货架陈列期红光照射延缓鲜切西瓜品质劣变

时月 张慧君 马越 王宇滨 赵晓燕 张超

摘 要： 为了评价货架陈列期间光照处理对鲜切西瓜品质的影响，在4 ℃货架陈列期间，使用白光、红光、绿光和蓝光对鲜切西瓜进行光照处理4 d，比较样品失重率、硬度、颜色和风味等品质特征。结果发现，红光处理的光源主要发射峰位于620～650 nm，光谱纯度为100%，强度为（1 104.7±55.7） lx。红光处理使鲜切西瓜的失重率降低至1.81%，比白光处理的失重率降低了51.1%，可溶性固形物含量比白光处理提高4.9%，并且红光处理有效维持果实原有的硬度、颜色和香气。因此，红光处理可延缓鲜切西瓜品质的劣变。

关键词： 鲜切西瓜；无籽西瓜；红光照射；劣变；风味

Abstract： The effect of light exposure treatment during shelf display on qualities of fresh-cut watermelon was evaluated. The fresh-cut watermelon was exposed with white， red， green， and blue light exposure during the shelf display at 4 oC for 4 d， and their weight loss， firmness， color， and aroma were compared. The maximum emissions of red exposure was located in 620-650 nm with the purity of 100% and intensity of （1 104.7±55.7） lx. Red exposure reduced the weight loss rate to 1.81%， which was 51.1% less than the white light exposure. The red exposure also improved the soluble solid content， 4.9% higher than the white exposure. Moreover， the red exposure maintained the firmness， color， and aroma of fruit cubes. Therefore， the red light exposure could retard the quality deterioration of the fresh-cut watermelon.

Key words：Fresh-cut watermelon；Seedless watermelon；Red exposure；Deterioration；Aroma

鮮切西瓜是将新鲜西瓜经过清洗、去皮、切块和包装等工序生产的快速消费品，具有安全、方便和无废弃物等优点，深受消费者喜爱[1-2]。目前，鲜切西瓜主要是陈列于商场或超市的4 ℃冷藏柜中，采用白色日光灯管照明，一般销售的货架期为3～5 d。但是，在货架陈列期间，鲜切西瓜易出现汁液渗出和风味劣变等问题[3-6]。

光照处理是在货架陈列期间采用特定波长的光源进行照射，延长水果或蔬菜货架期，具有操作简单、安全、无残留等优点[7-10]。并且，光照处理作为植物代谢过程中的光控制信号因子，是维持部分果实正常代谢的必要条件[11-12]。研究发现，蓝光照射（405 ± 5 nm）可以抑制鲜切木瓜和杧果中的Salmonella spp.的生长，延长其货架期[8， 12]；使用2 500 lx的白光照射可以延缓鲜切生菜的褐变和腐败[13]；白光照射将新鲜花菜中多酚氧化酶和过氧化物酶的活性分别降低至26%和16% [9]；白光照射还降低豇豆的失水率，维持其可溶性固形物含量[14]。但是关于特定波长光照对鲜切西瓜品质影响的研究还鲜有报道。

项目组研究发现，使用3 000 lx的白光照射可以抑制鲜切西瓜的汁液损失，延长其货架期[3]。但是，白光是由红光、绿光、蓝光等不同波段的光谱组成。因而，本研究进一步讨论红光、绿光和蓝光对鲜切西瓜品质的影响。笔者以无籽西瓜‘国蜜2号为原料，分别使用红光、绿光和蓝光代替现有的白光进行照明，评价果实在货架期期间失重率、硬度、颜色和风味等品质特征的变化规律，探索适用于鲜切西瓜的陈列方式，为延长鲜切西瓜货架期提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

无籽西瓜‘国蜜2号（北京蔬菜研究中心农场），DPPH（1，1-二苯基-2-三硝基苯肼），乙醇，Trolox原液，荧光素钠，磷酸二氢钾，磷酸氢二钾，钼酸铵，草酸-EDTA，5%硫酸，偏磷酸-乙酸缓冲液，试剂均为分析纯。

商用陈列柜（北京二商福岛机电）；红、绿、蓝、白T8分体型LED灯管（中山市蓝鲨照明有限公司），规格1.2 m，18 W；TS型削皮机为实验室研制；TA-XT plus 质构分析仪（英国Stable Micro System公司）；电子鼻（德国Airsense分析仪器有限公司）；CM-3700台式分光测色仪（KONICA MINOLTA公司）；UV-1800紫外分光光度仪（日本岛津）；便携式可溶性固形物测定仪（广州爱宕科学仪器有限公司）；EOS 600D型数码相机（日本佳能公司）；光通量TES-1339R Data Logger（德生电器有限公司，中国台北）；照度计（美能达D500，美能达科技有限公司，日本）。

1.2 鲜切西瓜光照处理

将西瓜在10 ℃冷库放置24 h，使用100 mg·L-1的次氯酸钠溶液对果实表面进行消毒，静置沥水，在洁净车间内使用削皮机去除西瓜果皮，手工将果肉切成2.5 cm×2.5 cm×2.5 cm的果块，置于保鲜盒中，每盒约280 g，放置于4 ℃的双门冷藏柜贮藏，进行白光、红光、蓝光和绿光处理，每个处理9盒。具体将冷藏柜的每层分别装备白色、红色、蓝色和绿色的LED灯，层与层之间放置隔板避免光污染，冷藏柜外面维持30 lx的基础照明，将样品在各层进行光照处理，贮藏4 d后取出测定样品的品质。试验共进行3批处理，以未贮藏的样品作为CK。

1.3 照射特性测定

使用照度计对光源进行测定，将照度计探头置于保鲜盒内部，与样品的实际高度和温度保持一致。照度的颜色使用Yxy空间表示，Y表示亮度，x和y是从3刺激值XYZ中计算出来的色度值，见计算公式（1）。照度的纯度为白点和样品的距离除以白点和光谱点之间的距离。

将光通量计置于保鲜盒内部，与样品的实际高度和温度保持一致测定光通量。

1.4 失重率、颜色和可溶性固形物含量的测定

样品失重率为样品贮藏前后的质量差与贮藏前质量之比作为样品的失重率。颜色以反射率的方式进行测定，每个处理正反面共测6次，取平均值。2个样品之间的色差为2个样品L值、a值和b值之差的平方和的平方根。可溶性固形物含量以糖度计测定。

1.5 硬度

使用TA-XT plus质构分析仪的P/5探头测定样品硬度：测试前速度10 mm·s-1；测试速度2 mm·s-1；测试后速度10 mm·s-1，下压距离15 mm，设定最小感知力5 g，选择测试过程中平均力的大小表示硬度，每次测试位置均匀，每个样品取20个点，取平均值。

1.6 水渍化损伤比例的测定

样品使用Canon EOS600D拍照，保持所有照片的曝光参数一致，使用Image-Pro Plus软件处理照片。将RGB色系中红色序号140～190的像素点标记为黄色。将黄色像素点的数量与果实像素点数量之比作为水渍化损伤比例。

1.7 电子鼻测定

分别称取样品10 g置于顶空进样瓶中，室温25 ℃下，平衡5 min后直接将进样针头插入样品瓶，采用顶空吸气法进行电子鼻分析实验。测定条件：传感器清洗时间100 s、传感器归零时间5 s、样品准备时间5 s、进样流量400 mL·min-1，检测时间120 s。完成1次检测后系统进行清零和标准化，然后再进行第2次顶空采样。统计分析10个不同选择性传感器的G/G0值。采用主成分分析表征样品之间的差别。

1.8 数据处理与统计

试验3次重复，将3次的试验结果计算平均值和标准偏差，使用统计分析软件DPS 7.05进行处理，Ducans新复极差法进行显著性分析。采用Origin 8.0软件绘制图像。

2 结果与分析

2.1 光源特性

图1显示光照处理中光源的特性。红光、绿光和蓝光处理中光源80%的能量分别集中于620～650、510～530和450～470 nm，无重合部位，而白光80%的能量与红光、绿光和蓝光均有重合部位，证明4种光源的特征性明显，差别明显；赫姆霍兹图显示出红光和蓝光均位于638和442 nm的主波长轨迹上，纯度接近100%，进一步验证了上述光谱能量分布无重合的结论，而绿光的补充波长位于520 nm，纯度为86.4%；与红光、绿光和蓝光不同，白光位于黑体轨迹上，显示出日光光谱特征；白光、红光、绿光和蓝光的照度强度分别为（2939.7±155.6）、（1104.7±55.7）、（2977±181.5）和（155.1±15.3）lx。因此，红光、绿光和蓝光处理的光谱特征差别显著，具有对产品照明的功能；白光处理的光源接近于普通的日光照射，强度高于目前商场和超市冷藏柜的照明强度。

2.2 光照处理对鲜切西瓜失重率的影响

图2显示光照处理对鲜切西瓜失重率的影响。与白光处理相比，红光和绿光处理组的失重率显著降低，而蓝光处理组的失重率显著提高，其中，红光处理的失重率为1.81%，比白光处理（3.70%）的失重率降低了51.1%。因此，红光处理有利于降低鲜切西瓜的失重率。

2.3 光照处理对鲜切西瓜可溶性固形物含量的影响

图3显示光照处理对鲜切西瓜可溶性固形物含量的影响。与CK组相比，各光照处理组的可溶性固形物含量均显著提高。值得注意的是红光和绿光处理组可溶性固形物含量无显著性差别，显著高于白光和蓝光处理组的可溶性固形物含量。因而，红光和绿光处理有利于提高鲜切西瓜可溶性固形物含量。

2.4 光照处理对鲜切西瓜硬度的影响

由图4可知，与CK组相比，白光、绿光和蓝光处理组的鲜切西瓜硬度显著降低；在光照处理组之中，红光处理组的样品硬度相对最高，显著高于其他光照处理。因此，红光处理有利于维持鲜切西瓜果实硬度。

2.5 光照处理对鲜切西瓜颜色及其水渍化损伤程度的影响

表1显示光照处理对鲜切西瓜颜色的影响。与白光处理相比，红光、蓝光和绿光处理均有利于维持产品原有的颜色，其中，红光处理后鲜切西瓜的ΔE最小，白光處理组的ΔE最大，而绿光和蓝光处理组居中。值得注意的是，红光处理的a值与CK组相似，而白光和蓝光处理显著性降低了a，而a主要代表了样品的红色度。因此，红光对鲜切西瓜的颜色影响最小，并有效维持果实原有的红色。

图5显示光照处理对鲜切西瓜水渍化损伤程度的影响，可以发现CK的部分果实边缘就发生水渍化损伤。在经过光照处理后，各处理的水渍化损伤比例提高，红光和绿光处理的水渍化损伤比例相对较低。同时可以发现，红光处理后果实的红色保持较好，与CK相似，而白光和蓝光处理后，果实的红色度降低，与CK差异明显。

2.6 光照处理对鲜切西瓜气味的影响

图6显示了光照处理对鲜切西瓜风味的影响。研究采用主成分分析的方法对电极传感器的信号进行降维处理，获得主成分1和主成分2，其对样品香气的贡献率分别为98.5%和0.97%，两者对香气贡献之和达到99.6%，可以表征样品香气之间的差别。在主成分1上，红光处理的香气与CK最接近，绿光和蓝光处理与CK的区分度较大；在主成分2上，各光照处理与CK的区分度不大。

进一步考察10根电极传感器信号对主成分1和主成分2 的贡献，可以发现W1W和W5S传感器对主成分1的贡献较大，另外8根传感器对主成分1的贡献相似，且均为正值；W2W和W2S对主成分2的贡献值较大，W1S、W1C、W3S、W3C、W5C、W5S和W6S次之，而W1W的贡献率为负值。结合主成分1和主成分2对样品香气的贡献率分别为98.5%和0.97%，可以判定W1W和W5S传感器是判定鲜切西瓜风味变化的主要依据。原因在于，在鲜切西瓜4 d的货架期中，微生物会代谢产生少量硫化物，而W1W对无机硫化物非常敏感；西瓜的特征香气组分主要是壬烯醛和壬烯醇及其衍生物，属于短链烷烃芳香组分，其成分的变化会影响样品的香气，而W5S对短链烷烃芳香组分较为敏感。由此证明，引起鲜切西瓜风味改变是微生物代谢和果实香气组分自身代谢2方面共同作用的结果，红光处理有利于维持样品原有的香气。

3 讨 论

红光照射降低了鲜切西瓜的失重率，该结论与史君彦等[14]的结论一致，他们采用不同颜色的LED光源照射豇豆，结果发现红光和绿光处理豇豆的失重率显著低于白光处理的失重率。其原因可能有2个方面，一方面于货架期期间，果实失重，从而可溶性固形物含量比例提高；另一方面，果实的糖代谢会进一步提高单糖和双糖的含量[15]，从而可溶性固形物含量提高。同时，研究者进一步发现，果蔬的失重率还与光照的强度相关[3]，他们发现生菜在高光照（2 500 lx）、低光照（500 lx）和黑暗环境中的失重率分别为1.74%、1.35%和1.05%。由此推测，红光光照处理的强度能保证货架展示照明即可。

红光处理有利于维持鲜切西瓜原有的颜色，尤其是保留了原有的红色色度。与本研究结论一致，王连伏等[16]也发现红光处理有利于维持西兰花原有的颜色。但是，部分研究者认为鲜切果蔬颜色的变化主要来源于样品的加工过程和成熟过程，光照仅仅起到辅助作用[8]。

4 结 论

通过比较白色、红色、绿色和蓝色光照处理对鲜切西瓜失重率、硬度、颜色和风味等品质特征的影响，结果发现，红光处理的光源主要发射峰集中于620～650 nm，纯度为100%，强度为（1 104.7±55.7） lx。红光处理使鲜切西瓜的失重率降低至1.81%，比白光处理的失重率降低了51.1%，鲜切西瓜的可溶性固形物含量比白光处理提高4.9%，并且红光处理能有效维持果实原有的硬度、颜色和香气。因此，红光处理延缓鲜切西瓜品质的劣变。

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