姜黃素副產品在果脯蜜餞生產中的防腐抑菌效果

高慧，蔣晶，孫亞芳，沈立榮，鄭曉冬，周文文

(浙江大學 生物系統工程與食品科學學院，馥莉食品研究院，浙江省農產品加工技術研究重點實驗室，浙江 杭州，310058)

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姜黃素副產品在果脯蜜餞生產中的防腐抑菌效果

高慧，蔣晶，孫亞芳，沈立榮，鄭曉冬，周文文*

(浙江大學 生物系統工程與食品科學學院，馥莉食品研究院，浙江省農產品加工技術研究重點實驗室，浙江 杭州，310058)

摘要以果脯蜜餞生產和貯藏過程中常見腐敗菌灰葡萄孢菌和擴展青霉為試驗菌，采用牛津杯法確定3種姜黃素副產品水溶性姜黃素、油溶性姜黃素、姜黃精油對其抑制效果，并確定最小抑菌濃度。通過浸泡處理法測定姜黃副產品對于果脯產品鹽漬桃子和鹽漬楊梅不同時間果脯發病率和失重率的影響。抑菌試驗結果表明：對于灰葡萄孢菌和擴展青霉，姜黃精油效果最好，最小抑菌濃度分別為10-2和10-3，水溶性姜黃素效果次之。體內試驗結果顯示：姜黃精油和水溶性姜黃素對果脯原料切塊桃子和楊梅的發病率和失重率均明顯低于空白對照(P<0.05)，其中姜黃精油的防腐保鮮效果最好，優于陽性對照苯甲酸鈉與山梨酸鉀復配處理組，并且可以保護桃塊和楊梅的色澤，在果脯蜜餞生產過程中糖漬前原料的短期保存上具有良好的應用前景。

關鍵詞姜黃素副產品；果脯蜜餞；灰葡萄孢菌；擴展青霉；防腐抑菌

工業生產中姜黃副產品主要為姜黃油樹脂，是原料姜黃提取大部分姜黃色素和纖維素后的副產品[1-2]，通過復配蒸餾等工藝將其做成水溶性姜黃素溶液、油溶性姜黃素溶液、姜黃精油等產品。姜黃油樹脂可用作香料和色素，其主要成分包括殘留的18%～20%姜黃素和大量姜黃素異構體，如脫甲氧基姜黃素、雙脫甲氧基姜黃素、四氫姜黃素、脫甲氧基四氫姜黃素等,其熱穩定性強(150 ℃)、安全無毒，可作為著色劑廣泛用于糕點、糖果、飲料、冰淇淋等食品，被認為是最有開發價值的食用天然色素之一，同時也是聯合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織(WHO)所規定的使用安全性很高的天然色素之一。

在果脯蜜餞的生產過程中，由于原料水果采收時間集中、采收量大，在糖漬生產前需要鹽漬進行保存[3]。原料在鹽腌制1周后經常發生表面發霉、腐爛等不良現象。主要原因有：(1)原料本身的成熟度過高，經不起鹽漬，導致腐爛；(2)原料與食鹽的比例不當，用鹽量不足；(3)腌制時，沒有將原料和食鹽充分拌勻；(4)未添加硬化劑或添加量不足；(5)鹽水沒有淹沒原料，造成原料暴露在空氣中。為解決上述問題，廠家需要利用大量的食鹽和水，并要不斷摸索其最佳配比，弊端之一是嚴重浪費水資源和食鹽資源，污染土壤環境，需添加高成本低安全性防腐劑。此外，高鹽濃度會造成水果營養物質大量流失而使其處于嚴重脫水狀態，榶漬時會使果脯含有更高的糖分，違背了現在人們追求低糖健康食品的意愿。因此，在果脯蜜餞糖漬生產之前，尋找一種高效的果脯原料儲藏防腐方法來替代鹽漬是大勢所趨。

本文將姜黃副產品與果脯蜜餞的生產加工相結合，研究姜黃副產品對果脯蜜餞加工生產過程中常見腐敗菌灰葡萄孢菌(Botrytiscinerea)、擴展青霉(Penicilliumexpansum)的抑制效果以及其對于桃脯楊梅的保存和抗氧化褐變效果，以期降低鹽漬用鹽量或取代鹽漬過程，減少后期糖漬用糖量，降低生產過程的食品安全隱患，減少環境污染。姜黃副產品的變廢為寶再利用，符合我國可持續發展的理念。同時，姜黃副產品無毒且有益于人體健康，安全性優于其他常用防腐劑，因此，其在緩解果脯蜜餞生產過程中造成的營養物質損失、水資源浪費和儲藏過程中的食品安全問題上具有廣闊的應用前景。

1材料與方法

1.1材料與儀器

灰葡萄孢菌(Botrytiscinerea)、擴展青霉(Penicilliumexpansum)，實驗室分離保存，使用馬鈴薯瓊脂培養基(PDA)培養、體外篩選。

水溶性姜黃素，紅褐色液體，與水任意比例互溶，溶液澄清無沉淀，水溶性姜黃素液體輔料質量比如下，姜黃油樹脂：PEG400∶Tween 20∶Tween 80 = 1∶1.2∶0.5∶0.5；油溶性姜黃素，紅褐色油狀液體，澄清無沉淀或分層，可與油以任意比例互溶，不溶于水；姜黃精油，淡黃色液體，澄清無沉淀，不溶于水。上述副產品和姜黃原料粉由姜黃素生產商為寧波中藥制藥有限公司提供。

果脯原料(鹽漬桃子、鹽漬楊梅)，杭州超達食品有限公司提供。

滅菌鍋，上海醫用核子儀器廠；超凈工作臺，蘇州佳寶凈化設備有限公司；Sartrious電子天平，北京賽多利斯天平有限公司；血球計數板(25×16)，上海醫用光學儀器廠；光學顯微鏡，江南儀器廠；LRH·250生化培養箱，上海一恒科技有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱，上海躍進醫療機械廠；電子分析天平，梅特勒-拖利多儀器(上海)有限公司；冰箱，SIMENS。

1.2實驗方法

1.2.1病原菌培養

將4 ℃斜面保存菌株灰葡萄孢菌(B.cinerea)和擴展青霉(P.expansum)，分別接入PDA試管斜面，28 ℃培養7 d，得到灰葡萄孢菌(B.cinerea)和擴展青霉(P.expansum)的活化菌種，待用。

霉菌濃度控制：用接種環挑取適量菌種到裝有無菌水的離心管里，用漩渦振蕩器充分振蕩后，采用血球計數板法計數，調整到所需濃度107CFU/mL，待用。

1.2.2姜黃副產品的準備與配制

取5個50 mL離心管，1號管加入0.300 0 g姜黃原料粉，加入Tween 80乳化劑100 μL，用無菌水定容至30 mL，蓋上蓋子，充分混勻，待用；2號離心管里加入0.015 0 g苯甲酸鈉和0.015 0 g山梨酸鉀[4]，用無菌水定容至30 mL，蓋上蓋子，充分混勻，待用；3號離心管加入30 mL姜黃精油原液，待用；4號離心管加入30 mL水溶性姜黃素原液，待用；5號離心管加入30 mL油溶性姜黃素原液，待用。

1.2.3體外霉菌抑制效果的測定

滅菌牛津杯分散放置于培養皿內，將液體培養基倒入培養皿內，待培養基凝固后，使用鑷子將牛津杯取出，得到6個小孔，移液槍移取200 μL灰葡萄孢菌(B.cinerea)菌液注入平皿內，用涂布棒平鋪菌液，等菌液滲入培養基內后，用移液槍分別向不同孔內加入150 μL不同待測樣，分別為：(1)姜黃原料溶液，(2)苯甲酸鈉和山梨酸鉀(質量比1∶1)的復配混合溶液(陽性對照)，(3)姜黃精油，(4)水溶性姜黃素溶液，(5)油溶性姜黃素溶液，(6)無菌水(陰性對照)，每個處理作3個平行，擴展青霉(P.expansum)方法同上。平板正置放置于培養箱中，28 ℃培養，定時觀察。

1.2.4待測副產品最小抑菌(灰葡萄孢菌、擴展青霉)濃度的確定[5]

對姜黃精油進行不同濃度的稀釋，以Tween 80和無菌水的混合液為溶劑，配比為100 mL無菌水里加入40 μL Tween 80，稀釋濃度分別為100、10-1、10-2、10-3、10-45個濃度梯度。而對水溶性姜黃素溶液，用無菌水稀釋為100、10-1、10-2、10-3、10-45個濃度梯度，同樣采用上述牛津杯法，向不同的孔內加入上述濃度的溶液，以苯甲酸鈉和山梨酸鉀的混合液為陽性對照，以無菌水為陰性對照，每個處理作3個平行，平板正置放置于培養箱中，28 ℃培養。根據不同濃度抑菌圈的產生情況確定姜黃精油、水溶性姜黃素對灰葡萄孢菌(B.cinerea)以及擴展青霉(P.expansum)的最小抑菌濃度。

1.2.5果脯蜜餞體內試驗

1.2.5.1溶液的配制

將體外效果明顯的姜黃副產品，按照1.2.4的方法進行配制，得到姜黃精油原液(濃度100)、姜黃精油稀釋液(濃度10-1、10-2)以及水溶性姜黃素原液(濃度100)，在燒杯內充分混勻，待用。并同時準備陽性對照苯甲酸鈉和山梨酸鉀(質量比1∶1)的復配混合液和無菌水陰性對照。

1.2.5.2果脯蜜餞脫鹽

將腌漬過的楊梅和桃子用重蒸水浸泡脫鹽，取出放在平板上自然晾干，待用。

1.2.5.3樣品的準備

選擇大小基本一致的脫鹽桃脯。實驗前用質量分數1%NaClO進行果實表面消毒，將桃脯切成大小相似的塊，準備400塊待用，同時準備400個楊梅待用。

按照1∶4(g:mL)料液比[6]用1.2.5.1中準備的不同的溶液分別浸泡桃脯塊和楊梅15 min，取出放于超凈臺晾干，放置于滅過菌的平皿上，分裝于框子里并用聚乙烯保鮮薄膜封口，做好標記，放置于溫度25℃、相對濕度(RH)96%左右的培養室內，每個處理設3個重復，每個重復20個樣品，試驗重復2次。每天觀察記錄，對比桃子切面以及楊梅的染菌情況以及病果率[7-8]。

(1)

1.2.5.4果脯蜜餞失重變化

浸泡處理晾干后的桃塊和楊梅分別用電子天平稱量單個質量，并按順序編號，同時肉眼觀察不同處理后的每個果實外觀。第6天，從不同處理組中隨機選出相同編號的5個好果，根據其前后單果重來計算失重率(以平均值為準)[9]，并觀察果實外觀。

(2)

2結果與討論

2.1姜黃原料及副產品對灰葡萄孢菌(B.cinerea)和擴展青霉(P.expansum)的體外抑制結果

培養28 h后，抑菌試驗結果(如表1)顯示水溶性姜黃素與姜黃精油對灰葡萄孢菌(B.cinerea)有很好的抑制作用，且效果明顯高于常用防腐劑苯甲酸鈉和山梨酸鉀(質量比1∶1)的復配處理組(P<0.05)，姜黃精油效果最好，抑菌圈直徑18.10 mm，姜黃原料粉及油溶性姜黃素溶液對灰葡萄孢菌(B.cinerea)沒有抑制作用。對于擴展青霉(P.expansum)，姜黃原料粉、水溶性姜黃素和姜黃精油均具有抑制作用，姜黃精油效果最好，高于陽性對照(P>0.05)，而姜黃原料粉和水溶性姜黃素效果低于陽性對照。姜黃精油內姜黃色素含量較高，姜黃色素具有良好的防腐和保健功能[10-11]。精油還可以破壞霉菌細胞膜的膜結構，使霉菌細胞內物質流出，刺激細胞自溶[12-13]。

表1　牛津杯法體外抑菌結果

注：(1)陽性對照為苯甲酸鈉與山梨酸鉀(0.015 0 g：0.015 0 g)的混合液，陰性對照為無菌水，0表示無抑菌圈；(2)同行標注不同小寫字母表示處理間具有顯著性差異(P<0．05)，表2、表3同。

2.2姜黃精油和水溶性姜黃素最小抑菌濃度的確定

培養28 h后，由表2可知姜黃精油對灰葡萄孢菌(B.cinerea)的最小抑菌濃度為10-2，且根據抑菌圈的大小得出，姜黃精油的濃度越高，抑菌效果越好，姜黃精油原液(即100)的抑菌效果高于10-1和10-2濃度時的抑菌效果(P>0.05)。對于擴展青霉(P.expansum)，姜黃精油的最小抑菌濃度為10-3，并且姜黃精油的濃度越高，抑菌效果越好。姜黃精油原液(即100)的抑菌效果顯著高于10-1、10-2和10-3濃度時的抑菌效果(P<0.05)。

表2　姜黃精油對灰葡萄孢菌和擴展青霉最小抑菌濃度的測定結果

注：陰性對照為稀釋姜黃精油的溶劑Tween 80與無菌水的混合液(100 mL無菌水：40 μL Tween 80)。

表3　水溶性姜黃素對灰葡萄孢菌和擴展青霉最小抑菌濃度的測定結果

培養28 h后，由表3可知水溶性姜黃素對灰葡萄孢菌(B.cinerea)和擴展青霉(P.expansum)最小抑菌濃度即為原液濃度(即100)，根據抑菌圈直徑大小可知，其對灰葡萄孢菌(B.cinerea)的抑制效果好于對擴展青霉(P.expansum)的抑制效果，抑菌圈直徑15 mm以上。

2.3果脯蜜餞體內試驗結果

病果率直接反映桃塊的耐貯能力。由圖1可知，無菌水對照處理桃塊在貯藏期里的病果率呈不斷上升的變化趨勢，且上升幅度最大。水溶性姜黃素處理組和姜黃精油濃度10-2處理組桃子2 d之后開始出現病果，病果率順序為：陰性對照組>水溶性姜黃素處理組>姜黃精油濃度10-2處理組>陽性對照組。姜黃精油濃度10-1處理組和姜黃精油處理組桃子4 d后出現病果，病果率順序為：陽性對照>姜黃精油濃度10-1處理組>姜黃精油處理組。在貯藏至第8天時，陰性對照組(無菌水)和陽性對照組(苯甲酸鈉和山梨酸鉀復配劑)桃塊的病果率為100%和60%，姜黃精油濃度10-1處理組和姜黃精油處理組病果率分別為50%和35%，與陰性對照組差異達到極顯著水平(P< 0.01)。由此可見，姜黃副產品處理桃塊后，均可以降低其發病率，姜黃精油效果最好。

圖1　不同處理對脫鹽桃塊發病率的影響Fig.1　Effect of different treatments on disease rate of desalination peach fruit blocks 注：姜黃精油10-1和10-2分別代表姜黃精油濃度稀釋了10倍和100倍，圖2～圖4同。

由圖2可知，各處理楊梅在貯藏期里的病果率均呈不斷上升的變化趨勢，尤其以無菌水對照組和姜黃精油濃度10-2處理組的上升幅度最大。在貯藏至第10天時，楊梅發病率順序為無菌水對照組>姜黃精油濃度10-2處理組>姜黃精油濃度10-1處理組>水溶性姜黃素處理組>陽性對照苯甲酸鈉和山梨酸鉀組>姜黃精油處理組。姜黃精油處理組病果率為45%，略低于陽性對照組(P>0.05)，與陰性對照組(病果率100%)差異達到極顯著水平(P<0.01)。綜上可知，姜黃副產品均可以降低楊梅的發病率，姜黃精油效果最明顯。

圖2　不同處理對脫鹽楊梅發病率的影響Fig.2　Effect of different treatments on disease rate of desalination waxberry

由圖3可以看出，桃塊的失重率隨著貯藏時間的延長呈上升趨勢，其中無菌水對照組桃塊的失重率上升速度較快，貯藏6 d時失重率達17.31%，而姜黃類副產品處理組的失重率上升速度較慢，均低于苯甲酸鈉和山梨酸鉀陽性對照組，姜黃精油處理組貯藏6 d后的桃塊失重率最低為2.42%，與無菌水空白對照組差異達到顯著水平(P<0.05)。另一方面，觀察桃塊處理后的外觀變化發現，姜黃精油不同濃度處理組的桃塊6 d內表面均未發生氧化褐變現象，水溶性姜黃素處理過的桃塊被染上亮黃色，看不出其他顏色變化，而無菌水空白對照組與陽性對照組的桃塊均發生了嚴重的皺縮與氧化褐變現象。

圖3　不同處理對脫鹽桃塊失重率的影響Fig.3　Effect of different treatments on weight loss of desalination peach fruit blocks

由圖4可以看出，楊梅失重率與桃塊的失重率的變化趨勢基本一致，隨著貯藏時間的延長呈上升趨勢，姜黃副產品處理組的桃子失重率在第2天后均低于無菌水陰性對照組和陽性對照組。無菌水空白對照組的楊梅貯藏第6天失重率達24.72%，姜黃精油處理組的楊梅貯藏第6天失重率最低為6.02%，與無菌水空白對照組差異極顯著(P<0.01)。觀察楊梅處理后的外觀變化發現，無菌水空白對照組與陽性對照組的楊梅表面發生了嚴重的皺縮干燥現象，可見姜黃類副產品均可以降低楊梅的失重率，減少短期內自身營養物質的消耗。

圖4　不同處理對脫鹽楊梅失重率的影響Fig.4　Effect of different treatments on weight loss of desalination waxberry

實驗顯示，姜黃副產品中姜黃精油在果脯原料加工儲藏中的防腐效果最好，其具有一定的保鮮抗氧化作用。推測因其為脂溶性液體，能在水果表面形成一層較為致密和均勻的保護膜，降低了透氧和透水性，水分不易散失，自身有機物消耗量相對減少，從而有效降低了果實的失重率同時阻止了氧化褐變現象。

3結論

體外試驗發現，姜黃精油和水溶性姜黃素對于水果常見腐敗真菌灰葡萄孢菌(B.cinerea)和擴展青霉(P.expansum)具有良好的抑制作用，姜黃精油效果最好，最小抑菌濃度分別為10-2和10-3，優于常用防腐劑產品苯甲酸鈉和山梨酸鉀。體內試驗發現，姜黃精油處理果脯材料脫鹽桃塊，第6天的失重率可控制在2.42%，第8天的病果率可控制在35%，顯著減緩桃塊的腐敗發生和氧化褐變；姜黃精油處理蜜餞脫鹽楊梅后，其腐敗抑制效果優于常用食品防腐劑陽性對照組，并可將第6天失重率控制到6.02%。體內體外實驗結果均表明，在生產果脯蜜餞的過程中，姜黃副產品中姜黃精油對于延長果脯蜜餞原料糖漬前的貯藏時間效果最佳，具備逐漸替代鹽漬處理的潛力，同時可減緩果脯原料的失水和褐變。本研究對于開發健康的低鹽低糖果脯蜜餞食品和提高姜黃副產品的附加值均具有重要意義。

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Inhibitory effects of curcumin by-product on preserving of dry fruits

GAO Hui, JIANG Jing, SUN Ya-fang, SHEN Li-rong,ZHENG Xiao-dong, ZHOU Wen-wen*

(College ofBiosystems Engineering and Food Science, Fuli Institute of Food Science,Zhejiang Key Laboratory for Agro-Food Processing, Hangzhou 310058, China)

ABSTRACTThree curcumin by- products (water-soluble turmeric, oil-soluble turmeric, and turmeric essential oil) were used to test the inhibitory effect on two fungal strains Botrytis cinerea and Penicillium expansum, which causes preserved fruit products contamination. Oxford cup method was used to find the minimum inhibitory concentration of the three by products. Then, peach slices and bayberries were soaked in salt water and the weight loss and contamination at different times were studied. Oxford cup results showed turmeric essential oil had the best inhibitory effect on Botrytis cinerea and Penicillium expansum, with the minimum inhibitory concentration of 10-2(v/v) and 10-3(v/v) respectively; followed by water-soluble curcumin. The results of in vivo test showed that turmeric essential oil and water-soluble turmeric significantly lower the disease rate and weight loss than the control. Turmeric essential oil had better effect than the positive control, the sodium benzoate and potassium sorbate complex group, it can also protect the fruit color. Therefore, turmeric essential oil had a good prospect on short-term preservation of raw material before preserved fruit processing.

Key wordscurcumin by-products; preserved fruit; Botrytis cinerea; Penicillium expansum; control fungi and decay

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201606020

基金項目：浙江省自然科學基金(NO.LY12B06006)

收稿日期：2015-08-22，改回日期：2015-11-19

第一作者：碩士研究生(周文文副教授為通訊作者，E-mail: vivianzhou11@zju.edu.cn)。