质量率上升速度最快，其次是CK，1-MCP处理较缓慢。至贮藏结束（28 d），1-MCP处理果实的失质量率较CK降低30.52%，达显著水平；ETH处理的果实较CK提高了62.14%。

2.1.3 1-MCP和ETH处理对番茄果实硬度的影响

如图3，随贮藏时间的增加，各处理果实硬度呈持续降低的趋势，ETH处理果实的硬度下降速度最快，其次是CK，1-MCP处理较缓慢；至贮藏结束，1-MCP处理果实的较CK提高了36.01%，达显著水平；ETH处理的果实较CK降低了41.09%。

2.1.4 1-MCP和ETH处理对番茄果实质地的影响

贮藏第14天番茄果肉质地参数见表1。与CK相比，1-MCP处理可提高番茄果实的弹性和咀嚼性，分别提高44.55%和103.03%，达显著水平；对果实的胶粘性、粘附性、破裂力与内聚性无显著影响。与CK相比，ETH处理可降低果实的弹性和粘附性，分别降低26.3%和67.18%，达显著水平；对果实胶粘性、咀嚼性、内聚性和破裂力较CK处理无显著影响。

2.2 1-MCP和ETH处理对番茄果实营养和风味品质的影响

2.2.1 1-MCP和ETH处理对番茄果实可溶性固形物的影响

如图4，随着贮藏时间的推移，各处理果实可溶性固形物含量变化趋势一致，均呈先上升后下降的趋势。贮藏第7天，CK与ETH处理果实的可溶性固形物含量均达到峰值；第21天，1-MCP处理的果实可溶性固形物含量达到峰值。贮藏结束时，1-MCP处理的可溶性固形物含量极显著高于CK。

2.2.2 1-MCP和ETH处理对番茄果实可溶性总糖的影响

如图5，随贮藏时间的增加，CK和ETH处理的果实可溶性总糖含量变化趋势均呈先上升后下降。第7天时，ETH处理的果实可溶性总糖含量达到峰值，并显著高于CK和1-MCP处理；第14天时，CK的果实可溶性总糖含量达到峰值。1-MCP处理的果实可溶性总糖含量在贮藏期间呈一直上升趋势，且在第21天时，1-MCP处理的可溶性糖含量显著高于CK。

2.2.3 1-MCP和ETH处理对番茄果实可滴定酸含量的影响

如图6，在贮藏期间各处理的果实可滴定酸含量呈下降趋势。ETH处理的果实可滴定酸含量下降幅度始终高于CK，差异不显著；1-MCP处理的果实可滴定酸含量始终高于CK，达显著水平。至21 d时，CK和1-MCP处理的果实可滴定酸含量较初始值分别下降了52.02%和44.37%，1-MCP处理的果实可滴定酸含量较CK高出了15.93%，差异显著。

2.2.4 1-MCP和ETH处理对番茄果实维生素C含量的影响

如图7，随贮藏时间的增加，CK和ETH处理的果实维生素C含量变化趋势均呈先上升后下降。第7天时，ETH处理的果实维生素C含量达到峰值，显著高于CK和1-MCP处理；第14天时，CK的果实维生素C含量达到峰值；1-MCP处理的果实维生素C含量在贮藏期间呈一直上升趋势，且在第21天时，维生素C含量极显著高于CK。

2.2.5 1-MCP和ETH处理对番茄果实色素含量的影响

如图8，至贮藏第7天，各处理的果实叶绿素含量均呈下降趋势，类胡萝卜素的含量均呈上升趋势。在第7天，1-MCP较CK的果实叶绿素a含量、叶绿素b含量和总叶绿素含量分别高出了135.04%、13.26%和71.26%，差异显著；ETH处理的果实较CK的叶绿素a含量、叶绿素b含量和总叶绿素含量差异不显著。

2.3 1-MCP和乙烯利处理对番茄果实呼吸速率和乙烯释放速率的影响

如图9所示，在贮藏期间各处理的果实呼吸速率和乙烯释放速率趋势均呈先上升后下降。从图9-A可知，各处理的果实呼吸速率均在第7天达到峰值；7 d后，各个处理的果实呼吸速率开始下降，1-MCP处理显著高于CK和ETH处理。从图9-B可知，ETH处理的乙烯释放速率在第7天时达到峰值随后下降，但CK和1-MCP处理均在第14天时达到峰值后下降。

3 讨论

3.1 1-MCP和乙烯利处理对番茄果实物理特性的影响

番茄果实的物理特性是番茄质地与外观的直观体现，包括果实的质地和色差等。外观色泽是决定果实商品价值的重要因素之一，是最直观的感官品质。a*值代表果皮红绿色差，负值代表偏绿，正值代表偏红，该值越大，果实成熟度越高^［25］。本试验研究结果表明，较CK，经1-MCP处理的果实由绿转红的时间延迟3 d，该结论与孟祥春等^［26］对百香果的研究结果相似，说明1-MCP能够有效保持果实的色泽，延长果实货架期。

果实质地是一个综合性状，是果实品质的重要指标，主要表现为硬度、弹性和咀嚼性等，也是影响果实商品特性的重要因素^［27］。本试验研究表明，较CK，外施1-MCP处理的果实失质量率降低了30.52%，外施乙烯利处理的果实失质量率上升了38.32%。较CK，外施1-MCP处理，果实的弹性、咀嚼性和硬度分别提高了44.55%、103.03%和36.01%，经乙烯利处理的果实弹性、粘附性和硬度分别降低了26.3%、67.18%和41.09%。原因可能为乙烯能够改变细胞壁代谢相关酶的活性，果实软化与细胞壁降解酶紧密相关^［28］，可以使细胞壁内的原果胶、纤维素和半纤维素，会逐渐分解成可溶性的果胶和多聚半乳糖醛酸等，导致果实软化衰老^［29］；而1-MCP能够与果蔬组织中的乙烯受体发生不可逆转的结合，阻碍乙烯与受体的结合，抑制乙烯的信号转导^［30］，从而有效地抑制乙烯的释放，延缓番茄果实的成熟和衰老的进程，提高其贮藏性。

3.2 1-MCP和乙烯利处理对番茄果实风味和营养品质的影响

果实的风味和营养品质直接影响了其食用品质和价值。总可溶性固形物含量是衡量果实品质成熟度的主要指标之一，其降解的过程反映了果实衰老的过程^［31］。果实中可溶性糖和可滴定酸含量主要反映了果实中糖酸含量变化，直接影响果实的食用感官品质。同时，糖类是进行呼吸作用的底物，含量高低反映呼吸作用的强弱，而有机酸在果实发育过程中积累，在成熟过程中进入糖酵解、三羧酸循环以及糖异生途径被消耗^［32］。贮藏期间，番茄果实中的各种有机物在不停地转化，一方面转化为可溶性糖，另外一方面有机酸作为呼吸作用的底物被消耗，使得果实酸味逐渐变淡，使得番茄由酸变为酸甜^［33-34］。维生素C是重要的营养物质之一，同时作为抗氧化剂，对ROS（活性氧）清除至关重要^［35］。本试验研究表明，经1-MCP处理的番茄果实的可溶性固形物、可溶性糖、维生素C含量较CK达到峰值的时间分别延缓了14 d、7 d和7 d；果实可滴定酸含量上升了13.74%。表明1-MCP可有效地使可溶性固形物、可溶性糖、维生素C含量升高的时间滞后。经乙烯利处理的果实可溶性糖和维生素C含量达到峰值的时间较对照提前了7 d；可滴定酸含量降低了13.01%。番茄果实成熟过程中伴随着叶绿素的降解及类胡萝卜素的积累^［36］。类胡萝卜素是成熟番茄果实主要营养成分之一，是决定番茄果色的关键植物色素，与番茄果皮颜色密切相关^［37］，除此之外，类胡萝卜素在人体有害自由基的清除、人体免疫力增加、心血管疾病、癌症、维生素A缺乏症的预防起到重要作用。本试验研究表明，在第7天，1-MCP较CK处理的叶绿素a含量、叶绿素b含量和叶绿素含量分别高出了135.04%、13.26%和71.26%，差异显著，该结果与果实色差a*值变化相对应。

3.3 1-MCP和乙烯利处理对番茄果实呼吸速率和乙烯释放速率的影响

番茄在呼吸跃变期会产生大量的乙烯，呼吸速率会极大地增强。在即将成熟时，其内源性乙烯含量会迅速增加，形成一个呼吸高峰，呼吸跃变出现的时间越晚，峰值越低，番茄果实在贮藏期呼吸丧失的营养越少^［38］。本试验结果表明，ETH处理果实呼吸强度较CK增大，差异显著；乙烯释放速率峰值出现的时间提前7 d。该结果与毛惠娟等^［39］对库尔勒香梨的研究结果相似。1-MCP处理果实呼吸强度和乙烯释放速率较CK显著减弱；该试验结果与岳盈肖^［40］对鸭梨的研究结果相似。说明1-MCP作为一种乙烯抑制剂，能够有效地抑制采后果实的呼吸强度和乙烯释放，特别是对呼吸跃变型的水果，作用更加明显。

4 结论

1 mg/L 1-MCP处理的高糖番茄果实可较好地保持果实外观和风味，延缓了果实的转色时间、失质量率和硬度的下降，使果实的弹性和咀嚼性增大，延缓了果实成熟过程中叶绿素的分解，使可溶性固形物、可溶性糖、维生素C含量升高的时间滞后，使呼吸强度和乙烯释放量降低。3 000 mg/L^{乙烯利处理可加快番茄果实的转色，使果实硬度、弹性和粘附性下降；使可溶性固形物、可溶性糖，维生素C、果实叶绿素含量升高的时间加快，促进了乙烯的释放，加快了绿熟期采收番茄的后熟。}

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基金资助

甘肃省特色优势农产品评价项目—戈壁蔬菜之西红柿(TYNPZ2021-04)

甘肃省瓜菜产业技术体系专项资金(GARS-GC-1)

甘肃省自然科学基金项目(21JR7RA821)