生姜大蒜提取物的果蔬保鮮應(yīng)用

◎ 沈影州，張 瑞，王香愛

（渭南師范學(xué)院 化學(xué)與材料學(xué)院，陜西 渭南 714099）

新鮮的水果和蔬菜是人體所需微量元素、各種維生素等重要營養(yǎng)物質(zhì)的主要來源。食用新鮮的果蔬不僅能補(bǔ)充身體所需的營養(yǎng)物質(zhì)，更有防癌抗癌的妙用。常溫下，水果蔬菜的保質(zhì)期為1～7 d，不易儲(chǔ)存。為保證果蔬的新鮮，需采用相關(guān)的食品保鮮劑，目前常用的保鮮劑大多為化學(xué)防腐保鮮劑，不僅成本較高且工藝復(fù)雜同時(shí)會(huì)污染環(huán)境。天然、安全、健康等優(yōu)點(diǎn)是生物保鮮劑所具有的、其他保鮮劑難以替代的優(yōu)勢(shì)，隨著科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展以及生活水平的不斷提高，人們的健康意識(shí)也有了顯著的提高。這些變化使得生物保鮮劑的地位的不斷提升，替代化學(xué)防腐劑成為了一個(gè)不可避免的趨勢(shì)。與傳統(tǒng)的化學(xué)保鮮劑相比，生物保鮮劑能更好更久地保留果蔬的品質(zhì)，所以在保鮮領(lǐng)域具有非常廣闊的前景。

生姜作為藥食兩用的植物常常被用作各種香辛料類調(diào)味品。生姜提取物中，具有良好抗菌和抗氧化效果的化學(xué)成分有姜辣素、揮發(fā)油和二苯基庚烷等[1]；大蒜素具有“天然廣譜植物殺菌素”的稱號(hào)，是大蒜主要的功能成分，具有殺滅和抑制多種病毒、細(xì)菌、真菌的作用[2]。靈活利用生姜大蒜提取物，通過調(diào)整溶液配比充分發(fā)揮其功效，可在保證高性能和低成本的前提下使其保鮮作用達(dá)到普適性，有效延長果蔬的保鮮期。

本文以生姜大蒜提取物和殼聚糖為對(duì)象，對(duì)其食品保鮮效果及原理進(jìn)行分析，旨在為制作成本低、性能高、安全有效的食品保鮮劑提供參考。

1 生姜、大蒜提取物的保鮮機(jī)理

1.1 生姜、大蒜提取物的主要成分

生姜（Zingiber officinale），高40～100 cm，屬于姜科多年生的常綠草本植物姜的新鮮根莖。生姜中含有姜黃素（C21H20O6）、姜辣素、二苯基庚烷（C19H24）和揮發(fā)油等許多化學(xué)成分。生姜中具有獨(dú)特辛辣味的化學(xué)成分是精油和姜辣素，二者是生物制食品保鮮劑的重要組成成分，抗氧化和防腐性能優(yōu)異，能夠起到非常好的保鮮作用。由于對(duì)口腔及胃黏膜會(huì)產(chǎn)生刺激性，姜辣素可以促使人體消化腺分泌消化液，從而增強(qiáng)人們的食欲。此外，姜辣素還可以在很大程度上增加腸道的蠕動(dòng)力量。生姜中含有的活性成分——姜酮和姜烯酮的混合物，具有止嘔的作用。通過大量的體外實(shí)驗(yàn)可以證明，生姜也能夠明顯地抑制傷寒桿菌和霍亂弧菌的活性。

大蒜（Allium sativum），蒜類植物的統(tǒng)稱，是百合科蔥屬的半年生草本植物，它的鱗莖可以用作藥物。春、夏季節(jié)將其采收，隨后系好提手，再把它掛在通風(fēng)的地方，在陰涼的地方曬干以備用。大蒜的用途很廣泛，可以做菜也可以藥用，嘗起來有強(qiáng)烈的辛辣味，聞起來也有濃郁的刺激辣味。中國作為“美食大國”，中國大蒜的年產(chǎn)量占世界大蒜年總產(chǎn)量的70%左右。同時(shí)，大蒜在我國的種植面積廣闊，大約有70萬hm2，占世界總種植面積的60%。我國是人口大國，而大蒜在中國也是主要的調(diào)味品，因此中國的大蒜種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，具有巨大的市場發(fā)展?jié)摿?。由于大蒜中的活性成分可以很好地降低血液中的膽固醇，因此，它可以抑制血液凝結(jié)，減少產(chǎn)生的毒素對(duì)肝臟的損害。與此同時(shí)，大蒜在防止化學(xué)物質(zhì)引起腫瘤方面非常有效。大蒜含有豐富的維生素、礦物質(zhì)、微量元素和多種活性酶等，在促進(jìn)腸道內(nèi)健康細(xì)菌的生長和恢復(fù)腸道內(nèi)細(xì)菌的平衡方面起著至關(guān)重要的作用。大蒜含有的主要活性成分為大蒜素，對(duì)人體腸道內(nèi)寄生蟲的生長有較強(qiáng)的抑制作用[3]。

1.2 生姜提取物的保鮮機(jī)理

生姜中有多種具有生物活性的化學(xué)成分，如生姜精油有良好的揮發(fā)性和抗真菌效果，二苯基庚烷和姜辣素有很好的抗氧化、抗菌和防腐的作用。這兩種活性成分抑菌機(jī)理非常類似，都是通過改變微生物的細(xì)胞膜以及細(xì)胞壁的通透性，進(jìn)而破壞細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)，達(dá)到擾亂細(xì)胞內(nèi)酶活性的目的[4]。它們能夠通過這種抑菌方式，將存在于果蔬表面的微生物消滅掉，避免果蔬的腐爛變質(zhì)。

1.3 大蒜提取物的保鮮機(jī)理

大蒜的抗菌機(jī)制是其有效成分與醇脫氫酶、硫氧還蛋白還原酶等硫基水解酶發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而有效抑菌。此外，其對(duì)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸蛋白酶的活性也有一定影響。研究認(rèn)為，大蒜還可能通過其他機(jī)制發(fā)揮抑菌作用：大蒜素及其產(chǎn)物——阿霍烯[5]和大蒜油中的硫醚化合物等多種天然成分，可以直接進(jìn)入到細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)中，同時(shí)與半胱氨酸發(fā)生反應(yīng)，使其生物氧化作用和新陳代謝活動(dòng)無法正常進(jìn)行；另外，大蒜素還可以對(duì)細(xì)菌生長繁殖的“必需品”——硫基酶的活性進(jìn)行有效抑制，使細(xì)菌無法達(dá)到對(duì)數(shù)生長期，最終起到抑菌或滅菌的作用。顧林等研究發(fā)現(xiàn)，大蒜多糖也具有抗菌能力[6]。

2 保鮮技術(shù)

2.1 生姜大蒜提取物的保鮮研究

2.1.1 生姜大蒜提取物的提取方法

王珺等[7]用如下方法制備姜蒜提取物：將生姜200 g研成勻漿，加水1 000 mL，使用200 W、40 kHz超聲波在40 ℃萃取30 min，過濾，得浸膏；將生大蒜去皮后，稱量10 g放入組織搗碎機(jī)中，將其壓破搗碎，再加入100 mL水，在45 ℃條件下，浸提10 min，接著將浸提液過濾，殘?jiān)鼇G棄，離心后得上清液。復(fù)配提取液由等體積的大蒜和生姜提取物混合得到，隨后將復(fù)配液置于4 ℃環(huán)境中保存?zhèn)溆谩?/p>

2.1.2 生姜大蒜提取物用于果蔬保鮮的研究進(jìn)展

李鵬霞等[8]的研究表明，采用濃度為20 μL·L-1的大蒜精油對(duì)杏果實(shí)進(jìn)行保鮮處理后發(fā)現(xiàn)，這一濃度延緩果實(shí)腐爛的效果最好。宿獻(xiàn)貴等[9]進(jìn)行大蒜提取物對(duì)油桃果實(shí)保鮮的相關(guān)實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論：將液料比為1∶10的大蒜精油用于油桃保鮮，可將油桃果實(shí)的壽命延長12 d左右，果實(shí)腐爛率降低至32.6%。而閔玉濤等[10]固定溫度為0 ℃，分別用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%和0.5%的大蒜汁對(duì)冬棗果實(shí)進(jìn)行保鮮測試，發(fā)現(xiàn)大蒜汁處理過后，冬棗果實(shí)的味道和顏色有了顯著的改善，冬棗果實(shí)的感官評(píng)價(jià)與營養(yǎng)品質(zhì)顯著提升，冬棗果實(shí)的變紅率和腐爛率大幅下降，在0～2 ℃的低溫貯藏條件與0.5%大蒜汁處理?xiàng)l件下，冬棗果實(shí)的貯藏保鮮效果最佳。張恒[11]研究表明，從pH值及葉綠素相對(duì)變化率隨保存時(shí)間的關(guān)系可得，姜蒜鮮重（g）與無水乙醇（mL）按照1∶60的比例進(jìn)行提取，得到的復(fù)配溶液保鮮效果最好，相比于單一的姜或蒜提取物，其保鮮效果產(chǎn)生了疊加。

近年來，由于擔(dān)心化學(xué)防腐劑中有害物質(zhì)的殘留，殼聚糖作為天然無毒的保鮮物質(zhì)，它的使用越來越被人們所關(guān)注，包裹在果蔬表面的殼聚糖涂層，可以最大程度的保持水果和蔬菜的質(zhì)量，減少腐敗的發(fā)生。改變殼聚糖的結(jié)構(gòu)或與其他功能材料混合的復(fù)合涂膜，可提高殼聚糖膜的濕度和抗菌能力，達(dá)到更好的保鮮效果。殼聚糖是一種新型的天然食品防腐劑，有環(huán)保污染小、來源廣泛、開發(fā)潛力大等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 殼聚糖用于果蔬保鮮的原理及研究進(jìn)展

殼聚糖（Chitosan），化學(xué)名β-1,4-聚-D-氨基葡萄糖，分子式(C6H11NO4)n。它是一種氨基類多糖，主要來源為蝦和螃蟹等甲殼類動(dòng)物的殼。殼聚糖具有良好的成膜性、透氣性和殺菌性，將殼聚糖制成的保鮮劑涂抹于新鮮果蔬的表皮上，殼聚糖分子緊密結(jié)合成一層致密的“隔離層”，阻止果蔬中水分子的“逃逸”，再將其呼吸作用調(diào)節(jié)到合適的程度，同時(shí)還能防止外界各種細(xì)菌的侵入，各方面疊加便可達(dá)到使蔬果保鮮的目的[12]。殼聚糖是通過以下2種方式實(shí)現(xiàn)其抗菌功能的：①殼聚糖分子可以在病原體表面吸附，形成一層“保護(hù)膜”，從而阻止病原體的營養(yǎng)傳遞。②殼聚糖分子可以進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，使細(xì)胞內(nèi)的陰離子凝結(jié)，干擾細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的活動(dòng)。

康明麗等[13]以草莓為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)不同濃度下草莓的呼吸強(qiáng)度、腐爛指數(shù)及維生素C含量等進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，0.75%和1.00%的殼聚糖涂膜太薄，而1.50%和1.75%的殼聚糖涂膜過于厚重，使用1.25%殼聚糖涂膜處理的草莓，其呼吸強(qiáng)度、腐爛指數(shù)和失重率都是最低的，維生素C、總酸、總糖和可溶性固形物含量是最高的，表明1.25%的殼聚糖制成的涂膜液保鮮效果最好。

2.3 殼聚糖姜蒜復(fù)配液用于果蔬保鮮的研究進(jìn)展

趙博[14]采用如下方法，制備了殼聚糖及姜蒜的復(fù)配液：姜蒜鮮重（g）與40%的乙醇溶液（mL）按照1∶60的比例混合提取，以此抽提液為溶劑配制1.0%的冰醋酸溶液；此外，以蒸餾水作為溶劑，配制1.0%的冰醋酸溶液，再將這兩種1.0%的冰醋酸溶液作為溶劑，即可得到不同濃度的殼聚糖姜蒜涂膜液，結(jié)果表明，濃度為0.75%的殼聚糖姜蒜涂膜液能夠最大程度地保持草莓品質(zhì)和風(fēng)味。

3 存在問題及解決方案

在使用大蒜提取液對(duì)果蔬進(jìn)行保鮮時(shí)，處理過的水果蔬菜會(huì)帶有輕微大蒜素的味道，不同程度的降低了食品的感官體驗(yàn)。由胡月芳等[15]等的研究可知，此味道會(huì)隨著放置時(shí)間的延長而慢慢消散，因此對(duì)其正常銷售的影響不大。以番茄為例，若想去除此味道，將其放入稀食醋中浸泡5 min即可快速消除。由于果蔬保鮮復(fù)配液的保鮮效果可能會(huì)受地域環(huán)境的限制，在過冷或過熱的環(huán)境中（東北、海南等地）均沒有實(shí)驗(yàn)過，因此理論系統(tǒng)還不夠完善。為此，可以選擇建立參考體系，如在常溫常壓下、低溫常壓下、低溫低壓下、低溫高壓下等一系列情況，繪制殼聚糖姜蒜復(fù)配液用于果蔬保鮮的作用時(shí)間、效果變化的曲線圖。同時(shí)，姜蒜提取物與殼聚糖復(fù)配保鮮劑的研究處于實(shí)驗(yàn)室科研階段，還沒有完成工業(yè)化應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，但隨著科技的高速發(fā)展，相信在不遠(yuǎn)的將來可以真正大規(guī)模生產(chǎn)并使用。

4 結(jié)語

人們的生活水平越來越高，食品的種類也越來越豐富，但食品的長時(shí)保鮮問題并未完全解決，因此天然提取物保鮮技術(shù)迫切需要得到突破性進(jìn)展。采用大蒜及生姜提取物作為果蔬保鮮劑，有著低成本、易提取及更安全等優(yōu)點(diǎn)。果蔬產(chǎn)業(yè)發(fā)展蒸蒸日上，生物保鮮劑將發(fā)揮越來越重要的作用，人們將會(huì)享受到風(fēng)味更好、品質(zhì)更優(yōu)，并且是更安全、更新鮮的果蔬，而生姜大蒜提取物也會(huì)有著更為廣闊的研究前景與發(fā)展價(jià)值。