切分方式對(duì)鮮切哈密瓜品質(zhì)和活性成分含量的影響

游萬里，湯 靜，李甜榮，祝競芳，金 鵬，鄭永華

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210095）

鮮切果蔬既可以保持果蔬產(chǎn)品的生鮮狀態(tài)，又具有食用方便和衛(wèi)生健康等特點(diǎn)，近年來逐漸成為城市果蔬消費(fèi)的主流[1]。哈密瓜（Cucumis meloL.）富含糖分和維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，以其香氣濃郁、肉厚多汁等特點(diǎn)享譽(yù)國內(nèi)外，素有“瓜中之王”的美稱[2]。哈密瓜果實(shí)個(gè)大，特別適合鮮切加工后食用。但鮮切處理后的哈密瓜因遭受機(jī)械損傷，會(huì)引發(fā)一系列不良的生理生化反應(yīng)，如組織褐變、表面透明化、汁液外流和微生物侵染，導(dǎo)致品質(zhì)下降、貨架期縮短[3]。因此，目前有關(guān)鮮切果蔬保鮮加工的研究的主要集中在組織褐變和微生物生長的控制上[4-5]。

通常認(rèn)為，切分損傷強(qiáng)度越大，鮮切果蔬的品質(zhì)下降越嚴(yán)重[6]。但鮮切加工造成的機(jī)械損傷能通過激活細(xì)胞防衛(wèi)機(jī)制、調(diào)控細(xì)胞新陳代謝，誘導(dǎo)果蔬體內(nèi)合成積累多酚類和黃酮等次生代謝產(chǎn)物，提高抗氧化系統(tǒng)活性，以起到愈傷和抵御機(jī)械傷害的作用[7-8]。如Heredia等[9]研究表明鮮切加工能顯著增加芹菜、胡蘿卜、生菜等果蔬的抗氧化活性及總酚含量；姜愛麗[10]等發(fā)現(xiàn)切分處理能顯著提高大蒜中1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除能力和抗氧化酶活性。本課題組前期的研究發(fā)現(xiàn)切分處理可促進(jìn)鮮切火龍果、紅心蘿卜和萵苣中酚類物質(zhì)的合成積累，提高抗氧化能力，且切分損傷強(qiáng)度越大，酚類物質(zhì)積累越多，抗氧化能力也越強(qiáng)[11-13]。此外，植物遭遇機(jī)械損傷、低氧、冷害和熱激等逆境條件時(shí)會(huì)大量合成和積累γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA），以協(xié)助植物體抵御外界逆境脅迫[14]。GABA在人體內(nèi)可起到緩解壓力、改善睡眠、增強(qiáng)免疫力和降低血壓血脂等營養(yǎng)功能作用[15]。研究表明，蟲咬造成的機(jī)械損傷能顯著提高擬南芥和豌豆葉片體內(nèi)的GABA含量[16-17]，結(jié)球甘藍(lán)經(jīng)切分處理后GABA含量顯著增加[18]，鮮切胡蘿卜切絲和獼猴桃切片的GABA含量也顯著高于完整果實(shí)[19-20]。這些研究表明，鮮切加工有望作為一種采后非生物脅迫手段用于提高鮮切果蔬中多酚和GABA等活性成分含量和抗氧化活性，從而提高其營養(yǎng)價(jià)值。但有關(guān)鮮切加工對(duì)哈密瓜果實(shí)多酚和GABA等活性成分含量變化的影響鮮見研究報(bào)道。為此，本實(shí)驗(yàn)研究了不同切分方式對(duì)鮮切哈密瓜主要品質(zhì)指標(biāo)及總酚、GABA含量和DPPH自由基清除能力的影響，以期為鮮切哈密瓜的科學(xué)加工和食用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試材料為‘曉蜜25號(hào)’哈密瓜，挑選大小均勻、表面無機(jī)械傷的新鮮哈密瓜，隨后立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。

DPPH、氯化鑭 南京杰汶達(dá)生物科技有限公司；苯酚、三氯化鐵 南京晚晴化玻儀器有限公司；沒食子酸、GABA 南京偉沃生物科技有限公司；甘油、L-苯丙氨酸 南京輝亞生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

CR200色差儀 日本柯尼卡美能達(dá)公司；GY-1型果實(shí)硬度計(jì) 衢州艾普計(jì)量儀器有限公司；GL-20G-H型冷凍離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；UV-1200型分光光度計(jì) 上海美譜達(dá)儀器有限公司；14091S手持糖度計(jì) 日本Atago公司；VORTEX 2 S025渦旋振蕩器德國IKA公司。

1.3 方法

1.3.1 原料處理

將新鮮哈密瓜（Cucumis melovar.saccharinusNO 25 Xiaomi）及所有加工工具均用200 μL/L次氯酸鈉溶液浸泡5 min，取出晾干后轉(zhuǎn)至超凈工作臺(tái)中進(jìn)行切分處理。切去哈密瓜兩端約3 cm處并去除果皮和瓜瓤，保留赤道部位。將剩余瓜體按照2 cm厚度先切分成圓柱圈，再分別切成梯形狀（上底2 cm、下底5 cm、厚度2 cm）、方塊狀（2 cmh2 cmh2 cm）和片狀（1.5 cmh2.5 cmh1.0 cm），以切分產(chǎn)生的表面積與質(zhì)量之比表示的切分損傷強(qiáng)度，分別為1.6、2.4、3.5 cm2/g，同時(shí)以完整哈密瓜作為對(duì)照（損傷強(qiáng)度為0 cm2/g）。隨后立即將鮮切哈密瓜裝入塑料保鮮盒（15 cmh10 cmh4 cm）中，在10 ℃、相對(duì)濕度85%～90%條件下貯藏72 h，并分別于貯藏6、12、24、48、72 h進(jìn)行取樣測定。

1.3.2 指標(biāo)測定

1.3.2.1 顏色測定

顏色的測定參照馬捷等[21]的方法，采用CR200色差儀隨機(jī)選取若干點(diǎn)測定L、a、b值。

1.3.2.2 透明率測定

鮮切哈密瓜組織透明化伴隨著汁液流出和水浸狀出現(xiàn)，從感官上評(píng)估透明部分體積占哈密瓜片總體積的比例[22]。

1.3.2.3 可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)和硬度的測定

可溶性固形物（total soluble solid，TSS）質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定參照Yuan Li等[23]的方法，隨機(jī)選取果塊，將瓜塊汁液擠于手持式糖度計(jì)進(jìn)行測定，結(jié)果以百分?jǐn)?shù)（%）表示；用GY-1型果實(shí)硬度計(jì)測定外側(cè)果肉硬度。

1.3.2.4 菌落總數(shù)測定

菌落總數(shù)參照GB 4789.2ü2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》進(jìn)行測定。

1.3.2.5 抗壞血酸含量測定

抗壞血酸含量的測定參照Arakawa等[24]的方法，單位為mg/100 g，結(jié)果以鮮質(zhì)量計(jì)。

1.3.2.6 總酚含量、苯丙氨酸解氨酶活力及DPPH自由基清除能力測定

總酚含量測定參照Slinkard等[25]的方法，單位為mg/100 g，結(jié)果以鮮質(zhì)量計(jì)。

苯丙氨酸解氨酶（L-phenylalanine ammonialyase，PAL）活力的測定參考Ke等[26]的方法，單位為U/mg，結(jié)果以蛋白質(zhì)量計(jì)。

DPPH自由基清除能力的測定參照Brand-Williams等[27]的方法并略作修改。將2 g哈密瓜凍樣用5 mL 90%甲醇溶液充分研磨，隨后低溫離心20 min得到上清液。取0.2 mL上清液與3.8 mL 120 μmol/L的DPPH-甲醇溶液混勻后，室溫下避光放置30 min后進(jìn)行后續(xù)測定，結(jié)果以百分?jǐn)?shù)表示。

1.3.2.7 GABA含量和谷氨酸脫羧酶活力測定

GABA含量的測定參照Wang Kaikai等[28]的方法。

谷氨酸脫羧酶（glutamate decarboxylase，GAD）活力的測定參考Li Dong等[29]的方法稍加修改。取1 g凍樣，加入2.5 mL pH 9.1 Tris-HCl緩沖液（含體積分?jǐn)?shù)10%甘油、5 mmol/L乙二胺四乙酸、1 mmol/L二硫蘇糖醇、1 mmol/L苯甲基磺酰氟、0.5 mmol/L磷酸吡哆醛（pyridoxal-5-phosphatemonohydrate，PLP））研磨后離心。取0.2 mL上清液、0.5 mL pH 5.8磷酸鉀緩沖液（含40 μmol/L PLP、3 mmol/LL-谷氨酸），于30 ℃反應(yīng)1 h，最后加入0.1 mL 0.5 mol/L三氯乙酸終止反應(yīng)，按文獻(xiàn)[28]的方法測定產(chǎn)生的GABA含量。定義每克鮮果實(shí)每小時(shí)生成1 μg?GABA為一個(gè)酶活力單位（U），GAD活力單位為U/mg，結(jié)果以蛋白質(zhì)量計(jì)。

1.3.2.8 可溶性蛋白含量測定

可溶性蛋白含量的測定參照Bradford[30]的方法，以牛血清白蛋白為標(biāo)準(zhǔn)品。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2016軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用Origin Pro 9.0軟件繪圖，并采用SAS 8.0軟件進(jìn)行方差分析，通過Duncan多重比較方法檢驗(yàn)差異顯著性，P＜0.05表示差異達(dá)到顯著水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同切分方式對(duì)鮮切哈密瓜顏色及透明率的影響

鮮切哈密瓜在貯藏過程中會(huì)出現(xiàn)組織褐變和表面透明化，影響其感官品質(zhì)和商品價(jià)值。在本實(shí)驗(yàn)中，L、a、b值越低，鮮切哈密瓜表面越暗，且紅、黃色褪去越多，表示鮮切哈密瓜褐變?cè)矫黠@。透明率是水漬透明狀體積占總體積的比例，體現(xiàn)了鮮切哈密瓜果肉表面透明程度。由圖1A～C可知，隨貯藏時(shí)間延長，L、a、b值均呈逐漸下降的趨勢(shì)，且損傷強(qiáng)度越大，下降速度越快，但除72 h外，不同切分方式的色差值總體差異不大。透明率在貯藏期間呈不斷上升的趨勢(shì)，且損傷強(qiáng)度越大，透明率上升速度越快（圖1D）。這些結(jié)果表明，切分處理可促進(jìn)組織褐變和表面透明化，且損傷強(qiáng)度越大，這些變化幅度越大。但本實(shí)驗(yàn)中，在10 ℃下貯藏72 h后，3種鮮切哈密瓜的褐變及透明化程度均較低，都具有商品價(jià)值。

圖1 不同切分方式對(duì)鮮切哈密瓜L值（A）、a值（B）、b值（C）和透明率（D）的影響Fig. 1 Effects of different cutting methods on L (A), a (B) and b (C)values and transparency (D) of fresh-cut Hami melon

2.2 不同切分方式對(duì)鮮切哈密瓜TSS質(zhì)量分?jǐn)?shù)、硬度、菌落總數(shù)和抗壞血酸含量的影響

如圖2A所示，鮮切哈密瓜在貯藏期間TSS質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷下降，并隨損傷強(qiáng)度的增大而降低，但是其變化量均較小，方塊和片狀鮮切哈密瓜的TSS質(zhì)量分?jǐn)?shù)在24 h后差異不顯著。如圖2B所示，硬度在貯藏期內(nèi)呈逐漸下降的趨勢(shì)，且損傷強(qiáng)度越大，硬度下降越明顯，表明鮮切處理能加劇哈密瓜果肉的軟化。鮮切哈密瓜經(jīng)切分處理后汁液外流且果肉暴露于空氣中，易受微生物污染。菌落總數(shù)常用于評(píng)價(jià)食品衛(wèi)生質(zhì)量和細(xì)菌污染程度，可以反映鮮切哈密瓜的食用安全品質(zhì)。如圖2C所示，貯藏期間鮮切哈密瓜菌落總數(shù)不斷增加，且損傷強(qiáng)度越大，越利于微生物生長，但總體上各處理組間區(qū)別不大，貯藏結(jié)束時(shí)，鮮切哈密瓜的菌落總數(shù)仍小于106CFU/g?？箟难嶙鳛樘烊豢寡趸瘎?，廣泛存在于新鮮果蔬中，是人體維持生命活動(dòng)必需的物質(zhì)。如圖2D所示，鮮切處理后的哈密瓜在貯藏期間抗壞血酸含量逐漸下降，在貯藏前48 h，方塊和梯形切分方式組間的抗壞血酸含量無顯著差異。

圖2 不同切分方式對(duì)鮮切哈密瓜TSS質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）、硬度（B）、菌落總數(shù)（C）和抗壞血酸含量（D）的影響Fig. 2 Effects of different cutting methods on TSS content (A), firmness (B),total plate count (C) and ascorbic acid content (D) of fresh-cut Hami melon

2.3 不同切分方式對(duì)鮮切哈密瓜總酚含量、PAL活力和DPPH自由基清除能力的影響

如圖3A所示，貯藏期間對(duì)照組總酚含量變化不明顯，而切分處理組總酚含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在24 h達(dá)到峰值，且損傷強(qiáng)度越大，酚類物質(zhì)積累越多，其中片狀哈密瓜在24 h時(shí)總酚含量達(dá)到5.5?mg/100?g，是此時(shí)對(duì)照組的1.83 倍。如圖3B所示，貯藏期間鮮切哈密瓜的PAL活力呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，且損傷強(qiáng)度最大的片狀哈密瓜PAL活力提升幅度最大，方塊狀次之，梯形狀最小，而對(duì)照組幾乎不變。DPPH自由基清除能力可用于反映果蔬抗氧化能力。如圖3C所示，貯藏期間不同切分方式的鮮切哈密瓜DPPH自由基清除能力均先升后降，其變化趨勢(shì)與總酚含量相同，在24 h達(dá)到最大值，此時(shí)梯形狀、方塊狀、片狀處理組分別比對(duì)照組提高了50.0%、59.4%、81.1%。這些結(jié)果表明，鮮切處理能夠激活PAL活性，促進(jìn)哈密瓜中酚類物質(zhì)合成積累，最終增強(qiáng)其抗氧化能力，且損傷強(qiáng)度越大，酚類物質(zhì)積累越多，抗氧化活性提升效果越顯著。

圖3 不同切分方式對(duì)鮮切哈密瓜總酚含量（A）、PAL活力（B）和DPPH自由基清除能力（C）的影響Fig. 3 Effects of different cutting methods on total phenolic content (A),PAL activity (B) and DPPH radical scavenging activity (C) of fresh-cut Hami melon

2.4 不同切分方式對(duì)鮮切哈密瓜GABA含量和GAD活力的影響

由圖4A可知，貯藏期間對(duì)照組GABA含量變化不明顯，而鮮切處理組GABA含量在前12 h急劇上升，隨后逐漸下降并趨于穩(wěn)定，貯藏72 h后GABA含量仍高于初始值。不同切分方式處理均能提高GABA含量，且損傷強(qiáng)度越大，GABA含量越高，其中片狀哈密瓜的GABA含量最高，在12 h時(shí)可達(dá)到41.2?mg/100?g，是此時(shí)對(duì)照組的1.53 倍，表明切片處理最利于促進(jìn)GABA的合成。GAD可催化谷氨酸脫羧轉(zhuǎn)化為GABA，是GABA支路中合成GABA的關(guān)鍵酶。由圖4B可知，貯藏期間鮮切哈密瓜GAD活力先上升再下降，在12 h時(shí)達(dá)到峰值，其變化趨勢(shì)與GABA含量一致。哈密瓜經(jīng)不同切分方式處理后GAD活力均得到提高，12 h時(shí)梯形狀、方塊狀、片狀哈密瓜的GAD活力分別比對(duì)照組高20.8%、41.7%、57.5%，說明損傷強(qiáng)度越大，越利于提高GAD的活性。這些結(jié)果表明，鮮切處理可通過激活GAD促進(jìn)哈密瓜中GABA的合成積累，最終提高其營養(yǎng)價(jià)值，且損傷強(qiáng)度越大，GABA積累越多。

圖4 不同切分方式對(duì)鮮切哈密瓜GABA含量（A）和GAD活力（B）的影響Fig. 4 Effects of different cutting methods on GABA content (A) and GAD activity (B) of fresh-cut Hami melon

3 討 論

鮮切果蔬由于其新鮮方便等優(yōu)點(diǎn)逐漸受到消費(fèi)者的青睞，但與之伴隨而來的是鮮切果蔬的品質(zhì)維持問題。相比完整哈密瓜，鮮切哈密瓜果肉直接暴露至空氣中，易出現(xiàn)組織褐變、果肉軟化和透明化及微生物侵染，加速品質(zhì)劣變。因此，有需要通過氣調(diào)包裝[31]、涂膜[32]和使用護(hù)色劑[33]等保鮮處理延緩鮮切哈密瓜的品質(zhì)下降，延長貨架期。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，哈密瓜經(jīng)過鮮切后會(huì)使得機(jī)體內(nèi)各類代謝反應(yīng)更加劇烈而導(dǎo)致品質(zhì)劣變加速，且損傷強(qiáng)度越大，果肉表面與氧氣接觸面積越大，品質(zhì)下降也越快。但本研究采用低溫短期貯藏，不同切分方式對(duì)色澤、菌落總數(shù)、TSS質(zhì)量分?jǐn)?shù)和抗壞血酸含量等品質(zhì)指標(biāo)的影響總體上差異不大，經(jīng)過72 h貯藏后都維持了較好的品質(zhì)和商品價(jià)值。此外，在保證品質(zhì)的基礎(chǔ)上，不同切分方式還顯著提高了PAL及GAD活性、總酚及GABA等活性成分含量和DPPH自由基清除能力，提升了抗氧化能力和營養(yǎng)價(jià)值，且損傷強(qiáng)度越大，提升效果越顯著。

鮮切處理造成的機(jī)械損傷能刺激果蔬機(jī)體迅速產(chǎn)生應(yīng)答反應(yīng)，產(chǎn)生大量多酚類和黃酮等次生代謝物以抵御機(jī)械脅迫[34-35]。研究表明，新鮮果蔬經(jīng)切分后可誘導(dǎo)苯丙烷代謝途徑防御酶PAL活力的提高，促進(jìn)酚類次生代謝產(chǎn)物的積累，以抵御機(jī)械脅迫[36]。高梵[12]和李靜[13]等發(fā)現(xiàn)鮮切處理紅心蘿卜和萵苣，能提高其貯藏期間PAL活力和總酚含量，且損傷強(qiáng)度越大，提升效果越顯著。Li Xiaoan等[11]發(fā)現(xiàn)鮮切火龍果的PAL活力和總酚含量在貯藏期間均先升后降，在2 d時(shí)達(dá)到峰值，且此時(shí)顯著高于完整果實(shí)。本研究發(fā)現(xiàn)，切分處理可激發(fā)PAL活性，顯著增加鮮切哈密瓜的總酚含量，與完整果實(shí)相比，片狀哈密瓜總酚含量最高，方塊狀次之，梯形狀最低。這表明鮮切哈密瓜所受的損傷強(qiáng)度越大，通過防御反應(yīng)產(chǎn)生的酚類物質(zhì)越多。DPPH自由基清除能力能夠反映果蔬體內(nèi)抗氧化能力。研究表明，酚類物質(zhì)含量直接影響抗氧化能力[8,13]。本研究發(fā)現(xiàn)鮮切哈密瓜DPPH自由基清除能力與總酚含量的變化趨勢(shì)相同，在貯藏前期有較強(qiáng)的抗氧化能力，而后期逐漸變?nèi)?，且損傷強(qiáng)度最大的片狀哈密瓜抗氧化能力最強(qiáng)。這表明切分處理能有效提高鮮切哈密瓜的抗氧化能力，且損傷強(qiáng)度越大，對(duì)其提升效果越明顯。

植物體內(nèi)GABA的合成包括兩條途徑，即GABA支路和多胺代謝途徑，其中以GABA支路為主，而GAD是GABA支路中直接催化底物谷氨酸轉(zhuǎn)化為GABA的關(guān)鍵酶，故GAD的活力直接影響GABA的積累[37]。研究表明，切分處理造成的機(jī)械損傷可破壞正常細(xì)胞分區(qū)，使液泡膜破裂，將有機(jī)酸釋放至細(xì)胞質(zhì)中，最終形成微酸環(huán)境，而GAD活力的最適pH值范圍是5.5～6.0，故此環(huán)境有利于提高GAD活性，促進(jìn)GABA的合成積累，防止細(xì)胞過度酸化[38]。有研究表明，結(jié)球甘藍(lán)內(nèi)、外葉經(jīng)過切分處理于室溫放置5 min后GABA含量分別比對(duì)照組提高了89.0%和51.0%[18]。Hou Ying等[19]發(fā)現(xiàn)胡蘿卜絲中GAD活力和GABA含量均先升后降，在3 h時(shí)達(dá)到峰值，且顯著高于完整胡蘿卜的GABA含量峰值。侯瑩等[20]研究發(fā)現(xiàn)切分處理獼猴桃能激活其GAD，促進(jìn)GABA的合成積累并于6 h時(shí)達(dá)到峰值，其中損傷強(qiáng)度最大的切丁處理組GABA含量最高，比對(duì)照組提高約30%。本研究發(fā)現(xiàn)，GABA含量與GAD活性有著相同的變化趨勢(shì)，不同切分方式均可提高GAD活性和GABA含量，其中切分強(qiáng)度最大的片狀哈密瓜中GABA含量最高。這表明切分處理能通過激活GAD以促進(jìn)鮮切哈密瓜中GABA的合成積累，提高其營養(yǎng)價(jià)值，且損傷強(qiáng)度越大，對(duì)其提升效果越顯著。

綜上所述，鮮切處理可加速鮮切哈密瓜品質(zhì)的下降，但同時(shí)能提高鮮切哈密瓜中PAL和GAD的活性，促進(jìn)酚類和GABA合成積累，進(jìn)而提高鮮切哈密瓜的抗氧化能力和營養(yǎng)價(jià)值，且損傷強(qiáng)度越大，對(duì)其提升效果越顯著，其中切片處理酚類物質(zhì)和GABA積累最多，抗氧化活性最高。