乙烯利与红光照射联合处理对采后芒果成熟的影响

《Scientia Horticulturae》：Effects of combined treatment of ethephon and red light irradiation on post-harvest mango ripening

　　

乙烯利（ETH）是一种传统的采后催熟剂，但消费者越来越青睐更绿色的催熟方法，因此需要开发新技术。在本研究中，研究人员以“台农”芒果为试验材料，评估红光处理与低剂量乙烯利组合是否能在减少乙烯利用量的同时实现有效催熟。共设置三个处理组：1200 mg·L^-1乙烯利（ETH1200）、200 mg·L^-1乙烯利联合300 lx红光照射（RL300+ETH200）和50 mg·L^-1乙烯利联合300 lx红光照射（RL300+ETH50）。在12天内测量了多种生理和品质指标。结果表明，RL300+ETH200处理的催熟效果与ETH1200相似。该处理显著增加了果肉的色差，提前了呼吸速率和乙烯释放峰值，促进了总可溶性固形物（TSS）的积累和可滴定酸（TA）的分解。此外，RL300+ETH200显著诱导以萜品油烯（terpinolene）和3-蒈烯（3-carene）为主的单萜类挥发性化合物的合成与积累，有效增强了成熟芒果的风味。RL300+ETH200处理有效维持了总抗氧化能力（T-AOC）以及抗坏血酸（AsA）、总酚（TP）和总类胡萝卜素等生物活性化合物，从而有效降低了细胞膜透性的增加。该技术未来可应用于改进和开发更精准的芒果催熟技术。

**论文解读：乙烯利与红光联合处理对采后芒果催熟效应的研究**

**研究背景**
随着中国消费市场的升级和电商流通规模的扩大，即食水果越来越受消费者青睐。即食水果通常指在产地、销售地或流通过程中人工催熟的水果。目前国内主要采用喷洒乙烯利（Ethephon, ETH）进行催熟，但乙烯利即使残留量极低也存在食品安全风险（Krishnan and Devarajan, 2025）。此外，乙烯/乙烯利一旦施用便无法调控催熟进程，过量施用会导致果实过快从成熟期进入衰老期，品质下降且缩短货架期（Meitha et al., 2020; Hewajulige and Premaseela, 2020）。因此，研究更可控、更安全的采后催熟技术对呼吸跃变型果实具有重要现实意义。

光照在种植过程中可诱导果实生长、转色和糖积累，例如发光二极管（Light Emitting Diode, LED）补光火龙果研究（Chen et al., 2025a）以及红光（Red Light, RL）处理草莓均可促进着色和总可溶性固形物（Total Soluble Solids, TSS）增加（Lauria et al., 2023; Chen et al., 2025b）。LED补光在设施农业中应用广泛，但在采后保鲜中研究较少。Xu et al.（2024）指出LED蓝光照射猕猴桃可通过调控熟化软化相关基因延缓成熟；Yu et al.（2026）发现LED蓝光可有效维持蓝莓硬度、可溶性固形物和抗坏血酸（Ascorbic Acid, AsA）水平。LED也能加速某些果实催熟，如Liu et al.（2021a）发现特定波长LED红光照射香蕉可调节光合、呼吸和活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）代谢促进成熟。Guan et al.（2024）发现LED红光可促进甜瓜乙烯代谢加速成熟。Xin et al.（2022b）发现LED红光照射能显著改善采后香梨和芒果的着色、降低硬度和可滴定酸（Titratable Acid, TA）含量、促进总可溶性糖积累。

LED光催熟相比传统方法无化学残留、安全高效、能耗低、寿命长，且可灵活调节光照强度和时长实现精准控制（Nassarawa et al., 2021; Zhang et al., 2020）。然而，目前LED红光催熟技术实际应用仍处于起步阶段，其主要缺点是对持续光照依赖性高（Perera et al., 2022）。因此，将LED催熟技术与传统乙烯利催熟技术有效整合，有望实现综合优化。本研究拟探索LED红光与乙烯利联合催熟策略，旨在减少乙烯利用量的同时实现芒果高效、温和催熟。论文发表在《Scientia Horticulturae》。

**主要关键技术与方法**
研究人员以购自中国海南的“台农一号”芒果（Mangifera indica L.）为样本，设置四个处理组：对照组（CK）、50 mg·L^-1乙烯利+300 lx LED红光（RL300+ETH50）、200 mg·L^-1乙烯利+300 lx LED红光（RL300+ETH200）、1200 mg·L^-1乙烯利无光（ETH1200）。主要技术包括：用CHROMA METER SC-10色差仪测定果肉色差（L*、a*、b*、ΔE）；用F-950便携式乙烯分析仪测定呼吸强度和乙烯释放；用PAL-BX/ACID F5数字糖酸计测定TSS和TA；用Rapis-TA质构仪进行质构剖面分析（TPA）；用Astree II电子舌系统分析滋味；用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱联用（GC-MS）鉴定挥发性物质；用试剂盒测定过氧化氢（H₂O₂）、超氧阴离子（O₂^?）、丙二醛（MDA）、总抗氧化能力（T-AOC）、AsA、总酚（TP）和总类胡萝卜素含量。所有实验均设三次独立生物学重复，采用SPSS 26.0进行单因素方差分析（ANOVA）和Tukey HSD检验。

**研究结果**

**3.1 不同催熟处理对芒果形态变化的影响**
通过观察果皮和果肉形态（Fig. 1）发现，三个处理组均不同程度加速了成熟。ETH1200组从第4天果皮开始变黄，第2天果肉即显黄色，比CK提前6天成熟。RL300+ETH200组果皮第6天开始变黄，第12天完全变黄，果肉第4天显著变黄，比CK提前4天。RL300+ETH50组果皮转黄时间与CK无显著差异，但果肉转黄提前2天。

**3.2 不同催熟处理对芒果果肉色差变化的影响**
色差值（L*、a*、b*、ΔE）与形态变化一致（Fig. 2）。第2天，RL300+ETH200和ETH1200组的ΔE分别比CK高57%和64%（P<0.05），RL300+ETH50则与CK无显著差异。

**3.3 不同催熟处理对芒果呼吸强度和乙烯释放的影响**
CK组呼吸强度和乙烯释放峰值出现在第6天；ETH1200组将两个峰值提前4天，呼吸峰值达3.8 mg·(kg·h)^-1（比CK高90%），乙烯峰值0.125 mg·(kg·h)^-1（高68%）；RL300+ETH200组将峰值提前2天，呼吸峰值3.9 mg·(kg·h)^-1，乙烯峰值0.127 mg·(kg·h)^-1（分别比CK高39.13%和11.51%），与ETH1200组峰值无显著差异；RL300+ETH50组峰值与CK一致，无显著促进效果。

**3.4 不同催熟处理对芒果TSS和TA的影响**
所有处理组TSS均上升。RL300+ETH200和ETH1200组TSS从初始7.33%迅速升至第8天的20.41%和21.90%后趋于稳定；TA则分别从5.90%快速降至3.15%和3.41%。RL300+ETH50组与CK趋势平缓且无显著差异。

**3.5 不同催熟处理对芒果细胞膜透性的影响**
细胞膜透性（以相对电导率表示）随贮藏时间逐步增加。ETH1200组从第2天起显著高于CK，第8天较初始增加69%；RL300+ETH200组在整个贮藏期显著高于CK但始终低于ETH1200组（第2-8天差异显著），说明其促进膜透性增加的作用更温和；RL300+ETH50组与CK无显著差异。

**3.6 不同催熟处理对芒果质地特性的影响**
硬度、脆性、咀嚼性等质地参数均急剧下降。ETH1200组第2天硬度下降73%，RL300+ETH200组下降65%，两者均显著促进软化；RL300+ETH50组与CK无显著差异。

**3.7 不同催熟处理对芒果特征挥发性物质及香气变化的影响**
通过HS-SPME共鉴定76种挥发性化合物（Table 2），主要为萜烯和酯类。总挥发性含量从高到低为：RL300+ETH200（292.674 mg·kg^-1）> RL300+ETH50（198.462 mg·kg^-1）> ETH1200（149.274 mg·kg^-1）> CK（97.147 mg·kg^-1）> Raw（66.674 mg·kg^-1）。红光处理组总挥发性含量显著高于ETH1200和CK。RL300+ETH200组萜品油烯含量达184.497 mg·kg^-1，是ETH1200组的2.6倍。酯类含量在ETH1200和RL300+ETH200组之间无显著差异，但组成不同。醛类含量ETH1200组最高（8.02 mg·kg^-1），RL300+ETH200组其次（5.686 mg·kg^-1）。RL300+ETH200组保留了一定量的醇类和酮类（如2-(4-甲基苯基)丙-2-醇和2-甲基苯乙酮），赋予更丰富的香气层次。电子舌分析（Fig. 9）显示，RL300+ETH200组显著增强了甜味和咸味，维持了鲜味，适中了苦味和酸味，整体风味更饱满和谐。

**3.8 不同催熟处理对芒果活性氧代谢的影响**
H₂O₂含量先升后降，ETH1200和RL300+ETH200组在第4天达到峰值（0.800和0.706 mmol·g^-1），显著高于CK；RL300+ETH50和CK组峰值出现在第6天，含量更低。O₂^?含量：ETH1200组持续上升且显著高于其他组；RL300+ETH200组呈先升后降，峰值在第10天（1293.341 μmol·g^-1），晚于CK。MDA含量持续上升，第12天ETH1200组较CK高133.04%，RL300+ETH200组高57.88%，RL300+ETH50组高47.35%。T-AOC：CK和RL300+ETH50组逐渐上升；ETH1200和RL300+ETH200组先升后降，第4天达最大值（1.046和1.273 mmol·g^-1）。AsA、TP和总类胡萝卜素：催熟处理促进了这些抗氧化物质的早期积累，RL300+ETH200组最终含量略高于CK，而ETH1200组后期下降更快。

**讨论与结论**
讨论部分指出：RL300+ETH200处理能有效催熟芒果，效果接近商业浓度ETH1200，但作用更温和——呼吸和乙烯峰值晚2天出现，细胞膜透性增加幅度较小，避免过熟腐烂。与ETH1200快速诱导成熟（高浓度乙烯直接激活ACS和ACO等基因）不同，物理方法（如光照）通过间接途径（ROS、钙信号、MAPK等）调控成熟。RL300+ETH200显著促进了以萜类为主的挥发性物质合成，尤其是单萜（萜品油烯、3-蒈烯等），而ETH1200更偏向诱导酯类和醛类。Pearson相关性分析显示：H₂O₂与酯类、醛类合成显著相关，但与萜类合成相关性极低，提示红光可能直接调控甲基赤藓醇磷酸（MEP）途径。RL300+ETH200能更有效地维持后期抗氧化能力，避免ROS过度积累导致品质劣变。

**结论**（翻译原文结论部分）：
(1) 连续300 lx红光照射联合200 mg·L^-1乙烯利处理能有效催熟芒果。与CK组相比，该处理可将乙烯释放峰值和呼吸强度峰值提前2天（但比1200 mg·L^-1乙烯利处理延迟2天），并有效促进果实软化、颜色转变、总可溶性固形物积累和可滴定酸降解。然而，连续300 lx红光照射联合50 mg·L^-1乙烯利处理的所有生理指标均接近CK组，表明红光与极低浓度乙烯利组合无法达到满意的催熟效果。
(2) 经RL300+ETH200联合催熟方案处理的芒果，其活性氧（ROS）的合成与积累速率慢于仅用ETH1200处理的芒果。该处理还能在整个贮藏期有效维持总抗氧化能力（T-AOC）以及抗坏血酸（AsA）、总酚（TP）和总类胡萝卜素等生物活性物质。因此，该技术未来可用于改进和开发更精准的芒果催熟技术。
(3) 经红光照射处理（包括RL300+ETH200和RL300+ETH50两组）的芒果中挥发性化合物总含量显著高于ETH1200组。红光照射显著诱导了以萜品油烯、3-蒈烯和α-蒎烯为代表的单萜以及邻-伞花烃的生物合成。推测这一结果可能是由于红光直接调控了甲基赤藓醇磷酸（MEP）途径。

基于红光与低浓度乙烯利可诱导芒果催熟的结论，未来研究可进一步探讨红光诱导单萜合成的具体生理通路，并结合模型算法开展精准催熟的技术开发。