（食品科学专业论文）1MCP处理对南果梨常温货架保鲜效果的研究.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知， 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得沈阳农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意 时间：工e 1 d 7 年6 月l o b 时间：上o d 7 年6 月f d 日 一关于论文知识产权和使用授权的说明 本论文的知识产权为沈阳农业大学所有。本人完全了解沈阳农业大学有关保留、使用学位论文 的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意沈阳农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的内容。 学位论文中的所有内容不经沈阳农业大学授权不得以任何方式擅自对外发表。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签氢亍绉咩 时间；上o 声占月加日 ， v 导师繇饥知诵 帆扣哆年6 月阍 沈阳农业大学硕士学位论文 摘要 南果梨采收期集中在9 月上中旬，采收后的果实如果不进行保鲜处理，在常温下很 快后熟，半个月左右转入衰老阶段，果心变褐，严重时果肉和果皮也出现褐变，果实绵 软，失去特有的商品品质。冷藏虽然可以延缓果实的后熟进程，较长时间保持南果梨不 发生腐烂，但经过长期冷藏的南果梨色、香、味变差，而且，冷藏后常温货架期间果皮 褐变严重，严重影响了南果梨的商品价值。上述问题已成为影响南果梨产业发展的瓶颈。 因此，研究与应用南果梨常温货架防褐保鲜技术具有重要的实践意义。 本文通过对不同处理南果梨果实果皮转色指数、果皮褐变指数、果柄褐变指数三项 感官指标，以及硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、酚类物质含量、果胶含量、 呼吸强度、p g 活性、p p o 活性、果皮相对电导率、游离脯氨酸含量、丙二醛含量理化和 生理生化指标测定，重点研究了不同浓度1 m c p 处理、贮前不同预熟期和不同冷藏时间 对冷藏后南果梨常温货架期间果实防褐保鲜效果的影响。试验结果表明，采后常温货架 期间，卜i l c p 处理可以明显延缓果实后熟、衰老进程，抑制果皮转色、果皮及果梗褐变， 减缓质地软化、腐烂进程及可溶性固形物、总酸含量的流失速度。不同卜m c p 处理浓度 作用效果为：0 7 | 1 1 l 1 o 5 “1 l 1 o 3 1 1 1 l _ l ，o 5 1 1 1 l - 1 与0 7 l 1 l 两处理作用效果 差异不大。通过冷藏后常温货架期间对照及1 - m c p 处理南果梨感官、生理生化指标的观 察与分析，证实卜m c p 对南果梨的成熟、衰老具有明显的抑制作用，可以很大程度延长 南果梨的货架寿命，明显抑制酚类物质的合成速度及p p o 的活性，进而抑制褐变前体物 质的合成延缓酶促褐变的发生。经过试验证实1 - m c p 的作用效果在研究范围内浓度越高 效果越好，即本实验的作用效果为：0 7 i t l l - l 0 5 1 1 1 l - 1 o 3 1 1 1 l - 1 。进行三个浓度 间的作用效果比较发现，与0 3i t 1 l 1 浓度相比，0 5p1 l - 1 与0 7p1 l - 1 浓度的作用效果 更加明显，但是两者的差异不是很大。研究表明，预熟后的果实常温货架期间着色较好， 结合1 - m c p 的处理，可以抑制冷藏前由于常温预熟造成果实成熟度过高而使果实货架寿 命降低的问题。长时间冷藏造成的低温胁迫，造成果实膜系统的破坏，使酚类物质与p p o 接触机会加大，促进了酶促褐变的发生。而1 州c p 处理能抵御长期冷藏的逆境胁迫对南 果梨膜系统的破坏，降低膜脂过氧化程度，减少褐变底物与p p o 的接触机会，从而在很 大程度上抑制褐变发生。 关键词：南果梨1 - m c p 处理防褐保鲜 a b s t r a c t n a o g u op e a r sa 坞u s u a l l yh a r v e s t e di nt h ef i r s tt e nd a y so fs e p t e m b e r 1 kn a n g u op e a r s a r eq u i c k l yr i p ea tt h ea n b i e n tt e m p e r a t u r ea f t e rh a r v e s t i n g ，t h ef r u i tg e ti n t or i p e n i n gs t a g e a f t e ra b o u th a l fam o n t h , t h ec o l ei sb r o w n i n g ，t h e nt h ef l e s ha n dp e e la r ea l s ob r o w n i n g ，t h e n e s f ii ss o f k 谳t h es p e c i a lm e r c h a n d i s ew e a l t hi sl o s t a l m o u g hc o l ds t o r a g e 锄d e l a yf r u i t r i p e n i n gp r o c e s sa n dk e e pf i - u i tf i o mr o t t i n gf o ral o n gt i m e , t t a ec o l o r , s m e l l ， t a s t eg e t w o r s e a n dt h ep e e lb r o w n i n gi ss e r i o u sa tt h ea m b i e n tt e m p e r a t u r es t o r a g ea f t e rc o l ds t o r a g e , l o n g - t i m ec o l ds t o r a g eh a sab a de f f e c to nt h em e r e h a n d i z ew e a l t ho fn a n g u op e a r s 1 1 p r o b l e m sa b o v e 躺b i gd i f f i c u l t i e sf o rt h en a n g u op e a r si n d u s t r y t h e r e f o r e t oi m p r o v et h e i n h a b i t i n gt e c h n i q u e so f n a n g u op e a r sb r o w m n gd u r i n ga m b i e n tt e m p e r a t u r es h e l f - l i f ei sv e r y i m p o r t a n t n 掂e f f e c t so f d i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n si - m c pt r e a t m e n to ns h e l f - i i i f eo f n a n g u op e a ra t a m b i e n tt e m p e r a t u r ea t t e rr e f r i g e r a t e ds t o r a g ew e s t u d i e dt h r o u g hd e t e r m i n a t i o no ft h e v a r i a t i o n so f p e e lc o l o r , s t e mb r o w n i n g ，p e e lb r o w n i n ga n df l e s hf i r m n e s s ，t o t a ls o l u b l es o l i d s c o n t e n t ，t i t r a t a b l ea c i d ，p h e n o l i cs u b s t a n c e sc o n t e n t , p e c t i nc o n t e n t , r e s p i r a t o r yr a t e , p g a c t i v i t y ，p p oa c t i v i t y , r e l a t i v ec o n d u c t a n c eo fp e e l ，m d ac o n t e n t , f r e ep r a l i n ee o n t e n t ，t h e e x p e r i m e n te s p e c i a l l ys t u d i e so nt h ee f f e c t so fd i f f e r e n te o n e e n w a t i o m1 - m c pt r e a t m e n t , d i f f e r e n tp r o - r i p et i m ea n dd i f f e r e n tc o l ds t o r a g et i m eo nt h en a n g u op e a rb r o w n i n g i n h a b i t i o n t h er e s u l t ss h o w ：d u r i n gt h ea m b i e n tt e m p e r a t u r es h e l f - l i f ea l t e r h a v e s t i n g , i - m c pt l e a l m e n tc a l ld e l a yt h er i p e n i n gp r o c e s sa n dp e e lc o l o rc h a n g e ，p e e la n ds t e r m b r o w n i n ga n ds l o wd o w nf r u i ts o t t , r o t t i n g ，t h el o s eo ft o t a ls o l u b l es o l i d sc o n t e n t , t i t r a t a b l e a c i dc o n t e n t t b er e s u l to fd i f f e r e n t1 - m c pc o n e e n t r a t i o r t sl r e a l 】r l e n t ： o 7 m l - 1 o 5 山l - 1 o 3 m l - ，t h ed i f f e r e n c eo fo 5 m l “a n d0 7 1 d l - 1i sn o tt h a tb i g d u r i n g t h ea m b i e n tt e m p e r a t u r es h e l f - l i f ea t t e rc o l ds t o r a g e , t oa n a l y s et h ed i f f e r e n c eb e t w e e nc k a n d1 - m c pl l e a t m e n tf r u i t s t h er e s u l t ss h o w ：1 - m c pl z b a l m e n t 啪d e l a yt h er i p e n i n g p r o c e s s ，i tc a np r o l o n gt h es h e l f - l i f eh u g e l y ，i tc 趾a l s oi n h i b i ti n c r e a s i n go fp h e n o l i c s u b s t a n c e sc o n t e n t ，p p oa c t i v i t ya n dt h eb r o 啪i n g t h er e s u l ta l s os h o w s ：t h er e s u l to f d i f f e r e n te o n e e n l a a t i o n s1 - m c pi z e a l m e n t ：o 7 山l 1 o 5 山l 1 o 3 m l - 1 ，o 5 山l 。1a n d o 7 m l i sb e t t e rt h a n0 3 1 t 1 l 1 ，t h ed i f f e r e n c eo fo 5 1 , t 1 l - 1a n do 7 肛l l i sn o tt h a tb i g 虻 p e e lc o l o ri sb e t t e ra f t e rp r o - r i p e n i n gi nt h ea m b i e n tt e m p e r a t u r e t h e1 - m c p t r e a t m e n tc 1 1 1 1 i n h i b i to v e rr i p e n i n gt h a ti sc a u s e db yp r o - r i p e n i n 舀i tc a l lk e e pag o o ds h e l f - l i f e l o n gt i m e c o l ds t o r a g ec a l lc 剐l l s el o w t e m p e r a t u r ed a m a g e i tc a nb r e a kd o w n t h ec e l lm e m b e n es y s t e m , i ta l s om a k ei n o l c h a n c ef o r t h ee o n t a e t i o no f p h e n o l i cs u b s t a n c e sa n dp p oa n dp r o m o t et h e f r u i tb r o w n i n g 1 1 艟1 - m c pt l e a l ：m c n t 啪r e s i s tt h el o wt e m p e r a t u r ed f l l n a g e d e c r e a s et h ec e l l m c m b c n es y s t e md a m a g ea n di n h i b i tt h eb r o w n i n go b v i o u s l y k e yw o r d s ：n a n g u op e a r , 1 - m c pt r e a t m e n t , b r o w m n gi n l a i b i t i o n 2 沈阳农业大学硕士学位论文 第一章：文献综述 南果梨是秋子梨( p y r 璐u s s r i c n s i sm a x i m ) 系统中的优良品种之一，为辽宁特产水果， 主产于鞍山、海城一带。刚采摘的南果梨口感较差，后熟后果实色泽鲜艳、果肉细腻、 爽口多汁，风味香浓，深受消费者青睐。素有“梨中之王”的美称。 南果梨一般于九月上、中旬采收，然而，常温下南果梨的寿命较短，后熟后迅速转 入衰老期，果肉变软，果心褐变，进而腐烂、变质。低温贮藏或结合气调贮藏可贮至春 节前后，极大丰富了节日的果品市场，具有可观的贮藏经济效益。冷藏虽然可以延缓果 实的后熟进程，防止南果梨腐烂变质，但经过长时间冷藏的南果梨出库后在货架期间易 于褐变，严重影响果实的商品品质，降低果实的销售价格。南果梨的褐变问题已成为限 制南果梨生产发展的瓶颈，因此，研究与应用南果梨常温货架防褐保鲜技术具有重要的 实践意义。 1 1采后园艺产品后熟、衰老机理及抑制措施 园艺产品在贮藏中仍然是有生命的机体，它需要抵抗不良环境和致病微生物的侵 害，保持品质，减少损耗，延长贮藏期。因此，在贮藏中必须维持新鲜果蔬的正常生命 过程，尽量减少外观、色泽、重量、硬度、口味、香味等的变化，以达到保鲜的目的。 为此，有必要针对果蔬采后的生理变化采用相应的保鲜技术，促进我国园艺产业的健康 发展。 1 1 1 采后园艺产品后熟、衰老机理 1 1 1 1 、果实的衰老与乙烯的作用 乙烯是果蔬衰老因子，也是成熟因子( yy 莱谢姆，1 9 9 0 ；刘愚，1 9 8 6 ) 。低温贮藏和气 调贮藏可降低或阻止果实内源乙烯的产生( 焦新之，1 9 8 2 ；田梅生，1 9 8 7 ) ，但果实后 熟又要求有一定的乙烯产生，这又构成了果品贮藏的矛盾。关于乙烯对果实完熟控制机 理，研究人员提出果实中乙烯生成存在两个系统，系统i 负责果实后熟之前乙烯的微量 生成，系统负责乙烯的大量生成并有自我催化现象。对于跃变型果实，存在系统i 和 系统i i ，对于非跃变型果实只存在系统i 。同时还提出果实中具有成熟阻力，系统i 可 以减小果实中的成熟阻力，成熟阻力的存在使得果实对乙烯不敏感，从而抑制了后熟。 当系统i 使成熟阻力减小到一定程度，即对乙烯敏感的程度时，果实就会受到系统i i 的 控制大量形成乙烯完成后熟过程。丁长奎等( 1 9 9 0 ) 总结五大激素的作用提出果实完熟 的激素调控理论，并认为存在后熟基因，乙烯作为第二信使启动生熟基因编码新蛋白质 从而合成新蛋白质从而合新的与后熟有关的酶。现代分子生物学已证明果实中存在完熟 控制基因，在鳄梨、番茄等跃变果实成熟中有m r n a 合成，并编码新的蛋白质，而这一过 程被乙烯所启动( 张国树，1 9 9 2 ) 。v a n ，b o v y ( 1 9 9 5 ) 和m a t h o o k o ( 1 9 9 5 ) 乙烯在植物 组织中的作用过程是：乙烯首先与植物体内乙烯受体结合，通过叶r i 顿r i m a p k k 途径将 信号传递到核结合蛋白e i n 3 中，引起特定的基因表达，从而诱发与果实后熟和植物组织 衰老相关的一系列不可逆的生理生化过程。 c c 合成酶( a c s ) 和a c c 氧化酶( a c 0 ) 是乙烯合 成的关键酶目前，分子遗传学和生物工程方法的应用大大推进了对这两种酶的研究 第一章：文献综述 已揭示的a c o 的有关特性：般认为a c o 是膜依赖性的，它不仅需要膜的完整性，还需 要组织的完整性b o u z a y e n 等证实械悬浮液培养的细胞中a c o 主要定位于细胞膜一细胞 壁的复合体中，但也有研究认为a c o 是脂溶性的：a c o 的活性绝对依赖于f e ”、抗坏血 酸( a s a ) 和c 0 2 正是因为发现了这一特性，提纯过程中加入f e ”、抗坏血酸，对a c 0 的纯化 取得了重大进展：a c 0 发挥作用需要氧的存在( 卓鹰，2 0 0 7 ) 。 1 1 1 2 、果实的衰老与呼吸作用的加剧 采后的果蔬仍然是活的有机体，还在进行着一系列的生命活动。其中，呼吸作用是 果蔬采后最重要的生命活动之一，也是生命存在的最明显标志。由于果蔬采后呼吸作用 所需要的原料，只能是果品本身的营养物质和水分，因此，采后生命活动的结果，只能 是贮存的营养物质的消耗，水分的减少，从而使果品的品质逐渐下降。果蔬幼时呼吸强 度较高，随着果蔬的成熟，呼吸作用逐渐下降。具有后熟作用的果蔬，呼吸强度在成熟 前降到最低点，然后突然提高，达到高峰后，随着果蔬衰老又迅速下降，这个变化称为 呼吸跃变。果蔬一旦出现呼吸高峰，就表明已经后熟进入衰老阶段，耐贮力大大下降。 可见，呼吸跃变是果蔬从开始成熟走向衰老的转折时期( 吴锦铸等，2 0 0 1 ) 。 1 1 1 3 、果实的衰老与蒸腾失水 新鲜蔬菜含水量高达8 5 9 5 ，在贮藏中易蒸腾脱水，如果得不到补充，会引起 组织萎蔫、皱缩、光泽消褪，使蔬菜失重失鲜，降低食用品质。失水后，细胞膨压降低， 气孔关闭，因而对正常的代谢产生不利影响。器官、组织的蒸腾作用造成的萎蔫，还会 影响正常的代谢机制，如呼吸代谢受到破坏，促使酶的活动趋于水解作用，从而加速组 织降解，促使组织衰老，并削弱器官固有的贮藏性和抗病性。另一方面，当细胞失水达 到一定程度时，细胞液浓度增高，矿、n h 。和其他一些物质积累到有还程度，会使细胞中 毒。水分状况异常还会改变体内激素平衡，使脱落酸和乙烯等与成熟衰老有关的激素合 成加速，促使器官衰老脱落。因此，在园艺产品采后贮运过程中，减少组织的蒸腾失重 就显得非常重要了( 罗云波等，2 0 0 1 ) 。 1 1 1 4 、活性氧的过量堆积 活性氧是由氧形成的，是有高度化学活性的几种含氧分子的总称，包括活性氧离 子、o h 、1 0 2 、h 2 0 2 及脂质过氧化物的中间产物l o 、l 0 0 和l o o h 。活性氧对生命具有双 重作用：在正常生理条件下，可以增强植物抗病性，诱导气孔关闭，促进次生壁的分化； 在逆境条件下，活性氧在植物体内累积，当机体不能及时清除时，就会对机体产生毒害 作用，通过影响酶活性、蛋白质的合成、r n a 的结构变化，启动膜脂过氧化等，对细胞 产生伤害( 王玉民、吴伟，2 0 0 4 ) 。 1 1 2 抑制采后园艺产品后熟、衰老的方法 1 1 2 1 、低温处理 低温贮藏是推迟果实衰老发生的有效方法。因为低温可以延缓果实成熟衰老，保持 果实较高的抗性。研究表明，低温贮藏不仅能够有效地抑制浆果的呼吸作用，还能降低 乙烯的生成量和释放量( 陈贻竹，李平，1 9 8 7 ) ，常温贮藏的果实，乙烯释放量较高，最高 4 沈阳农业大学硕士学位论文 值为3 9 1 n 1 g - 1 h - l ：冷藏的果实，乙烯释放量较低，最高值为2 3 ln 1 g - 1 h - 1 ，并且低温 能抑制浆果内过氧化物酶的活性( 田梅生，盛其潮，1 9 8 7 ) 1 1 2 2 、气调贮藏 很多果实对c 0 2 敏感，因此在贮藏的环境中必须采取适当的c 晚和仉的比例，以免对果 实造成气体伤害，而且经过研究发现，适当的气体比例还有助于果实的贮藏。气调贮藏 是目前较为流行且有效的贮藏方法之一，气调贮藏可分为c a ( c o n 打o h c x ia t m o s p h e r e ) 和 m c ( m o d i f i c da m l o s p l 地r c ) ，c a 是所需的指标严格控制环境中的也和c 仉浓度，姒则是通过果 实自身呼吸消耗仉释放c 如来改变气体组分。两者比较，c a 更能快速、准确的控制贮藏库 中如及c 0 2 浓度。张维一等( 1 9 8 2 ) 研究表明，高c 0 2 和低0 2 均能抑制乙烯生成，抑制果实的 呼吸作用，焦新之( 1 9 8 2 ) 发现保护果肉细胞膜的功能，降低果实纤维酶的活力，保持果实 硬度，降低多酚氧化酶( 陈维信，苏美霞，1 9 8 2 ) 和过氧化酶( 蒙盛华，张素梅，1 9 8 2 ) 的活 性。 1 1 2 3 、浸钙处理 钙是植物细胞壁、细胞膜的重要组成部分，他以果胶酸钙和磷脂的形式加强细胞壁、 细胞膜的稳定性和机械强度。吕昌文，关军锋等( 1 9 9 0 ) 在葡萄已证明，钙处理可以明显 增加果实中的钙含量，从而提高果实硬度和可溶性固形物含量，提高果实中的糖酸比，降 低果实的游离果胶酸含量，减少果实膜透性变化，最终增强果实的抗腐能力和耐贮性。 c a 2 + 代谢将细胞壁变化和成熟之间密切地联系在一起，钙影响植物的许多发育过程。 内源钙离子水平在鳄梨和番茄果实上与成熟的天数密切相关，提高组织中钙离子水平， 可明显地延缓番茄果实的成熟( w i l l sr b h ，1 9 7 7 ) 。钙可能对调节细胞壁水解酶的活性和 乙烯的产生起作用。陈书霞等( 2 0 0 6 ) 在对番茄的研究中发现， 番茄采后随着贮藏天 数的延长，果实内部生理活动发生了变化，c a c l ：处理可以有效抑制果实硬下降和可溶 性固形物增加，从而有效阻止番茄果实采后软化。 1 1 2 4 、药剂处理 采用适当的化学药剂处理果实，对贮藏期间果实成熟、衰老抑制也非常有效。化学 防腐剂应用已经有很长的历史，但是化学合成防腐裁几乎都具有毒害残留阿题，已经有 相当一部分被禁止使用。取而代之的是相对较为安全的生物保鲜剂、吸氧剂、乙烯吸收 剂、生理活性调节、乙烯作用抑制剂等。近年来，乙烯抑制剂i - m c p ( 1 - m e t h y l c l o p r o p e n e ，卜 甲基环丙烯) 处理以其使用浓度低、效果明显、容易合成、无毒性反应而引起人们广泛 注意。卜m c p 竞争性抑制乙烯与受体的结合，且1 m c p 与受体的结合不可逆，致使乙烯 信号传导受阻，从而达到延缓成熟的目的。m a g i d 等( 1 9 7 1 ) 发表了高效、易制取的卜m c p 合成方法，s c m k 等( 1 9 9 4 ) 报道了卜m c p 抑制乙烯对花卉的作用，发现1 _ m c p 对于延长花期、 提高花卉的保鲜效果有着良好的作用，随后人们在花卉和果蔬保鲜方面进行了卓有成效 的研究。 1 1 2 5 、膜处理 果品涂膜既可改善果品外观品质，又可达到保鲜效果，已发展成为一种有效的现代 第一章：文献综述 贮藏技术或贮藏辅助技术。在国外已有不少果品涂膜剂得到商业性应用。但果品涂膜易 引起果品风味丧失仍是迄今限制商业应用的主要因素。我国果品涂膜技术已取得一定进 展。宗会，胡文玉( 1 9 9 9 ) 研究发现，海藻酸钠涂膜可保持果肉硬度，降低果实呼吸强 度和乙稀释放速率，减弱膜脂过氧化作用，保持细胞膜的完整性，从而延缓果实衰老。邹 良栋( 1 9 9 9 ) 经研究证实，壳聚糖涂膜能增强草莓果实的抗机械损伤、抗病菌侵染和保 水能力，保持果实一定的品质。壳聚糖涂膜能减缓果实对氧气的吸收，降低果实呼吸和膜 脂过氧化程度，同时减少果实花青素的累积，延缓草莓果实衰老。 1 1 2 6 、臭氧处理 臭氧是一种具有特殊气味的不稳定气体，被广泛地应用于食品保鲜与加工等领域。 首先，臭氧是强氧化剂，不但能杀死果品上的霉菌及其分泌的毒素，还能快速破坏病原霉 菌的细胞壁，使之休克死亡。同时，臭氧还能氧化和分解果品释放出的乙烯，减少营养物 质的消耗( 王树森，2 0 0 2 ) 。另外，氧处理能诱导果品产生抗性，j k a n g a s j a r v i 等( 1 9 9 4 ) 指出，臭氧可在不同植物上引起不同的防御体系产生。 1 2 果实酶促褐变机理及抑制措施 果实褐变是评定果实品质的一个重要指标。伴随果实褐变的发生，果实的感官品质 急剧下降，商业价值大大降低。从果实的褐变机理角度来讲，褐变的种类可以分成两大 类：一类是由多酚氧化酶( p p o ) 催化底物一酚类物质氧化所引起的酶促褐变；另一类 是由其它各种非酶因素所引起的各种化学反应，即“非酶促褐变”。而果实在贮藏期间 所发生的褐变多为前者，即由p p o 催化底物氧化所引起的酶促褐变，酚类物质可被氧化 成醌而进一步聚合成褐色物质，从而造成果实褐交。 1 ，2 ，1 果实酶促褐变分子学机理的研究 l e r c h 与s o l o m o n 等在对果实酶促褐变机理的分子学研究中指出，由p p o 催化氧化 底物形成醌类物质可分以下几个步骤：( 1 ) 酶活性中心的两个铜原子与0 2 以氧原子为 桥，酶本身由脱氧型变成含氧型；( 2 ) 含氧型酶与邻二酚结合，两个羟基中的氧分别结 合到两个铜原子上，同时释放出两氢离子；( 3 ) 酚、氧及邻二酚形成的复合物与两个氢 离子在氧桥上结合，同时释放出苯醌；( 4 ) 间氧型酶与第二个邻二酚分子结合，结合位 点与( 2 ) 相同，但两个铜原子的一个羟基与氢离子结合，生成一分子水和一个氢离子； ( 5 ) 间氧型酶与邻二酚的复合物与另一个氢离子结合，产生一分子水同时释放出第二 分子的苯醌，但氧化前后的两个邻二酚的变化并不完全相同。单酚的羟基化反应也经过 一个类似的循环：第一步与( 1 ) 相同；第二步，含氧型酶与单酚结合，羟基中的氧结 合到其中一个铜原子上，同时释放出一个氢离子；第三步，含氧型酶中连接两个铜原子 的氧原子之一集合到单酚的邻位；第四步，在一个氢离子作用下，生成与氧化过程( 4 ) 相同的产物：第五步与氧化过程( 5 ) 相同，至此，完成了一个羟基化并氧化的循环 ( w h i t a k e r , 1 9 9 5 ) 。 1 2 2 果实酶促褐变发生的三个必备条件 酶促褐变发生必须具备三个条件，即酶、底物和氧。 6 沈阳农业大学硕士学位论文 催化酚类物质氧化的酶是一种含铜的氧化酶( 贺立红，宾金华，2 0 0 1 ；王慧，1 9 9 5 ) 。 依据酶作用底物的特性，植物的酚氧化酶包括三类：( 1 ) 单酚氧化酶，也叫酪氨酸酶、 单酚氧化酶、甲酚酶，该酶能够催化一元酚氧化成邻位酚。( 2 ) 双酚氧化酶，又n i l 茶 酚氧化酶、多酚氧化酶，这种酶能够催化邻位酚氧化，但不能氧化间位酚和对位酚。( 3 ) 漆酚，是一种能够氧化邻位酚和对位酚，但不能氧化一元酚和问位酚。我们现在常说的 多酚氧化酶一般是指儿茶酚氧化酶和漆酶的统称。在有氧存在的条件下，多酚氧化酶催 化底物酚类物质氧化成醌，醌进一步聚合成褐色物质，从而造成果实褐变。 酚类物质是引起果实酶促褐变的重要因素，从合成的角度来讲大部分酚类物质的合 成前体是苯丙氨酸。在对于酚类物质的分类方面，根据酚类物质的碳骨架不同，可分为 简单酚类( 如氢醌、熊果苷等) 、苯基羧酸( 如对羟基苯酚、原儿茶酚、没食子酸等) 苯丙烷衍生物( 如肉桂酸、香豆素、木质素等) 黄烷衍生物( 如黄烷酮、黄酮、花色 素等) 四个种类。依据酚类物质的溶解性，分为水溶性酚类物质( 如各种酚酸、黄酮类 化合物、花色素、水溶性单宁等) 它们均溶解于水及乙醇，但经过氧化后便不溶于水， 但仍可溶于乙醇；非水溶性酚类物质( 如缩合单宁、木质素等) 。在苹果、梨、葡萄、 桃、草莓、荔枝、香蕉、杏、蘑菇、颚梨、莲藕、枣的众多园艺产品中都报道含有酚类 物质( 陈坤荣，1 9 8 7 ：陈秀芳，1 9 9 5 ，鞠志国，1 9 8 8 ：吴耕西，1 9 9 2 ；宗亦臣，2 0 0 1 ) 。 果蔬中含有的酚类物质较多，且种类差异较大。引起褐变的酚类底物亦各不相同，蒋跃 明等( 1 9 9 1 ) 在对香蕉的研究中发现香蕉的果皮褐变与多巴胺有关，谭兴杰，周永成 ( 1 9 8 7 ) 在对荔枝果皮多酚氧化酶酶促褐变研究中发现，荔枝果皮所含有的六种酚类化 合物中只有一种是多酚氧化酶的作用底物。b o b 和w i l l i a m ( 1 9 8 9 ) 研究发现一起蘑菇 褐变的物质是酪氨酸。 大量研究结果表明，晚是发生酶促褐变的一个必要条件。正常的果实具有天然氧的 屏障系统，植物组织通过表皮、气孔、皮孔、细胞间隙等气体交换系统完成植物生命过 程的0 2 需要，多余的也被排斥在组织以外，使组织与氧隔绝，组织不发生褐变。鞠志国 ( 1 9 9 3 ) 在对气调贮藏下莱阳茌梨的研究中发现o 。浓度( 2 0 ) 一定时，c 魄浓度与果肉 褐变呈正相关，说明高c o 。可以加重果肉组织的伤害；但相同c o 。浓度( 1 ) 下，果实褐 变与o 。浓度变化( 5 2 0 ) 关系不大，这又说明植物组织具有很好的保护系统，避免 高氧对组织的伤害，空气中的晚不能直接与酚类物质在p p o 的作用下发生褐变，代谢中的 活性氧才是酶促褐变的主要供氧条件。 1 2 3 果实褐变与膜脂过氧化作用的加剧 膜脂过氧化作用是组织衰老和膜损伤的重要原因，而活性氧自由基的积累，加剧膜 脂过氧化。植物组织或器官在衰老过程中，常伴随有细胞膜结构的破坏。表现为细胞膜 透性增加，细胞内电解质大量渗漏( e a l i y a t h ；1 9 9 2 ) 。鸭梨冷藏时果心褐变与果皮褐 变的发生与清除活性氧自由基的酶超氧化物歧化酶( s o d ) 和过氧化氢酶( c a t ) 以 及过氧化物酶( p o d ) 活性的下降、抗坏血酸含量降低及膜脂过氧化产物一丙二醛( 岫a ) 和h 如含量的增加有密切关系( 张华云，1 9 9 4 ；丁双阳，胡小松，1 9 9 2 ；霍君生等，1 9 9 5 1 ； 7 第一章：文献综述 丁起盛等，1 9 9 2 ；鞠志国等，1 9 9 4 ：v a n a l ie ta l ，1 9 9 5 ) 。在自然室温条件下，梨果 实衰老褐变与m d a 含量的增加呈正相关( 关军锋，1 9 9 4 8 ，c ，d ) 。研究表明，由p o d 催 化的酚类物质氧化反应是梨酶促褐变的一个重要机制( r i c h a r d - f o r g e t ，g a u i k k a r d ， 1 9 9 7 ) 。 电镜结果表明，正常鸭梨果心细胞膜主要由液泡构成( 提所占体积比例较大) ，随 着褐变的发生，液泡不断分解成小囊泡状结构( 霍君生等，1 9 9 5 b ) 。同时，褐变果心细 胞膜的微黏度增加为贮藏初期的l o 2 5 倍( 霍君生等，1 9 9 5 a ) 。由此反映出，褐变发生 时，细胞内液泡不断分解，其成分不断增加，并且液泡膜不断地囊泡化，表明液泡不断 分解，其成分不断变化。这种膜相变化和膜分解势必会破坏细胞内的区域化而导致褐变 ( 郝利平，寇晓宏，1 9 9 8 ) 1 2 4 其他因素的影响 鸭梨的黑心病与果肉低含钙量和高n c a 有关，随着果肉钙含量的降低及n c a 值的 增大，黑心病加重( 龚云池等，1 9 8 6 ) 。钙形态的改变也会影响到梨的褐变( 龚云池等， 1 9 9 2 ) 。梨树叶片中含有过量的c a 和不足的n 、p 、k 、m g 时，会导致梨果实内部褐交 ( l e b l o n de ta l ，1 9 8 4 ) 此外，c u 、z n 、f e 、b 元素的减少，尤其是z n 的减少，会导 致黑心病的发生( 丁起盛等，1 9 9 2 ) ；不同的是，雪花梨的果肉褐变与c u 过量有关( 丁 起盛等，1 9 9 2 ) 。 鸭梨果心褐变时，乙烯和乙醇大量积累( 田梅生等，1 9 8 7 ；张维一，1 9 9 3 ) 果皮 褐变时，内源抗氧化物质减少，a 一法尼烯的氧化产物共轭三烯含量增加( 胡小松等， 1 9 9 2 ，1 9 9 5 ) ，这些有毒物质的存在会使细胞受到生理伤害。逆境条件导致果实内酚类 物质含量增多，细胞内过量的酚类物质也有毒害作用。 当梨果实的果皮过分致密、角质层过厚和胞间隙过厚，会造成也通透性受阻，使 c 0 2 、c h 。c h 0 、和c ：h ；o h 积累，它们对细胞有伤害作用而导致褐变( 张华云，王善广，1 9 9 1 ； 霍君生，李新强，1 9 9 2 ) 。 高c o 。无论在低温还是常温都会对梨果实造成伤害，使代谢的三羧酸循环系统受到 破坏，果实正常的生命活动难以完成，导致有害物质积累，细胞膜受到伤害，为多酚类 物质与多酚氧化酶接触提供条件，发生酶促褐变。 1 2 5 果实酶促褐变的抑制措施 1 2 5 1 、适当的采收期 一般来讲，果实的成熟度越高，组织的衰老速度越快，发生褐变的几率也就越大。 然而在贮藏前也要让果实充分张大，而且不同种类的水果针对贮藏适宜的采收度也有所 不同。冷藏贮存鸭梨时，过早、过晚采收的果实黑心病发病率均高于正常采收的果实。 在河北省中南部以9 月上中旬采收较合适( 倪云鹏，1 9 8 1 ；裴素青，张国忠，1 9 8 9 ；张子勤 等，1 9 9 0 ) 。晚采收的莱阳茌梨果实中水溶性酚类物质含量和p p o 活性均低于早采收的 果实，但采收过晚，易导致果实其它品质下降。因此，适宜的采收期为9 月下旬( 鞠志 国，1 9 9 1 ) 。通过e l m 盯等( 1 9 6 1 ) 对某些西洋梨的研究，杜维东等( 1 9 9 4 ) 对肥城桃的研 8 沈阳农业大学硕士学位论文 究以及宫明波( 1 9 9 8 ) 露蜜桃的研究表明一些水果品种，晚采收易发生低温伤害，而早 采收伤害较轻或不发生伤害。 1 2 5 2 、温度的调节 通常意义上的冷藏是指恒低温贮藏，但经过时间证实恒温贮藏容易引起冷害发生， 而冷害是引起果实褐变的一个重要因素，所以进行适当的温度处理及适当的温度贮藏， 减少冷害的发生，对抑制果实的褐变具有较为重要的意义。现今通常采用的变温处理就 是较为有效的一种技术处理方法。尤其对冷敏感性果蔬更有实用意义。该方法大体是讲， 就是先将果实置于略高于冷害临界温度的环境中一段时间，这样可以提高果实的抗冷 性，从而提高果实的抗褐变能力。周山涛( 1 9 9 8 ) 报道该方法可以有效的抑制菠萝黑心 病及桃毛绒和李果肉的褐变。采用间歇升温可以有效的延长果实的贮藏寿命，增强果实 对冷害的抗性，从而抑制了褐变的发生，李丽萍等( 1 9 9 5 ) 报道了大久保桃在低温( 2 1 ) 贮藏期间每隔l o d 升温至室温( 2 5 2 8 ) 2 4 或3 6 h ，可阻止桃果肉褐变，避 免冷害；吕昌文( 1 9 9 4 ) 提出将大久保桃和燕红桃置于0 3 5 1 2 的波动温度( 频率为1 2 次h ) 下贮藏，结果表明，可使两种桃的保鲜期分别达到6 0 d 和8 0 d ，延长贮藏天数 是恒温( 1 o 5 ) 的1 5 倍和1 6 倍。b e n - a r i e 报道( 1 9 8 0 ) 报道”e l b e r t a ”桃在 o 下贮藏期间，每2 周升温2 0 ，保持2 d ，可有效控制冷害。 1 2 5 3 、气调贮藏 k a d e ra ( 1 9 8 8 ) ，a n d e r s o np e 和s m i l a n i cj l ( 1 9 8 9 ) 用3 5 的倪、c o , 处理桃， 结果发现此方法可以抑制桃果实色泽的变化和软化速度，降低呼吸强度和乙烯生成速 率，减轻果实褐变程度和腐烂率。田勇( 1 9 9 5 ) 在对富士苹果的研究中发现气调贮藏( 按 体积分数2 o z ，2 c o z ) 硬度较普通冷藏高1 3 6 n c 铲。富士苹果在c o s 体积分数小于 1 时，适于低氧贮藏( 体积分数0 5 l ) 。但c 0 2 的体积分数超过3 时，富士苹果就 会受c 也伤害，失去食用价值。杜维东等( 1 9 9 4 ) 对肥城桃的研究中发现，在低0 2 ( 3 4 ) 低c 如( 2 3 ) 条件下贮藏4 5 d ，桃内部褐变指数仅为5 ，而对照褐变指数为 3 8 1 。鞠志国等( 1 9 8 8 ) 报道茌梨在一定c o s 条件下，也体积分数在在5 2 0 范围内， 茌梨果肉褐变的变化不大；当o ：的体积分数降至2 时，果肉的褐变指数增加2 3 倍。 l2 5 4 、保鲜剂处理 采用适当的化学药剂处理果实，也对贮藏期间果实褐变的抑制非常有效。经研究适 当提高富士苹果的c a 含量，降低n c a 值，可能抑制黑萼病和苦痘病。浸c a 能增加雪花梨 的c a 含量，使其在一定的贮藏期内果肉褐变得以抑制。l 一半胱氨酸、抗坏血酸、n a h s o 。 对“翠冠”梨p p o 活性抑制效果非常好( 漆巨荣，2 0 0 4 ) 。目前，国内已将焦亚硫酸盐、 e d t a 、谷胱甘肽、抗坏血酸、s 0 2 等化学药剂应用于多种水果的防褐变研究中，都取得了 不错的效果。 1 2 5 5 、培育抗褐变品种 随着基因工程的不断发展及其在各个领域的广泛应用，培育抗褐变果蔬品种将是未 来抑制褐变作用的一个发展趋势。可以利用基因工程对果实p p o 基因表达进行干扰，使 9 第一章：文献综述 之不能正常翻译出p p o 。目前，利用反义r n a 技术反向表达p p o 基因，修饰转基因植物中 p p o 的表达，从而控制酶促褐变，是一条可行的途径。h a m i l t o n ( 1 9 9 0 ) 等应用e f e 反义基 因控制番茄成熟过程中的e f e 活性使乙烯合成量下降了9 7 。o e l l e r 等( 1 9 9 1 ) 应用反 义r n a 技术抑制了番茄成熟过程中的a c o 活性，使乙烯合成量下降了9 9 5 。罗云波等 ( 1 9 9 5 ) 将a c c 反义基因转入番茄中获得转基因植株。 1 3l m c p 在果蔬中的应用现状 卜m c p ( 1 - m e t h y l c l o p r o p e n e ，1 一甲基环丙烯) 是一环丙烯类化合物为近来发现的一种 新型乙烯受体抑制剂，卜m c p 是环丙烯类的小分子化合物。其1 位上的氢离子被一个甲 基所取代，整个分子呈平面结构，具有比乙烯更高的双键张力和化合能，其作用的机理 可能是与乙烯竞争乙烯受体位点。从而阻碍乙烯作用，并进一步影响了果实内部衰老 过程中酶和基因的变化。因此，在植物内源乙烯释放出来之前施用i - m c p ，它就会抢先 与相关受体结合，抑制乙烯所诱导的与果实后熟相关的一系列生理生化反应，延迟了成 熟过程，达到保鲜的效果。 m a g i d 等( 1 9 7 1 ) 发表了高效、易制取的1 - m c p 合成方法，s e r e k 等( 1 9 9 4 ) 报道了卜眦p 抑制乙烯对花卉的作用，发现卜m c p 对于延长花期、提高花卉的保鲜效果有着良好的作 用，随后人们在花卉和果蔬保鲜方面进行了卓有成效的研究。而且，由于i - m c p 具有无 毒、低量、高效等优点，所以具有较为广阔的应用前景。s i s l e r 等( 1 9 9 6 ) 指出乙烯要 发生作用，需要首先与受体中乙烯的结合位点相结合，卜m c p 被假设为可以与乙烯竞争 结合位点，结合位点含一未知金属。卜m c p 与这一未知金属的结合是不可逆的，或者至 少保留很长一段时间。s i s l e r 等( 1 9 9 7 ) 进一步推测1 - m c p 与乙烯受体中未知金属结合 以后，使乙烯受体中电子云的密度和乙烯受体的配体进行了重排。这种重排方式不同 于与乙烯结合后的重排方式，它不具有乙烯活性。从而在较长的时问内阻止了乙烯受 体与乙烯的结合，延缓了植物组织对乙烯的反应。 虽然卜m