3種保鮮劑單獨與復合處理對仔姜貯藏品質的影響

趙朝光，吳藝文，萬 楊，汪 蘭，孫衛青

（1.長江大學生命科學學院，湖北 荊州 434025；2.湖北省農業科學院農產品加工與核農技術研究所，農業農村部農產品冷鏈物流技術重點實驗室，湖北 武漢 430064）

生姜（Zingiber officinaleRoscoe）為姜科姜屬多年生草本植物，含有人體必需的維生素和礦物質元素，是一種“藥食兩用”蔬菜[1-2]。仔姜營養豐富、辛辣適中，同時富含多種維生素、氨基酸、姜油酮、酚、醇及人體必需的鋅、鈣、硒等元素，具有預防心血管疾病、防癌、抗氧化等功效[3]。然而仔姜含水量高、表皮幼嫩，耐貯性通常較差[4]。

目前，保鮮劑處理是果蔬保鮮中應用較多的方法。常用的保鮮劑主要有亞硫酸鹽、氯化鈣、1-甲基環丙烯（1-MCP）等。相關研究表明，1-MCP 可以抑制果蔬體內乙烯生成，降低果蔬呼吸速率，延緩衰老[5-6]。付云云[2]研究發現，500 ng/L的1-MCP處理可有效保持仔姜貯藏期間的品質，延緩仔姜中姜辣素含量的升高，延長貯藏期。二氧化氯作為一種公認的安全、高效、廣譜的殺菌劑，已廣泛應用于果蔬保鮮領域。二氧化氯能夠進入細胞膜內，破壞膜內外離子濃度，改變細胞膜通透性，從而抑制微生物生長代謝[7]。山梨酸鉀具有較高的抗菌性能，能破壞微生物體內脫氫酶系統，減少貯藏后期微生物引起的腐爛，加強細胞的保水力，減少蒸騰和呼吸消耗[8]。

1-MCP 能夠對乙烯受體產生競爭性抑制，具有延緩仔姜成熟衰老的作用；二氧化氯處理能夠殺滅微生物，降低仔姜初始帶菌量；山梨酸鉀處理能夠破壞微生物體內脫氫酶系統，抑制貯藏過程中微生物引起的腐爛，3 種保鮮劑復合處理具有協同效應。本試驗針對仔姜采后易失水萎蔫，不易貯藏等問題，采用1-MCP 熏蒸、二氧化氯溶液浸泡、山梨酸鉀溶液浸泡及其復合處理對仔姜進行保鮮處理，研究其對仔姜采后貯藏過程中品質特性及生理生化指標的影響，以期為仔姜采后貯藏保鮮提供理論和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

仔姜（恩施鳳頭姜）：2021 年8—9 月購于武漢市白沙洲農貿市場。

2,6-二氯靛酚、福林酚，上海源葉生物公司；抗壞血酸、硫代巴比妥酸、山梨酸鉀、1-MCP粉劑，上海麥克林公司；二氧化氯粉劑，山東嘉源環保公司；沒食子酸、碳酸鈉，上海國藥集團化學試劑有限公司；可溶性糖試劑盒、超氧化物歧化酶試劑盒和過氧化物酶試劑盒，南京建成生物工程研究所。

1.1.2 儀器與設備

CF15R 高速低溫離心機，日本日立公司；FE20 pH 計，梅特勒-托利多國際貿易（上海）有限公司；CR-400 色度儀，日本柯尼卡美能達株式會社；GY-4硬度計，山東恒美電子科技有限公司；T18 basic 均質機，德國IKA公司；UV-3802紫外可見分光光度計，尤尼柯(上海)儀器有限公司；Eclipse Cl 正置光學顯微鏡，日本尼康公司。

1.2 方法

1.2.1 處理方法

選擇表皮無機械損傷，無病蟲害，大小盡可能一致（0.5 kg 左右）的仔姜，用清水沖洗并瀝干，將其置于（15±1）℃冷庫環境下預冷24 h后進行保鮮處理，取樣測定各個指標時應為同一樣本以減小誤差，按照測定要求對仔姜切碎或勻漿，本研究采用的保鮮處理已通過預試驗確定最佳條件。

1-MCP 熏蒸：將預冷后的仔姜放入準備好的密閉容器中，以1 μL/L的1-MCP在16 ℃下熏蒸24 h，熏蒸結束后用無紡布袋包裝，置于冷庫中多層置物架上擺放，置物架每層鋪有吸水紙，仔姜擺放整齊后上方再鋪一層吸水紙進行貯藏，以下處理的包裝和貯藏條件均相同。

二氧化氯溶液浸泡：預冷后的仔姜浸入200 mg/L的二氧化氯溶液浸泡10 min，瀝干后將仔姜置于冷庫中貯藏。

山梨酸鉀溶液浸泡：將預冷后的仔姜放入2 g/L的山梨酸鉀溶液中進行浸泡處理，浸泡時間10 min，瀝干后置于冷庫貯藏。

復合處理：將預冷后的仔姜放入復合保鮮劑（200 mg/L二氧化氯溶液＋2 g/L山梨酸鉀溶液）中進行浸泡處理，浸泡時間為10 min，瀝干后在16 ℃下以1 μL/L的1-MCP熏蒸24 h，后置于冷庫中貯藏。

空白組：將洗凈的生姜瀝干后置于冷庫中貯藏。

冷庫貯藏溫度為（12±1）℃，各組定期隨機取樣進行測定。

1.2.2 測定項目與方法

1.2.2.1 腐爛率

仔姜表皮出現斑點、凹陷、部分變色即為腐爛。

1.2.2.2 色差

使用色差計測定，記錄L*、a*、b*值，參照白琳等[9]的方法計算貯藏前后的色差值ΔE。

式中：L0*、a0*、b0*為貯藏0 d時仔姜的L*、a*、b*值。

1.2.2.3 硬度

使用果實硬度計測定，將仔姜中部不同方向削出3 個平面，用直徑11 mm 的探針垂直插入仔姜，以測試儀探針進入果肉0.5 cm為準，每組測定3次。

1.2.2.4 失重率

采用稱量法進行測定，每個處理組平行測量3次貯存后和貯存前樣品的質量，失重率以生姜質量損失百分比表示，計算公式為：

式中：m為貯藏前的質量，g；mt為貯藏后的質量，g。

從總體發展變化來看，2005—2015年，海南省的旅游經濟與生態環境系統的耦合度和耦合協調度呈現出先增長后持續穩定發展的態勢；分階段來看，2005—2007年為耦合協調發展的較低水平階段，這一時期海南省旅游業的活力并沒有得到充分的發揮，同時較好的生態環境為旅游業發展提供了良好的基礎和保障；2007—2015年為耦合協調發展磨合適應階段，這一時期海南省旅游業的活力得到了進一步的釋放，但生態環境的質量呈現下降的趨勢，不過從2015年開始出現小幅上升趨勢，表明這兩個系統之間正向促進的積累效應開始顯現。

1.2.2.5 可溶性糖含量、超氧化物歧化酶（SOD）及過氧化物酶（POD）活性

分別采用可溶性糖試劑盒、超氧化物歧化酶試劑盒及過氧化物酶試劑盒測定。

1.2.2.6 VC含量

參照GB 5009.86—2016[11]中的2,6-二氯靛酚滴定法測定。

1.2.2.7 總酚含量

采用福林酚法測定[10]：配制質量濃度為0.1 g/mL的沒食子酸溶液，吸取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL 的沒食子酸溶液于容量瓶中，分別加入5 mL 蒸餾水、0.5 mL福林試劑和1.5 mL 10%碳酸鈉，蒸餾水定容至10 mL，避光反應0.5 h 后于765 nm 測定吸光度，以沒食子酸質量濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制其標準曲線（y=0.143x+0.012，R2=0.999 1）。樣品測定：稱取2 g仔姜樣品切碎，加入6 mL 70%的丙酮勻漿，室溫下靜置2 h 后在4 ℃以8 000 r/min離心10 min得到待測樣液，吸取1 mL上清液，分別加入5 mL蒸餾水、0.5 mL福林試劑和1.5 mL 10%碳酸鈉，最后加2 mL蒸餾水，充分振蕩后棕色容量瓶定容至10 mL。25 ℃反應1 h后于765 nm下測吸光度，根據沒食子酸標準曲線計算總酚含量。

1.2.2.8 丙二醛（MDA）含量

參照GB 5009.181—2016[12]中的硫代巴比妥酸比色法測定。

1.2.2.9 組織結構

1.2.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2010 軟件處理數據，使用GraphPad 8.0 作圖分析，SPSS 26.0 進行顯著性分析，每組試驗重復測定3次。

2 結果與分析

2.1 不同保鮮劑處理組仔姜腐爛率和色澤的變化

如表1所示，隨著貯藏時間的增加，各組仔姜腐爛率呈上升趨勢。60 d時，空白組腐爛率高達26.82%，顯著高于各保鮮劑處理組（P＜0.05），1-MCP 組、二氧化氯組、山梨酸鉀組間的腐爛率無顯著性差異，分別為15.26%、14.40%和16.52%，復合處理組腐爛率為11.46%，顯著低于其他組（P＜0.05）。貯藏前20 d仔姜仍保持較好的生理狀態，各組仔姜腐爛率上升緩慢；貯藏后期（40～60 d），仔姜各項生理活動逐漸増強，由于受微生物侵染的影響，腐爛率快速增加。綜上可知，4 種保鮮劑處理均能抑制仔姜貯藏期間腐爛率的上升，其中復合組處理效果最好。

表1 不同保鮮劑處理對仔姜腐爛率的影響Table 1 Effects of different preservatives treatments on rotting rate of baby ginger rhizome 單位：%

果蔬轉色褐變是果蔬貯藏過程中衰老的重要標志之一。由表2 可知，貯藏60 d 時，空白組仔姜的ΔE值為73.63，褐變程度最高，顯著高于各保鮮劑處理組（P＜0.05），1-MCP 組和復合組的ΔE相差不大，其值分別為60.74 和62.29，均顯著低于其他組（P＜0.05），山梨酸鉀組和二氧化氯組貯藏60 d時ΔE值分別為67.50 和64.77。金童[13]研究表明，1-MCP 和二氧化氯聯合使用可顯著抑制櫻桃褐變（P＜0.05），延緩果實轉色。1-MCP 可以通過抑制色素酶的基因表達，減少色素降解，延緩褐變，而二氧化氯則通過抑制多酚氧化酶的作用減少褐變。本研究中1-MCP、二氧化氯單獨及聯合使用都能不同程度地延緩果實轉色，減少果實腐爛。以上結果說明，4 種處理都具有一定護色作用，可以延緩仔姜褐變，保持其感官品質和商品價值，其中1-MCP處理護色效果最好。

表2 不同保鮮劑處理對仔姜色差值（ΔE）的影響Table 2 Effects of different preservatives treatments on ΔE value of baby ginger rhizome

2.2 不同保鮮劑處理組仔姜硬度的變化

由圖1可知，貯藏期間各組仔姜硬度均呈下降趨勢，貯藏60 d 時，復合組硬度最高，為13.7 N，顯著高于其他組（P＜0.05），山梨酸鉀組、1-MCP組和二氧化氯組硬度分別為9.8、10.7、11.8 N，空白組硬度下降至8.3 N。這與馮敘橋等[14]利用1-MCP、二氧化氯及其聯合使用對玫瑰香葡萄的保鮮研究結果類似。貯藏前10 d，各組仔姜硬度變化不顯著，這是因為前期仔姜具有較強的自我調控能力，環境因素對仔姜硬度沒有明顯影響。已有研究結果表明，1-MCP 可以減緩果實軟化，因為1-MCP 對細胞壁降解酶活性有抑制作用，使果實細胞壁降解速度減慢，進而保持硬度[15]。二氧化氯不僅具有良好的殺菌特性，對果蔬采后生理變化也有很大影響，能夠阻止果蔬體內蛋氨酸生成乙烯，使其保持較新鮮狀態，防止組織軟化[16]。貯藏60 d時，處理組仔姜硬度均比空白組高，其中復合組硬度最高，說明3 種保鮮劑復合處理具有協同作用，能夠較好地延緩仔姜硬度下降，保持仔姜品質。

圖1 不同保鮮劑處理對仔姜硬度的影響Fig.1 Effect of different preservatives treatments on the hardness of baby ginger rhizome

2.3 不同保鮮劑處理組仔姜失重率的變化

貯藏期間仔姜由于水分蒸騰損失、呼吸作用消耗營養物質或微生物侵染導致其質量損失[17]。由圖2可知，貯藏期間各組仔姜失重率隨時間延長不斷升高，其中空白組失重率一直高于處理組。貯藏40～60 d時，空白組失重率顯著高于各保鮮劑處理組（P＜0.05）；貯藏60 d 時，1-MCP 組和二氧化氯組失重率差異不顯著，分別為17.16%和18.64%，復合組失重率最低，為14.34%，顯著低于其他組（P＜0.05）。鄧青芳等[18]研究表明，1-MCP可以減少仔姜貯藏過程中的細胞損傷，維持細胞結構和功能完整性，從而降低失重率。Du等[19]使用1-MCP與二氧化氯聯合處理對青椒保鮮，結果表明，1-MCP和二氧化氯聯用可以有效保持貯藏期間青椒含水量。1-MCP能夠減少細胞損傷；二氧化氯能殺滅微生物，破壞乙烯生成同時減少微生物浸染；山梨酸鉀不僅具有抗菌作用，其所含K+可在仔姜表面形成一層保護膜，一定程度上抑制仔姜的蒸騰作用，進而減少水分損失[20]。本試驗中3種保鮮劑復合處理能夠有效抑制仔姜失水萎蔫，減少失重率。

圖2 不同保鮮劑處理對仔姜失重率的影響Fig.2 Effects of different preservatives treatments on weight loss rate of baby ginger rhizome

2.4 不同保鮮劑處理組仔姜可溶性糖含量的變化

如圖3所示，仔姜貯藏過程中可溶性糖含量一直呈下降趨勢，貯藏60 d時，空白組和山梨酸鉀組可溶性糖含量較低，分別為0.564 g/100 g和0.674 g/100 g，二氧化氯處理組和1-MCP 處理組相差不大，分別為0.851 g/100 g 和0.842 g/100 g，復合組為1.03 g/100 g，顯著高于其他組（P＜0.05）。貯藏期間，隨著仔姜的成熟衰老，維持其生理狀態需不斷消耗能量，所以可溶性糖含量呈下降趨勢，貯藏前期各組仔姜可溶性糖含量減少較為緩慢，因為前期仔姜仍保持較好生理狀態，呼吸作用消耗的糖類物質較少。1-MCP 作為一種乙烯受體抑制劑，能夠有效抑制仔姜的呼吸作用[21]，從而減少消耗。一定濃度的二氧化氯能夠阻止果蔬組織的蛋氨酸分解，從而降低乙烯生成速率，延緩果實衰老，降低糖類物質的消耗[22]。結果表明，4種保鮮處理均能有效抑制仔姜可溶性糖的消耗，其中3種保鮮劑復合處理效果最好。

圖3 不同保鮮劑處理對仔姜可溶性糖含量的影響Fig.3 Effects of different preservatives treatments on soluble sugar content of baby ginger rhizome

2.5 不同保鮮劑處理組仔姜VC含量的變化

由圖4 可知，貯藏期間仔姜的VC 含量呈下降趨勢，與果蔬呼吸作用消耗和氧化損失有關[23]。復合處理組在貯藏30 d時VC 含量為61.48 mg/kg，顯著高于其他組（P＜0.05）。貯藏60 d 時，空白組VC 含量為28.93 mg/kg，顯著低于所有處理組（P＜0.05），1-MCP組、二氧化氯組、山梨酸鉀組VC 含量分別為35.08、38.19、31.27 mg/kg，復合組VC含量為42.46 mg/kg，顯著高于其他組（P＜0.05）。Zhao 等[24]探究了1-MCP和二氧化氯對櫻桃的保鮮作用，結果表明兩者都能不同程度上抑制VC 的降解，延緩其含量下降，與本文研究結果類似。由此可見，4種處理都能減緩仔姜VC含量下降，減少營養物質消耗，其中3種保鮮劑復合處理的效果最好。

圖4 不同保鮮劑處理對仔姜VC含量的影響Fig.4 Effects of different preservatives treatments on VC content of baby ginger rhizome

2.6 不同保鮮劑處理組仔姜總酚含量的變化

由圖5可知，貯藏期間，各組仔姜的總酚含量呈波動下降趨勢。貯藏前20 d，仔姜總酚含量持續下降，達到一個小峰值后又繼續下降。這可能是由于前期姜辣素等揮發性物質損耗，使總酚含量下降，貯藏20 d左右時，果實組織可能受刺激后或者生理狀態發生改變，激發了酚類物質的轉化機能，促使組織內酚類物質的生成[25]。不同處理組變化時間不同，因為1-MCP、二氧化氯和山梨酸鉀對仔姜的成熟衰老延緩效果不一樣，復合組貯藏30～40 d時總酚含量呈上升趨勢，說明復合處理能夠延緩仔姜后熟。隨著貯藏時間增加，酚類化合物由于其不穩定性逐漸降解，使得總酚含量呈現降低的趨勢。貯藏60 d 時，復合組總酚含量為30.17 mg/g，顯著高于其他組（P＜0.05），1-MCP組、二氧化氯組、山梨酸鉀組總酚含量分別為24.56、22.52、19.86 mg/g，空白組為14.67 mg/g，顯著低于各處理組（P＜0.05）。由此可見，4種處理都能抑制仔姜總酚降解，保持其營養物質，其中3 種保鮮劑復合處理效果最好，具有良好的保鮮效果。

圖5 不同保鮮劑處理對仔姜總酚含量的影響Fig.5 Effects of different preservatives treatments on total phenols content of baby ginger rhizome

2.7 不同保鮮劑處理組仔姜MDA含量的變化

由圖6可知，貯藏期間，各組仔姜丙二醛含量呈上升趨勢，復合組丙二醛含量上升速度最慢，貯藏60 d時，復合組和二氧化氯組丙二醛含量分別為3.53 μmol/g和3.62 μmol/g，山梨酸鉀組和空白組分別為4.31 μmol/g和4.30 μmol/g，無顯著性差異，1-MCP組為3.94 μmol/g，顯著低于空白組（P＜0.05）。趙明慧等[26]研究二氧化氯對蘋果的保鮮作用，結果表明二氧化氯能夠抑制果實細胞膜通透性，一定程度上影響其膜脂過氧化作用。1-MCP可降低貯藏期間仔姜呼吸速率和乙烯合成速度，延緩仔姜氧化和衰老，從而抑制丙二醛含量的上升[27]。由此可見，1-MCP組和二氧化氯組都能抑制仔姜細胞膜膜脂過氧化作用，減少細胞損傷，降低丙二醛含量，采用3種保鮮劑復合處理具有協同增效作用，可顯著抑制貯藏過程中丙二醛含量上升。

圖6 不同保鮮劑處理對仔姜MDA含量的影響Fig.6 Effects of different preservatives treatments on MDA content of baby ginger rhizome

2.8 不同保鮮劑處理組仔姜POD活性的變化

由圖7 可以看出，冷庫貯藏期間，各組仔姜POD活性整體呈先上升后下降的趨勢，貯藏60 d時，空白組POD 活性為181.37 U/g，顯著高于其他組（P＜0.05），1-MCP 和二氧化氯組分別為151.42 U/g 和164.82 U/g，復合組為134.78 U/g，顯著低于其他組（P＜0.05）。已有研究結果表明，1-MCP 能夠降低果實POD 活性，使POD 活性高峰延遲。普遍認為果實衰老時伴隨POD 活性升高，使與衰老有關的氧化反應加劇，抑制POD活性可以延緩這一進程，有利于延緩果實衰老[28]。結果表明，3 種保鮮劑復合處理具有協同作用，可顯著抑制仔姜POD活性的升高，從而延緩仔姜成熟衰老。

圖7 不同保鮮劑處理對仔姜POD活性的影響Fig.7 Effects of different preservatives treatments on POD activity of baby ginger rhizome

2.9 不同保鮮劑處理組仔姜SOD活性的變化

如圖8所示，仔姜的SOD活性隨貯藏時間的延長整體呈下降趨勢。貯藏10～20 d，生姜代謝正常，產生和代謝自由基的能力處于平衡狀態，SOD活性下降速度較慢。貯藏過程中仔姜氧化衰老，SOD 活性下降，貯藏50～60 d，二氧化氯組SOD 活性最高，可能與其強抗菌性有關。貯藏后期微生物污染是影響果實品質的主要因素，二氧化氯在貯藏期間可以殺滅霉菌、鐵細菌等病原菌使仔姜避免微生物侵染引起的營養物質損耗和成熟衰老，進而保持較高的SOD 活性[29]。Chen 等[30]研究表明，1-MCP 可以顯著提升鮮切蓮藕片SOD活性，避免活性氧損害，從而延緩衰老。貯藏60 d時，復合組、山梨酸鉀組、空白組間SOD活性無顯著性差異，二氧化氯組和1-MCP組SOD活性較高，分別為187.58 U/g 和174.29 U/g，顯著高于其他組（P＜0.05）。本研究中二氧化氯、1-MCP 處理可以抑制仔姜SOD活性下降，延緩仔姜衰老。

圖8 不同保鮮劑處理對仔姜SOD活性的影響Fig.8 Effects of different preservatives treatments on SOD activity of baby ginger rhizome

2.10 不同保鮮劑處理組仔姜組織結構的變化

由圖9 可見，貯藏0 d 時各組仔姜組織結構無明顯差異，仔姜表皮細胞呈圓形，形態規則，排列緊密，細胞間幾乎無間隙，呈較好狀態，說明處理前期保鮮劑對仔姜組織結構影響不大。貯藏30 d 時，各組仔姜組織結構有較大變化，細胞出現失水萎縮現象，形狀變長不規則，空白組細胞間隙明顯增大，出現部分細胞融合現象，個別細胞的融合會造成細胞質泄漏和膜透性的急劇升高，是細胞膜不可逆損傷的標志之一。孫秀蘭[31]在研究低溫脅迫對黑琥珀李貯藏特性影響中也觀察到類似現象。各處理組仔姜細胞間隙較小，形狀無明顯變化，無細胞融合現象，其中復合組細胞基本仍保持原有狀態，細胞間隙最小。貯藏60 d時，各組仔姜細胞間隙都明顯增大，失水皺縮現象更為嚴重；空白組細胞形狀變化最大，出現大小不一、部分細胞破碎、排列松散等現象；復合組仔姜組織結構較為完整，仍能清楚地觀察到細胞形態，細胞排列較為整齊，較好地維持了完整細胞結構；其次是1-MCP組和二氧化氯組，細胞間隙比復合組略大，細胞結構相對完整。余定浪等[32]研究表明，1-MCP和二氧化氯聯合使用時可顯著延緩番茄衰老，抑制組織結構變化，聯合使用時效果比單獨使用更佳。本試驗又另外添加山梨酸鉀，結果表明，3 種保鮮劑復合處理具有協同作用，可以更好地維持細胞結構的完整性。

圖9 不同保鮮劑處理對仔姜組織結構的影響Fig.9 Effects of different preservatives treatments on the tissue structure of baby ginger rhizome

3 結論

采用1-MCP、二氧化氯、山梨酸鉀及3 種保鮮劑復合處理對仔姜進行貯藏保鮮，結果表明，4 種保鮮處理方式均可延緩仔姜腐爛率、失重率和硬度下降，具有較好護色作用，其中復合處理組保鮮效果最佳；在營養品質方面，保鮮劑處理均可抑制仔姜營養成分的下降，復合組仔姜的可溶性糖、總酚及VC 含量較高；在生理生化方面，3 種保鮮劑復合處理可抑制仔姜MDA 含量及POD 活性的上升，保持SOD 活性，從而延緩仔姜的成熟衰老；在組織結構方面，復合處理組的仔姜組織結構更具完整性，細胞形態無明顯變化。綜上，4種保鮮處理方式對仔姜均具有一定的保鮮效果，其中3 種保鮮劑復合使用時保鮮效果最佳，可延緩仔姜感官品質劣變，抑制仔姜營養及活性成分的下降，保護仔姜組織結構的完整性。