切分方式对鲜切哈密瓜品质和活性成分含量的影响

游万里，汤 静，李甜荣，祝竞芳，金 鹏，郑永华

（南京农业大学食品科学技术学院，江苏 南京 210095）

鲜切果蔬既可以保持果蔬产品的生鲜状态，又具有食用方便和卫生健康等特点，近年来逐渐成为城市果蔬消费的主流[1]。哈密瓜（Cucumis meloL.）富含糖分和维生素等营养物质，以其香气浓郁、肉厚多汁等特点享誉国内外，素有“瓜中之王”的美称[2]。哈密瓜果实个大，特别适合鲜切加工后食用。但鲜切处理后的哈密瓜因遭受机械损伤，会引发一系列不良的生理生化反应，如组织褐变、表面透明化、汁液外流和微生物侵染，导致品质下降、货架期缩短[3]。因此，目前有关鲜切果蔬保鲜加工的研究的主要集中在组织褐变和微生物生长的控制上[4-5]。

通常认为，切分损伤强度越大，鲜切果蔬的品质下降越严重[6]。但鲜切加工造成的机械损伤能通过激活细胞防卫机制、调控细胞新陈代谢，诱导果蔬体内合成积累多酚类和黄酮等次生代谢产物，提高抗氧化系统活性，以起到愈伤和抵御机械伤害的作用[7-8]。如Heredia等[9]研究表明鲜切加工能显著增加芹菜、胡萝卜、生菜等果蔬的抗氧化活性及总酚含量；姜爱丽[10]等发现切分处理能显著提高大蒜中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。本课题组前期的研究发现切分处理可促进鲜切火龙果、红心萝卜和莴苣中酚类物质的合成积累，提高抗氧化能力，且切分损伤强度越大，酚类物质积累越多，抗氧化能力也越强[11-13]。此外，植物遭遇机械损伤、低氧、冷害和热激等逆境条件时会大量合成和积累γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA），以协助植物体抵御外界逆境胁迫[14]。GABA在人体内可起到缓解压力、改善睡眠、增强免疫力和降低血压血脂等营养功能作用[15]。研究表明，虫咬造成的机械损伤能显著提高拟南芥和豌豆叶片体内的GABA含量[16-17]，结球甘蓝经切分处理后GABA含量显著增加[18]，鲜切胡萝卜切丝和猕猴桃切片的GABA含量也显著高于完整果实[19-20]。这些研究表明，鲜切加工有望作为一种采后非生物胁迫手段用于提高鲜切果蔬中多酚和GABA等活性成分含量和抗氧化活性，从而提高其营养价值。但有关鲜切加工对哈密瓜果实多酚和GABA等活性成分含量变化的影响鲜见研究报道。为此，本实验研究了不同切分方式对鲜切哈密瓜主要品质指标及总酚、GABA含量和DPPH自由基清除能力的影响，以期为鲜切哈密瓜的科学加工和食用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试材料为‘晓蜜25号’哈密瓜，挑选大小均匀、表面无机械伤的新鲜哈密瓜，随后立即运回实验室。

DPPH、氯化镧 南京杰汶达生物科技有限公司；苯酚、三氯化铁 南京晚晴化玻仪器有限公司；没食子酸、GABA 南京伟沃生物科技有限公司；甘油、L-苯丙氨酸 南京辉亚生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

CR200色差仪 日本柯尼卡美能达公司；GY-1型果实硬度计 衢州艾普计量仪器有限公司；GL-20G-H型冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂；UV-1200型分光光度计 上海美谱达仪器有限公司；14091S手持糖度计 日本Atago公司；VORTEX 2 S025涡旋振荡器德国IKA公司。

1.3 方法

1.3.1 原料处理

将新鲜哈密瓜（Cucumis melovar.saccharinusNO 25 Xiaomi）及所有加工工具均用200 μL/L次氯酸钠溶液浸泡5 min，取出晾干后转至超净工作台中进行切分处理。切去哈密瓜两端约3 cm处并去除果皮和瓜瓤，保留赤道部位。将剩余瓜体按照2 cm厚度先切分成圆柱圈，再分别切成梯形状（上底2 cm、下底5 cm、厚度2 cm）、方块状（2 cmh2 cmh2 cm）和片状（1.5 cmh2.5 cmh1.0 cm），以切分产生的表面积与质量之比表示的切分损伤强度，分别为1.6、2.4、3.5 cm2/g，同时以完整哈密瓜作为对照（损伤强度为0 cm2/g）。随后立即将鲜切哈密瓜装入塑料保鲜盒（15 cmh10 cmh4 cm）中，在10 ℃、相对湿度85%～90%条件下贮藏72 h，并分别于贮藏6、12、24、48、72 h进行取样测定。

1.3.2 指标测定

1.3.2.1 颜色测定

颜色的测定参照马捷等[21]的方法，采用CR200色差仪随机选取若干点测定L、a、b值。

1.3.2.2 透明率测定

鲜切哈密瓜组织透明化伴随着汁液流出和水浸状出现，从感官上评估透明部分体积占哈密瓜片总体积的比例[22]。

1.3.2.3 可溶性固形物质量分数和硬度的测定

可溶性固形物（total soluble solid，TSS）质量分数的测定参照Yuan Li等[23]的方法，随机选取果块，将瓜块汁液挤于手持式糖度计进行测定，结果以百分数（%）表示；用GY-1型果实硬度计测定外侧果肉硬度。

1.3.2.4 菌落总数测定

菌落总数参照GB 4789.2ü2016《食品安全国家标准食品微生物学检验 菌落总数测定》进行测定。

1.3.2.5 抗坏血酸含量测定

抗坏血酸含量的测定参照Arakawa等[24]的方法，单位为mg/100 g，结果以鲜质量计。

1.3.2.6 总酚含量、苯丙氨酸解氨酶活力及DPPH自由基清除能力测定

总酚含量测定参照Slinkard等[25]的方法，单位为mg/100 g，结果以鲜质量计。

苯丙氨酸解氨酶（L-phenylalanine ammonialyase，PAL）活力的测定参考Ke等[26]的方法，单位为U/mg，结果以蛋白质量计。

DPPH自由基清除能力的测定参照Brand-Williams等[27]的方法并略作修改。将2 g哈密瓜冻样用5 mL 90%甲醇溶液充分研磨，随后低温离心20 min得到上清液。取0.2 mL上清液与3.8 mL 120 μmol/L的DPPH-甲醇溶液混匀后，室温下避光放置30 min后进行后续测定，结果以百分数表示。

1.3.2.7 GABA含量和谷氨酸脱羧酶活力测定

GABA含量的测定参照Wang Kaikai等[28]的方法。

谷氨酸脱羧酶（glutamate decarboxylase，GAD）活力的测定参考Li Dong等[29]的方法稍加修改。取1 g冻样，加入2.5 mL pH 9.1 Tris-HCl缓冲液（含体积分数10%甘油、5 mmol/L乙二胺四乙酸、1 mmol/L二硫苏糖醇、1 mmol/L苯甲基磺酰氟、0.5 mmol/L磷酸吡哆醛（pyridoxal-5-phosphatemonohydrate，PLP））研磨后离心。取0.2 mL上清液、0.5 mL pH 5.8磷酸钾缓冲液（含40 μmol/L PLP、3 mmol/LL-谷氨酸），于30 ℃反应1 h，最后加入0.1 mL 0.5 mol/L三氯乙酸终止反应，按文献[28]的方法测定产生的GABA含量。定义每克鲜果实每小时生成1 μg GABA为一个酶活力单位（U），GAD活力单位为U/mg，结果以蛋白质量计。

1.3.2.8 可溶性蛋白含量测定

可溶性蛋白含量的测定参照Bradford[30]的方法，以牛血清白蛋白为标准品。

1.4 数据统计分析

采用Excel 2016软件对数据进行统计，采用Origin Pro 9.0软件绘图，并采用SAS 8.0软件进行方差分析，通过Duncan多重比较方法检验差异显著性，P＜0.05表示差异达到显著水平。

2 结果与分析

2.1 不同切分方式对鲜切哈密瓜颜色及透明率的影响

鲜切哈密瓜在贮藏过程中会出现组织褐变和表面透明化，影响其感官品质和商品价值。在本实验中，L、a、b值越低，鲜切哈密瓜表面越暗，且红、黄色褪去越多，表示鲜切哈密瓜褐变越明显。透明率是水渍透明状体积占总体积的比例，体现了鲜切哈密瓜果肉表面透明程度。由图1A～C可知，随贮藏时间延长，L、a、b值均呈逐渐下降的趋势，且损伤强度越大，下降速度越快，但除72 h外，不同切分方式的色差值总体差异不大。透明率在贮藏期间呈不断上升的趋势，且损伤强度越大，透明率上升速度越快（图1D）。这些结果表明，切分处理可促进组织褐变和表面透明化，且损伤强度越大，这些变化幅度越大。但本实验中，在10 ℃下贮藏72 h后，3种鲜切哈密瓜的褐变及透明化程度均较低，都具有商品价值。

图1 不同切分方式对鲜切哈密瓜L值（A）、a值（B）、b值（C）和透明率（D）的影响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 不同切分方式对鲜切哈密瓜TSS质量分数、硬度、菌落总数和抗坏血酸含量的影响

如图2A所示，鲜切哈密瓜在贮藏期间TSS质量分数不断下降，并随损伤强度的增大而降低，但是其变化量均较小，方块和片状鲜切哈密瓜的TSS质量分数在24 h后差异不显著。如图2B所示，硬度在贮藏期内呈逐渐下降的趋势，且损伤强度越大，硬度下降越明显，表明鲜切处理能加剧哈密瓜果肉的软化。鲜切哈密瓜经切分处理后汁液外流且果肉暴露于空气中，易受微生物污染。菌落总数常用于评价食品卫生质量和细菌污染程度，可以反映鲜切哈密瓜的食用安全品质。如图2C所示，贮藏期间鲜切哈密瓜菌落总数不断增加，且损伤强度越大，越利于微生物生长，但总体上各处理组间区别不大，贮藏结束时，鲜切哈密瓜的菌落总数仍小于106CFU/g。抗坏血酸作为天然抗氧化剂，广泛存在于新鲜果蔬中，是人体维持生命活动必需的物质。如图2D所示，鲜切处理后的哈密瓜在贮藏期间抗坏血酸含量逐渐下降，在贮藏前48 h，方块和梯形切分方式组间的抗坏血酸含量无显著差异。

图2 不同切分方式对鲜切哈密瓜TSS质量分数（A）、硬度（B）、菌落总数（C）和抗坏血酸含量（D）的影响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 不同切分方式对鲜切哈密瓜总酚含量、PAL活力和DPPH自由基清除能力的影响

如图3A所示，贮藏期间对照组总酚含量变化不明显，而切分处理组总酚含量呈现先上升后下降的趋势，在24 h达到峰值，且损伤强度越大，酚类物质积累越多，其中片状哈密瓜在24 h时总酚含量达到5.5 mg/100 g，是此时对照组的1.83 倍。如图3B所示，贮藏期间鲜切哈密瓜的PAL活力呈现先上升后下降的趋势，且损伤强度最大的片状哈密瓜PAL活力提升幅度最大，方块状次之，梯形状最小，而对照组几乎不变。DPPH自由基清除能力可用于反映果蔬抗氧化能力。如图3C所示，贮藏期间不同切分方式的鲜切哈密瓜DPPH自由基清除能力均先升后降，其变化趋势与总酚含量相同，在24 h达到最大值，此时梯形状、方块状、片状处理组分别比对照组提高了50.0%、59.4%、81.1%。这些结果表明，鲜切处理能够激活PAL活性，促进哈密瓜中酚类物质合成积累，最终增强其抗氧化能力，且损伤强度越大，酚类物质积累越多，抗氧化活性提升效果越显著。

图3 不同切分方式对鲜切哈密瓜总酚含量（A）、PAL活力（B）和DPPH自由基清除能力（C）的影响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 不同切分方式对鲜切哈密瓜GABA含量和GAD活力的影响

由图4A可知，贮藏期间对照组GABA含量变化不明显，而鲜切处理组GABA含量在前12 h急剧上升，随后逐渐下降并趋于稳定，贮藏72 h后GABA含量仍高于初始值。不同切分方式处理均能提高GABA含量，且损伤强度越大，GABA含量越高，其中片状哈密瓜的GABA含量最高，在12 h时可达到41.2 mg/100 g，是此时对照组的1.53 倍，表明切片处理最利于促进GABA的合成。GAD可催化谷氨酸脱羧转化为GABA，是GABA支路中合成GABA的关键酶。由图4B可知，贮藏期间鲜切哈密瓜GAD活力先上升再下降，在12 h时达到峰值，其变化趋势与GABA含量一致。哈密瓜经不同切分方式处理后GAD活力均得到提高，12 h时梯形状、方块状、片状哈密瓜的GAD活力分别比对照组高20.8%、41.7%、57.5%，说明损伤强度越大，越利于提高GAD的活性。这些结果表明，鲜切处理可通过激活GAD促进哈密瓜中GABA的合成积累，最终提高其营养价值，且损伤强度越大，GABA积累越多。

图4 不同切分方式对鲜切哈密瓜GABA含量（A）和GAD活力（B）的影响Fig. 4 Effects of different cutting methods on GABA content (A) and GAD activity (B) of fresh-cut Hami melon

3 讨 论

鲜切果蔬由于其新鲜方便等优点逐渐受到消费者的青睐，但与之伴随而来的是鲜切果蔬的品质维持问题。相比完整哈密瓜，鲜切哈密瓜果肉直接暴露至空气中，易出现组织褐变、果肉软化和透明化及微生物侵染，加速品质劣变。因此，有需要通过气调包装[31]、涂膜[32]和使用护色剂[33]等保鲜处理延缓鲜切哈密瓜的品质下降，延长货架期。本实验结果表明，哈密瓜经过鲜切后会使得机体内各类代谢反应更加剧烈而导致品质劣变加速，且损伤强度越大，果肉表面与氧气接触面积越大，品质下降也越快。但本研究采用低温短期贮藏，不同切分方式对色泽、菌落总数、TSS质量分数和抗坏血酸含量等品质指标的影响总体上差异不大，经过72 h贮藏后都维持了较好的品质和商品价值。此外，在保证品质的基础上，不同切分方式还显著提高了PAL及GAD活性、总酚及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营养价值，且损伤强度越大，提升效果越显著。

鲜切处理造成的机械损伤能刺激果蔬机体迅速产生应答反应，产生大量多酚类和黄酮等次生代谢物以抵御机械胁迫[34-35]。研究表明，新鲜果蔬经切分后可诱导苯丙烷代谢途径防御酶PAL活力的提高，促进酚类次生代谢产物的积累，以抵御机械胁迫[36]。高梵[12]和李静[13]等发现鲜切处理红心萝卜和莴苣，能提高其贮藏期间PAL活力和总酚含量，且损伤强度越大，提升效果越显著。Li Xiaoan等[11]发现鲜切火龙果的PAL活力和总酚含量在贮藏期间均先升后降，在2 d时达到峰值，且此时显著高于完整果实。本研究发现，切分处理可激发PAL活性，显著增加鲜切哈密瓜的总酚含量，与完整果实相比，片状哈密瓜总酚含量最高，方块状次之，梯形状最低。这表明鲜切哈密瓜所受的损伤强度越大，通过防御反应产生的酚类物质越多。DPPH自由基清除能力能够反映果蔬体内抗氧化能力。研究表明，酚类物质含量直接影响抗氧化能力[8,13]。本研究发现鲜切哈密瓜DPPH自由基清除能力与总酚含量的变化趋势相同，在贮藏前期有较强的抗氧化能力，而后期逐渐变弱，且损伤强度最大的片状哈密瓜抗氧化能力最强。这表明切分处理能有效提高鲜切哈密瓜的抗氧化能力，且损伤强度越大，对其提升效果越明显。

植物体内GABA的合成包括两条途径，即GABA支路和多胺代谢途径，其中以GABA支路为主，而GAD是GABA支路中直接催化底物谷氨酸转化为GABA的关键酶，故GAD的活力直接影响GABA的积累[37]。研究表明，切分处理造成的机械损伤可破坏正常细胞分区，使液泡膜破裂，将有机酸释放至细胞质中，最终形成微酸环境，而GAD活力的最适pH值范围是5.5～6.0，故此环境有利于提高GAD活性，促进GABA的合成积累，防止细胞过度酸化[38]。有研究表明，结球甘蓝内、外叶经过切分处理于室温放置5 min后GABA含量分别比对照组提高了89.0%和51.0%[18]。Hou Ying等[19]发现胡萝卜丝中GAD活力和GABA含量均先升后降，在3 h时达到峰值，且显著高于完整胡萝卜的GABA含量峰值。侯莹等[20]研究发现切分处理猕猴桃能激活其GAD，促进GABA的合成积累并于6 h时达到峰值，其中损伤强度最大的切丁处理组GABA含量最高，比对照组提高约30%。本研究发现，GABA含量与GAD活性有着相同的变化趋势，不同切分方式均可提高GAD活性和GABA含量，其中切分强度最大的片状哈密瓜中GABA含量最高。这表明切分处理能通过激活GAD以促进鲜切哈密瓜中GABA的合成积累，提高其营养价值，且损伤强度越大，对其提升效果越显著。

综上所述，鲜切处理可加速鲜切哈密瓜品质的下降，但同时能提高鲜切哈密瓜中PAL和GAD的活性，促进酚类和GABA合成积累，进而提高鲜切哈密瓜的抗氧化能力和营养价值，且损伤强度越大，对其提升效果越显著，其中切片处理酚类物质和GABA积累最多，抗氧化活性最高。