1-MCP对低温胁迫下鲜姜的生理调控效果

张 曼，李喜宏,*，李伟丽，李 罡，周亚洲，邓小毛

(1.天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457；2.湖南原地现代农业发展有限公司，湖南 长沙 410000)

1-MCP对低温胁迫下鲜姜的生理调控效果

张 曼1，李喜宏1,*，李伟丽1，李 罡2，周亚洲2，邓小毛2

(1.天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457；2.湖南原地现代农业发展有限公司，湖南 长沙 410000)

以鲜姜为试材，研究低温(10℃)条件下，不同用量1-MCP熏蒸处理鲜姜生理指标的变化，特别是对多酚氧化酶活力(PPO)、总酚、DPPH自由基清除能力、纤维素、[6]-姜酚含量等生理指标变化的影响。结果表明：0.5μL/L 1-MCP处理效果显著，有效抑制低温胁迫对鲜姜生理的影响。与对照相比，贮藏28d后，多酚氧化酶活力、总酚、DPPH自由基清除能力和[6]-姜酚分别升高了0.35U、5.45mg/100g、5.75%、0.97mg/g；纤维素含量降低了0.261%，表现出很好的保鲜效果。

鲜姜；1-MCP；低温胁迫；贮藏保鲜；生理生化

鲜姜(Zingier officinalRosc.)为姜科姜属多年生宿根草本植物，原产于我国及东南亚热带雨林地区，在我国栽培历史悠久[1]。我国鲜姜年产量高达4000万吨，现今已成为鲜姜的主要出口国之一。但鲜姜一般只能鲜销，国内外对于鲜姜的保鲜技术研究较少，目前传统的贮藏方法——常温下干燥贮藏经济效益低，损失率达20%～40%[2]。因此，亟待开发鲜姜安全、高效、实用的保鲜贮藏技术，为鲜姜产业化保鲜提供技术支撑。

鲜姜在低温(冷害临界温度10℃)条件贮藏，可抑制鲜姜生理活动，减少营养成分损失，延缓鲜姜衰老。但同时鲜姜对低温比较敏感，容易发生低温胁迫伤害而造成品质劣变[3]。1-甲基环丙烯(1-MCP)是一种新型的效果显著的保鲜剂，能强烈竞争植物体内的乙烯受体、阻断内源乙烯的生理效应，延缓果实成熟衰老进程[4]，但对低温条件下鲜姜1-MCP生理调控效果的研究还未见报道。本实验研究了不同用量1-MCP熏蒸处理鲜姜后，低温(10±0.5)℃条件下鲜姜多酚氧化酶(polyphenol oxidase，

PPO)、总酚、DPPH自由基清除能力、纤维素、姜辣素等生理指标变化，系统评价了1-MCP处理减轻鲜姜低温胁迫伤害的效果，并分析该技术的可行性，以期为鲜姜低温贮藏提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜姜材料于2010年10月30日采收于湖南省永州市，采后及时运抵天津科技大学农产品保鲜研究室，自然风预冷8h，去除田间热后待处理。

1-MCP 美国罗门哈斯(中国)公司；邻苯二酚 天津市科密欧化学试剂开发中心；愈创木酚 天津市化学试剂研究所；2-硫代巴比妥酸 上海科丰化学试剂有限公司；盐酸 新光化工试剂厂；石英砂 天津市北方天医化学试剂厂；甲醇(色谱级) 天津市赢达稀贵化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

高效液相色谱仪 美国瓦里安公司；冷冻离心机德国Eppendorf公司；紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限公司；精密型电子天平 安捷伦科技有限公司。

1.3 材料处理

挑选无病虫害，无机械伤，大小均匀的鲜姜，置于1-MCP体积比为0、0.2、0.5、1μL/L的密闭聚乙烯(PE)塑料帐内，常温条件(18～20℃)处理24h后，将上述处理的鲜姜置于库温(10±0.5)℃、相对湿度85%～90%条件下贮藏，共4个处理(分别用CK、A、B、C表示)，每个处理10kg，实验重复3次，定期取样测定相关指标。

1.4 指标测定

多酚氧化酶活性测定：采用邻苯二酚法[5]，1个酶活力单位(1U)为420nm波长下每克鲜质量每分钟引起吸光度改变0.001；总酚测定：采用Folin-Ciocalteus试剂法[6]；DPPH自由基清除率测定：采用分光光度法[7]，结果用%表示；纤维素含量测定：采用酸碱洗涤法[8]；[6]-姜酚测定：采用356-LC高效液相色谱仪测定[9]，色谱条件为：C18色谱柱(250mm×4.6mm，5μm)，流动相：甲醇-水(65:35，V/V)，柱温：35℃，检测波长：280nm。

1.5 统计分析

实验数据应用SPSS 13.0软件进行统计处理。

2 结果与分析

2.1 不同处理对鲜姜多酚氧化酶活性的影响

综上所述，在当前东莞石排镇的省级转型升级的工作中，我们需要在了解现阶段发展实际的基础上进行创新性的策略研究，通过政府的宏观调控策略来不断推动其省级转型的速度，助力珠三角一体化、加强粤港合作的向前推进。

多酚氧化酶是存在于植物细胞质体和微体内呼吸作用电子传递链中的重要末端氧化酶。植物组织在不良环境胁迫条件下造成伤害或自然衰老时，大量PPO被释放出来，PPO催化酚类物质变为褐色的醌类物质，再进行一系列反应，最后形成褐色物质，导致褐变发生[10]。从生物自身需要来看，高活性的PPO利于阻止外界微生物的侵染，起到保护健康组织继续完成生理功能的作用，同时在表现形式上成为褐变和软化的重要标志。

由图1可知，随着贮藏时间的延长，鲜姜PPO活性呈先升高后下降的趋势。对照在贮藏14d后，PPO大幅上升至最高值3.47U，后急速下降，而处理B和处理C总体上升速度小于对照，降低了鲜姜PPO上升的速度，至21d时达到最高值，延迟了达到最高峰的时间，能较好抑制其活性上升和活性峰值，保持了鲜姜的品质。

图1 不同处理对鲜姜多酚氧化酶活性的影响Fig.1 Effects of different treatments on polyphenol oxidase activity of fresh ginger

2.2 不同处理对鲜姜总酚含量的影响

酚类化合物是许多植物体本身所固有的成分，也是植物的次生代谢产物。植物组织处于逆境胁迫条件下，诱导总酚含量的积累，这些酚羟基可将具有高度氧化性的自由基还原，从而终止自由基连锁反应，达到抑制脂质氧化、清除自由基和抑制微生物生长的目的[11]。酚类物质的含量关系着果实活性氧代谢体系的强弱。因此，常用总酚含量的变化来衡量和推测果实体内的代谢水平和衰老程度。

图2 不同处理对鲜姜总酚含量的影响Fig.2 Effects of different treatments on total phenol content of fresh ginger

贮藏期间鲜姜总酚含量呈现峰形变化(图2)。处理组总酚含量在初期时和对照无明显差异，贮藏21d时，处理B总酚含量升高为60.12mg/100g，显著高于对照和处理A、C。总酚含量较高的事实表明，处理B的果实的总酚受到诱导，有效活化了果实体内的苯丙烷类代谢途径来抑制低温胁迫对鲜姜的伤害。处理C的总酚含量升高缓慢，变化不明显，贮藏28d后，总酚含量为51.05mg/100g，比处理B低11.8%，可能是过高的1-MCP加速了总酚的降解。

2.3 不同处理对鲜姜DPPH自由基清除率的影响

自由基衰老是一种复杂的生理生化过程。正常情况下，植物体内自由基的产生和清除是平衡的，自由基的浓度很低，不会引起伤害，当植物遇到不良环境条件胁迫时，自由基产生增加，对生物大分子如蛋白质、核酸以及细胞膜都有破坏作用，此时自由基清除能力下降[12]，从而加速了品质劣变。因此，用DPPH自由基清除率表示清除自由基的能力来反映鲜姜的品质变化。

图3 不同处理对鲜姜DPPH自由基清除率的影响Fig.3 Effects of different treatments on DPPH radical scavenging activity of fresh ginger

由图3可以看出，随着贮藏时间的延长，不同条件下处理的鲜姜DPPH自由基清除率先升高后呈现缓慢降低的趋势。处理组比对照有更高的DPPH自由基清除率，贮藏28d后，处理B鲜姜的自由基清除率为46.85%，比对照组提高了5.7%。清除率越高，鲜姜的抗氧化能力越强，进一步说明0.5μL/L 1-MCP处理可能通过提高鲜姜自由基清除能力来延缓衰老，抑制品质劣变，达到提高鲜姜贮藏期品质的目的。

2.4 不同处理对鲜姜纤维素含量的影响

果蔬中纤维素含量对果蔬品质和贮藏性变化有重要影响，在果蔬抗机械损伤和抗病、抗虫害方面具有重要意义[13]。鲜姜成熟衰老时，纤维化程度往往增加，并与本质素、角质、栓质等结合，使组织变得坚硬粗糙、品质劣变。

图4 不同处理对鲜姜纤维素含量的影响Fig.4 Effects of different treatments on cellulose content of fresh ginger

如图4所示，鲜姜纤维素的含量随贮藏时间的延长呈上升趋势。在贮藏期间，各处理组的纤维素均在上升，其中处理B的上升程度显著小于其他3组，贮藏28d后，处理B的纤维素含量仅为0.591%，比对照组上升速度降低了39.25%。低温胁迫对鲜姜产生伤害作用，导致呼吸强度增加，加快了鲜姜的衰老速度，进而加速纤维化进程，低用量1-MCP(0.2μL/L)处理和高用量1-MCP(1μL/L)处理对延缓纤维化作用较小，而中等用量1-MCP(0.5μL/L)可显著地降低鲜姜纤维素含量。结果表明采用1-MCP协同低温控制的处理，对抑制鲜姜纤维素的生成具有明显的作用。

2.5 不同处理对[6]-姜酚含量的影响

姜中起主要生物活性作用的成分为姜辣素，鲜姜中[6]-姜酚含量占总姜辣素的80%以上。有研究表明，姜酚在贮藏过程中会脱水转化成一系列相应的姜脑同系物[14-15]，可以根据[6]-姜酚来分析鲜姜的质量，[6]-姜酚含量变化的研究对于鲜姜的贮藏保鲜品质判断具有重要意义。

表 1 不同处理对鲜姜[6]-姜酚含量的影响Table 1 Effects of different treatments on 6-gingerol content of fresh ginger

由表1可知，随着贮藏时间的延长，鲜姜中[6]-姜酚含量在不断减少，尤其是对照组[6]-姜酚含量减少的更多。贮藏28d后，处理B[6]-姜酚降低量为12.12%，而对照降低了21.06%。由此可以看出，0.5μL/L 1-MCP处理有效降低了鲜姜中[6]-姜酚的损失，保持了鲜姜的品质。此现象可能与姜酚在胁迫条件下脱水转化成姜脑同系物的过程被1-MCP抑制有关，其机理有待于进一步研究。

3 结 论

通过研究胁迫低温(冷害临界温度10℃)条件下，不同用量1-MCP熏蒸处理鲜姜生理指标的变化分析，得出以下结论：1)0.5μL/L 1-MCP处理有效调节低温对鲜姜生理活动进程的影响，抑制多酚氧化酶活性，诱导产生总酚，提高DPPH自由基清除能力，降低纤维化速度，保证了鲜姜在低温条件下的贮藏品质；2)鲜姜在贮藏过程中，[6]-姜酚含量逐渐减少，而0.5μL/L 1-MCP处理的[6]-姜酚含量的损失量最少，贮藏28d后，[6]-姜酚含量仍高达7.76mg/g，减缓了低温处理对鲜姜的伤害，生理调控效果显著。

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Effect of 1-Methylcyclopropene on Physiological Regulation of Fresh Ginger under Cold Stress

ZHANG Man1，LI Xi-hong1,*，LI Wei-li1，LI Gang2，ZHOU Ya-zhou2，DENG Xiao-mao2
(1. School of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China；2. Hunan Roundear Characteristic Agriculture Developing Co. Ltd., Changsha 410000, China)

The purpose of the present study was explored the effect of 1-methylcyclopropene (1-MCP) fumigation at different doses on physiological and biochemical changes of fresh gingers (especially polyphenol oxidase (PPO) activity, DPPH radical scavenging activity, and total phenol, cellulose and 6-gingerol contents) during storage under low temperature (10 ℃) conditions.Treatment with 0.5μL/L 1-MCP could significantly inhibit the impact of cold stress on physiological indices of fresh gingers.Compared with control samples, PPO activity, total phenol content, and DPPH free radical scavenging activity and 6-gingerol content of 1-MCP treated samples after 28-d storage were increased by 0.35 U, 5.45 mg/100g, 5.75% and 0.97 mg/g, respectively,while cellulose content was decreased by 0.261%. These findings suggest 0.5μL/L 1-MCP treatment can be an effective approach for ginger preservation.

fresh ginger；1-methylcyclopropene；cold stress；storage；physiology and biochemistry

TS255.3

A

1002-6630(2012)18-0303-04

2011-08-11

天津市科技计划项目(10ZHXPJH00700)；天津市滨海新区科技计划项目(2010-Bk17J011)

张曼(1987—)，女，硕士研究生，研究方向为食品加工与贮藏。E-mail：zhangman026@163.com

*通信作者：李喜宏(1960—)，男，教授，博士，研究方向为农产品低温物流与保鲜。E-mail：lixihong606@163.com