新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素的大姜防腐保鮮應(yīng)用研究①

何永聚 季維峰 姜俊宏 高德健 康術(shù)美 徐曉梅 張宏?duì)N 趙 格

（1 山東百德生物科技有限公司 山東濰坊 261106；2 山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 山東濟(jì)南 250100；3 諸城市舜王畜牧獸醫(yī)工作站 山東諸城 262233；4 中國(guó)動(dòng)物衛(wèi)生與流行病學(xué)中心 山東青島 266032）

大姜又稱生姜，屬姜科，為多年生宿根草本植物，在全球范圍內(nèi)普遍栽培的一種根莖型經(jīng)濟(jì)作物，中國(guó)大姜的種植面積和生產(chǎn)產(chǎn)量一直在世界上遙遙領(lǐng)先［1］。作為一年生經(jīng)濟(jì)作物，大姜具有高產(chǎn)高效，種植風(fēng)險(xiǎn)小，獲得經(jīng)濟(jì)效益高的特點(diǎn)，是農(nóng)民實(shí)現(xiàn)脫貧致富的好途徑，對(duì)國(guó)家增加外匯收入也有重要作用。目前不僅原有的種植區(qū)擴(kuò)大種植面積，非傳統(tǒng)種植區(qū)也在尋找適合方法進(jìn)行大姜的栽植試驗(yàn)，為當(dāng)?shù)乩习傩諏で笠粭l新的致富路。但由于生鮮無處理的大姜極易腐爛變質(zhì)、甚至產(chǎn)生霉變無法長(zhǎng)期保存，導(dǎo)致不能大規(guī)模栽培生產(chǎn)、無法長(zhǎng)途運(yùn)送等問題，因此如何進(jìn)行防腐保鮮是我國(guó)的大姜產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需考慮的重要問題。

大姜喜溫暖潮濕，在貯藏過程中應(yīng)特別注意溫度與濕度的控制，避免影響大姜本身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在10 ℃以下受冷害影響，大姜迅速收縮向外滲水升溫后快速腐爛；溫度過高造成大姜水分蒸發(fā)、失水失鮮，造成耐貯性和抗病性減弱。相對(duì)濕度過大則會(huì)引起病菌生命力增強(qiáng)，繁衍速度加快造成生姜腐爛甚至?xí)l(fā)姜瘟病，相對(duì)濕度過小則會(huì)造成大姜失水萎蔫枯瘠。一般貯藏溫度應(yīng)控制在13～15 ℃，相對(duì)濕度要求75%～85%［2］。目前，我國(guó)主要采用窖藏法、沙埋法和冷藏庫保鮮法等傳統(tǒng)物理貯藏方法，但這種方法不可控因素過多，一個(gè)環(huán)節(jié)的失誤就會(huì)造成嚴(yán)重后果。利用藥物處理的化學(xué)方式貯藏會(huì)造成大姜內(nèi)部成分的改變，甚至?xí)梢恍┯卸居泻ξ镔|(zhì)。近年來，有研究表明利用2%氯化鈣處理，可以使大姜細(xì)胞膜上的部分鈣離子通道關(guān)閉，造成大量鈣離子積聚在細(xì)胞膜外，維持細(xì)胞內(nèi)外穩(wěn)定性，使細(xì)胞保持鮮活狀態(tài)，延緩細(xì)胞衰老，起到防腐保鮮的作用［3］。年彬彬［4］的氧氣或二氧化碳的氣調(diào)對(duì)生姜氧代謝和保鮮效果的影響研究表明生姜較適于高氧氣保鮮，但不適合高二氧化碳保鮮。刁源［5］的研究表明短波紫外線能夠殺滅大姜表面的致病微生物，提高酶的活性，提高大姜機(jī)體的抗逆性，降低腐爛率，取得較好的保鮮效果，從而提高大姜的貨架價(jià)值。國(guó)外對(duì)于大姜保鮮的研究較少，Akamine，Ernest［6］報(bào)道了在不同溫濕度條件下大姜失水萎縮的速度對(duì)比，并進(jìn)行了果蠟保鮮的研究。

我國(guó)生姜年產(chǎn)量現(xiàn)已達(dá)2 000萬t，約占世界產(chǎn)量的50%。然而鮮姜不耐貯藏，我國(guó)由于防腐保鮮不當(dāng)，造成的損失高達(dá)總產(chǎn)量的20%～40%［7］。隨著科技的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，以新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素為代表的一類效果好、無公害、對(duì)人類身體健康的的發(fā)酵類物質(zhì)也慢慢走進(jìn)了人們的生活，它可以延長(zhǎng)食物的保存時(shí)間，提高保存品質(zhì)、減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，有助于大姜貯藏輕簡(jiǎn)化、規(guī)?；⒕珳?zhǔn)化和機(jī)械化作業(yè)的發(fā)展?；诖?，本試驗(yàn)通過比較不同稀釋濃度生命細(xì)胞激活素下大姜的感官指標(biāo)、失重、纖維素含量等差異分析，明確生命細(xì)胞細(xì)胞激活素對(duì)大姜防腐保鮮的影響。以期對(duì)提高大姜的市場(chǎng)價(jià)值、調(diào)整市場(chǎng)供給情況、增加菜農(nóng)收入和實(shí)現(xiàn)大姜經(jīng)濟(jì)效益有所貢獻(xiàn)。

1 材料與方法

1.1 材料

利用新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素、葡萄糖、純凈水配置3種適用于防腐保鮮的活化液濃度，新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素∶葡萄糖∶純凈水=1∶2∶20、1∶10∶100、1∶10∶200。

試驗(yàn)在2022年3月中旬于山東百德生物科技有限公司進(jìn)行，試驗(yàn)所用儀器和試劑見表1。

表1 試驗(yàn)所用儀器和試劑

1.2 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)以大小均勻、無損傷的新鮮大姜為材料，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)（表2），設(shè)置新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素不同稀釋梯度噴灑組，清水組，空白組處理，放入15 ℃，相對(duì)濕度80%的環(huán)境中進(jìn)行保存。前期測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)的初始值，并于第1、3、5、7 d取樣測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值，利用平均值法保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，分析數(shù)據(jù)結(jié)果。

表2 試驗(yàn)處理

1.3 失重率測(cè)定

利用電子天平來測(cè)定大姜的的失重情況，每份樣品稱量3次取平均值。將不同組別處理的大姜樣品輕拭外層水分保持干燥，放在天平上進(jìn)行稱重，初始重量記為W0，以后幾天的數(shù)據(jù)依次記為Wi（i=1、3、5、7）。按照下式計(jì)算失重率：

失重率=（W0-Wi）/W0×100%

1.4 粗纖維含量測(cè)定

粗纖維的含量采用酸堿洗滌法進(jìn)行測(cè)定，參考曹建康［8］等的方法并進(jìn)行改良。取有代表性的烘干樣品約1 g（S1）放入裝有適量硅藻土的坩堝，用已預(yù)熱好的0.128 mol/L的H2SO4溶液和0.312 mol/L的NaOH溶液加3～4滴正辛醇分別進(jìn)行酸堿消煮30 min。分別加入95%乙醇和丙酮浸泡、沖洗、抽濾樣品3次，并用蒸餾水沖洗1次。將裝有試樣的坩鍋放入130 ℃的干燥箱內(nèi)進(jìn)行2 h快速烘干，取出冷卻至室溫稱重（A1）。將稱重后的坩鍋，置入電阻爐內(nèi)隨后升溫至550 ℃灼燒30 min，取出冷卻至室溫后稱重（A2）。按照下式計(jì)算粗纖維含量：

粗纖維百分含量=（A1-A2）÷S1×100%

1.5 生姜黃酮含量測(cè)定

參考吳存兵［9］等的方法結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行改良，得到測(cè)量生姜黃酮的方法。

1.5.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

用蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品制備質(zhì)量濃度為0.2 mg/mL的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液。利用移液管分別移取0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0和10.0 mL的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液于25 mL容量瓶中，分別加入1.0 mL 5%亞硝酸鈉溶液，振勻后放置5 min，再分別加入1.0 mL 10%硝酸鋁溶液，振勻后放置5 min，最后加入10.0 mL 1.0 mol/L氫氧化鈉溶液，用80%乙醇定容至刻度線，蓋上塞子，振勻后放置10 min，用UV1801紫外可見分光光度計(jì)在510 nm處測(cè)定吸光值。以蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程。

1.5.2 樣品測(cè)定

稱取0.5 g生姜粉置于錐形瓶中，加入10 mL 80%乙醇，在80 ℃恒溫水浴鍋中浸提1 h，冷卻過濾，取濾液2.5 mL于25 mL容量瓶中，分別加入1.0 mL 5%亞硝酸鈉溶液，振勻放置5 min，再分別加入1.0 mL 10%硝酸鋁溶液，振勻后放置5 min，加入10.0 mL 1.0 mol/L氫氧化鈉溶液，用80%乙醇定容至刻度線，蓋上塞子，振蕩搖勻后放置10 min，于UV1801紫外可見分光光度計(jì)上測(cè)定吸光值，計(jì)算生姜黃酮含量。

2 感官評(píng)定

感官指標(biāo)的測(cè)定參考桑煜［10］等的研究，從色澤、形態(tài)、氣味、新鮮度下手分為4個(gè)方面，每項(xiàng)滿分25分，按照等級(jí)要求根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行打分。每種樣品分別由3人進(jìn)行感官評(píng)定，最終取得分?jǐn)?shù)的平均值，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

3.1 不同新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素濃度處理對(duì)大姜失重率分析

對(duì)施加不同濃度新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素的大姜進(jìn)行取樣，進(jìn)行失水率的測(cè)定分析（圖1）。結(jié)果表明：隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)大姜的蒸騰作用和呼吸作用增強(qiáng)，失重率呈增加趨勢(shì)，不同濃度新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素處理的大姜失重率相差較大。失重速度CK＞T4＞T3＞T2＞T1，添加了新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素的活化液中大姜失重率始終低于空白對(duì)照組，第七天CK失重率比T1高13.15%。CK和T4失重率不相上下，與其他組差異明顯，說明大姜的失重速度與活化液中的水分無關(guān)。新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素能延緩大姜水分的流失，降低失重率，以新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素∶葡萄糖∶水=1∶2∶20的效果最好。

圖1 新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素對(duì)大姜失重率的影響

3.2 不同新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素濃度處理對(duì)大姜粗纖維含量分析

由圖2可以看出，經(jīng)過新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素處理的大姜在粗纖維含量上與其他試驗(yàn)組存在著差異。在實(shí)驗(yàn)過程中T1、T2、T3粗纖維含量逐漸降低，分別為1.486 2%、1.304 8%、1.089 6%。且最終T3＞T2＞T1，T4、CK的粗纖維含量持續(xù)上升，第三天的增長(zhǎng)趨勢(shì)最猛，CK由開始的粗纖維含量最低增長(zhǎng)為5組中粗纖維含量最高的，分別比T1、T2、T3高4.044 1%、3.658 4%、3.243 2%。表明新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素的加入可以降低粗纖維的含量，濃度越高抑制粗纖維含量升高的效果越好，使大姜保持鮮嫩的狀態(tài)，避免因粗纖維含量升高引起組織老化、品質(zhì)下降，造成食用和藥用價(jià)值降低影響大姜銷售價(jià)值。

圖2 新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素對(duì)大姜粗纖維含量的影響

3.3 不同新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素濃度處理對(duì)大姜生姜黃酮含量分析

3.3.1 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

繪制蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖3所示。

圖3 蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.3.2 分析

生姜黃酮的含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降（圖4），第七天各組生姜黃酮的含量分別下降了3.441 1、3.501 1、3.746 2、6.319 5、7.422 3 mg，可以明顯看出使用了新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素的試驗(yàn)組中生姜黃酮的含量下降較為緩慢，而清水組和空白對(duì)照組數(shù)據(jù)呈斷崖式下降，表明在貯藏過程中新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素可以保持大姜內(nèi)部活性成分的的穩(wěn)定，并且延緩生姜黃酮含量的降低，水分并不能維持大姜內(nèi)部的成分。在設(shè)置的3種濃度中新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素∶葡糖糖∶水=1∶2∶20的試驗(yàn)組是效果最好的，它能快速鎖定生姜黃酮將其含量穩(wěn)定在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。

圖4 新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素處理對(duì)大姜生姜黃酮含量的影響

3.4 不同新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素濃度處理對(duì)大姜感官評(píng)分分析

根據(jù)圖5內(nèi)容分析可知，T1、T2、T3、T4和CK的變化趨勢(shì)相同，都呈下降趨勢(shì)，且T1、T2、T3的數(shù)值一直高于T4、CK，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)他們之間的差距越來越大。T4的數(shù)據(jù)比CK的高而與前3組有差距，說明水分在維持大姜的鮮活狀態(tài)上起到了一定作用但并不關(guān)鍵。不同濃度梯度的新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素噴灑的大姜樣品感官評(píng)分雖略微下降但一直維持在較高水平，試驗(yàn)表明新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素并不能一直使大姜保持剛收獲時(shí)的鮮嫩狀態(tài)，但可在一定程度上維持其新鮮度并避免腐爛。

圖5 新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素處理對(duì)大姜感官評(píng)分的影響

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

4.1.1 新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素對(duì)粗纖維含量的影響

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同濃度的新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素活化液對(duì)大姜粗纖維含量都起到降低作用，說明新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素可以抑制粗纖維的產(chǎn)生，延緩大姜的衰老。大姜中的粗纖維可以規(guī)劃為膳食纖維，是人體所不能消化、吸收的，后續(xù)的產(chǎn)品加工處理會(huì)消耗大量人力物力將其剔除［11］，所以在保存過程中應(yīng)盡量避免粗纖維的再次產(chǎn)生。

4.1.2 新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素對(duì)生姜黃酮含量的影響

越來越多的研究結(jié)果表明，生姜黃酮的含量代表著大姜防腐保鮮效果。在貯藏過程中很多環(huán)境因素和人為因素破壞了大姜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成功能性成分含量較低，輕則導(dǎo)致大姜失去流通價(jià)值，重則會(huì)引起食品安全問題。郭艷華［12］等的研究表明生姜黃酮在光下的穩(wěn)定性較差，見光易分解需要在避光的地方保存，但對(duì)熱不太敏感，在20～80 ℃的環(huán)境下存在幾乎沒有損耗。生姜黃酮是次生代謝產(chǎn)物，其含量是不斷降低的，我們只能維持它的含量比不加任何處理的組別高，但并不能奢望在大姜中的含量不降反增，這與常理背道而馳［13］。前人研究發(fā)現(xiàn)0.5 mol/L氯化鈉結(jié)合PP包裝材料可以很好的保持生姜黃酮和姜辣素等的高含量水平，形成外部感官評(píng)價(jià)的高分和內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的齊頭并進(jìn)。在本試驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)3種濃度的新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素活化液都可抑制生姜黃酮含量的降低，充分鎖定大姜內(nèi)的成分，在不生成有害物質(zhì)的同時(shí)維持大姜新鮮，與其它研究的結(jié)果一致。

4.2 結(jié)論

隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，3種濃度的新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素均可降低大姜的失水率和粗纖維含量，對(duì)姜辣素和生姜黃酮含量的下降具有明顯的延緩作用，可以保持大姜的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，維持貯藏期間的色澤、氣味等感官指標(biāo)。利用新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素、葡萄糖、水配置的激活素中水的加入并不能為大姜防腐保鮮提供實(shí)質(zhì)性的作用，且通過試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)新型生物細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素∶葡糖糖∶水=1∶2∶20的效果最好，可以在后續(xù)的試驗(yàn)研究中以此濃度為重點(diǎn)，繼續(xù)探尋利用價(jià)值。