1MCP處理對(duì)低溫貯藏鮮姜品質(zhì)和活性成分的影響

鄧青芳,馬風(fēng)偉,許 粟,程永友,王 瑞

(1.貴州師范大學(xué),貴州省山地環(huán)境信息系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴州貴陽 550001;2.貴陽學(xué)院食品與制藥工程學(xué)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(shí)其莖、葉、花等亦可提取精油用于飲料及化妝品香料中[2]。現(xiàn)代化學(xué)研究發(fā)現(xiàn),姜的化學(xué)成分有揮發(fā)油和姜辣素類,其中姜辣素類物質(zhì)是其主要的功能性物質(zhì),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(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of three compounds in ginger

隨著人們消費(fèi)習(xí)慣的改變及現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)展,鮮姜的消費(fèi)呈上升趨勢(shì),雖然鮮姜具有較好的口感及認(rèn)可度,但鮮姜由于含水量大及采后生理活動(dòng)旺盛等特點(diǎn),導(dǎo)致其在在常溫下貯藏(5～7 d)就會(huì)出現(xiàn)發(fā)霉、腐爛等問題,而傳統(tǒng)的姜窖貯藏方式易導(dǎo)致鮮姜活性成分喪失,腐爛甚至產(chǎn)生有害成分[3-6]。嚴(yán)重影響了鮮姜的貨架期及商品價(jià)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(zhǎng)鮮姜的貨架壽命對(duì)鮮姜的開發(fā)利用,有著至關(guān)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(yīng)用,起到很好的保鮮效果并帶來較好的經(jīng)濟(jì)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(jié)合,進(jìn)而阻斷乙烯誘導(dǎo)的果蔬成熟后的一系列生理反應(yīng)[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(yīng)用于水體的消毒和食品的保鮮[5,14-15]。臭氧具有很強(qiáng)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(jìn)而破環(huán)膜內(nèi)的脂蛋白和脂多糖上的雙鍵,導(dǎo)致細(xì)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(píng)價(jià)及采后生理上,而針對(duì)1-MCP處理對(duì)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(zhì)指標(biāo)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(xué)院食品與制藥工程學(xué)院冷藏庫(kù),貯存編號(hào)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(guó)食品藥品檢定研究院,批號(hào)分別為111833-201705、111993-201601、111994-201501;甲醇、乙腈 色譜級(jí),美國(guó)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(xué)試劑有限公司;MILLI-Q IQ7000純水機(jī) 德國(guó)默克集團(tuán)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(guó)Sartorious公司;SK7200H高頻臺(tái)式超聲波清洗器 上海科導(dǎo)超聲儀器有限公司;FL802A型臭氧發(fā)生器 深圳市飛力電器科技有限公司;精準(zhǔn)控溫保鮮庫(kù)(±0.3 ℃,RH 90%±5%) 國(guó)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(jī) 德國(guó)IKA艾卡儀器設(shè)備有限公司;Delta Trak 11036型電子溫度計(jì) 美國(guó)Delta TRAK公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原料。置于25 ℃空調(diào)房?jī)?nèi),用工業(yè)電扇處理2 h。使用高阻隔PE塑料薄膜搭建5個(gè)體積相同的塑料帳子(體積為1 m3/個(gè)),將預(yù)冷處理后的鮮姜樣品隨機(jī)分成5組,即0(對(duì)照組)、0.5、1.0、5.0、20.0 μL/L組。依次編號(hào)1～5號(hào)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(yīng)的帳內(nèi),使用臭氧發(fā)生器通氣管對(duì)帳內(nèi)的鮮姜樣品進(jìn)行臭氧處理,使用臭氧檢測(cè)儀實(shí)時(shí)檢測(cè)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(nèi),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(nèi);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(nèi),排出空氣后封口,每組設(shè)3個(gè)重復(fù),置于(1±0.3) ℃進(jìn)行恒溫貯藏。每30 d取出各組樣品進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定。

1.2.2 采后生理指標(biāo) 腐爛率采用計(jì)數(shù)法,以腐爛個(gè)數(shù)占總數(shù)的比值計(jì)算[19]。失重率采用稱量法進(jìn)行測(cè)定[20]。

1.2.3 感官評(píng)價(jià) 鮮姜在貯藏期的保鮮效果采用外觀感官進(jìn)行評(píng)價(jià)[21],感官評(píng)價(jià)人員為隨機(jī)抽取一般性消費(fèi)者,男女各15人,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria

1.2.4 鮮姜中活性成分的測(cè)定 文獻(xiàn)報(bào)道鮮姜中的活性成分測(cè)定中多為單一指標(biāo)(6-姜酚)的測(cè)定[1,22],本文對(duì)鮮姜中3種姜辣素成分進(jìn)行HPLC分析。

1.2.4.1 鮮姜樣品的處理 從保鮮庫(kù)內(nèi)取出新鮮小黃姜,用研磨機(jī)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(zhì)量,超聲(350 W,53 kHz)提取30 min。冷卻至室溫,再次稱定質(zhì)量并用70%甲醇補(bǔ)足減失的質(zhì)量,搖勻,經(jīng)0.22 μm微孔濾膜(有機(jī)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(jìn)樣檢測(cè),記錄峰面積,并計(jì)算3種待測(cè)活性成分的含量。

1.2.4.2 色譜條件的建立及測(cè)定 色譜柱:lnertsil ODS-3 C18(4.6×250 mm,5 μm);流動(dòng)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(cè)波長(zhǎng):280 nm;流速:1.0 mL/min;進(jìn)樣體積:10 μL。

精密吸取3種姜辣素成分的混合對(duì)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(jī)進(jìn)樣分析,記錄3種活性成分的色譜峰保留時(shí)間(t)及峰面積(A)。以待測(cè)組分的濃度為橫坐標(biāo),峰面積為縱坐標(biāo),進(jìn)行線性回歸方程的建立。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 18.0進(jìn)行方差分析及顯著性檢驗(yàn)(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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 1-MCP處理對(duì)鮮姜腐爛率及感官評(píng)分的影響

腐爛率是反映鮮姜貯藏期保鮮效果和品質(zhì)的重要指標(biāo)。由表2和圖2中可知,貯藏到第30 d時(shí),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(píng)價(jià)均為9分。到第60 d時(shí),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(píng)分為7分,而1-MCP各組評(píng)分仍為9分。貯藏到第90 d時(shí),各組腐爛率有上升,其中CK組腐爛率達(dá)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(jì)學(xué)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(nèi)降低鮮姜的腐爛率,感官評(píng)價(jià)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(xì)胞膜的通透性下降,脂質(zhì)過氧化降低等作用達(dá)到降低鮮姜腐爛的效果。

表2 鮮姜感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 2 Sensory evaluation results of fresh ginger

圖2 不同1-MCP濃度對(duì)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(duì)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(shí)也影響鮮姜的商品價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。從表3和圖3中可以看出,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),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(shí),失重率較1-MCP處理組差異明顯(P<0.05),失重率達(dá)到8.33%,感官評(píng)價(jià)得分為5分。在整個(gè)貯藏期內(nèi),1-MCP處理的鮮姜失重率較低,外觀感官評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)得分最高,同時(shí)失重率控制在6.43%以下。因此推薦1.0 μL/L 1-MCP濃度進(jìn)行鮮姜的處理。鮮姜的失重率與細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)完整性及功能完整性密切相關(guān)[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(xì)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(píng)價(jià)結(jié)果Table 3 The driage and sensory evaluation results of fresh ginger

圖3 不同1-MCP濃度對(duì)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(duì)鮮姜中活性成分的影響

2.3.1 系統(tǒng)適應(yīng)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(shí)間分別為:9.3、17.2、25.9 min。各待測(cè)成分之間以及與雜質(zhì)峰之間均能達(dá)到基線分離(圖4)。以待測(cè)成分濃度c為橫坐標(biāo)(X),峰面積A為縱坐標(biāo)(Y)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,見表4。說明3種待測(cè)活性成分在濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,可以滿足鮮姜樣品中活性成分的含量測(cè)定。

表4 3種活性成分的線性關(guān)系考察結(jié)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(cè)定 如圖5A所示,6-姜酚的含量在貯藏期內(nèi)各1-MCP濃度組均有下降,貯藏第0 d時(shí),20.0 μL/L 1-MCP濃度組中6-姜酚含量最高,達(dá)到10.77 mg/g;貯藏到第30 d時(shí),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(shí),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(shí),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(nèi)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(dá)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(shì),從第0 d時(shí)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(shí),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(shí),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(dá)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(cè)定結(jié)果顯示,鮮姜樣品中3種活性成分含量的高低順序?yàn)?6-姜酚>10-姜酚>8-姜酚;在貯藏期內(nèi),6-姜酚和8-姜酚含量呈下降趨勢(shì),10姜酚含量呈上升趨勢(shì),其中,6-姜酚的含量下降對(duì)鮮姜品質(zhì)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(nèi)穩(wěn)定,效果最好。鮮姜中的姜辣素類物質(zhì)具有揮發(fā)性,其在貯藏過程中揮發(fā)或轉(zhuǎn)變?yōu)榻┓?shogaols)導(dǎo)致6-姜酚和8-姜酚的含量下降[25-27],但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)10-姜酚的含量出現(xiàn)增加趨勢(shì),推測(cè)可能其他物質(zhì)轉(zhuǎn)化成10-姜酚[27]。

圖5 不同處理對(duì)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(jié)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(nèi)鮮姜的保鮮情況,通過腐爛率、感官評(píng)價(jià)、汁液損失率以及活性成分變化為指標(biāo)開展保鮮效果的評(píng)價(jià)。結(jié)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(gè)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(duì)鮮姜的低溫貯藏保鮮具有一定的參考價(jià)值。