鄧青芳,馬風偉,許 粟,程永友,王 瑞

(1.貴州師范大學,貴州省山地環(huán)境信息系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境保護重點實驗室,貴州貴陽 550001;2.貴陽學院食品與制藥工程學院,貴州貴陽 550005)

姜(Zingiberisrhizoma)為姜科植物姜(ZingiberofficinaleRosc)的干燥根莖[1]。姜屬多年生草本植物,也是傳統(tǒng)的藥食兩用植物,同時其莖、葉、花等亦可提取精油用于飲料及化妝品香料中[2]?，F(xiàn)代化學研究發(fā)現(xiàn),姜的化學成分有揮發(fā)油和姜辣素類,其中姜辣素類物質是其主要的功能性物質,姜辣素類成分主要包括6-姜酚(6-gingerol)、8-姜酚(8-gingerol)和10-姜酚(10-gingerol)等(圖1)。

圖1 鮮姜中3種活性成分的結構Fig.1 Structure of three compounds in ginger

隨著人們消費習慣的改變及現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)展,鮮姜的消費呈上升趨勢,雖然鮮姜具有較好的口感及認可度,但鮮姜由于含水量大及采后生理活動旺盛等特點,導致其在在常溫下貯藏(5～7 d)就會出現(xiàn)發(fā)霉、腐爛等問題,而傳統(tǒng)的姜窖貯藏方式易導致鮮姜活性成分喪失,腐爛甚至產(chǎn)生有害成分[3-6]。嚴重影響了鮮姜的貨架期及商品價值。因此探究適宜的貯藏保鮮條件,既保證鮮姜中的活性成分,又延長鮮姜的貨架壽命對鮮姜的開發(fā)利用,有著至關重要的意義[3]。

近年來,1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)和二氧化氯(chlorine dioxide,ClO2)等新型的保鮮劑在果蔬保鮮方面廣泛應用,起到很好的保鮮效果并帶來較好的經(jīng)濟效益[7-10]。1-MCP為一種新型的乙烯受體抑制劑,能不可逆地阻斷乙烯與乙烯受體的結合,進而阻斷乙烯誘導的果蔬成熟后的一系列生理反應[11-13]。ClO2是一種安全的消毒劑,0.1 ppm的濃度即可起到殺滅致病菌的作用,廣泛應用于水體的消毒和食品的保鮮[5,14-15]。臭氧具有很強的氧化能力和殺菌作用,其通過破環(huán)致病菌的微生物膜,進而破環(huán)膜內的脂蛋白和脂多糖上的雙鍵,導致細胞死亡,合適濃度的臭氧可以用在果蔬保鮮及食品加工過程中[16-18]。

目前,1-MCP在鮮姜上的研究主要集中在感官評價及采后生理上,而針對1-MCP處理對鮮姜中活性成分含量影響的研究較少。本文通過先采用ClO2和臭氧消毒處理,再通過使用不同濃度1-MCP分別處理鮮姜后低溫(1±0.3) ℃貯藏,研究鮮姜在貯藏過程中各品質指標和活性成分含量的變化,探討鮮姜保鮮的最適1-MCP濃度,為鮮姜的貯藏保鮮提供更多的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮姜 貴州黔棠姜有限公司,樣本保存在貴陽學院食品與制藥工程學院冷藏庫,貯存編號分別為:20194060、20194061、20194062;1-MCP、ClO2咸陽西秦生物有限公司;6-姜辣素、8-姜酚和10-姜酚 中國食品藥品檢定研究院,批號分別為111833-201705、111993-201601、111994-201501;甲醇、乙腈 色譜級,美國天地Tedia公司;甲酸、磷酸 上海阿拉丁生化科技股份有限公司;無水乙醇、95%乙醇 分析純,天津市科密歐化學試劑有限公司;MILLI-Q IQ7000純水機 德國默克集團公司。

Essentia LC-20系列高效液相色譜儀 日本島津制作所;QUINTIX-224電子分析天平 德國Sartorious公司;SK7200H高頻臺式超聲波清洗器 上?？茖С晝x器有限公司;FL802A型臭氧發(fā)生器 深圳市飛力電器科技有限公司;精準控溫保鮮庫(±0.3 ℃,RH 90%±5%) 國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程中心監(jiān)制;FA1004電子分析天平 上海良平儀器儀表有限公司;AⅡ型分析研磨機 德國IKA艾卡儀器設備有限公司;Delta Trak 11036型電子溫度計 美國Delta TRAK公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理方法 鮮姜采收后,用自來水洗去泥沙,晾干,選取表面無病害,大小一致的小黃姜作為實驗原料。置于25 ℃空調房內,用工業(yè)電扇處理2 h。使用高阻隔PE塑料薄膜搭建5個體積相同的塑料帳子(體積為1 m3/個),將預冷處理后的鮮姜樣品隨機分成5組,即0(對照組)、0.5、1.0、5.0、20.0 μL/L組。依次編號1～5號樣品,將樣品分別置于事先配好的濃度為100 mg/L的ClO2溶液中浸泡10 min,撈出后瀝干,裝入筐中并分別放入相應的帳內,使用臭氧發(fā)生器通氣管對帳內的鮮姜樣品進行臭氧處理,使用臭氧檢測儀實時檢測臭氧并使其濃度穩(wěn)定在100 μL/L,處理2 h后,停止通入。將稱量好的1-MCP倒入裝有蒸餾水的燒杯中并迅速置于各濃度組帳內,立即用密封膠密封開口處,熏蒸處理12 h。CK組不作1-MCP處理,直接置于PE塑料薄膜帳內;熏蒸完畢后,取走燒杯,將各組鮮姜樣品分別放入16 cm×23 cm×80 μm PE20袋內,排出空氣后封口,每組設3個重復,置于(1±0.3) ℃進行恒溫貯藏。每30 d取出各組樣品進行各項指標測定。

1.2.2 采后生理指標 腐爛率采用計數(shù)法,以腐爛個數(shù)占總數(shù)的比值計算[19]。失重率采用稱量法進行測定[20]。

1.2.3 感官評價 鮮姜在貯藏期的保鮮效果采用外觀感官進行評價[21],感官評價人員為隨機抽取一般性消費者,男女各15人,評價標準見表1。

表1 感官評價標準Table 1 Sensory evaluation criteria

1.2.4 鮮姜中活性成分的測定 文獻報道鮮姜中的活性成分測定中多為單一指標(6-姜酚)的測定[1,22],本文對鮮姜中3種姜辣素成分進行HPLC分析。

1.2.4.1 鮮姜樣品的處理 從保鮮庫內取出新鮮小黃姜,用研磨機磨碎,然后于60 ℃烘干,精密稱取小黃姜樣品粉末0.2 g(過60目篩),置于150 mL具塞錐形瓶中,精密加入70%甲醇40 mL,稱定質量,超聲(350 W,53 kHz)提取30 min。冷卻至室溫,再次稱定質量并用70%甲醇補足減失的質量,搖勻,經(jīng)0.22 μm微孔濾膜(有機系)濾過,取續(xù)濾液,即得。另取70%甲醇適量作為空白溶液。供試品溶液,按下述色譜條件進樣檢測,記錄峰面積,并計算3種待測活性成分的含量。

1.2.4.2 色譜條件的建立及測定 色譜柱:lnertsil ODS-3 C18(4.6×250 mm,5 μm);流動相:乙腈(A)-0.05%磷酸水溶液(B),梯度洗脫:0～3 min 5%→50% A;3～20 min 50%→65% A;20～25 min 65%→75% A;25～40 min 75%→90% A。檢測波長:280 nm;流速:1.0 mL/min;進樣體積:10 μL。

精密吸取3種姜辣素成分的混合對照品溶液適量(1、4、10、20、40 μL)置于10 mL容量瓶中,加色譜甲醇稀釋并定容至刻度,制成系列濃度的工作液,然后上機進樣分析,記錄3種活性成分的色譜峰保留時間(t)及峰面積(A)。以待測組分的濃度為橫坐標,峰面積為縱坐標,進行線性回歸方程的建立。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS 18.0進行方差分析及顯著性檢驗(P<0.05為差異顯著,P<0.01為差異極顯著,P>0.05為不顯著)。采用Origin 8.0軟件對數(shù)據(jù)進行作圖。

2 結果與分析

2.1 1-MCP處理對鮮姜腐爛率及感官評分的影響

腐爛率是反映鮮姜貯藏期保鮮效果和品質的重要指標。由表2和圖2中可知,貯藏到第30 d時,各組的腐爛率均處于較低水平,并且各組之間無顯著性差異(P>0.05),各組感官評價均為9分。到第60 d時,CK組鮮姜有腐爛現(xiàn)象,經(jīng)過1-MCP處理后的鮮姜腐爛率均低于CK組(P<0.05),但不同1-MCP濃度之間差異不顯著(P>0.05),CK組評分為7分,而1-MCP各組評分仍為9分。貯藏到第90 d時,各組腐爛率有上升,其中CK組腐爛率達到21.83%,差異極為顯著(P<0.01),0.5 μL/L 1-MCP濃度組相較其他濃度組也有統(tǒng)計學差異(P<0.05),而其他1-MCP濃度組之間無明顯差異(P>0.05),說明1.0 μL/L 1-MCP濃度處理能在90 d貯藏期內降低鮮姜的腐爛率,感官評價得分為7分。1-MCP處理后的鮮姜腐爛率較CK組低,可能是其抑制乙烯受體[23],從而使鮮姜在貯藏過程中的呼吸作用減弱,細胞膜的通透性下降,脂質過氧化降低等作用達到降低鮮姜腐爛的效果。

表2 鮮姜感官評價結果Table 2 Sensory evaluation results of fresh ginger

圖2 不同1-MCP濃度對鮮姜腐爛率的影響Fig.2 Effect of different concentrations of 1-MCPon the decay rate of fresh ginger

2.2 1-MCP處理對鮮姜失重率的影響

失重率不僅反映鮮姜貯藏期保鮮效果,同時也影響鮮姜的商品價值和經(jīng)濟價值。從表3和圖3中可以看出,隨著貯藏時間的延長,鮮姜的失重率逐漸增加。其中CK組失水率高于1-MCP處理的鮮姜各組,CK組在第90 d時,失重率較1-MCP處理組差異明顯(P<0.05),失重率達到8.33%,感官評價得分為5分。在整個貯藏期內,1-MCP處理的鮮姜失重率較低,外觀感官評價得分亦較高,普遍得分為7～9分,其中1.0 μL/L 1-MCP濃度組外觀感官評價得分最高,同時失重率控制在6.43%以下。因此推薦1.0 μL/L 1-MCP濃度進行鮮姜的處理。鮮姜的失重率與細胞膜的結構完整性及功能完整性密切相關[24],1-MCP處理后的鮮姜樣品中,丙二醛(MDA)含量降低,自由基生成減慢,從而使細胞膜的損傷程度減小,失重率較CK組低。

表3 鮮姜失重率及感官評價結果Table 3 The driage and sensory evaluation results of fresh ginger

圖3 不同1-MCP濃度對鮮姜失重率的影響Fig.3 Effect of different concentrationsof 1-MCP on the driage of ginger

2.3 1-MCP處理對鮮姜中活性成分的影響

2.3.1 系統(tǒng)適應性與線性范圍考察 由圖4可知,鮮姜樣品分離效果良好,3種姜辣素成分的保留時間分別為:9.3、17.2、25.9 min。各待測成分之間以及與雜質峰之間均能達到基線分離(圖4)。以待測成分濃度c為橫坐標(X),峰面積A為縱坐標(Y)繪制標準曲線,見表4。說明3種待測活性成分在濃度范圍內線性關系良好,可以滿足鮮姜樣品中活性成分的含量測定。

表4 3種活性成分的線性關系考察結果(n=3)Table 4 The linear relationship of the three active compounds(n=3)

圖4 姜辣素類成分的高效液相色譜圖Fig.4 HPLC chromatograms of three gingerol compounds

2.3.2 不同1-MCP處理鮮姜中3種活性成分含量的測定 如圖5A所示,6-姜酚的含量在貯藏期內各1-MCP濃度組均有下降,貯藏第0 d時,20.0 μL/L 1-MCP濃度組中6-姜酚含量最高,達到10.77 mg/g;貯藏到第30 d時,1.0 μL/L 1-MCP濃度組中6-姜酚含量最高,最高含量為9.46 mg/g,但各組間含量無顯著性差異;貯藏到第60 d時,1.0 μL/L 1-MCP濃度組中6-姜酚含量也是最高,最高含量為8.55 mg/g,各組間含量無顯著性差異,貯藏到第90 d時,鮮姜各組中6-姜酚含量均下降,其中CK組含量降至最低為6.53 mg/g,CK組(6.53 mg/g)、5.0(6.55 mg/g)和20.0 μL/L(6.54 mg/g)1-MCP組下降明顯,與0.5 μL/L(7.51 mg/g)、1.0 μL/L(7.59 mg/g)1-MCP組相比具有顯著差異(P<0.05)。從圖5B可以看出,8-姜酚在鮮姜中的含量較6-姜酚、10-姜酚低,其最高含量為1.03 mg/g,其在貯藏期內含量逐漸降低,具體表現(xiàn)為:0～30 d下降幅度較大,最大降幅可達到42.6%。其中1.0 μL/L 1-MCP組下降幅度最小為25.7%;30 d后8-姜酚含量趨于穩(wěn)定,鮮姜各組含量約為0.5～0.6 mg/g。從圖5C可以看出,10-姜酚在貯藏期各組呈逐漸緩慢增加的趨勢,從第0 d時含量約1.6 mg/g,到第30 d 10-姜酚的含量約為1.9 mg/g,貯藏到第60 d時,CK組和20.0 μL/L 1-MCP組10-姜酚的含量不再增加,而其他各組中10-姜酚的含量繼續(xù)增加,其中1.0 μL/L 1-MCP組增加最高(3.2 mg/g),與CK組相比,差異極為顯著(P<0.01),與20.0 μL/L 1-MCP組相比差異顯著(P<0.05)。貯藏到第90 d時,20.0 μL/L 1-MCP組中10-姜酚的含量不再增加,而CK組和其他1-MCP濃度各組中10-姜酚的含量繼續(xù)增加,其中1.0 μL/L 1-MCP組含量達到最高(3.51 mg/g)。不同1-MCP處理鮮姜中3種活性成分含量的測定結果顯示,鮮姜樣品中3種活性成分含量的高低順序為:6-姜酚>10-姜酚>8-姜酚;在貯藏期內,6-姜酚和8-姜酚含量呈下降趨勢,10姜酚含量呈上升趨勢,其中,6-姜酚的含量下降對鮮姜品質的影響最大,而1.0 μL/L 1-MCP處理鮮姜6-姜酚的含量下降幅度最小,因此推薦用1.0 μL/L 1-MCP處理鮮姜,鮮姜中活性成分在貯藏期內穩(wěn)定,效果最好。鮮姜中的姜辣素類物質具有揮發(fā)性,其在貯藏過程中揮發(fā)或轉變?yōu)榻┓?shogaols)導致6-姜酚和8-姜酚的含量下降[25-27],但實驗發(fā)現(xiàn)10-姜酚的含量出現(xiàn)增加趨勢,推測可能其他物質轉化成10-姜酚[27]。

圖5 不同處理對鮮姜中活性成分的影響Fig.5 Effect of different tratments on thebioactive compounds content in ginger注:A:6-姜酚;B:8-姜酚;C:10-姜酚。

3 結論

本文采用不同濃度的1-MCP處理鮮姜,并經(jīng)消毒殺菌后低溫貯藏,考察貯藏期內鮮姜的保鮮情況,通過腐爛率、感官評價、汁液損失率以及活性成分變化為指標開展保鮮效果的評價。結果發(fā)現(xiàn),較低濃度(0.5 μL/L)或較高濃度(20.0 μL/L)的1-MCP處理均不利于鮮姜貯藏,在整個貯藏期間,低濃度1-MCP組與CK組變化相近,腐爛率較高。而高濃度的1-MCP處理后,鮮姜中活性成分變化較大,致使保鮮效果不佳,而1.0 μL/L 1-MCP處理的效果最高。本研究對鮮姜的低溫貯藏保鮮具有一定的參考價值。