部分生姜資源收集及加工品質(zhì)

周陸紅，李萌，韓太利，孫繼峰，宋銀行，譚金霞

濰坊市農(nóng)業(yè)科學(xué)院（濰坊 261071）

生姜作為一種傳統(tǒng)調(diào)味料在我國(guó)已有悠久的歷史，中醫(yī)自古以來也有“冬吃蘿卜夏吃姜”的說法，因此生姜是一種藥食同源的作物。生姜性喜溫，其種植區(qū)域很廣泛，多分布在亞洲、非洲及南美洲等。現(xiàn)今生姜作為我國(guó)一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，在我國(guó)東南、西南部以及中部各省份均有種植，地方品種資源豐富，但各地區(qū)間品種的品質(zhì)特征也有較大差異，且我國(guó)大多采用本地的傳統(tǒng)地方品種進(jìn)行栽培[1-2]。其中山東省是全國(guó)最主要的生姜產(chǎn)地之一，其種植面積和產(chǎn)量均居前列，據(jù)統(tǒng)計(jì)在2018年分別占我國(guó)的30.90%和51.41%[3]。

近年來關(guān)于生姜的研究多集中在其特征成分方面，例如姜辣素和姜黃素的提取方法和藥理作用等。姜辣素賦予了生姜獨(dú)特的辛辣味，是多種辣味物質(zhì)的總稱，其中最主要的是6-姜酚，占總姜酚類物質(zhì)的75%以上[4]。姜黃素是一種重要的天然色素，同時(shí)也是生姜中具有藥用特性的重要特征成分[5]。研究表明，生姜在止嘔止吐、抗炎、抗氧化、抑菌以及抗腫瘤等多方面有顯著效果[6-10]。近幾年還發(fā)現(xiàn)生姜也可降血糖血脂，使肥胖受試者體重降低[11]。但目前關(guān)于生姜加工特性方面的研究較少，尤其近幾年我國(guó)生姜出口份額在發(fā)達(dá)國(guó)家中大幅下降，說明市場(chǎng)對(duì)于高質(zhì)量生姜產(chǎn)品的需求升高，因此研發(fā)生姜深加工產(chǎn)品、提高生姜品質(zhì)是十分重要的。

試驗(yàn)收集了山東省外地區(qū)的9個(gè)生姜品種，在山東濰坊地區(qū)進(jìn)行培育種植，并進(jìn)行粗蛋白、粗纖維、可溶性糖和姜黃素等9種成分的含量測(cè)定。隨后對(duì)9個(gè)品種間的品質(zhì)差異和深加工產(chǎn)品適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)，為后續(xù)濰坊地區(qū)新品種的培育和生姜深加工產(chǎn)品的品種選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)共收集生姜品種9種，均來自山東省外，分別包括廣東藍(lán)姜、廣東陽(yáng)春風(fēng)姜、廣東陽(yáng)春沙姜、廣東高良姜、廣西烏絲姜、江西黃姜、云南小姜、銅陵白姜和浙江江瓜姜。試驗(yàn)在濰坊市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)站進(jìn)行，供試生姜品種統(tǒng)一于10月中旬采收，挑選形狀整齊、大小均勻、無機(jī)械損傷的姜塊，混合取樣，樣品在105 ℃條件下進(jìn)行殺青15 min的處理，并于65 ℃繼續(xù)烘干，隨后進(jìn)行研磨、0.425 mm孔徑過篩處理，樣品貯存在密封袋中保存?zhèn)溆?。樣品用于后續(xù)粗蛋白、粗纖維、干物質(zhì)、可溶性糖、6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚、6-姜烯酚、姜黃素等含量的測(cè)定。

1.2 試劑與設(shè)備

主要試劑：6-姜酚標(biāo)品、8-姜酚標(biāo)品、6-姜烯酚標(biāo)品、10-姜酚標(biāo)品和姜黃素標(biāo)品，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；其余分析純，普天試劑公司。

主要儀器設(shè)備：紫外分光光度計(jì)，島津UV-2550型，日本島津公司；高效液相色譜儀，Agilent 1260，美國(guó)Agilent公司；凱氏定氮儀，ATN-100型，上海洪紀(jì)儀器設(shè)備有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，DGH-9246A型，上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；低速離心機(jī)，LD5-2A型，上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；電子分析天平：上海奧豪斯儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

粗蛋白含量和粗纖維含量的測(cè)定方法參考文獻(xiàn)[12]。粗蛋白稱取生姜樣品于凱氏燒瓶中采用凱氏定氮法；粗纖維則采用過濾法，分別經(jīng)過酸消煮、第一次過濾、脫脂、堿消煮、第二次過濾、干燥以及灰化處理。

干物質(zhì)、水分和可溶性含量則參考趙世杰等[13]方法，分別采用烘干法和蒽酮比色法測(cè)定。

姜辣素（6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、10-姜酚）含量采用高效液相色譜法測(cè)定，制備對(duì)照品溶液和樣品溶液，具體方法參考張永鑫等[14]。色譜條件：Kromasil-C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動(dòng)相：乙腈-0.1%的醋酸溶液，流速1.0 mL/min-1；檢測(cè)波長(zhǎng)275 nm；柱溫30 ℃；進(jìn)樣體積10 μL。

姜黃素含量測(cè)定方法參考張國(guó)梅等[15]，采用高效液相色譜法，制備對(duì)照品溶液和樣品溶液。色譜條件：Ultimate XB-C18柱（100 mm×4.6 mm，3 μm）；流動(dòng)相：乙腈-4%冰乙酸溶液，流速0.8 mL/min-1；檢測(cè)波長(zhǎng)430 nm；柱溫35 ℃；進(jìn)樣體積5 μL。

1.4 數(shù)據(jù)分析

每組樣品試驗(yàn)做3次平行，采用Excel軟件和SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 干物質(zhì)和水分含量

對(duì)收集到的9個(gè)生姜品種進(jìn)行干物質(zhì)和水分含量的測(cè)定，結(jié)果見圖1。不同品種生姜的干物質(zhì)和水分含量存在差異，廣東藍(lán)姜的干物質(zhì)含量最高，廣西烏絲姜的干物質(zhì)含量最低，干物質(zhì)含量在9.26%～24.92%之間。9個(gè)品種的干物質(zhì)變異系數(shù)為36.53%，表明品種間差異較大。在p＜0.05水平下，廣東陽(yáng)春風(fēng)姜、江西黃姜、銅陵白姜和浙江江瓜姜之間干物質(zhì)含量無顯著性差異，江西黃姜和云南小姜之間無顯著性差異，云南小姜和廣西烏絲姜無顯著性差異外，其余品種間均存在顯著性差異。其中干物質(zhì)含量在一定程度上可以表示有機(jī)物的積累程度，也是衡量生姜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要因素之一[16]。干物質(zhì)含量高的品種多適宜用于加工脫水產(chǎn)品，如干姜片、姜粉等。

圖1 不同品種生姜的干物質(zhì)和水分含量

2.2 基本營(yíng)養(yǎng)成分含量

由表1可知，三種營(yíng)養(yǎng)成分的變異系數(shù)均高于10%，表明品種間差異較大。9種生姜的粗蛋白含量在6.91%～15.27%之間，其中廣東高良姜含量最高，廣東藍(lán)姜含量最低，品種間的蛋白含量差異變幅最高為120.95%。在p＜0.05水平下，品種間的蛋白含量差異也較為顯著，見表1。蛋白質(zhì)是人體重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，也是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可提高細(xì)胞的保水能力，有助于生姜貯藏過程。蛋白質(zhì)含量高的生姜品種可用于加工生姜蛋白飲料或制品，還可提取后作為食品添加劑使用[17]。粗纖維含量的品種間差異變幅最高為166.26%，變異系數(shù)為26.07%，較蛋白含量的品種間差異大。其中粗纖維含量最低的是廣東藍(lán)姜（5.72%），含量最高的是廣西烏絲姜（15.23%）。粗纖維含量高低影響生姜深加工產(chǎn)品的口感，粗纖維含量少的品種質(zhì)地嫩脆，多適宜用于加工醬漬和腌制產(chǎn)品。不同品種間可溶性糖的變異系數(shù)為32.06%，差異變幅最高達(dá)346.67%，大大高于品種間的粗蛋白和粗纖維含量差異。9種生姜的可溶性糖含量在2.89%～12.90%之間，其中含量最高的品種是廣東高良姜，含量最低的品種是廣東陽(yáng)春沙姜。顯著性分析表明，在p＜0.05水平下，廣西烏絲姜、江西黃姜、云南小姜和銅陵白姜的可溶性糖含量無顯著性差異，廣東藍(lán)姜、廣東陽(yáng)春風(fēng)姜和浙江江瓜姜的可溶性糖也無顯著性差異。雖然可溶性糖含量的極值相差較大，但品種大多集中在10%和7%左右，可溶性糖含量高的生姜品種可用于加工糖姜、姜片和姜脯等產(chǎn)品。

表1 不同生姜的基本營(yíng)養(yǎng)成分含量 單位：%

高德民等[17]對(duì)來自不同地區(qū)18個(gè)生姜品種的基本營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了研究，粗蛋白含量在6.25%～10.8%之間，粗纖維含量在3.95%～6.17%之間，總糖含量在6.97%～22.5%之間。張國(guó)芹等[18]比較了山東生姜新品種間的品質(zhì)差異，干物質(zhì)含量在12.02%～13.24%之間。此次研究中生姜基本營(yíng)養(yǎng)成分與以上研究中基本一致，粗纖維含量偏高一些，這可能是由于品種不同等原因。席雪梅[19]對(duì)銅陵白姜的基本營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了分析，其中干物質(zhì)含量為14.5%，可溶性糖為7.29%，粗纖維含量為5.60%，粗蛋白含量為11.38%。與之相比較，此次研究中銅陵白姜的干物質(zhì)和可溶性蛋白含量偏低一些，可溶性糖含量略微偏高，粗纖維含量高85.36%。林新花等[20]發(fā)現(xiàn)廣東高良姜的粗蛋白含量為6.32%，遠(yuǎn)低于此次研究的15.27%。以上同一品種間營(yíng)養(yǎng)成分的差異可能是土壤、氣候等條件不一致導(dǎo)致的。

2.3 姜辣素含量

從圖2可以看出，各品種的姜辣素含量豐度變化趨勢(shì)一致，6-姜酚的含量在4種姜辣素中是最高的，其次是6-姜烯酚、10-姜酚和8-姜酚。這與陳可可等[21]研究中的結(jié)果一致，6-姜酚占4種主要姜辣素的67.77%左右，在所有姜辣素成分含量中最高。9種生姜的6-姜酚含量在0～12.55 mg/g之間，變異系數(shù)是76.71%；6-姜烯酚含量在0～4.92 mg/g之間，變異系數(shù)是90.35%；10姜酚含量在0～1.53 mg/g之間，變異系數(shù)是83.53%；8-姜酚含量在0～1.58 mg/g之間，變異系數(shù)是81.78%。四種姜烯酚的含量變異系數(shù)均較大，說明此次研究品種間姜辣素含量差別大。有研究表明，姜辣素加入芒果糖片中可減少糖、水分以及芒果中天然生物活性物質(zhì)的損失，提高產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[22]；姜辣素也可作為天然抗氧化劑，在魚片加工中去除腥味，并延長(zhǎng)魚片的保質(zhì)期[23]；姜辣素含量高的生姜還可用于加工具有獨(dú)特生姜辛辣風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)保健作用的產(chǎn)品，如功能性生姜飲料等[24]。

從圖2還可以看出，廣東陽(yáng)春沙姜的6-姜酚含量最高（12.55 mg/g），其次是江西黃姜、浙江江瓜姜、廣西烏絲姜、云南小姜和銅陵白姜。6-姜酚的顯著性分析顯示，以上品種中，除廣西烏絲姜和云南小姜間的含量無顯著區(qū)別，其余品種的6-姜酚含量均存在顯著差異（p＜0.05）。廣東陽(yáng)春沙姜的8-姜酚（1.58 mg/g）和6-姜烯酚（4.92 mg/g）含量也居于9種生姜首位，且顯著高于其他品種（p＜0.05）。這說明在濰坊地區(qū)種植的廣東陽(yáng)春沙姜姜辣素含量較高，可用于提取特征成分姜辣素，或者加工生姜類保健食品[25]。

圖2 姜辣素含量豐度曲線

廣東藍(lán)姜、廣東陽(yáng)春風(fēng)姜和廣東高良姜的4種姜辣素含量均為零，這與文獻(xiàn)[3]中廣東風(fēng)姜6-姜酚含量非常高的結(jié)論不同，這可能是土地和光熱等資源差異的原因。這也表明在濰坊地區(qū)種植的廣東藍(lán)姜、廣東陽(yáng)春風(fēng)姜和廣東高良姜品種不適于加工具有生姜辛辣風(fēng)味的產(chǎn)品。

2.4 姜黃素含量

不同生姜品種的姜黃素含量如圖3所示。廣東藍(lán)姜（301.78 μg/g）和廣東陽(yáng)春沙姜（283.88 μg/g）顯著高于其他品種，其次是廣西烏絲姜、浙江江瓜姜、江西黃姜、云南小姜和銅陵白姜。廣東高良姜和廣東陽(yáng)春風(fēng)姜的姜黃素含量最低，顯著低于其他生姜品種。文獻(xiàn)[3]研究表明，廣東沙姜的姜黃素含量極高，這與此次研究的結(jié)果一致。姜黃素是一種天然著色劑，著色力強(qiáng)于其他色素，且無毒無害，即使是在非常高的劑量也不會(huì)產(chǎn)生毒性，同時(shí)姜黃素具有一定的抑菌和抗氧化作用，還可作為一種良好的天然防腐劑使用[26]。除了作為添加劑使用，姜黃素還可作為原料來生產(chǎn)功能性食品或飲料[27]。因此姜黃素含量高的品種可用于提取特征成分姜黃素或加工功能性食品。

圖3 不同生姜品種姜黃素含量

3 結(jié)論

研究分析比較了9個(gè)生姜品種的主要營(yíng)養(yǎng)成分，發(fā)現(xiàn)品種間差異較大，分別適用于不同加工用途。廣東藍(lán)姜干物質(zhì)含量高，粗纖維含量低，適宜加工干姜片和姜粉等產(chǎn)品，同時(shí)其姜黃素含量很高，可用于提取特征成分和加工功能性飲料；廣東陽(yáng)春風(fēng)姜、廣東高良姜、廣東陽(yáng)春沙姜和江西黃姜的蛋白質(zhì)含量較高，適于加工生姜蛋白類制品以及提取后作為添加劑使用，廣東高良姜的可溶性糖含量很高，因此也可用于加工糖姜、姜脯等產(chǎn)品；廣東陽(yáng)春沙姜、浙江江瓜姜含有較高的姜黃素和姜辣素，因此適于提取生姜特征成分和加工功能性保健產(chǎn)品等；廣西烏絲姜、云南小姜和銅陵白姜的可溶性糖含量不低，說明適于加工糖姜片、姜脯等產(chǎn)品。種植地區(qū)不同，導(dǎo)致生姜光熱、土壤等條件的變化，使得同一生姜品種的營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生變化。其中廣東藍(lán)姜、廣東陽(yáng)春風(fēng)姜和廣東高良姜品種未檢測(cè)到4種姜辣素存在，但同時(shí)其他營(yíng)養(yǎng)成分均存在，且含量較高。通過對(duì)各地生姜品種的收集及成分含量的測(cè)定，可以有針對(duì)性選育合適的品種，并為深加工產(chǎn)品的加工適宜性提供理論指導(dǎo)，提高其產(chǎn)品附加值。