四川仔姜精準(zhǔn)控溫保鮮技術(shù)研究

賈曉昱，鄒國(guó)文，唐先譜，李喜宏*，劉海東，陳蘭，郝曉磊

(1.天津科技大學(xué) 食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津科技大學(xué)省部共建食品營(yíng)養(yǎng)與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300457；2.天津捷盛東輝保鮮科技有限公司，天津 300300；3.長(zhǎng)融匯通(天津)食品科技研發(fā)有限公司，天津 300457)

仔姜又名鮮姜，為姜科(Zingiberaceae)植物姜的根莖，喜溫暖濕潤(rùn)，廣泛種植于我國(guó)中部、南部至西南部各市及日本、印度等國(guó)家[1,2]，仔姜富含姜辣素、姜辛醇類、蛋白質(zhì)、脂肪油等物質(zhì)，具有開胃健脾、去腥、抑菌、抗氧化、調(diào)味、降暑降溫等作用，深受人們歡迎[3-5]。然而仔姜采收時(shí)組織鮮嫩，含水量高達(dá)95%以上，采收和運(yùn)輸過程中機(jī)械傷嚴(yán)重，易遭受病原菌侵染，因此如何延長(zhǎng)仔姜貯藏期是仔姜產(chǎn)業(yè)亟待解決的問題之一。

仔姜皮薄多汁，采后處理過程由于操作不當(dāng)極易產(chǎn)生機(jī)械傷，貯藏過程中由于溫濕度控制精度差，易產(chǎn)生膜質(zhì)傷害、軟化萎蔫、褐變、失味、腐爛和品質(zhì)下降等難題[6]，雖然高壓脈沖電場(chǎng)處理、輻照處理、氣調(diào)處理、熱激處理已經(jīng)應(yīng)用于仔姜采后貯藏[7-9]，但上述難題仍未有效解決。溫度是影響采后果蔬呼吸作用、微生物生長(zhǎng)和酶活的主要因素，通過控制溫度來延長(zhǎng)果蔬貯藏期也是應(yīng)用最廣泛、最有效的一種方式[10-12]。溫度波動(dòng)在果蔬貯藏過程中起著至關(guān)重要的作用，研究表明，果蔬貯藏期間，由于溫度波動(dòng)，導(dǎo)致果實(shí)內(nèi)部冰晶的變化和再結(jié)晶，產(chǎn)生冷害現(xiàn)象，可加速產(chǎn)品質(zhì)量惡化[13]。

本文以仔姜為試材，研究±0.05 ℃、±0.5 ℃和±1 ℃ 3種精準(zhǔn)控溫波動(dòng)條件對(duì)四川仔姜貯藏效果的影響，定期測(cè)定仔姜的失重率、可溶性固形物(TSS)含量、L*值、丙二醛(MDA)含量和過氧化氫酶(CAT)活性等指標(biāo)，明確仔姜采后保鮮最佳溫度波動(dòng)調(diào)控參數(shù)，開發(fā)仔姜采后精準(zhǔn)控溫保鮮技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

仔姜：產(chǎn)自四川樂山市，采收后剔除機(jī)械傷、病蟲害果實(shí)，帶土裝箱空運(yùn)至天津科技大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品物流保鮮研究室。PE包裝袋(厚度0.03 mm)：由國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心提供。鄰苯二酚、三氯乙酸、硫代巴比妥酸等試劑：均為分析級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

溫度波動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱(控溫精度±0.01 ℃，控溫-5～+20 ℃，溫度波動(dòng)可調(diào)) 天津捷盛東輝保鮮科技有限公司；多通道溫度監(jiān)控系統(tǒng)(溫度精度±0.01 ℃) 天津博遠(yuǎn)達(dá)科技有限公司；T6型紫外可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限公司；Centrifuge 5804R型冷凍離心機(jī) Eppendorf公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)處理

包裝仔姜在14 ℃冷庫(kù)內(nèi)預(yù)冷12 h，然后用流動(dòng)水清洗干凈，14 ℃條件下晾干，平均裝入PE袋中，每袋1 kg，每個(gè)處理20袋，并扎緊袋口。然后分別放入(14±1)，(14±0.5)，(14±0.05) ℃ 3個(gè)溫度波動(dòng)箱內(nèi)，每間隔7 d 取樣測(cè)定相關(guān)理化指標(biāo)。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 仔姜失重率的測(cè)定

參考劉楠楠等的方法[14]：

1.4.2 仔姜可溶性固形物(TSS)含量的測(cè)定

手持折光儀法，單位：%。

1.4.3 過氧化氫酶的測(cè)定

參考李合生[15]的紫外分光光度法，單位：μmol/(min·mg)。

1.4.4 L*值的測(cè)定

使用精密色差儀測(cè)定。

1.4.5 丙二醛(MDA)含量的測(cè)定

參照曹建康等的方法[16]，單位：μmol/(g·FW)。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Origin 9.0繪圖，使用SPSS 17.0進(jìn)行顯著性分析，每組試驗(yàn)重復(fù)測(cè)定3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度波動(dòng)條件對(duì)仔姜貯藏失重率的影響

呼吸代謝是影響果蔬采后貯藏失重率的主要因素，呼吸消耗使水分不斷散失，原有飽滿狀態(tài)變得萎蔫，失去食用價(jià)值和商品價(jià)值[17]。

圖1 溫度波動(dòng)條件對(duì)仔姜失重率的影響Fig.1 Effect of temperature fluctuation on weight loss rate of ginger

由圖1可知，不同溫度波動(dòng)條件下仔姜貯藏過程中失重率均呈增加趨勢(shì)，±0.05 ℃溫度波動(dòng)處理組失重率低于其他兩個(gè)處理組。貯藏0～14 d，3個(gè)溫度波動(dòng)處理組四川仔姜失重率差異不顯著(P>0.05)，貯藏第14天開始各處理組出現(xiàn)差異，仔姜失重率與溫度波動(dòng)呈正相關(guān)，±0.05 ℃處理組仔姜失重率顯著(P<0.05)低于±0.5 ℃和±1 ℃處理組。貯藏第35天，3個(gè)溫度波動(dòng)處理組仔姜失重率分別為3.97%、3.68%、3.05%，其中±0.05 ℃處理組失重率最小。

2.2 溫度波動(dòng)條件對(duì)仔姜TSS含量的影響

水果呼吸速率加快、碳水化合物和有機(jī)物消耗增加可導(dǎo)致TSS含量下降。不同溫度波動(dòng)對(duì)四川仔姜TSS含量的影響見圖2。

圖2 溫度波動(dòng)條件對(duì)仔姜TSS含量的影響Fig.2 Effect of temperature fluctuation on TSS content of ginger

由圖2可知，不同溫度波動(dòng)對(duì)四川仔姜TSS含量的影響隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)差異顯著(P<0.05)。在整個(gè)貯藏期內(nèi)，各處理組仔姜的TSS含量呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，其中±0.05 ℃降幅最小，顯著低于±0.5 ℃、±1 ℃處理組，可能是溫度波動(dòng)越大，果實(shí)衰老越快，呼吸消耗越快，可溶性固形物下降速率越快。貯藏第35天，3個(gè)溫度波動(dòng)處理組的TSS含量分別為1.3%、1.7%、1.9%，其中±0.05 ℃溫度波動(dòng)處理組的TSS含量最高。綜上所述，溫度波動(dòng)越小，機(jī)體細(xì)胞狀態(tài)越平穩(wěn)，呼吸消耗越低，越能延長(zhǎng)保鮮期，有助保鮮。

2.3 溫度波動(dòng)條件對(duì)仔姜CAT活性的影響

CAT酶主要通過清除植物體內(nèi)過氧化氫來減輕對(duì)細(xì)胞的傷害，CAT酶活性與酚類物質(zhì)代謝和抗性密切相關(guān)[18]。

圖3 溫度波動(dòng)條件對(duì)仔姜CAT活性的影響Fig.3 Effect of temperature fluctuation on CAT activity of ginger

由圖3可知，各溫度波動(dòng)處理組過氧化氫酶活性在貯藏期內(nèi)均呈先上升后下降趨勢(shì)，其中±0.05 ℃與±0.5 ℃、±1 ℃溫度波動(dòng)處理組的CAT活性差異顯著(P<0.05)。±0.5 ℃和±1 ℃溫度波動(dòng)處理組在0～14 d CAT活性呈上升趨勢(shì)，均在第14天達(dá)到峰值，分別為7.93，7.89 μmol/(min·mg)，而±0.05 ℃在0～21 d內(nèi)呈上升趨勢(shì)且在第21天達(dá)到峰值，峰值為7.21 μmol/(min·mg)，±0.05 ℃貯藏條件下過氧化氫酶活性峰值到來時(shí)間比其他兩個(gè)溫度波動(dòng)推遲了7 d，可能是溫度波動(dòng)過大破壞了仔姜果實(shí)正常的生理生化環(huán)境，促使果實(shí)內(nèi)過氧化氫積累，加速果實(shí)氧化。貯藏第35天，各溫度波動(dòng)CAT活性分別為3.97，3.68，3.05 μmol/(min·mg)。綜上，減小溫度波動(dòng)，可有效抑制過氧化氫酶活性。

2.4 溫度波動(dòng)條件對(duì)仔姜L*值的影響

L*值是指果實(shí)的光鮮程度，L*值越大，表明果實(shí)越鮮艷光亮；L*值越小，表明果實(shí)越不鮮艷。四川仔姜在貯藏過程中，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，仔姜根莖由于失水和呼吸作用，L*值逐漸減小。不同溫度波動(dòng)對(duì)四川仔姜L*值的影響見圖4。

圖4 溫度波動(dòng)條件對(duì)仔姜L*值的影響Fig.4 Effect of temperature fluctuation on L* value of ginger

由圖4可知，在整個(gè)貯藏期內(nèi)，各溫度波動(dòng)處理組的L*值整體呈下降趨勢(shì)。貯藏0～7 d，各溫度波動(dòng)處理組差異不顯著(P>0.05)；貯藏第7天，各溫度波動(dòng)處理組的L*值分別為63.01，62.98，63.31；貯藏第7天開始，各溫度波動(dòng)處理組開始出現(xiàn)差異，呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，其中±0.05 ℃處理組的L*值始終高于其他兩個(gè)溫度波動(dòng)處理組，±0.5 ℃和1 ℃差異不顯著(P>0.05)；貯藏第35天，各溫度波動(dòng)處理組的L*值分別為54.18，54.92，56.36，其中±0.05 ℃處理組的L*值最高。

2.5 溫度波動(dòng)條件對(duì)仔姜MDA含量的影響

MDA是評(píng)價(jià)果實(shí)成熟度和膜結(jié)構(gòu)完整性的重要指標(biāo)。在低溫下，細(xì)胞膜首先受到影響，細(xì)胞膜由凝膠相轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕啵黾恿税胪改适У娘L(fēng)險(xiǎn)[19]。溫度波動(dòng)對(duì)仔姜MDA含量的影響見圖5。

圖5 溫度波動(dòng)條件對(duì)仔姜MDA含量的影響Fig.5 Effect of temperature fluctuation on MDA content of ginger

由圖5可知，貯藏過程中MDA含量呈增加趨勢(shì)，其中±0.05 ℃處理組的MDA含量顯著低于±0.5 ℃和±1 ℃溫度波動(dòng)處理組(P<0.05)，±0.5 ℃和±1 ℃溫度波動(dòng)處理組差異不顯著(P>0.05)。貯藏0～21 d，各溫度波動(dòng)處理組的MDA含量上升速率較快；貯藏21～35 d，各處理組的MDA含量上升速率逐漸趨于平緩；貯藏第35天，各處理組的MDA含量上升幅度分別為239.21%、233.33%、217.64%，其中±0.05 ℃溫度波動(dòng)處理組能顯著抑制四川仔姜根莖丙二醛含量的增加，可以更好地保持細(xì)胞膜的完整性。

3 結(jié)論

研究了3個(gè)精準(zhǔn)控溫波動(dòng)(±0.05 ℃、±0.5 ℃、±1 ℃)對(duì)四川仔姜的保鮮效果，精準(zhǔn)控溫波動(dòng)在±0.05 ℃可以有效減少仔姜貯藏過程中的質(zhì)量損失率，TSS含量、L*值、MDA含量、CAT活性等指標(biāo)的變化越小，越能保持果實(shí)的新鮮狀態(tài)，能有效延長(zhǎng)貯藏期，提高保鮮效果。貯藏溫度波動(dòng)在±0.05 ℃時(shí)能顯著降低四川仔姜的失重率，有效地維持仔姜的TSS含量和L*值，減緩機(jī)體內(nèi)過氧化氫積累對(duì)果蔬造成的損害，同時(shí)還能有效延緩丙二醛(MDA)含量的上升速率，低溫度波動(dòng)更有利于四川仔姜的采后保鮮。