沈阳农业大学周宏胜副研究员等:1-甲基环丙烯结合苯丙氨酸处理对桃花色苷合成的影响

2023-10-24作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-

桃是深受人们喜爱的核果类水果。外观颜色是决定桃商品价值的重要指标,而花色苷决定着桃果实的外观颜色,其生物合成受温度、光照等环境因素调控,其中合理的光照有利于花色苷的合成。研究表明套袋栽培可以改善桃的外观品质,包括果面光洁度和颜色,但也有研究认为套袋会抑制花色苷的生物合成,即套袋采收影响了桃果皮花色苷的合成和色泽的呈现。因此,寻求一种有效的促进套袋采收桃果实花色苷合成的方法具有重要的意义。

沈阳农业大学食品学院的赵婧、周宏胜*和昆山益群农产品有限公司的邵小达等前期研究发现,1-甲基环丙烯(1-MCP)处理可以促进早熟套袋桃的着色,但其对中晚熟套袋桃着色效果的影响尚不明确。目前尚鲜有关于1-MCP结合苯丙氨酸(Phe)处理对桃果实花色苷合成影响的相关报道。因此该研究拟通过Phe、1-MCP及Phe+1-MCP处理采收后的中晚熟套袋桃果实,研究不同处理对桃果实表型、果皮色差、花色苷含量等的影响,为Phe和1-MCP在桃采后保鲜和色泽提升中的应用提供理论依据。

1 Phe和1-MCP处理对桃果实外观色泽的影响


将桃果实随机平均分为4 组:对照组(Control)、Phe处理组(Phe组)、3)1-MCP处理组(1-MCP组)、4)Phe结合1-MCP处理组(Phe+1-MCP组)。由图1可知,随着贮藏期的延长,桃果实果面逐渐变红;贮藏第2天时果面开始逐渐着色,贮藏第6、8天时果面颜色最红。采后不同处理对果皮着色程度有不同的影响:与Control组相比,Phe、1-MCP和Phe+1-MCP处理均可促进果实着色,其中Phe+1-MCP组着色效果最佳,果面最为鲜红。贮藏第6天时,处理组果实均已明显着色,果面的着色程度排序依次为Phe+1-MCP组>1-MCP组>Phe组>Control组。

2 Phe和1-MCP处理对桃果皮色泽的影响


由图2可知,贮藏过程中果皮a*值、CIRG和ΔE总体均呈上升的趋势。整个贮藏期间,各处理组果皮的a*值均显著高于对照组(P<0.05),且Phe+1-MCP处理组果实的a*值始终最高(图2A)。贮藏期果皮CIRG的变化趋势与a*值一致(图2B),整个贮藏期果面的CIRG由大到小依次为Phe+1-MCP组>1-MCP组>Phe组>Control组。贮藏第8天时,Phe+1-MCP处理组的a*值分别是Control、Phe组和1-MCP组的13.63、1.68 倍和1.33 倍,CIRG分别为Control、Phe组和1-MCP组的1.61、1.16 倍和1.10 倍,说明Phe+1-MCP处理可以有效地促进果皮红色的形成,增色效果优于Phe和1-MCP单独处理。在整个贮藏期间,各处理组果皮的ΔE均显著高于对照组(P<0.05),且Phe+1-MCP处理组果实的ΔE始终最高,说明Phe+1-MCP处理组果实的色泽变化最明显。

3 Phe和1-MCP处理对桃果皮总花色苷含量的影响


如图3所示,在整个贮藏期间,桃果皮总花色苷含量呈逐渐上升的趋势;贮藏第4天时总花色苷含量开始明显增加。整个贮藏期间,各处理组果皮的总花色苷含量均显著高于对照组(P<0.05),总花色苷含量由大到小依次为Phe+1-MCP组>1-MCP组>Phe组>Control组。Phe和1-MCP处理均可显著促进桃果皮总花色苷含量的增加,且Phe+1-MCP处理的促进效果最好,明显优于Phe和1-MCP单独处理。贮藏第4天时,Phe+1-MCP处理组的总花色苷含量已明显高于其他组,分别是1-MCP、Phe组和Control组的1.24、3.71 倍和6.83 倍;贮藏第6天时,Phe+1-MCP处理组果皮的总花色苷含量为76.71 mg/kg,分别是1-MCP、Phe和Control组的1.33、3.36 倍和7.29 倍。

4 Phe和1-MCP处理对桃果皮主要花色苷类物质含量的影响



表2显示了第6天时桃果皮中主要的矢车菊色素类物质含量,发现矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和矢车菊素-3-O-芸香糖苷是果皮主要的呈色物质,其中矢车菊素-3-O-葡萄糖苷含量最高。贮藏第0天时,矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和矢车菊素-3-O-芸香糖苷含量均较低;贮藏第6天时,矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和矢车菊素-3-O-芸香糖苷含量明显上升。贮藏第6天时,Phe+1-MCP处理组的矢车菊素-3-O-葡萄糖苷含量分别是1-MCP、Phe组和Control组的1.35、3.39 和7.49倍,矢车菊素-3-O-芸香糖苷含量分别是1-MCP、Phe组和Control组的1.16、2.81倍和6.87倍。
5 Phe和1-MCP处理对花色苷合成相关基因表达的影响

Phe和1-MCP处理后,桃果皮中大多数花色苷合成相关基因的表达量发生改变(图4)。贮藏第2天时,与Control组相比,Phe、1-MCP和Phe+1-MCP处理均显著促进了花色苷合成结构基因(PALDFRANSUFGT)和调节基因(bHLH-3WD40-1)的表达,Phe+1-MCP处理组的基因表达量最高,且显著高于其他处理组(P<0.05)。贮藏第4天时,Phe+1-MCP处理显著提升了所有花色苷合成相关基因的表达,PALCHSCHIF3HDFRANSUFGTMYB10.1bHLH-3WD40-1基因的表达量分别为Control组的3.61、2.19、2.23、3.81、3.41、4.00、2.22、1.89、2.38 倍和1.51 倍。贮藏第8天时,大多数花色苷合成相关基因的表达量与贮藏前期相比明显降低,但Phe+1-MCP处理组的CHSF3HDFRUFGTMYB10.1bHLH-3WD40-1基因表达量仍显著高于Control组(P<0.05)。

6 Phe和1-MCP处理对桃果实采后生理的影响


由图5A可知,各组桃果实的呼吸速率在整个贮藏期间均呈现先上升后下降的变化趋势,桃果实的呼吸速率在贮藏第6天时达到峰值。Control组桃的呼吸速率一直维持在相对较高的水平,1-MCP和Phe+1-MCP处理可以有效抑制果实的呼吸速率上升(P<0.05),且其整个贮藏期均显著低于Control组。由图5B可知,采后桃果实乙烯生成速率随贮藏时间的延长呈逐渐上升的趋势。与Control组相比,1-MCP和Phe+1-MCP处理均可明显抑制乙烯生成速率的上升,且其整个贮藏期均显著低于Control组,Phe处理组乙烯生成速率在第4、6天时显著低于Control组。

7 Phe和1-MCP处理对桃果实乙烯合成和信号转导相关基因表达的影响


乙烯代谢相关基因表达量在贮藏过程中大多呈现先升高后降低的趋势(图6)。与Control组相比,Phe和1-MCP处理明显降低了贮藏前期(第2、4天)多个乙烯代谢相关基因的表达量,其中Phe+1-MCP处理组多个乙烯代谢相关基因的表达量显著低于其他各处理组(图6)。贮藏第2、4天时,Phe+1-MCP处理组中乙烯合成(SAMSACSACO)和乙烯下游信号元件(CTR1EIN4EIN2EIL)相关基因表达量均显著低于Control组。贮藏第8天时,Phe+1-MCP处理组中ACSCTR1EIN2EIL基因的表达量显著低于Control组。

讨 论

本研究结果说明1-MCP处理可能在套袋采收的早熟和中晚熟桃品种中发挥着相似的作用,即促进桃果实的采后着色。1-MCP处理对苹果、李、桃、梨等水果花色苷含量有不同的影响,这说明1-MCP处理对不同果实中花色苷的形成可能存在不同的作用机制。同时1-MCP处理可以有效抑制桃果实的呼吸强度和乙烯释放速率,显著抑制贮藏前期桃果实乙烯合成和信号转导相关基因的表达。本研究还发现Phe+1-MCP处理可以有效降低桃果实乙烯释放速率和乙烯合成和信号转导相关基因的表达,这也可能是其能更有效地促进桃果实花色苷含量升高的原因。但Phe+1-MCP处理对花色苷合成的协同效应还需要进一步验证和阐明其机制。综上所述,Phe、1-MCP和Phe+1-MCP复合处理均能不同程度地改善套袋桃采后着色困难的问题,有效提升桃总花色苷含量及花色苷单体含量,Phe结合1-MCP处理对花色苷的合成具有协同效应。Phe+1-MCP处理可有效提升桃果皮花色苷合成相关基因的表达量,且降低部分乙烯合成和信号转导相关基因的表达量,本研究可为1-MCP结合Phe在桃采后色泽调控中的应用提供理论依据和技术参考。

作者简介

通信作者:

周宏胜,副研究员,博士,毕业于南农农业大学园艺学院,现从事果蔬保鲜流通技术和装备的研发工作。主持国家自然科学基金青年基金项目1项,江苏省自然科学基金项目2 项。第一作者/通讯作者发表研究论文10余篇,参与制订江苏地方标准1 项,授权国家专利10余项。相关研究成果获中国商业联合会全国商业科技进步一等奖、中国轻工业联合会科技进步三等奖等奖项5 项。

本文《1-甲基环丙烯结合苯丙氨酸处理对桃花色苷》来源于《食品科学》2023年44卷第13期131-138页,作者:赵 婧,邵小达,赵 晟,潘 泓,马立杰,张映曈,凌军,李鹏霞,黄 雯,周宏胜。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220818-221。