Effect of 1-Methylcyclopropene Fumigation on Preservation of Broccoli and Principal Component Analysis
-
摘要: 为解决采后西兰花不能及时预冷的问题，本文拟采用1 μL/L 1-甲基环丙烯（1-Methylcyclopropene，1-MCP）于20±2 ℃处理西兰花6 h，通过测定采后西兰花的基础生理生化指标及相关抗氧化酶活性，探讨采后立即1-MCP处理对西兰花的保鲜效果。结果表明：1-MCP处理能够显著提高西兰花贮藏1 d内的感官品质，抑制了呼吸强度，保持了较高的总硫代葡萄糖苷含量，提高了POD、APX、SOD活性；1-MCP处理和预冷+冷藏处理都刺激了H2O2产生，抑制了CAT活性。主成分分析结果表明：色差a*、呼吸强度、过氧化氢含量、硫代葡萄糖苷含量、CAT活性是西兰花保鲜中的关键性指标。本研究表明西兰花采后立即用1-MCP处理能够取得良好的保鲜效果，可以在无法及时预冷的情况下起到代替作用，为西兰花的冷链运输和产业化提供理论依据。Abstract: In order to solve the problem that broccoli could not be precooled in time, 1 μL/L 1-methylcyclopropene (1-MCP) was used to treat broccoli at 20±2 ℃ for 6 h. The effects of 1-MCP on the preservation of broccoli were studied by measuring the basic physiological and biochemical indexes and related antioxidant enzyme activities. The results showed that 1-MCP treatment could significantly improve the sensory quality of broccoli during one day storage, inhibit the respiratory intensity, maintain a higher total glucosinolates content, and improve the activities of POD, APX and SOD. 1-MCP treatment and precooling and cold storage treatment stimulated H2O2 production and inhibited CAT activity. The results of principal component analysis showed that color difference a*, respiratory intensity, hydrogen peroxide content, glucosinolates content and CAT activity were the key indexes in broccoli preservation. This study showed that 1-MCP treatment could achieve good preservation effect immediately after the broccoli was harvested, which could play a substitute role when it could not be precooled in time. It would provide a theoretical basis for the cold chain transportation and industrialization of broccoli.
-
Keywords:
- broccoli /
- postharvest /
- 1-methylcyclopropene /
- precooling /
- preservation effect
-
西兰花（Brassica oleracea L.var. italic Planch.
）别称花椰菜，属十字花科芸薹属甘蓝的变种之一，其食用部分为绿色花球及肥嫩花茎。西兰花有“蔬菜皇冠”的美誉，其富含多种营养素及生物活性成分，如多酚类、硫代葡萄糖苷、类黄酮等[1]，可以减少许多慢性心血管疾病、肿瘤的发生[2]。西兰花采后呼吸、代谢旺盛，水分易散失，运输过程中易出现机械损伤，常温下24 h花球就会发生黄化，失去商品价值[3]。我国是西兰花生产大国，但是采后及时预冷的条件依旧不足，给菜农造成的经济损失较大。 目前，1-甲基环丙烯（1-Methylcyclopropene，1-MCP）已广泛运用于果蔬的采后贮藏保鲜中。吕真真等[4]在采后用1 μL/L1-MCP密闭熏蒸桃果实24 h，发现在贮藏前期可以显著性延缓桃果实硬度下降。Gamrasni D等 [5]用1-MCP处理番茄，基于分子生物学水平的研究发现，1-MCP处理影响了蛋氨酸生物合成相关代谢物的水平，从而影响乙烯的生成与作用。唐欣影[6]研究发现，常温下1-MCP处理能有效延缓西兰花衰老，保持了叶绿素含量，降低了呼吸强度，延缓花球黄化，提高了西兰花的感官品质。许凤[7]研究发现，1-MCP处理通过调控糖代谢并维持较高水平可溶性糖来延缓西兰花的衰老，在分子生物学水平上调控一些基因的表达，从而抑制叶绿素的降解，延缓西兰花的黄化。
研究表明，1-MCP熏蒸处理在常温条件下效果最好[8]，而常温1-MCP处理与及时预冷不可兼得，因而研究是否可以通过采后立即1-MCP处理提高西兰花保鲜品质，以期弥补西兰花采后无法及时冷链的问题，具有实际价值。本论文拟通过研究采后1-MCP处理的生理生化变化，数据分析比较，探讨1-MCP处理对采后3 d内西兰花的保鲜效果，以期为西兰花的冷链运输和产业化提供理论依据。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
西兰花 采摘于江苏盐城响水县，要求材料大小均一，成熟度一致，无机械损伤；1-MCP果蔬保鲜剂 有效浓度3.3%，购于咸阳西秦生物科技有限公司。
Dansensor CheckMate3顶空分析仪 丹麦PBI Dansensor公司；CR-400型色差仪 日本柯尼卡美能达公司；Alpha-1860A紫外-可见分光光度计 上海谱元有限公司；HH-6数显恒温水浴锅 常州国华电器有限公司；TGL 16M台式高速冷冻离心机 长沙维尔康湘鹰离心机有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 材料处理
将实验西兰花随机分为三组，每组30颗，第一组为1-MCP处理组，采用1 μL/L[9]的1-MCP在20±2 ℃条件下[8]密闭熏蒸6 h，熏蒸完毕后置于泡沫保温箱于20±2 ℃放置；第二组为预冷+冷藏处理组，采后立即0±1 ℃预冷18 h后置于4±1 ℃冰箱保存；3第三组为对照（CK）组，置于泡沫保温箱于20±2 ℃放置。分别于0、1、2、3 d取样并测定相关指标，取样部位为西兰花花球，用液氮速冻置于−20±2 ℃冰箱保存。
1.2.2 感官评定方法
采用张娜等[10]方法，对不同处理及不同贮藏天数的西兰花，从色泽、气味、组织状态、腐败情况、花蕾开放程度五个方面进行评定。单项评分为9分，精确到0.1，总分取五项均值，5分及以下判定为西兰花基本失去商品价值。具体评定标准见表1，评定结果由10名经过培训的评定员给出。
表 1 西兰花感官评定标准Table 1. Sensory evaluation standard of broccoli评分 色泽 气味 组织状态 腐败情况 花蕾开放程度 9 花球整体鲜绿 特有清香味 花球组织紧密 无腐烂 花蕾无开放 7 不超过10%花蕾变黄 轻度清香味 花球组织致密，硬挺 不超过5%花蕾出现斑点 不超过10%花蕾开放 5 10%~30%花蕾变黄 无清香味 花球外延稍软中心组织疏松 5%~10%花蕾出现斑点 10%~30%花蕾开放 3 30%~50%花蕾变黄 轻度异味 花球萎蔫超过50% 10%~20%花蕾出现斑点 30%~50%花蕾开放 1 超过50%花蕾变黄 明显腐臭味 花球全部萎蔫 超过20%花蕾出现斑点 超过50%花蕾开放 1.2.3 呼吸强度测定
取质量相同的西兰花样品置于密封罐中，室温放置1 h后，用顶空分析仪测定。
1.2.4 色差测定
使用彩色色差仪测定，每个样品取中间和四周共5个点，测定取平均值。
1.2.5 叶绿素含量测定
参照张宪政等[11]方法，稍加改进，以95%乙醇代替丙酮-乙醇混合液提取。称取磨碎样品2 g，加3~5 mL 95%乙醇，混匀，于4 ℃、12000 ×g离心后取上清液，用95%乙醇定容到10 mL，以乙醇为空白，用分光光度计在波长665、649 nm处测定吸光度。叶绿素含量的计算公式为C=Ca+Cb，Ca=13.95A665 nm−6.88A649 nm，Cb=24.96A649 nm−7.32A665 nm（Ca为叶绿素a含量，Cb为叶绿素b含量）结果以mg/g表示。
1.2.6 过氧化氢含量测定
参照张帆等[12]方法，称取磨碎样品0.5 g，用5 mL丙酮溶解，于4 ℃、10000 ×g离心15 min。吸取1 mL上清液，加入0.1 mL 20%硫酸钛和0.2 mL浓氨水，于25℃反应10 min后离心去上清液，沉淀中加2 mL丙酮，混匀离心，取沉淀加入3 mL 2 mol/L的硫酸，等沉淀完全溶解后定容至10 mL，取上清液测定415 nm下吸光值，按同样的方法制作H2O2标准曲线，最终的H2O2含量表示为C（μmol/g·FW）=（n×V）/（m×Vs），n （μmol） 为标曲中查得的H2O2浓度，V（mL）为样品提取液总体积，VS（mL）为测定时所用提取液体积，m（g）为样品质量。
1.2.7 总硫代葡萄糖苷测定
参照许凤[7]方法略加改动，用蒽酮比色法测定。称取两份0.5 g磨碎样品，测定管加2 mL蒸馏水，对照管加2 mL 40%酸化甲醇，静置20 min后，测定管和对照管同时加40%酸化甲醇至10 mL。充分混匀后，10000 ×g离心15 min，取上清液至50 mL容量瓶中，加5 mL蒸馏水混匀，加入5 mL 21.9%乙酸锌溶液和5 mL 10.6%亚铁氰化钾溶液，定容至刻度，混匀后静置30 min，用滤纸过滤，所得样品滤液备用。准确吸取测定管和对照管液体各1 mL加入冰浴的试管中，加入4 mL蒽酮-硫酸溶液混匀，沸水浴10 min，冷却10 min后，测定620 nm下吸光值。按相同方法制作葡萄糖标准曲线，根据标曲读取对应吸光度的总硫苷含量（mg），再根据样品质量获得每克样品总硫苷含量（mg/g）。
1.2.8 过氧化物酶活性测定
采用愈创木酚法[13]，测定470 nm处吸光值。称取磨碎样品0.5 g，加入5 mL磷酸钠缓冲液，混匀，于4 ℃、10000 ×g离心15 min。取上清液0.05 mL，加入3 mL POD反应液（100 mmol/L pH6.0磷酸缓冲液+0.56 mL愈创木酚+0.38 mL 30%过氧化氢），每隔1 min记录570 nm下吸光值，连续记录3~5 min。以每分钟吸光值变化0.01为一个酶活力单位，结果表示为U·min−1·g−1·Fw。
1.2.9 过氧化氢酶活性测定
参照许宙等[14]方法，测定240 nm处吸光值。称取磨碎样品0.5 g，加入6 mL磷酸缓冲液，混匀，于4 ℃、10000 ×g离心15 min。取上清液0.05 mL，加入1.7 mL蒸馏水、1 mL Tris-HCL，25 ℃水浴3 min，再加入0.2 mL 200 mmol/L过氧化氢，测定时加入0.05 mL上清液，测定240 nm下吸光值变化，每隔30 s测定一次，连续反应3 min。以每分钟吸光值变化0.01为一个酶活力单位，结果表示为U·min−1·g−1·Fw。
1.2.10 抗坏血酸过氧化物酶活性测定
参照Nakano等[15]方法，测定290 nm处吸光值。称取磨碎样品0.5 g，加入6 mL 50mmol/L pH7.0 PBS缓冲液，混匀，于4 ℃、4000 r/min离心10 min，取上清液0.1 mL，加入1.4 mL APX反应液（150 mmol/L PBS缓冲液+0.3 mmol/L抗坏血酸+0.06 mmol/L过氧化氢），室温下连续反应3 min，每30 s记录一次290 nm处吸光值。以每分钟吸光值变化0.01为一个酶活力单位，结果表示为U·min−1·g−1·Fw。
1.2.11 超氧化物歧化酶活性测定
采用氮蓝四唑法[16]，以抑制NBT光化还原的50%为一个酶活力单位[17]。称取磨碎样品0.5 g，加入5 mL PBS缓冲液，于4 ℃、12000 ×g离心30 min，取上清液备用。测定管和对照管分别加入1.7 ml 50 mmol/L磷酸缓冲液，0.3 mL 130 mmol/L MET溶液，0.3 mL 750 μmol/L NBT溶液，0.3 mL 100 μmol/L EDTA-Na2溶液，0.3 ml 20 μmol/L核黄素溶液，测定管加0.1 ml酶液，对照管以缓冲液代替。混匀后将1支对照管置于暗处，其他各管置于4000 lx日光灯反应15 min后，立即取出，置于暗处终止反应，于560 nm处测定吸光值。
1.3 数据处理
各组实验数据重复三次，基础数据采用Excel 2013进行统计分析，采用Origin Pro2018 软件作图，采用SPSS23软件进行主成分分析（P<0.05代表显著性差异，P<0.01代表极显著差异）。
2. 结果与分析
2.1 不同处理方式对西兰花贮藏期感官品质的影响
感官评价可以直观地看出两种处理对于西兰花品质的影响。如图1所示，预冷+冷藏处理以及1-MCP熏蒸处理在采后1 d内均显著延缓了西兰花感官品质的下降（P<0.05）。与CK组比较，1-MCP处理在采后1 d内效果显著，保留了较好的感官品质。以感官评定得分低于5分来判定西兰花基本失去商品价值，1-MCP处理组在采后1 d内依旧具有良好的商品价值。
![]()
图 1 不同处理对西兰花感官品质的影响注：*表示1-MCP处理组与CK组具有显著性差异（P<0.05）。Figure 1. Different treatments on sensory quality of broccoli2.2 不同处理方式对西兰花呼吸强度的影响
西兰花在采后呼吸作用旺盛，因而呼吸强度是衡量其代谢的重要指标。如图2所示，贮藏1 d时，预冷+冷藏处理及1-MCP处理均显著降低了西兰花的呼吸强度（P<0.05）。但2 d 以后1-MCP处理与CK组无显著性差异。与CK组比较，1-MCP处理延缓了西兰花呼吸高峰的出现，在1 d以内能够有效提高西兰花短期贮藏的品质。
![]()
图 2 不同处理对西兰花呼吸强度的影响Figure 2. Different treatments on respiratory intensity of broccoli2.3 不同处理方式对西兰花色差a*、b*的影响
a*越小表明被测物越偏绿色，b*值越大表明被测物越偏黄色[18]。由图3可知，CK组与两个处理组的a*值都在上升，在第1 d，出现显著性差异（P<0.05）。CK组与1-MCP组的b*值变化规律一致，都是先上升再下降最后又上升，在贮藏第1 d出现显著性差异（P<0.05），此变化过程与叶绿素酶和脱镁叶绿素酶的活性有关，这两种酶在代谢过程中能产生合成叶绿素b的中间产物[19]。采后1 d内1-MCP处理对抑制a*值增大有效，可以显著地保持西兰花的绿色。
![]()
图 3 不同处理对西兰花色差（a*、b*）的影响Figure 3. Different treatments on color difference (a*, b*) of broccoli2.4 不同处理方式对西兰花叶绿素含量的影响
新鲜西兰花的花球呈鲜绿色，叶绿素是形成这种绿色的重要成分，故西兰花的叶绿素含量可以直观反映其新鲜程度。由图4可知，贮藏期间，西兰花叶绿素含量整体呈下降趋势。但是，在采前1 d内1-MCP处理及预冷+冷藏处理对叶绿素的影响都不显著，第2 d出现显著性差异（P<0.05）。
![]()
图 4 不同处理对西兰花叶绿素含量的影响Figure 4. Different treatments on chlorophyll content of broccoli2.5 不同处理方式对西兰花过氧化氢含量的影响
H2O2是植物体内正常代谢或者受到胁迫刺激而产生的一种活性氧，微量H2O2可以调控植物的生理生化反应，大量H2O2则会对植物体产生伤害。由图5可知，采后3 d H2O2含量呈上升趋势，1-MCP处理和预冷+冷藏处理促进了H2O2的上升，在采后第1 d出现显著性差异（P<0.05），可能与1-MCP和预冷+冷藏处理加重了西兰花对逆境胁迫的反应有关[20]。
![]()
图 5 不同处理对西兰花过氧化氢含量的影响Figure 5. Different treatments on hydrogen peroxide content in broccoli2.6 不同处理方式对西兰花总硫代葡萄糖苷含量的影响
硫代葡萄糖苷是西兰花富含的一种生物活性物质，其含量是衡量西兰花营养价值的重要指标[21]。由图6可见，1-MCP处理组和CK组硫苷含量的变化趋势一致，在贮藏第1 d上升后又趋于下降。在采后1 d内，1-MCP处理和预冷+冷藏处理均抑制了硫代葡萄糖苷的合成，且二者之间差异不显著，但与CK组差异显著（P<0.05）。采后第2、3 d 1-MCP处理与预冷＋冷藏处理组出现显著性差异（P<0.05），可见仅在采后1 d内1-MCP代替预冷具有良好的效果。
![]()
图 6 不同处理对西兰花硫代葡萄糖苷含量的影响Figure 6. Different treatments on glucosinolates content in broccoli2.7 不同处理方式对西兰花POD活性的影响
过氧化物酶是一与类血红素相关的酶，一方面可以催化H2O2反应[22]，一方面与果蔬贮藏期间发生的褐变密切相关[23]。如图7所示，贮藏1 d内POD活性上升，出现显著性差异（P<0.05）。贮藏1 d内，1-MCP处理及预冷+冷藏处理都促进了POD活性的提高。POD酶活性的提高会刺激果实产生H2O2，与上文采后H2O2含量的测定结果具有一致性。
![]()
图 7 不同处理对西兰花POD活性的影响Figure 7. Different treatments on peroxidase activity of broccoli2.8 不同处理方式对西兰花CAT活性的影响
由图8可知，采后短期贮藏中，CAT活性呈上升趋势，1-MCP处理和预冷+冷藏处理抑制了CAT酶活性的上升，在贮藏第2 d才出现显著性差异（P<0.05），采后1 d内基本没有差异。结果表明，采后1 d内1-MCP处理及预冷+冷藏处理对CAT活性的抑制效果差不多。
2.9 不同处理方式对西兰花APX活性的影响
抗坏血酸过氧化物酶是植物活性代谢的重要抗氧化酶之一，其活性提高，可以降低超氧阴离子的产生速率，从而减少对细胞的损失[24]。由图9可知，采后1-MCP处理及预冷+冷藏处理促进了APX活性的增强，在贮藏第1 d出现显著性差异（P<0.05），有利于减少植物体内活性氧的积累，从而延缓植物衰老。虽然1-MCP处理对APX活性的促进效果要低于预冷+冷藏处理，但与CK组相比，在采后预冷条件不足时仍能取到很好的效果。
![]()
图 9 不同处理对西兰花APX活性的影响Figure 9. Different treatments on ascorbate peroxidase activity of broccoli2.10 不同处理方式对西兰花SOD活性的影响
超氧化物歧化酶是植物代谢过程中重要的自由基清除剂之一，与植物的衰老密切相关[20]。由图10可知，采后西兰花的SOD活性呈先上升后下降趋势，1-MCP处理促进了SOD活性的提高，在贮藏第1 d出现显著性差异（P<0.05）。因此，在通过SOD作用清除自由基的这条代谢途径中，1-MCP处理的效果要优于预冷+冷藏处理。
![]()
图 10 不同处理对西兰花SOD活性的影响Figure 10. Different treatments on superoxide dismutase activity of broccoli2.11 Pearson相关性分析及主成分分析
对西兰花10种理化指标：a*（X1）、b*（X2）、呼吸强度（X3）、叶绿素（X4）、H2O2（X5）、硫代葡萄糖苷（X6）、CAT（X7）、POD（X8）、APX（X9）、SOD（X10）进行Pearson相关性分析及主成分分析，结果见表2、表3、图11。
表 2 10种测定指标的Pearson相关性分析Table 2. Pearson correlation analysis of 10 measurement indexes指标 a* b* 呼吸强度 叶绿素 H2O2 硫苷 CAT活性 POD活性 APX活性 SOD活性 a* 1.000 b* −0.796* 1.000 呼吸强度 −0.375 0.521 1.000 叶绿素 −0.293 −0.181 −0.589 1.000 H2O2 0.605 −0.177 −0.126 −0.459 1.000 硫苷 −0.225 −0.102 −0.567 0.914** −0.286 1.000 CAT活性 0.287 0.001 0.595 −0.784* 0.090 −0.763* 1.000 POD活性 −0.213 0.265 0.306 −0.444 −0.009 −0.689* 0.220 1.000 APX活性 0.515 −0.406 −0.756* 0.242 0.360 0.275 −0.346 −0.400 1.000 SOD活性 0.215 −0.059 0.328 −0.487 0.535 −0.566 0.385 0.275 0.016 1.000 注：*表示具有显著相关性（P<0.05）；**表示具有极显著相关性（P<0.01）。 表 3 成分矩阵Table 3. Component matrix成分 1 2 3 X1 0.007 0.947 −0.275 X2 0.312 −0.714 0.435 X3 0.790 0.433 −0.148 X4 −0.903 −0.279 0.014 X5 0.233 0.736 0.458 X6 −0.932 −0.221 −0.003 X7 0.795 0.186 −0.482 X8 0.618 −0.187 0.314 X9 −0.526 0.653 0.263 X10 0.583 0.410 0.366 2.11.1 Pearson相关性分析
由表2，对不同处理组的西兰花10项理化指标进行Pearson相关性分析，结果如下：a*值与b*值呈显著负相关（P<0.05），表明当a*值呈负值且越小，b*值越小时，西兰花的色泽越绿。呼吸强度与APX活性呈显著负相关（P<0.05），表明APX活性升高可能加快了活性氧的清除，减少植物体的氧化应激，在某种程度上减缓了呼吸作用，延缓西兰花的衰老[24]。叶绿素含量与硫代葡萄糖苷含量呈极显著正相关（P<0.01），表明通过西兰花的黄化程度可以判断它的部分营养成分的流失情况。叶绿素含量与CAT活性呈显著负相关（P<0.05），CAT活性增加，可以加快活性氧的清除，减缓对细胞的损害[17]，可能在一定程度上增加了叶绿素酶等相关酶的活性，加快了叶绿素的降解。硫代葡萄糖苷含量与CAT活性及POD活性均呈显著负相关（P<0.05），因为西兰花在贮藏期间，硫苷作为营养物质不断流失，相关抗氧化酶活性提高。
2.11.2 主成分分析
对10种西兰花理化指标：a*（X1）、b*（X2）、呼吸强度（X3）、叶绿素（X4）、H2O2（X5）、硫代葡萄糖苷（X6）、CAT（X7）、POD（X8）、APX（X9）、SOD（X10）进行主成分分析，主成分见图11，特征矩阵见表3。以特征值大于1，提取出3个主成分，累积贡献率为80.5%，可以代表原始数据的绝大部分信息。
由图11、表3可知，第一主成分贡献率为40.9%，呼吸强度（X3）载荷0.790、叶绿素（X4）载荷-0.903、硫代葡萄糖苷（X6）载荷−0.932、CAT（X7）载荷0.795占比最高；结合表2，由于叶绿素和硫代葡萄糖苷呈极显著正相关（P<0.01），且二者与CAT活性呈显著负相关（P<0.05），所以只提取硫代葡萄糖苷和呼吸强度作为代表性指标，分别为营养指标和代谢指标。由图11，第二主成分贡献率为29.3%；由表3，a*（X1）载荷0.947、H2O2（X5）载荷0.736、b*（X2）载荷−0.714占比最高；结合表2，由于a*值与b*值呈显著负相关（P<0.05），所以提取a*、H2O2为代表性指标，分别为品质指标和抗氧化指标。第三主成分贡献率为10.3%；由表3，CAT（X7）载荷−0.482占比最高，提取为代表性抗氧化指标。综上，本试验提取a*（X1）、呼吸强度（X3）、H2O2（X5）、硫代葡萄糖苷（X6）、CAT（X7）作为评定西兰花感官品质的核心指标。
2.11.3 综合评价
以3个主成分作为自变量，感官品质得分作为因变量，进行多元线性回归分析，得到感官品质与各理化指标的线性回归模型（R2=0.802，P<0.05）如下：
Y=6.321−0.254X1+0.186X2−0.403X3+0.359X4+0.035X5+0.354X6−0.527X7−0.047X8−0.023X9−0.088X10
此模型消除了回归分析中相关性带来的误差，有助于根据各因子的占比，更好地观测影响西兰花感官品质的理化指标。
3. 讨论与结论
西兰花采后生理代谢旺盛，衰老迅速，主要体现在呼吸作用旺盛，营养物质降解，花球黄化、开花等方面[25]。本实验表明，采后一天内，1-MCP处理显著抑制了色差a*值的增加，在贮藏前期显著延缓了叶绿素的降解，与陈锦等[26]采用低温贮藏研究龙眼果实的耐贮性研究结果一致。叶绿素含量影响西兰花花球的黄化和营养状况[27]，其降解与有关叶绿素酶活性密切相关。谢晓宇等[28]研究发现，预冷结合低温贮藏可以显著抑制叶绿素酶活性，从而减少西兰花贮藏期间叶绿素的降解。1-MCP处理具有和预冷结合冷藏处理相同的作用。
呼吸强度是体现果蔬生理代谢活性的重要指标。果蔬采后由于逆境胁迫[29]，呼吸强度会增强。西兰花属于呼吸跃变型果实，采后会出现呼吸高峰，呼吸强度呈先上升后下降趋势[30]。本实验研究表明，1-MCP处理显著降低了西兰花贮藏期间的呼吸强度，延缓了呼吸高峰的出现。用1-MCP处理桃[31]、番石榴[32]、番茄[33]和娃娃菜[34]等都显著降低了果蔬的呼吸强度，与本实验研究结果一致。
硫代葡萄糖苷主要存在于十字花科植物中，是一种富含氮、硫的植物刺激代谢产物，可以赋予植物特殊的风味[35]，并且具有一定的生物活性，可以起到抗肿瘤的作用[36]。本实验的1-MCP处理显著延缓了西兰花硫代葡萄糖苷含量的下降，保持了西兰花贮藏期间的营养品质。
一般情况下，植物体内的活性氧（ROS）代谢处于动态平衡状态，逆境胁迫会使植物体内的ROS代谢失衡，导致其在植物体内蓄积，造成氧化伤害[37-38]。本实验1-MCP处理调节了西兰花的抗氧化系统，提高了相关抗氧化酶的活性，加快了植物体对活性氧自由基的清除能力，有效延缓了西兰花的衰老。千春录等[39]用1-MCP处理猕猴桃发现显著提高了SOD、APX活性。王玉玲等[40]研究发现1-MCP处理蓝莓显著抑制了果实总抗氧化能力的下降。本实验发现，在采后1 d内1-MCP处理促进了西兰花POD活性的上升。同时本实验1-MCP处理及预冷+冷藏处理均未能降低H2O2的含量，可能是处理加剧了西兰花贮藏前期的氧化应激[20]。Mittler[41]研究发现H2O2可以诱导POD的合成，从而增加POD活性，与本实验结果一致。
本研究表明，采后用1 μL/L 1-MCP熏蒸6 h并于20 ℃放置，在采后1 d内，有效抑制了西兰花呼吸强度，抑制了a*值的增加，维持了西兰花的感官品质；对叶绿素和硫代葡萄糖苷的含量的影响与预冷+冷藏处理的效果相同，无显著性差异；对于H2O2和CAT的作用与预冷+冷藏组趋势一致，都可能引起了西兰花的氧化应激；同时，1-MCP处理显著提高了POD、APX、SOD活性，提高了西兰花的抗氧化能力，在一定程度上延缓了西兰花的衰老，显著延长了西兰花的货架期。主成分分析表明，色差a*、呼吸强度、H2O2、硫代葡萄糖苷和CAT活性是影响西兰花保鲜效果的关键性指标。综上，西兰花采后用1-MCP处理效果比较理想，可以在预冷条件不足的情况下起到替代作用，本实验为后续的西兰花的冷链运输和工业化提供了理论依据。
-
![]()
图 1 不同处理对西兰花感官品质的影响
注：*表示1-MCP处理组与CK组具有显著性差异（P<0.05）。
Figure 1. Different treatments on sensory quality of broccoli
![]()
图 2 不同处理对西兰花呼吸强度的影响
Figure 2. Different treatments on respiratory intensity of broccoli
![]()
图 3 不同处理对西兰花色差（a*、b*）的影响
Figure 3. Different treatments on color difference (a*, b*) of broccoli
![]()
图 4 不同处理对西兰花叶绿素含量的影响
Figure 4. Different treatments on chlorophyll content of broccoli
![]()
图 5 不同处理对西兰花过氧化氢含量的影响
Figure 5. Different treatments on hydrogen peroxide content in broccoli
![]()
图 6 不同处理对西兰花硫代葡萄糖苷含量的影响
Figure 6. Different treatments on glucosinolates content in broccoli
![]()
图 7 不同处理对西兰花POD活性的影响
Figure 7. Different treatments on peroxidase activity of broccoli
![]()
图 9 不同处理对西兰花APX活性的影响
Figure 9. Different treatments on ascorbate peroxidase activity of broccoli
![]()
图 10 不同处理对西兰花SOD活性的影响
Figure 10. Different treatments on superoxide dismutase activity of broccoli
表 1 西兰花感官评定标准
Table 1 Sensory evaluation standard of broccoli
评分 色泽 气味 组织状态 腐败情况 花蕾开放程度 9 花球整体鲜绿 特有清香味 花球组织紧密 无腐烂 花蕾无开放 7 不超过10%花蕾变黄 轻度清香味 花球组织致密，硬挺 不超过5%花蕾出现斑点 不超过10%花蕾开放 5 10%~30%花蕾变黄 无清香味 花球外延稍软中心组织疏松 5%~10%花蕾出现斑点 10%~30%花蕾开放 3 30%~50%花蕾变黄 轻度异味 花球萎蔫超过50% 10%~20%花蕾出现斑点 30%~50%花蕾开放 1 超过50%花蕾变黄 明显腐臭味 花球全部萎蔫 超过20%花蕾出现斑点 超过50%花蕾开放 
下载: 导出CSV
表 2 10种测定指标的Pearson相关性分析
Table 2 Pearson correlation analysis of 10 measurement indexes
指标 a* b* 呼吸强度 叶绿素 H2O2 硫苷 CAT活性 POD活性 APX活性 SOD活性 a* 1.000 b* −0.796* 1.000 呼吸强度 −0.375 0.521 1.000 叶绿素 −0.293 −0.181 −0.589 1.000 H2O2 0.605 −0.177 −0.126 −0.459 1.000 硫苷 −0.225 −0.102 −0.567 0.914** −0.286 1.000 CAT活性 0.287 0.001 0.595 −0.784* 0.090 −0.763* 1.000 POD活性 −0.213 0.265 0.306 −0.444 −0.009 −0.689* 0.220 1.000 APX活性 0.515 −0.406 −0.756* 0.242 0.360 0.275 −0.346 −0.400 1.000 SOD活性 0.215 −0.059 0.328 −0.487 0.535 −0.566 0.385 0.275 0.016 1.000 注：*表示具有显著相关性（P<0.05）；**表示具有极显著相关性（P<0.01）。
下载: 导出CSV
表 3 成分矩阵
Table 3 Component matrix
成分 1 2 3 X1 0.007 0.947 −0.275 X2 0.312 −0.714 0.435 X3 0.790 0.433 −0.148 X4 −0.903 −0.279 0.014 X5 0.233 0.736 0.458 X6 −0.932 −0.221 −0.003 X7 0.795 0.186 −0.482 X8 0.618 −0.187 0.314 X9 −0.526 0.653 0.263 X10 0.583 0.410 0.366
下载: 导出CSV
-
[1] NAGRAJ G S, CHOUKSEY A, JAISWAL S, et al. Broccoli [M]. Nutritional Composition and Antioxidant Properties of Fruits and Vegetables, 2020: 5−17.
[2] LINK L B, POTTER J D. Raw versus cooked vegetables and cancer risk[J]. Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention: A Publication of the American Association for Cancer Research, Cosponsored by the American Society of Preventive Oncology,2004,13(9):1422−1435.
[3] 洪宗. 西兰花的采收和贮藏[J]. 农村新技术,2019(11):58−59. [HONG Z. Harvesting and storage of broccoli[J]. New Technology in Rural Areas,2019(11):58−59. doi: 10.3969/j.issn.1002-3542.2019.11.040 [4] 吕真真, 刘慧, 张春岭, 等. 1-甲基环丙烯和不同贮藏温度对油桃果实硬度与细胞壁果胶的影响[J]. 食品工业科技,2021,42(7):317−323. [LV Z Z, LIU H, ZHANG C L, et al. Effects of 1-methylcyclopropene and different ambient temperature on firmness and cell wall pectin in postharvest nectarine[J]. Science and Technology of Food Industry,2021,42(7):317−323. [5] GAMRASNI D, FELDMESSER E, BEN-ARIE R, et al. Gene expression in 1-mcthylcyclopropene(1-MCP) treated tomatoes during pre-climacteric ripening suggests shared regulation of methionine biosynthesis, ethylene production and respiration[J]. Agronomy,2020,11(10):1669.
[6] 唐欣影. ClO2缓释剂结合1-MCP处理对西兰花常温货架期保鲜作用的研究[D]. 沈阳: 沈阳农业大学, 2017. TANG X Y. Study on the effects of susrained-release ClO2 and 1-MCP treatments on the quality of broccoil during shelf life at room temperature[D]. Shenyang: Shenyang Agriculrural University, 2017.
[7] 许凤. 采后处理对延缓青花菜衰老的作用及其机理研究[D]. 南京: 南京农业大学, 2012. XU F. Study on effect and mechanism of postharvest treatments on delaying senescence of broccoli florets[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2012.
[8] 陈金印, 刘康. 1-甲基环丙烯 (1-MCP)在果蔬贮藏保鲜上的应用研究进展[J]. 江西农业大学学报,2008(2):215−219. [CHEN J Y, LIU K. Research advances in research on application of 1-MCP in storage and fresh-keeping of fruit and vegetable[J]. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis,2008(2):215−219. doi: 10.3969/j.issn.1000-2286.2008.02.007 [9] 国崇文. 1-MCP、生物保鲜剂结合PE包装对西兰花贮藏品质的影响[D]. 沈阳: 沈阳农业大学, 2018. GUO C W. Effects of 1-MCP, biological preservative and PE packaging on storage quality of broccoli[D]. Shenyang: Shenyang Agricultural University, 2018.
[10] 张娜, 阎瑞香, 关文强, 等. LED单色红光对西兰花采后黄化抑制效果的影响[J]. 光谱学与光谱分析,2016,36(4):955−959. [ZHANG N, YAN R X, GUAN W Q, et al. Effect of LED monochromatic red light on inhibition of postharvest etiolation of broccoli[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis,2016,36(4):955−959. [11] 张宪政. 植物叶绿素含量测定: 丙酮乙醇混合液法[J]. 辽宁农业科学, 1986(3): 26-28. ZHANG X Z. Determination of chlorophyll content in plants: Acetone and ethanol mixture method[J]. Liaoning Agricultural Science, 1986(3): 26-28.
[12] 张帆, 王友升, 刘晓艳, 等. 采前水杨酸处理对树莓果实贮藏效果及抗氧化能力的影响[J]. 食品科学,2010,31(10):308−312. [ZHANG F, WANG Y S, LIU X Y, et al. Effect of pre-harvest salicylic acid spray treatment on fruit quality and antioxidant capacity of raspberry during post-harvest storage[J]. Food Science,2010,31(10):308−312. [13] 郑永华, 寇莉萍. 食品贮运学实验[M]. 北京: 中国农业出版社, 2013: 62-64. ZHENG Y H, KOU L P. Experiment of Food Storage and Transportation[M]. Beijing: China Agricultural Press, 2013: 62-64.
[14] 许宙, 周文化, 周其中. 鲜切新高梨褐变相关酶活性研究[J]. 湖南林业科技,2008(2):17−20. [XU Z, ZHOU W H, ZHOU W H. Study on the enzyme activity correlated to browning in the fresh-cut niitaka pear[J]. Hunan Forestry Science and Technology,2008(2):17−20. doi: 10.3969/j.issn.1003-5710.2008.02.006 [15] NAKANO Y, ASADA K. Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate-specific peroxidase in spinach chloroplasts[J]. Plant Cell Physiology,1981,22(5):867−880.
[16] HUANG X S, LIU J H, CHEN X J. Overexpression of PtrABF gene, abZIP transcription factor isolated from poncirustrifoliate, enhances dehydration and drought tolerance in tobacco via scavenging ROS and modulating expression of stress-responsive genes[J]. BMC Plant Biology,2010,10(1):230. doi: 10.1186/1471-2229-10-230
[17] 谢忠斌, 叶春海, 等. 1-MCP和乙烯利处理对采后菠萝蜜果实活性氧代谢的影响[J]. 热带作物学报,2018,39(1):77−83. [XIE Z B, YE C H, et al. Effects of 1-MCP and ethephon treatment on reactive oxygen metabolism of postharvest jackfruit[J]. Chinese Journal of Tropical Crops,2018,39(1):77−83. doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.01.013 [18] 谢晓宇, 韩欣如, 曾媛, 等. 采前CaCl2处理对采后西兰花品质的影响[J]. 保鲜与加工,2021,21(3):40−47. [XIE X Y, HAN X R, ZENG Y, et al. Effects of pre-harvest CaCl2 treatments on post-harvest quality of broccoli[J]. Storage and Process,2021,21(3):40−47. doi: 10.3969/j.issn.1009-6221.2021.03.007 [19] 宋小青, 任亚梅, 张艳宜. 采后猕猴桃叶绿素降解机制及1-MCP处理对其代谢的影响[J]. 食品科学,2017,38(17):260−265. [SONG X Q, REN Y M, ZHANG Y Y. Mechanism of chlorophyll degradation and effect of 1-MCP treatment on vhlorophyll metabolism in postharvest kiwifruit[J]. Food Science,2017,38(17):260−265. doi: 10.7506/spkx1002-6630-201717042 [20] 张飞, 石杰, 谢意通, 等. 1-甲基环丙烯对采后紫背天葵抗氧化系统的影响[J]. 食品科学, 2021. DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20201219-222. ZHANG F, SHI J, XIE Y T, et al. Effects of 1-methylcyclopropene on the antioxidant system of gymura bicolor DC[J]. Food Science, 2021. DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20201219-222.
[21] BONES A M, ROSSITER J T. The enzymic and chemically induced decomposition of glucosinolates[J]. Phytochemistry,2006,67(11):1053−1067. doi: 10.1016/j.phytochem.2006.02.024
[22] 姚春娜, 裴新梧, 孔英珍, 等. 盐胁迫下小麦新品系89122的抗氧化酶活性和内源ABA含量变化的研究[J]. 兰州大学学报,2001,37(4):78. [YAO C N, PEI X W, KONG Y Z, et al. Activities of antioxidant enzyme and contents of ABA in new wheat line 89122 under salt stress[J]. Journal of Lanzhou University (Natural Sciences),2001,37(4):78. [23] RICHARD-FORGET F C, GAUILLARD F A. Oxidation of chlorogenic acid, catechins, and 4-methylcatechol in model solutions by combinations of pear (Pyrus communis cv Williams) polyphenol oxidase and peroxidase: A possible involvement of peroxidase in enzymatic browning[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1997, 45(7): 2472−2476.
[24] 候晓婉, 鹿志伟, 张鲁斌, 等. 外源抗坏血酸对采后菠萝黑心病发生及抗氧化性能的影响[J]. 果蔬学报,2018,35(9):1105−1116. [HOU X W, LU Z W, ZHANG L B, et al. Effect of exogenous ascorbic acid on blackheart occurrence and anti-oxidation activity in postharvest pineapple[J]. Journal of Fruit Science,2018,35(9):1105−1116. [25] MA G, WANG R, WANG C R, et al. Effect of 1-methylcyclopropene on expression of genes for ethylene biosynthesis enzymes and ethylene receptors in post-harvest broccoli[J]. Plant Growth Regulation,2009,57(3):223−232. doi: 10.1007/s10725-008-9339-7
[26] 陈锦, 林毅雄, 林育钊, 等. 低温贮藏对‘松风本’龙眼果实品质和耐贮性的影响[J]. 热带作物学报,2020,41(11):2314−2321. [CHEN J, LIN Y X, LIN Y Z, et al. Effects of low temperature storage on quality and storability of ‘Songfengben’ longan fruit[J]. Chinese Journal of Tropical Crops,2020,41(11):2314−2321. doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.11.024 [27] 罗政, 许超群, 陈飞平, 等. LED光照对气调保鲜菜心的叶绿素合成代谢的影响[J]. 保鲜与加工, 2021. https://kns.cnki.net/kcms/detail/12.1330.S.20210309.1325.009.html LUO Z, XU C Q, CHEN F P, et al. Effects of LED light on chlorophyll synthesis and metabolism of modified atmosphere cabbage[J]. Storage and Process, 2021. https://kns.cnki.net/kcms/detail/12.1330.S.20210309.1325.009.html
[28] 谢晓宇, 张飞, 石洁, 等. 预冷处理结合低温贮藏对西兰花贮藏品质的影响[J]. 食品工业科技,2021,42(7):302−310. [XIE X Y, ZHANG F, SHI J, et al. Effect of pre-cooling treatment and low temperature storage on storage quality of broccoli[J]. Science and Technology of Food Industry,2021,42(7):302−310. [29] 范海延, 崔娜, 邵美娜, 等. 植物应答逆境胁迫的蛋白质组学研究进展[J]. 生物技术通报,2009(10):15−19,25. [FAN H Y, CUI N, SHAO M N, et al. Advances on proteomics of plants under stresses[J]. Biotechnology Bulletin,2009(10):15−19,25. [30] 洪伟荣, 王璇, 刘馨岚, 等. 1-MCP预处理对采后猕猴桃机械损伤导致品质变化的影响[J]. 保鲜与加工,2021,21(2):7−12. [HONG W R, WANG X, LIU X L, et al. Effect of 1-MCP pretreatment on kiwifruit quality changes caused by mechanical damage after harvest[J]. Storage and Process,2021,21(2):7−12. doi: 10.3969/j.issn.1009-6221.2021.02.002 [31] 曹森, 何贵红, 王瑞, 等. 臭氧结合1-MCP对桃子货架期品质的影响[J]. 食品工业,2021,42(2):6−10. [CAO S, HE G H, WANG R, et al. Effect of combined treatment of O3 and 1-MCP on the quality of peach fruits during shelf life[J]. Food Industry,2021,42(2):6−10. [32] 陈洪彬, 杨菁美, 吴锦雯, 等. 1-MCP处理提高采后“红心”番石榴果实品质和耐贮性[J]. 食品与发酵科技,2021,57(2):49−55. [CHEN H B, YANG J M, WU J W, et al. 1-MCP treatment improves quality and storability of postharvest “Hongxin” guava fruit[J]. Food and Fermentation Sciences & Technology,2021,57(2):49−55. [33] 林旭东, 康孟利, 朱麟, 等. 气调和1-MCP对番茄常温配送品质的影响[J]. 农产品加工,2021(8):5−7. [LIN X D, KANG M L, ZHU L, et al. Effects of modified atmosphere and 1-MCP on the quality of tomato at room temperture[J]. Farm Products and Processing,2021(8):5−7. [34] 安容慧, 陈皖豫, 胡花丽, 等. 1-甲基环丙烯对娃娃菜贮藏品质及抗氧化活性的影响[J]. 食品与发酵工业, 2021. DOI: 13995/j. cnki. 11-1802/ts. 026847 AN R H, CHEN W Y, HU H L, et al. Effects of 1-methylcyclopropene on the storage quality and antioxidant properties of baby cabbage[J]. Food and Fermentation Industries, 2021. DOI: 10.13995/j.cnki.11-1802/ts.026847
[35] BONES A M, R0SSITER J T. The enzymic and chemically induced decomposition of glucosinolates[J]. Phytochemistry,2002,67(11):1053−1067.
[36] FAHEY J W, STEPHENSON K K, TALALAY P. Glucosinolates, myrosinase, and lsothiocyanates: three reasons for eating Brassica vegetables[J]. ACS Symposium Series,1998,701:16−22.
[37] HUANG J, KLIONSKY D J. Autophagy and human disease[J]. Cell Cycle,2007,6(15):1837−1849. doi: 10.4161/cc.6.15.4511
[38] NOCTOR G, MHAMDI A, FOYER C H. The roles of reactive oxygen metabolism in drought: Not so cut and dried[J]. Plant Physiology,2014,164(4):1636−1648. doi: 10.1104/pp.113.233478
[39] 千春录, 殷间东, 王利斌, 等. 1-甲基环丙烯和自发气调对猕猴桃品质及活性氧代谢的影响[J]. 食品科学,2021,39(11):233−240. [QIAN C L, YIN J D, WANG L B, et al. Effects of 1-methylcyclopropene treatment and self-developed modified atmosphere on quality and reactive oxygen species metabolism of kiwifruits during storage[J]. Food Science,2021,39(11):233−240. [40] 王玉玲, 高继鑫, 张新富, 等. 1-MCP处理对蓝莓冷藏保鲜效果的影响[J]. 食品研究与开发,2015,36(10):132−136. [WANG Y L, GAO J X, ZHANG X F, et al. Effects of 1-methylcyclopropene treatment on the blueberry fruit quality during cold storage[J]. Food Research and Development,2015,36(10):132−136. doi: 10.3969/j.issn.1005-6521.2015.10.036 [41] MITTLER R. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance[J]. Trends in Plant Science,2002,7:405−410. doi: 10.1016/S1360-1385(02)02312-9
-
期刊类型引用(6)
1. 冯博，邵毅，黄柳娟，禹建虎，龚新武，白冰. 不同处理方式对‘大泡’青皮核桃采后保鲜效果的影响. 上海农业学报. 2024(01): 103-108 . 
百度学术
2. 王盼盼，管维良，孙志栋，蔡路昀. 芥末精油复合1-甲基环丙烯保鲜处理对绿花菜贮藏期间品质的影响. 食品工业科技. 2024(11): 270-279 . 本站查看
3. 李金金，李春媛，罗铮，张鹏，张爱琳，吴迪，李江阔. 高值果蔬采后保鲜技术研究进展. 保鲜与加工. 2024(06): 109-119 . 百度学术
4. 张玉萍，莫丽媛，丁惠敏，史君彦，王文亮，王延圣，乔丽萍. 双乙酰处理对鲜切西兰花贮藏品质及抗氧化能力的影响. 食品与发酵工业. 2024(24): 114-122 . 百度学术
5. 钱井，郑鄢燕，李蔚，满杰，郑丽静，韦强，赵立群. 1-甲基环丙烯结合寡雄腐霉菌对番茄贮藏品质的影响. 食品科技. 2023(09): 23-29 . 百度学术
6. 刘培秀，赵美萱，杨梅，雷晓英，刘文强，杨敏，李玉鹏. 西兰花粉营养成分及理化性质研究. 食品工业科技. 2022(11): 326-333 . 本站查看
其他类型引用(7)
下载:
计量
- 文章访问数: 302
- HTML全文浏览量: 121
- PDF下载量: 21
- 被引次数: 13
