周 然，吳 瓊

(1．上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306;2．農(nóng)業(yè)農(nóng)村部冷庫及制冷設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心(上海)，上海201306)

商業(yè)運輸中，公路運輸是最重要的一種運輸方式，其中，運輸易腐貨物時最常用的是卡車運輸［1］。在中國，哈密瓜、獼猴桃和梨等多采用卡車運輸，但由于冷鏈運輸體系的不完善［2］，運輸過程中振動脅迫會導(dǎo)致運輸貨物產(chǎn)生損傷，引起貨架期短、腐爛率高的現(xiàn)象，造成巨大的經(jīng)濟損失。

哈密瓜(Cucumis melo var．saccharinus)源自新疆，果肉清香爽口、脆嫩多汁，倍受消費者喜愛，但是上海、北京等地也成為哈密瓜除在新疆以外的主要銷售地［3］。為了消除地域限制［4］，取得更好的經(jīng)濟效益，需將哈密瓜從原產(chǎn)地輸送至上述銷售地。而長距離的運輸及振動脅迫會促進哈密瓜的呼吸作用，加速果實老熟、腐爛，進而造成巨大經(jīng)濟損失?？稻S民等［5］研究發(fā)現(xiàn)，梨所受到的機械損傷隨著振動加速度的增加以及振動頻率的減小而嚴重。Jarimopas等［1］研究橘子在道路上運輸時發(fā)現(xiàn)土路、水泥路、瀝青路使橘子受到機械損傷的程度依次降低，而對橘子的傷害與運輸速度呈正比。曾媛媛等［6］初步研究了長途運輸對哈密瓜貯藏品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)運輸振動能夠加速哈密瓜的生理生化反應(yīng)進而加快哈密瓜成熟衰老。但不同道路對哈密瓜生理軟化及細胞壁的影響暫無報道。因此本研究以哈密瓜為材料，研究不同振動對果實貯藏過程中生理軟化及細胞壁代謝的影響，以期為尋找降低振動對哈密瓜品質(zhì)損傷的方法提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1．1 試驗裝置

半掛車:華俊牌，噸位 20 t，裝載量 12.7 t。運輸總路程約800 km。運輸過程中，半掛車的車廂后部安有一個加速度傳感器，距車廂后板的距離為1 m。運輸過程中每隔3 min收集振動數(shù)據(jù)。運輸結(jié)束后拆下測試裝備并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦，通過軟件處理，得到一個加速度頻譜圖。

本試驗?zāi)M設(shè)置4種等級公路，分別為高速公路、一級公路、二級公路及三級公路，采用上述方法得到對應(yīng)在61～90 km·h－1速度下的功率譜密度圖(圖1)，再將譜圖導(dǎo)入 MPA408/LS444M振動臺試驗系統(tǒng)(北京航天希爾測試技術(shù)有限公司)，利用振動臺模擬公路運輸振動。

1．2 設(shè)備

MPA408/LS444M振動臺試驗系統(tǒng)(北京航天希爾測試技術(shù)有限公司);UV2100可見紫外分光光度計(上海尤尼柯儀器有限公司);TA-XT plus型物性儀(Stable Micro System公司)。

1．3 材料處理

哈密瓜采自上海浦東水果園，選用大小、顏色且成熟度(根據(jù)果農(nóng)建議及顏色外觀判斷，選擇適合長途運輸?shù)陌顺墒旃芄?一致，無機械損傷和病蟲害感染的哈密瓜用于試驗。采購來的哈密瓜在運輸過程中，用塑料網(wǎng)托包好裝進紙箱。對試驗用的哈密瓜采用如下分組:一組不作任何處理，為對照組;另一組為振動處理組，哈密瓜被放置在振動臺上，模擬在高速公路、一級公路、二級公路和三級公路4種等級公路運輸條件下振動15 h，振動結(jié)束后，哈密瓜于23℃(室溫)下貯藏，每隔7 d測定一次指標，共測28 d。

1．4 測定方法

1．4.1 硬度

參考秦宗權(quán)等［7］的方法略作修改。取10等份3 cm厚的赤道處哈密瓜(每組取3個哈密瓜)，用TA-XT plus型物性質(zhì)構(gòu)儀測定每份中心點的硬度，即每個哈密瓜測定10次，選擇直徑6 mm柱形探頭，測定速度為5 mm·s－1，觸發(fā)力為25 g。

1．4.2 果膠類物質(zhì)的提取、分離

參考 Fishman 等［8］和 Brummell等［9］的方法。分別提取水溶性果膠、離子結(jié)合型果膠、共價型果膠，其中果膠含量用硫酸咔唑法測定，顯色條件為在1.0 mL濾液中，加入0.25 mL 0.1%咔唑-無水乙醇溶液，迅速加入5.0 mL硫酸，在85℃水浴中加熱20 min，自來水浴中冷卻，顯色后1.5 h內(nèi)在525 nm波長條件下測定，含量表示為mg·g－1。

1．4.3 果膠降解相關(guān)酶活性

圖1 高速公路(a)、一級公路(b)、二級公路(c)、三級公路(d)四種等級公路在61～90 km·h－1速度下行駛15 h的功率譜密度圖Fig．1 Power special density levels of the normal load truck during transport at the speed of 61 ～90 km·h－1for 15 h on highways(a)，ARs(b)，SRs(c)，and TRs(d)

參考Zhou等［10］的方法。多聚半乳糖醛酸酶(PG)的測定:取20 g哈密瓜果肉，加入40 mL含0.015 g CDTA，1.169 g NaCl，2 g PVP 的 pH 7.0磷酸緩沖溶液，冰浴研磨，抽濾所得上清液即PG提取液。PG活性測定，取0.1 mL酶提取液，加入0.5 mL 0.2 mol·L－1乙酸緩沖液(pH 4.5)和0.5 mL果膠(1%)，37℃恒溫水浴1 h，再加入0.7 mL DNS顯色液，沸水浴中顯色5 min后，先冷卻再加入10 mL蒸餾水，于540 nm下測定其吸光值，空白對照采用滅活過的酶提取液。根據(jù)半乳糖醛酸標準曲線計算生成半乳糖醛酸量，以37℃下每分鐘催化生成1 μmol還原糖基團所需的酶量為一個酶活力單位。果膠酯酶(PE)的測定:取10 g哈密瓜果肉漿與10 mL pH 8.0，0.5 mol·L－1Tris-HC1( 含 1 mmol·L－1CDTA，5%PVP，2 mol·L－1NaCl)溶液混和，得到濃度為 1%的果膠溶液。取10 mL事先在沸水中鈍化的酶液(pH 7.0)，檢測樣加入10 mL酶液(pH 7.0)。于30℃水浴保溫，每隔一段時間加0.01 mol·L－1NaOH溶液，以維持pH環(huán)境不變。30 min內(nèi)所加的NaOH當(dāng)量數(shù)就是酶作用后釋放出游離羧基的當(dāng)量數(shù)。用牛血清蛋白測定粗酶液中蛋白含量［3］。

1．5 數(shù)據(jù)處理

試驗指標重復(fù)測定3次，數(shù)據(jù)差異性利用軟件SPSS 20.0中的Duncan法進行方差分析、顯著性水平分析等多重比較，同時使用 Origin Pro V8.6繪制曲線。

2 結(jié)果與分析

2．1 振動處理對哈密瓜硬度的影響

果實硬度是反映果實質(zhì)地的重要指標，果實軟化的重要表現(xiàn)就是果實的硬度下降，也是反映果實成熟衰老的重要指標之一［11］。圖2顯示，哈密瓜硬度隨著貯藏時間的延長而降低，而硬度變化呈現(xiàn)先快速下降后緩慢下降的趨勢，這說明哈密瓜在貯藏的過程中，隨著貯藏時間的延長，果實不斷成熟軟化。而從圖2中也可以看出，振動處理組的下降趨勢均較對照組明顯，在28 d時，經(jīng)高速公路、一級公路、二級公路、三級公路振動處理的哈密瓜硬度分別是對照組的1.17，1.56，2.81，4.11倍(P＜0.05)，這說明運輸振動影響哈密瓜在貯藏過程中的硬度，加速生理軟化，降低哈密瓜的新鮮程度，其中三級公路更能加速果實軟化。

圖2 振動處理對哈密瓜硬度的影響Fig．2 Effect of vibration treatment on firmness of Hami melon

2．2 振動處理對哈密瓜果膠類物質(zhì)的影響

2．2.1 水溶性果膠

由圖3-a可見，哈密瓜在貯藏的過程中，水溶性果膠含量逐漸增加，這說明哈密瓜隨著貯藏時間的增加，原果膠不斷降解為可溶性果膠，果實不斷成熟，這與硬度的變化趨勢一致。而在貯藏7 d后，振動處理組哈密瓜的水溶性果膠較對照組顯著上升，在28 d時，高速公路、一級公路、二級公路、三級公路運輸振動處理的果實水溶性果膠含量分別是對照組的1.15、1.23、1.41、1.52 倍(P＜0.05)，運輸振動能夠顯著促進果實成熟，且二級公路及三級公路較高速公路及一級公路更為顯著(P＜0.05)。

2．2.2 共價結(jié)合型果膠

共價結(jié)合型果膠是通過共價酯鍵與其他細胞壁多糖連接，存在于整個初生細胞壁。由圖3-b可知，在貯藏過程中，其含量逐漸降低，且在7 d后振動處理組較對照組的共價結(jié)合型果膠顯著降低(P＜0.05)，貯藏28 d時，高速公路、一級公路、二級公路、三級公路運輸振動處理的果實共價結(jié)合型果膠含量分別是對照組的2.18、3.13、3.41、5.16倍(P＜0.05)，其中三級公路運輸振動的破壞作用最為顯著(P＜0.05)。

圖3 振動處理對哈密瓜水溶性果膠(a)、共價結(jié)合型果膠(b)、離子型果膠(c)含量的影響Fig．3 Effect of vibration treatment on water-soluble pectin(a)，CDTA-soluble pectin(b)，and carbonated-soluble pectin(c)content of Hami melon

2．2.3 離子型果膠

離子型果膠主要是由離子交聯(lián)型果膠組成，主要存在于中膠層。由圖3-c可知，在貯藏過程中，其含量逐漸降低，且在7 d后振動處理組較對照組的離子型果膠顯著降低(P＜0.05)，貯藏28 d時，高速公路、一級公路、二級公路、三級公路運輸振動處理的果實離子型果膠含量分別是對照組的1.91、2.83、3.47、5.41 倍(P ＜0.05)，三級公路運輸振動的破壞作用最為顯著(P＜0.05)。

2．3 振動處理對哈密瓜果膠降解相關(guān)酶活性的影響

2．3.1 多聚半乳糖醛酸酶

由圖4-a可知，哈密瓜果實的PG活性在貯藏過程中逐漸升高。在貯藏7 d后，經(jīng)振動處理后的哈密瓜PG均維持較高的活性，且顯著高于對照組(P＜0.05)。在貯藏28 d時，高速公路、一級公路、二級公路、三級公路運輸振動處理的果實離子型果膠含量分別是對照組的1.30、1.41、1.60、2.02 倍。

2．3.2 果膠酯酶

由圖4-b可知，哈密瓜果實PE活性在貯藏過程中活性先上升，達到一個最大值后再逐漸下降。在貯藏7 d后，經(jīng)振動處理后的哈密瓜PE均維持較高的活性，且顯著高于對照組(P＜0.05)。在貯藏28 d時，高速公路、一級公路、二級公路、三級公路運輸振動處理的果實離子型果膠含量分別是對照組的1.11、1.21、1.32、1.43 倍(P ＜0.05)。

圖4 振動處理對哈密瓜對多聚半乳糖醛酸酶(a)和果膠酯酶(b)活性的影響Fig．4 Effect of vibration treatments on polygalacturonase(a)and pectinesterase(b)activity of Hami melon

3 討論

果實軟化的主要機制是果肉細胞胞間果膠質(zhì)降解，細胞相互分離［11］。在果實成熟過程中，原果膠不斷降解為可溶性果膠，細胞結(jié)構(gòu)也隨之受損，胞間層電子密度降低，并且隨著微纖維絲間果膠和纖維素物質(zhì)的溶解［12］，微纖維絲結(jié)構(gòu)變得松弛而軟化［13］，細胞壁變薄，大量細胞壁結(jié)構(gòu)消失，細胞變圓且趨于分散，果肉硬度隨之下降［14］。本試驗發(fā)現(xiàn)，哈密瓜在貯藏的過程中，硬度逐漸下降，說明果實逐漸軟化成熟。而運輸振動會顯著促進哈密瓜的生理軟化(P＜0.05)，其中以三級公路對其促進最為顯著(P＜0.05)。此外，從圖3可以發(fā)現(xiàn)，水溶性果膠隨著貯藏時間的增加而逐漸增加，而離子型果膠和共價結(jié)合型果膠逐漸降低，這是因為，伴隨著果實成熟軟化，原果膠降解成可溶性果膠，水溶性果膠含量在貯藏的過程中逐漸增加［15－17］;離子型果膠和共價結(jié)合型果膠逐漸降解，從而使初生壁解體［18］，細胞間的黏合力降低［19］，細胞分區(qū)消失而失去膨壓，造成細胞黏度和果實硬度下降，最終導(dǎo)致果實的軟化［20］。這些結(jié)果充分表明了果膠的降解與果實的成熟軟化有著密切的聯(lián)系。

而從圖4中可以發(fā)現(xiàn)，哈密瓜在貯藏的過程中，多聚半乳糖醛酸酶逐漸上升，果膠酯酶在21 d有峰值。細胞壁的降解是哈密瓜果實軟化和品質(zhì)改變的主要因素，而與細胞壁降解相關(guān)的因素即為與細胞壁降解相關(guān)的酶類［21－22］。果蔬細胞壁成分果膠的分解主要原因是多聚半乳糖醛酸酶和果膠酯酶一起作用的結(jié)果［23］，果膠的甲氧基基團由于果膠酯酶的作用而被脫去，而多聚半乳糖醛酸酶則以果膠酯酶發(fā)生作用的產(chǎn)物為底物，多聚半乳糖醛酸中的α-1，4-D-半乳糖苷鍵以及果膠分子被分解為小分子物質(zhì)［24－26］。一般認為多聚半乳糖醛酸酶降解甲氧基果膠的活性比降解脫甲氧基果膠活性小［27］，因此果膠酯酶影響多聚半乳糖醛酸酶對細胞壁的果膠物質(zhì)敏感程度。在貯藏的過程中，多聚半乳糖醛酸酶及果膠酯酶均呈現(xiàn)上述的趨勢，這說明哈密瓜在貯藏的過程中，酶活性不斷增加，細胞生理生化反應(yīng)不斷加快，從而促使不溶性果膠逐漸分解為水溶性果膠，進而促使哈密瓜細胞壁變薄、原生質(zhì)層消失、細胞壁的黏著度消失，果實細胞成熟軟化。

而在運輸過程中，果蔬與包裝箱或者果蔬之間交互的接觸部分會承受各種壓力，如擠壓、摩擦、碰撞、沖擊等。當(dāng)損害果蔬的這些作用力相對強度比較高時，果蔬會受平淺形表面損傷，且會因為外力的反復(fù)作用，果蔬細胞間的連接力與細胞間的強度會發(fā)生變化，導(dǎo)致脆性或塑性損傷，使其變軟［4，28］。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，哈密瓜經(jīng)運輸振動處理后，硬度下降速度較對照組顯著加快，而硬度是反映果實質(zhì)地的主要指標之一，進而表明振動處理會加速果實軟化。而果實軟化與細胞壁有關(guān)，細胞壁中的主要成分有果膠、纖維素、半纖維素等。而哈密瓜在貯藏的過程中，細胞壁中重要的結(jié)構(gòu)物質(zhì)果膠逐漸由不溶性的原果膠降解成可溶性果膠，運輸振動會促進哈密瓜的生理生化反應(yīng)，酶活性升高，從而促進原果膠降解，加快果實成熟軟化。而通過試驗數(shù)據(jù)可以推測，三級公路模擬振動的頻率與哈密瓜的固有頻率最相近，對哈密瓜的品質(zhì)影響最大。所以在哈密瓜的運輸過程中，為保障哈密瓜品質(zhì)應(yīng)該避免選擇三級公路進行貨運，在每個哈密瓜外部套一個網(wǎng)套減少機械損傷，或者使用一些化學(xué)的保鮮方法。同時，通過此試驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，不同道路的運輸振動會不同程度地促進哈密瓜的成熟軟化，這說明可以通過控制運輸振動的強度及時間來控制哈密瓜成熟度，是今后研究哈密瓜物理催熟的方向。