殼聚糖/竹葉抗氧化物復合處理對鮮切生姜保鮮效果的影響

吳 昊，王藝穎，丁 君，王成榮*，張 瀟

（青島農業大學食品科學與工程學院，山東 青島 266109）

殼聚糖/竹葉抗氧化物復合處理對鮮切生姜保鮮效果的影響

吳 昊，王藝穎，丁 君，王成榮*，張 瀟

（青島農業大學食品科學與工程學院，山東 青島 266109）

目的：為研究殼聚糖（chitosan，CTS）/竹葉抗氧化物（antioxidant of bamboo leaves，AOB）復合處理對鮮切生姜保鮮效果的影響。方法：將鮮切生姜分別采用蒸餾水、0.3% AOB、1.5% CTS以及0.3% AOB+1.5% CTS浸泡處理 5 min，取出瀝干分裝于市購的聚乙烯保鮮袋中，置于（14±1.0）℃恒溫庫中貯藏，每5 d測定各項生理生化指標。結果：與對照組相比較，3 種不同處理均能對鮮切生姜起到不同程度的保鮮效果；均能抑制鮮切生姜的褐變；減緩VC含量的下降，抑制營養物質的損失；減少丙二醛的積累；抑制微生物生長；維持良好的硬度、彈性、咀嚼性，抑制生姜質構品質的下降。同時，CTS與AOB復合處理能夠有效抑制鮮切生姜細胞內含物的破壞及質壁分離現象的發生。結論：在研究的3 種不同處理方式中0.3% AOB+1.5% CTS處理效果最為明顯，其次是1.5% CTS處理組，0.3% AOB處理組的保鮮效果不顯著。

鮮切；生姜；殼聚糖；竹葉抗氧化物；保鮮

鮮切果蔬是指新鮮果蔬經過清洗、去皮、切割、包裝等處理而得到的一種即食食品[1]，因其方便、新鮮以及豐富的天然營養價值深受消費者喜愛[2]。然而切割處理使得鮮切果蔬生理代謝加速，造成鮮切果蔬出現褐變、腐爛以及微生物生長繁殖等現象，從而嚴重影響鮮切產品的商業價值[3]。因此，尋找一種安全、高效的保鮮方法是目前研究的重點。

殼聚糖（chitosan，CTS）是甲殼素的脫乙酰化產物，是一種新型生物防腐保鮮劑。同時，CTS在自然界中含量豐富，無毒安全，也是一種可再生資源。CTS因其具有良好的成膜性、抑菌性、可食性等特性，越來越受到人們的關注[4]。其中，CTS在鮮切果蔬保鮮中的應用也成為國內外研究的熱點。CTS可在果蔬組織表面形成一層調節兩側氣體交換的薄膜，使得果蔬組織置于一個低O2高CO2的環境中[5]。正是因為這種環境，果蔬組織的呼吸作用受到抑制，營養成分損失減少，同時，由于CTS良好的抑菌特性，可以抑制果蔬組織表面微生物的繁殖生長[6]。

竹葉抗氧化物（antioxidant of bamboo-leaf，AOB）是從竹葉中提取的抗氧化性成分，有效成分包括黃酮類、內酯類和酚酸類化合物，其抗氧化作用可替代銀杏提取物、茶葉提取物和葡萄籽提取物[7]，2004年列入GB 2760—2010《食品添加劑使用衛生標準》，被衛生部認定為天然食品抗氧化劑，可作為用于食用油、肉制品、水產品以及膨化食品的食品添加劑[8]。

本研究通過CTS與AOB處理鮮切生姜，研究貯藏過程中鮮切生姜各種品質指標變化，探索適用于鮮切生姜保鮮的CTS及AOB質量分數，為鮮切生姜的保鮮提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生姜：萊蕪大姜，產自山東省萊蕪市萊城區大王莊鎮，采后當天運往青島農業大學進行實驗處理。挑選新鮮飽滿、無病斑、無機械損傷、色澤均勻、大小一致的生姜。

CTS（脫乙酰度90.8%） 青島云宙生物科技有限公司；AOB（總黃酮含量≥10%） 北京金路鴻生物技術有限公司。

1.2 儀器與設備

阿貝斯折光儀 上海精密科學儀器有限公司；電子分析天平 奧豪斯國際商貿有限公司；754型紫外-可見分光光度計 上海光譜儀器有限公司；Anke TGL-16C高速臺式離心機 上海安亭科技儀器廠；CT3-4500質構分析儀 美國BrookField公司；立式高壓滅菌鍋日本三洋電器集團；生化培養箱 上海博訊實業有限公司醫療設備廠；電熱恒溫水浴鍋 龍口市先科儀器有限公司；超薄切片機 德國萊卡公司；HT7700型透射電子顯微鏡 日本日立高新技術公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 鮮切生姜保鮮處理

將生姜清洗去皮，用不銹鋼刀切分成5 mm厚薄片，用200 μmol/L次氯酸鈉溶液浸泡2 min后用蒸餾水清洗，晾干。選擇大小及規格一致的姜片，分別用蒸餾水、0.3% AOB、1.5% CTS以及0.3% AOB+1.5% CTS浸泡處理5 min 后取出瀝干分裝于市購的聚乙烯保鮮袋中，置于（14±1.0）℃恒溫庫中貯藏，每5 d測定各項指標。

1.3.3 指標測定

褐變度的測定：參照杜傳來[9]方法，采用分光光度法；VC含量的測定：參照Sheila等[10]方法，采用2,6-二氯酚靛酚滴定法；可溶性固形物含量的測定：采用阿貝折光儀法；丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量的測定：參照Guo Qin等[11]方法，采用硫代巴比妥酸比色法測定。

菌落總數的測定：參考GB 4789.2—2010《食品微生物學檢驗：菌落總數測定》，采用平板計數法，活菌數用CFU/g表示。

硬度、彈性、咀嚼性的測定：采用CT3-4500質構分析儀儀器測定，參考文獻[12]的方法，選取測試參數：預壓速率2.0 mm/s，下壓速率0.5 mm/s，壓后上行速率0.5 mm/s，觸發點負載6.8 g，探頭測試距離4.0 mm。

1.3.4 鮮切生姜細胞超微結構觀察

1.3.4.1 取樣、切片

取鮮切生姜姜髓部，在冰浴條件下，用鋒利刀片在3.5%戊二醛溶液環境中切取1 mm3小塊，將小塊置于0.2 mol/L pH 6.0磷酸緩沖液配制的3.5%的戊二醛溶液中固定，同時用真空泵對其進行抽氣20 min，停止20 min，再抽20 min。將其放置于4 ℃的冰箱中，待制片和觀察。

1.3.4.2 制片、觀察

每隔15 min用0.1 mol/L pH 6.0磷酸緩沖液沖洗固定的切塊，共沖洗6 次。再用1%的鋨酸溶液固定2 h。然后用0.1 mol/L pH 6.0磷酸緩沖液每隔15 min沖洗1 次，共沖洗4 次。之后每隔15 min依次用30%、50%、70%、85%、90%、95%、100%的丙酮脫水，其中100%的丙酮脫水2 次。

然后將小塊用不同比例（2∶1、1∶1、1∶2）的丙酮、包埋劑Suprr以及純的包埋劑依次沖洗2～4 h。之后將小塊放置在包埋板中用純的包埋劑浸泡包埋，置于室溫、37、45 ℃靜止12 h，在60 ℃靜止48 h。超薄切片機切片

（切片厚度70 nm），最后用醋酸雙氧鈾和檸檬酸鉛雙染色，在日立投射電子顯微鏡下觀察，拍照。

1.4 數據處理

采用Excel 2003統計所有數據，計算均值并繪制圖表；利用SPSS 17.0軟件中的ANOVA進行方差分析確定因素顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同處理對鮮切生姜褐變度的影響

圖1 不同處理對鮮切生姜褐變度的影響Fig. 1 Effects of different treatments on browning degree of fresh-cut ginger

如圖1所示，貯藏過程中鮮切生姜褐變度始終呈現上升趨勢，對照和0.3% AOB處理在貯藏前5 d上升趨勢明顯，達到顯著水平（P＜0.05），1.5% CTS處理以及0.3% AOB+1.5% CTS處理上升趨勢較為平緩，各處理的褐變度始終低于對照。貯藏至第20天時，對照褐變度上升至6.88，比貯藏當天高出11.51 倍，0.3% AOB處理、1.5% CTS處理以及0.3% AOB+1.5% CTS處理褐變度分別比貯藏開始高出9.38、5.15、4.47 倍，均顯著低于對照（P＜0.05）。對照和0.3% AOB處理在貯藏前期褐變度上升趨勢明顯可能與生姜切分時切面細胞破使細胞的中酚類物質、酶接觸并與空氣中的O2發生酶促褐變有關，而1.5% CTS處理以及0.3% AOB+1.5% CTS處理因其含有的CTS具有成膜性，能在生姜表面形成一層極薄的保護膜，阻止空氣中的O2進入果蔬組織，在膜內部形成低O2高CO2的小環境[13]，減緩酶促褐變，同時，AOB中含有的黃酮本身具有抗氧化作用，能防止生姜中的多酚物質被氧化，也有利減少褐變。后期各處理褐變度上升的原因則可能是鮮切生姜組織細胞衰老導致細胞按室分工功能的破壞，酶與底物接觸加速了酚類物質的氧化有關[14]。結果表明，0.3% AOB+1.5% CTS處理能有效抑制鮮切生姜的褐變，且處理效果最好。

2.2 不同處理對鮮切生姜VC含量的影響

VC是果實體內清除活性氧的一種重要的抗氧化物質，對延緩果實衰老發揮一定作用，但其易被氧化而失去活性[15]。由圖2可見，在整個貯藏過程中，鮮切生姜VC含量始終呈現下降趨勢，但下降速度各異，其中對照減少最快。從第15天開始，0.3% AOB+1.5% CTS處理VC含量顯著高于對照、0.3% AOB處理以及1.5% CTS處理，這說明AOB和CTS復合，能夠發揮各自優勢作用，提高對VC的保護作用，一方面，CTS在生姜表面形成了保護膜，阻止O2進入生姜組織對VC進行氧化，減少VC的損耗，另一方面，AOB中含豐富的黃酮等抗氧化性物質，在貯藏過程中發揮了抗氧化作用，保護了VC。0.3% AOB處理與1.5% CTS處理之間也存在顯著的差異（P＜0.05），這可能是由于抗氧化劑在保護VC等抗氧化物質方面的作用弱于CTS涂膜處理。經過CTS處理的鮮切生姜貯藏至30 d時VC含量仍高于對照第20天時VC含量（P＜0.05），這說明涂膜處理可以抑制VC的氧化損失[16]。因此，與對照相比較，0.3% AOB+1.5% CTS處理提高了對VC的保護作用。

圖2 不同處理對鮮切生姜VC含量的影響Fig. 2 Effects of different treatments on VC content of fresh-cut ginger

2.3 不同處理對鮮切生姜可溶性固形物含量的影響

圖3 不同處理對鮮切生姜可溶性固形物含量的影響Fig. 3 Effects of different treatments on soluble solid content of fresh-cut ginger

可溶性固形物含量高低可作為評價果實質量好壞的重要指標[17]，也能在一定程度上反映貯藏過程中果實營養物 質損失的多少[18]。糖類作為呼吸底物，在呼吸過程中分解放出熱量，使果蔬含糖量在貯藏過程中趨于下降[16]。由圖3可以看出，各處理可溶性固形物含量在貯藏過程中呈先下降后上升的趨勢，貯藏前期下降的原因可能是前期呼吸消耗占優勢，可溶糖由于呼吸作用不斷被消耗，降解總量小于消耗總量，導致可溶性固形物含量下

降，而1.5% CTS處理和0.3% AOB+1.5% CTS處理的可溶性固形物含量下降趨勢較對照和0.3% AOB處理緩慢的原因可能是CTS膜抑制了鮮切生姜呼吸作用，減少了可溶性總糖的消耗。貯藏后期，呼吸強度趨于下降，生姜中淀粉等不溶性大分子物質緩慢降解成可溶性小分子物質，代謝總量小于降解總量，使可溶性固形物含量上升。貯藏后期可溶性固形物含量上升也可能是由于組織嚴重失水，組織干縮造成的[17]。在整個貯藏期間，0.3% AOB+1.5% CTS處理的可溶性固形物含量變化范圍最小，表明0.3% AOB+1.5% CTS處理能有效抑制貯藏過程中鮮切生姜大分子物質的降解和組織的衰老。

2.4 不同處理對鮮切生姜MDA含量的影響

圖4 不同處理對鮮切生姜MDA含量的影響Fig. 4 Effects of different treatments on MDA content of fresh-cut ginger

MDA是細胞膜受到氧化損傷后的產物，其含量高低可衡量細胞膜的氧化程度和植物對逆境反應的強弱[19]。圖4表明，貯藏期間各處理鮮切生姜MDA含量均呈上升趨勢，但上升幅度存在一定差異，0.3% AOB+1.5% CTS處理MDA含量上升最慢，貯藏20 d后上升了1.03 倍；而對照、0.3% AOB處理、1.5% CTS處理則分別上升了1.97、1.54、1.18 倍。表明0.3% AOB+1.5% CTS復合處理有助于保護細胞膜的完整性，維持細胞水平的正常生理功能，延緩鮮切生姜的衰老。

2.5 不同處理對鮮切生姜微生物抑制效果的影響

圖5 不同處理對鮮切生姜微生物菌落總數的影響Fig. 5 Effects of different treatments on microbial load of fresh-cut ginger

如圖5所示，貯藏期間，各處理鮮切生姜的菌落總數含量呈現持續增加的趨勢，這可能是由于切割處理破壞了鮮切生姜細胞結構，使得細胞營養物質外溢，為微生物的生長繁殖提供了條件。其 中對照菌落總數增加最為迅速，從貯藏初期的2.7973（lg（CFU/g））到貯藏20 d時的7.747 7（lg（CFU/g））；0.3% AOB+1.5% CTS處理微生物菌落數始終保持較低的水平，與其他3 組之間存在顯著性差異（P＜0.05），這是由于CTS涂在生姜表面能形成致密保護膜，能阻止營養物質進入細菌細胞，從而達到抗菌效果，劉曉蓉[20]、倪向梅[21]等的研究表明AOB具有抑菌作用。0.3% AOB+1.5% CTS復合處理能充分發揮各自作用，較好地抑制貯藏過程中鮮切生姜微生物的生長。

2.6 不同處理對鮮切生姜質地品質的影響

2.6.1 不同處理對鮮切生姜硬度的影響

圖6 不同處理對鮮切生姜硬度的影響Fig. 6 Effects of different treatments on hardness of fresh-cut ginger

硬度是判斷果實成熟度以及品質的主要指標之一[22]。微生物代謝產生的果膠酶、纖維素酶等致使果肉變軟，CTS能夠阻隔O2，抑制好養微生物繁殖，維持果實硬度[23]。由圖6可見，在貯藏過程中鮮切生姜的硬度呈逐漸下降趨勢。以對照的生姜硬度下降速度最快，CTS處理對保持生姜硬度有明顯作用，以0.3% AOB+1.5% CTS復合處理效果最好。隨著貯藏時間的延長，果膠物質發生變化，果實變軟。從第20天開始，0.3% AOB處理、1.5% CTS處理以及0.3% AOB+1.5% CTS處理與對照之間存在顯著差異（P＜0.05）。結果表明，0.3% AOB+1.5% CTS處理可以延緩鮮切生姜硬度的下降速度，從而保持生姜質地。

2.6.2 不同處理對鮮切生姜彈性的影響

圖7 不同處理對鮮切生姜彈性的影響Fig. 7 Effects of different treatments on springiness of fresh-cut ginger

如圖7所示，貯藏前期，鮮切生姜的彈性呈上升趨勢，然而后期彈性值有小幅度的下降。在整個貯藏過程中，對照組彈性始終高于其他各處理組，對照與0.3% AOB處理在貯藏第10天時出現彈性峰值；1.5% CTS處理與0.3% AOB+1.5% CTS處理在第20天時出現彈性

峰值。從第5天開始0.3% AOB+1.5% CTS處理彈性始終低于其他處理，且各處理與對照之間存在顯著差異（P＜0.05）。因此，0.3% AOB+1.5% CTS處理對于保持鮮切生姜彈性方面效果最好。

2.6.3 不同處理對鮮切生姜咀嚼性的影響

圖8 不同處理對鮮切生姜咀嚼性的影響Fig. 8 Effects of different treatments on chewiness of fresh-cut ginger

鮮姜成熟衰老時，粗纖維隨時間的延長顯著增加[24]，并與本質素、角質、栓質等結合，使組織變得堅硬粗糙、品質劣變，導致生姜咀嚼性上升。由圖8可以看出，在貯藏過程中鮮切生姜的咀嚼性呈上升趨勢，對照的咀嚼性要高于各處理。0.3% AOB+1.5% CTS處理鮮切生姜的咀嚼性變化最小，且咀嚼性明顯低于其他各處理（P＜0.05）。1.5% CTS與0.3% AOB+1.5% CTS處理在20 d后咀嚼性略有下降的原因可能是貯藏后期細胞壁出現降解所致。因此采用0.3% AOB+1.5% CTS處理更有利于保持鮮切生姜的貯藏品質。

2.7 鮮切生姜細胞超微結構觀察

圖9 不同處理對鮮切生姜細胞超微結構的影響Fig. 9 Effects of different treatments on cellular ultrastructure of fresh-cut ginger

采用透射電子顯微鏡觀察貯藏過程中不同處理的鮮切生姜細胞結構，見圖9，發現新鮮生姜細胞內細胞內含物非常豐富，細胞壁及各種細胞器清晰可見，細胞膜緊貼細胞壁，未出現質壁分離現象。貯藏至第15天時，對照組出現明顯的質壁分離現象，且細胞內各種細胞器明顯減少；而1.5% CTS處理組以及0.3% AOB+1.5% CTS處理組在貯藏至第15天時細胞內含物仍較為豐富，清晰可見，而且質壁分離現象并不明顯。貯藏至第30天時，1.5% CTS處理組質壁分離現象更加明顯，細胞內各種細胞器明顯減少；而0.3% AOB+1.5% CTS處理組只是出現輕微的質壁分離現象，細胞內含物也只是部分被破壞。說明AOB與CTS復合處理能延緩鮮切生姜細胞的衰老。

3 結 論

CTS與AOB可以減輕生姜貯藏過程中的褐變、抑制VC與可溶性固形物的減少、減少MDA含量的積累、抑制微生物繁殖，維持良好的硬度、彈性、咀嚼性，抑制生姜質構品質的下降，從貯藏效果來看，以0.3% AOB+ 1.5% CTS復合處理的鮮切生姜為最好。

從對鮮切生姜細胞超微結構的影響看，鮮切生姜經過0.3% AOB+1.5% CTS復合處理，可以延緩細胞質壁分離現象的發生，抑制細胞壁的降解及細胞核、質體、線粒體的破壞，保護細胞結構的完整性，從而起到延緩鮮切生姜細胞衰老的作用。

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Effects of Chitosan/Bamboo Leaf Antioxidant Treatments on the Quality of Fresh-Cut Ginger during Storage

WU Hao, WANG Yiying, DING Jun, WANG Chengrong*, ZHANG Xiao
(College of Food Science and Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China)

Purpose: To examine the effects of chitosan (CTS) and antioxidant of bamboo leaves (AOB) applied individually and in combination on the quality of fresh-cut ginger during storage. Methods: Fresh-cut ginger slices were soaked in distilled water, 0.3% AOB, 1.5% CTS and 0.3% AOB + 1.5% CTS solution, respectively, for 5 min, and then taken out and drained before being packaged in a polyethylene (PE) fi lm and stored in a refrigerator at (14 ± 1.0) ℃. Physiochemical indicators were measured every 5 days during the storage period. Results: Compared with control, all of the three treatments could affect the preservation of fresh-cut ginger to varying degrees. The three treatments inhibited the development of browning, delayed the decrease in VC content, reduced the accumulation of MDA content, inhibited the growth of microbes, maintained good hardness, springiness, chewiness, and restrained texture deterioration of fresh-cut ginger. The CTS + AOB treatment restrained the destruction of cellular inclusions in fresh-cut ginger and the development of plasmolysis. Conclusions: The treatment of 0.3% AOB + 1.5% CTS showed the best effect on the preservation of fresh-cut ginger, followed by the 1.5% CTS treatment. The 0.3% AOB treatment did not show any apparent effect on the preservation of fresh-cut ginger.

fresh-cut; ginger; chitosan; antioxidant of bamboo leaves (AOB); preservation

10.7506/spkx1002-6630-201610048

TS255.1

A

1002-6630（2016）10-0283-06

吳昊, 王藝穎, 丁君, 等. 殼聚糖/竹葉抗氧化物復合處理對鮮切生姜保鮮效果的影響[J]. 食品科學, 2016, 37(10): 283-288.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201610048. http://www.spkx.net.cn

WU Hao, WANG Yiying, DING Jun, et al. Effects of chitosan/bamboo leaf antioxidant treatments on t he quality of fresh-cut ginger during storage[J]. Food Science, 2016, 37(10): 283-288. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201610048. http://www.spkx.net.cn

2015-07-31

山東省現代蔬菜產業技術體系項目（SDSXDSCCYJSTX）；國家自然科學基金青年科學基金項目（31401549）；

山東省高等學校科技計劃項目（J14LE11）；青島市科技計劃項目（14-2-4-71-jch）；

青島農業大學高層次人才科研基金項目（1207）

吳昊（1981—），女，副教授，博士，研究方向為果蔬加工與貯藏。E-mail：wuhaoqau@163.com

*通信作者：王成榮（1958—），男，教授，碩士，研究方向為果蔬加工與貯藏。E-mail：qauwcr@126.com