1-甲基环丙烯在枣树（Ziziphus jujuba Mill.）中硫积累和同化中的作用

《Journal of Hazardous Materials》：The role of 1-methylcyclopropene in sulfur accumulation and assimilation in Ziziphus jujuba Mill.

酸枣硫代谢调控机制及1-MCP的应用研究显示，1-MCP通过抑制乙烯信号通路，促进硫同化并调控胱氨酸向谷胱甘肽转化，显著降低表皮硫残留（较对照组低38.7%），维持AsA-GSH循环平衡，减少活性氧积累。研究证实1-MCP可定向调控硫代谢关键酶（如APS还原酶活性提升2.1倍），实现硫解毒与组织特异性富集同步，为开发绿色食品防腐技术提供理论依据。

　　
二氧化硫及其衍生物在环境与食品系统中的双重作用研究进展

硫化合物作为环境与食品体系中备受关注的一类物质，其广泛存在性及其对人体健康和生态环境的双重影响已成为全球性议题。世界卫生组织数据显示，全球每年工业排放与化石燃料燃烧产生的二氧化硫超过110亿吨，对大气质量和人体呼吸系统造成显著威胁。在食品领域，欧洲食品安全局设定的亚硫酸盐日摄入量限值为0.7毫克/公斤体重，但美国FDA的监测显示，15-20%的干果样本存在超标现象。这种普遍存在的化学物质，既作为食品防腐剂维护产品品质，又因过量残留引发人体过敏反应和氧化损伤。

研究团队以中国特有的经济果树酸枣（Ziziphus jujuba）为研究对象，系统探究了植物生长调节剂1-甲基环丙烯（1-MCP）对硫代谢的调控机制。该果实因其高营养价值（含糖量达18-22%、维生素C含量超柑橘）和耐逆性（能在pH 8.5以上土壤生长）成为研究理想对象。实验发现，自然存放的酸枣果实表皮亚硫酸盐含量达到60.47-69.69毫克/克，是果肉含量的2.93-3.40倍，这种显著的表里分布差异在 sixth day（第6天）仍保持近两倍差距。更值得注意的是，硫酸盐的积累呈现类似特征，表皮浓度始终维持在果肉的1.5倍以上。

在硫代谢调控方面，研究揭示了1-MCP的三大作用机制：首先通过激活硫同化关键酶（如APS还原酶和硫氧还蛋白L），促进亚硫酸盐向有机硫化合物转化。其次，调控半胱氨酸代谢流向，将原本用于谷胱甘肽合成的半胱氨酸重新分配，使谷胱甘肽含量提升37.2%（从对照组的2.1克/千克增至4.04克/千克）。第三，通过抑制乙烯信号通路中的关键酶（如ACS和ETR1），阻断乙烯介导的硫代谢异常，减少活性氧（ROS）积累达42.6%。

抗氧化系统的协同作用成为硫解毒的关键机制。实验数据显示，1-MCP处理组谷胱甘肽水平较对照组提升18.4%，同时还原型谷胱甘肽（GSH-R）活性增加2.3倍。这种抗氧化能力的增强，有效降低了脂质过氧化产物丙二醛含量（从对照组的32.8微摩尔/克降至19.4微摩尔/克），并维持了超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性在正常范围的85%以上。特别值得注意的是，表皮组织作为硫代谢的枢纽，其抗氧化酶活性较果肉高1.8-2.3倍，这种空间分布特征为理解植物硫解毒机制提供了新视角。

在应用层面，研究提出了"1-MCP硫代谢调控技术"的创新方案。该技术通过三阶段协同作用：预处理阶段（采后24小时内）使用1-MCP处理，可降低表皮亚硫酸盐残留量达76.3%；维持阶段（储藏前3天）使硫酸盐转化效率提升至82.4%；巩固阶段（储藏期间）使硫代谢关键酶活性稳定在峰值水平。这种分阶段调控策略成功将硫残留总量控制在欧盟标准（≤50毫克/千克）的93.2%，同时保持果实硬度损失率低于8.7%，着色度保持率超过92%。

研究还发现硫代谢与乙烯信号的动态平衡机制。通过质谱联用技术（LC-MS/MS）检测到，1-MCP处理组乙烯受体蛋白（ETR1）表达量下降至对照组的31.6%，而硫同化相关基因（如OASTL）的表达量提升2.1倍。这种表观遗传调控使果实既保持了乙烯诱导的天然衰老机制，又通过硫代谢重编程实现了活性氧的精准调控。特别在第三天储存样本中，这种双重调控机制使果实感官品质评分达到9.2分（满分10分），较未处理组提升28.6%。

该研究在以下方面取得突破性进展：首次揭示表皮特异性硫代谢调控网络，发现1-MCP通过"硫同化酶活性↑-半胱氨酸重编程↑-谷胱甘肽合成↑"的级联反应实现排毒；创新性提出硫代谢-抗氧化-乙烯信号的三维调控模型；开发出基于硫代谢组学的快速检测方法，灵敏度达0.05微克/克，较传统方法提升40倍。这些成果为制定新型食品防腐标准提供了理论依据，特别是针对高营养价值但易腐坏的特色水果，建立了一套"代谢调控-质量保持-安全达标"三位一体的保鲜技术体系。

在环境安全应用方面，研究证实1-MCP处理可使酸枣果实硫代谢产物向挥发性有机物（VOCs）转化率提升至68.9%，其中具有生物降解性的甲硫醇（含量达0.23mg/kg）和二甲硫醚（0.15mg/kg）占比达总挥发物量的73.4%。这种转化机制不仅符合食品安全要求，还实现了硫元素的循环利用。当配合生物炭处理时，可使土壤中硫残留降低41.2%，形成"植物-微生物-环境"协同净化系统。

该研究成果已通过中国农业科学院组织的专家评审（评审编号：2025-BR-098），其核心技术指标包括：硫代谢关键酶活性调控效率达92.4%，活性氧清除率提升至87.6%，保鲜期延长至常规处理的2.3倍。目前技术已应用于宁夏、新疆等酸枣主产区，在12家食品加工企业中实现规模化应用，使产品硫残留合格率从68.3%提升至99.7%，同时保持果实的糖酸比稳定在25:1的优质区间。

未来研究方向应聚焦于：①硫代谢网络的全基因组解析，特别是EPSPS基因簇与硫同化的关联性；②开发基于硫代谢组学的快速检测芯片，实现采后48小时内精准筛查；③建立"1-MCP+微生物群落"的复合调控体系，提升硫循环效率。这些深化研究将推动形成从分子机制到产业应用的完整技术链条，为全球特色水果产业提供可持续的解决方案。

该研究为解决硫化合物在食品工业中的"两难"问题提供了创新思路，其技术体系已申请3项国家发明专利（申请号：CN2025XXXXXXX.X），并在"一带一路"农产品合作项目中推广应用。通过调节硫代谢的时空特异性，既保证了食品防腐效果，又将有害残留控制在安全阈值以下，这种平衡点突破对发展绿色食品工业具有重要示范意义。