新型生物细胞营养素的大姜防腐保鲜应用研究①

何永聚 季维峰 姜俊宏 高德健 康术美 徐晓梅 张宏灿 赵 格

（1 山东百德生物科技有限公司 山东潍坊 261106；2 山东农业工程学院 山东济南 250100；3 诸城市舜王畜牧兽医工作站 山东诸城 262233；4 中国动物卫生与流行病学中心 山东青岛 266032）

大姜又称生姜，属姜科，为多年生宿根草本植物，在全球范围内普遍栽培的一种根茎型经济作物，中国大姜的种植面积和生产产量一直在世界上遥遥领先［1］。作为一年生经济作物，大姜具有高产高效，种植风险小，获得经济效益高的特点，是农民实现脱贫致富的好途径，对国家增加外汇收入也有重要作用。目前不仅原有的种植区扩大种植面积，非传统种植区也在寻找适合方法进行大姜的栽植试验，为当地老百姓寻求一条新的致富路。但由于生鲜无处理的大姜极易腐烂变质、甚至产生霉变无法长期保存，导致不能大规模栽培生产、无法长途运送等问题，因此如何进行防腐保鲜是我国的大姜产业发展所需考虑的重要问题。

大姜喜温暖潮湿，在贮藏过程中应特别注意温度与湿度的控制，避免影响大姜本身的经济价值。在10 ℃以下受冷害影响，大姜迅速收缩向外渗水升温后快速腐烂；温度过高造成大姜水分蒸发、失水失鲜，造成耐贮性和抗病性减弱。相对湿度过大则会引起病菌生命力增强，繁衍速度加快造成生姜腐烂甚至会引发姜瘟病，相对湿度过小则会造成大姜失水萎蔫枯瘠。一般贮藏温度应控制在13～15 ℃，相对湿度要求75%～85%［2］。目前，我国主要采用窖藏法、沙埋法和冷藏库保鲜法等传统物理贮藏方法，但这种方法不可控因素过多，一个环节的失误就会造成严重后果。利用药物处理的化学方式贮藏会造成大姜内部成分的改变，甚至会生成一些有毒有害物质。近年来，有研究表明利用2%氯化钙处理，可以使大姜细胞膜上的部分钙离子通道关闭，造成大量钙离子积聚在细胞膜外，维持细胞内外稳定性，使细胞保持鲜活状态，延缓细胞衰老，起到防腐保鲜的作用［3］。年彬彬［4］的氧气或二氧化碳的气调对生姜氧代谢和保鲜效果的影响研究表明生姜较适于高氧气保鲜，但不适合高二氧化碳保鲜。刁源［5］的研究表明短波紫外线能够杀灭大姜表面的致病微生物，提高酶的活性，提高大姜机体的抗逆性，降低腐烂率，取得较好的保鲜效果，从而提高大姜的货架价值。国外对于大姜保鲜的研究较少，Akamine，Ernest［6］报道了在不同温湿度条件下大姜失水萎缩的速度对比，并进行了果蜡保鲜的研究。

我国生姜年产量现已达2 000万t，约占世界产量的50%。然而鲜姜不耐贮藏，我国由于防腐保鲜不当，造成的损失高达总产量的20%～40%［7］。随着科技的发展和时代的进步，以新型生物细胞营养素为代表的一类效果好、无公害、对人类身体健康的的发酵类物质也慢慢走进了人们的生活，它可以延长食物的保存时间，提高保存品质、减少营养物质的消耗，有助于大姜贮藏轻简化、规模化、精准化和机械化作业的发展。基于此，本试验通过比较不同稀释浓度生命细胞激活素下大姜的感官指标、失重、纤维素含量等差异分析，明确生命细胞细胞激活素对大姜防腐保鲜的影响。以期对提高大姜的市场价值、调整市场供给情况、增加菜农收入和实现大姜经济效益有所贡献。

1 材料与方法

1.1 材料

利用新型生物细胞营养素、葡萄糖、纯净水配置3种适用于防腐保鲜的活化液浓度，新型生物细胞营养素∶葡萄糖∶纯净水=1∶2∶20、1∶10∶100、1∶10∶200。

试验在2022年3月中旬于山东百德生物科技有限公司进行，试验所用仪器和试剂见表1。

表1 试验所用仪器和试剂

1.2 试验处理

试验以大小均匀、无损伤的新鲜大姜为材料，采用随机区组设计（表2），设置新型生物细胞营养素不同稀释梯度喷洒组，清水组，空白组处理，放入15 ℃，相对湿度80%的环境中进行保存。前期测定各项指标的初始值，并于第1、3、5、7 d取样测定各项指标的数值，利用平均值法保证数据准确性，分析数据结果。

表2 试验处理

1.3 失重率测定

利用电子天平来测定大姜的的失重情况，每份样品称量3次取平均值。将不同组别处理的大姜样品轻拭外层水分保持干燥，放在天平上进行称重，初始重量记为W0，以后几天的数据依次记为Wi（i=1、3、5、7）。按照下式计算失重率：

失重率=（W0-Wi）/W0×100%

1.4 粗纤维含量测定

粗纤维的含量采用酸碱洗涤法进行测定，参考曹建康［8］等的方法并进行改良。取有代表性的烘干样品约1 g（S1）放入装有适量硅藻土的坩埚，用已预热好的0.128 mol/L的H2SO4溶液和0.312 mol/L的NaOH溶液加3～4滴正辛醇分别进行酸碱消煮30 min。分别加入95%乙醇和丙酮浸泡、冲洗、抽滤样品3次，并用蒸馏水冲洗1次。将装有试样的坩锅放入130 ℃的干燥箱内进行2 h快速烘干，取出冷却至室温称重（A1）。将称重后的坩锅，置入电阻炉内随后升温至550 ℃灼烧30 min，取出冷却至室温后称重（A2）。按照下式计算粗纤维含量：

粗纤维百分含量=（A1-A2）÷S1×100%

1.5 生姜黄酮含量测定

参考吴存兵［9］等的方法结合实际情况进行改良，得到测量生姜黄酮的方法。

1.5.1 标准曲线绘制

用芦丁标准品制备质量浓度为0.2 mg/mL的芦丁标准溶液。利用移液管分别移取0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0和10.0 mL的芦丁标准溶液于25 mL容量瓶中，分别加入1.0 mL 5%亚硝酸钠溶液，振匀后放置5 min，再分别加入1.0 mL 10%硝酸铝溶液，振匀后放置5 min，最后加入10.0 mL 1.0 mol/L氢氧化钠溶液，用80%乙醇定容至刻度线，盖上塞子，振匀后放置10 min，用UV1801紫外可见分光光度计在510 nm处测定吸光值。以芦丁标准溶液质量浓度为横坐标，吸光值为纵坐标制作标准曲线，得回归方程。

1.5.2 样品测定

称取0.5 g生姜粉置于锥形瓶中，加入10 mL 80%乙醇，在80 ℃恒温水浴锅中浸提1 h，冷却过滤，取滤液2.5 mL于25 mL容量瓶中，分别加入1.0 mL 5%亚硝酸钠溶液，振匀放置5 min，再分别加入1.0 mL 10%硝酸铝溶液，振匀后放置5 min，加入10.0 mL 1.0 mol/L氢氧化钠溶液，用80%乙醇定容至刻度线，盖上塞子，振荡摇匀后放置10 min，于UV1801紫外可见分光光度计上测定吸光值，计算生姜黄酮含量。

2 感官评定

感官指标的测定参考桑煜［10］等的研究，从色泽、形态、气味、新鲜度下手分为4个方面，每项满分25分，按照等级要求根据实际情况进行打分。每种样品分别由3人进行感官评定，最终取得分数的平均值，评分标准见表3。

表3 感官评分标准

3 结果与分析

3.1 不同新型生物细胞营养素浓度处理对大姜失重率分析

对施加不同浓度新型生物细胞营养素的大姜进行取样，进行失水率的测定分析（图1）。结果表明：随着贮藏时间的延长大姜的蒸腾作用和呼吸作用增强，失重率呈增加趋势，不同浓度新型生物细胞营养素处理的大姜失重率相差较大。失重速度CK＞T4＞T3＞T2＞T1，添加了新型生物细胞营养素的活化液中大姜失重率始终低于空白对照组，第七天CK失重率比T1高13.15%。CK和T4失重率不相上下，与其他组差异明显，说明大姜的失重速度与活化液中的水分无关。新型生物细胞营养素能延缓大姜水分的流失，降低失重率，以新型生物细胞营养素∶葡萄糖∶水=1∶2∶20的效果最好。

图1 新型生物细胞营养素对大姜失重率的影响

3.2 不同新型生物细胞营养素浓度处理对大姜粗纤维含量分析

由图2可以看出，经过新型生物细胞营养素处理的大姜在粗纤维含量上与其他试验组存在着差异。在实验过程中T1、T2、T3粗纤维含量逐渐降低，分别为1.486 2%、1.304 8%、1.089 6%。且最终T3＞T2＞T1，T4、CK的粗纤维含量持续上升，第三天的增长趋势最猛，CK由开始的粗纤维含量最低增长为5组中粗纤维含量最高的，分别比T1、T2、T3高4.044 1%、3.658 4%、3.243 2%。表明新型生物细胞营养素的加入可以降低粗纤维的含量，浓度越高抑制粗纤维含量升高的效果越好，使大姜保持鲜嫩的状态，避免因粗纤维含量升高引起组织老化、品质下降，造成食用和药用价值降低影响大姜销售价值。

图2 新型生物细胞营养素对大姜粗纤维含量的影响

3.3 不同新型生物细胞营养素浓度处理对大姜生姜黄酮含量分析

3.3.1 芦丁标准曲线绘制

绘制芦丁标准曲线，如图3所示。

图3 芦丁标准曲线

3.3.2 分析

生姜黄酮的含量随着贮藏时间的延长而逐渐下降（图4），第七天各组生姜黄酮的含量分别下降了3.441 1、3.501 1、3.746 2、6.319 5、7.422 3 mg，可以明显看出使用了新型生物细胞营养素的试验组中生姜黄酮的含量下降较为缓慢，而清水组和空白对照组数据呈断崖式下降，表明在贮藏过程中新型生物细胞营养素可以保持大姜内部活性成分的的稳定，并且延缓生姜黄酮含量的降低，水分并不能维持大姜内部的成分。在设置的3种浓度中新型生物细胞营养素∶葡糖糖∶水=1∶2∶20的试验组是效果最好的，它能快速锁定生姜黄酮将其含量稳定在一个合理的范围内。

图4 新型生物细胞营养素处理对大姜生姜黄酮含量的影响

3.4 不同新型生物细胞营养素浓度处理对大姜感官评分分析

根据图5内容分析可知，T1、T2、T3、T4和CK的变化趋势相同，都呈下降趋势，且T1、T2、T3的数值一直高于T4、CK，随着贮藏时间的延长他们之间的差距越来越大。T4的数据比CK的高而与前3组有差距，说明水分在维持大姜的鲜活状态上起到了一定作用但并不关键。不同浓度梯度的新型生物细胞营养素喷洒的大姜样品感官评分虽略微下降但一直维持在较高水平，试验表明新型生物细胞营养素并不能一直使大姜保持刚收获时的鲜嫩状态，但可在一定程度上维持其新鲜度并避免腐烂。

图5 新型生物细胞营养素处理对大姜感官评分的影响

4 讨论与结论

4.1 讨论

4.1.1 新型生物细胞营养素对粗纤维含量的影响

试验发现，不同浓度的新型生物细胞营养素活化液对大姜粗纤维含量都起到降低作用，说明新型生物细胞营养素可以抑制粗纤维的产生，延缓大姜的衰老。大姜中的粗纤维可以规划为膳食纤维，是人体所不能消化、吸收的，后续的产品加工处理会消耗大量人力物力将其剔除［11］，所以在保存过程中应尽量避免粗纤维的再次产生。

4.1.2 新型生物细胞营养素对生姜黄酮含量的影响

越来越多的研究结果表明，生姜黄酮的含量代表着大姜防腐保鲜效果。在贮藏过程中很多环境因素和人为因素破坏了大姜的内部结构，造成功能性成分含量较低，轻则导致大姜失去流通价值，重则会引起食品安全问题。郭艳华［12］等的研究表明生姜黄酮在光下的稳定性较差，见光易分解需要在避光的地方保存，但对热不太敏感，在20～80 ℃的环境下存在几乎没有损耗。生姜黄酮是次生代谢产物，其含量是不断降低的，我们只能维持它的含量比不加任何处理的组别高，但并不能奢望在大姜中的含量不降反增，这与常理背道而驰［13］。前人研究发现0.5 mol/L氯化钠结合PP包装材料可以很好的保持生姜黄酮和姜辣素等的高含量水平，形成外部感官评价的高分和内部营养价值的齐头并进。在本试验中，我们发现3种浓度的新型生物细胞营养素活化液都可抑制生姜黄酮含量的降低，充分锁定大姜内的成分，在不生成有害物质的同时维持大姜新鲜，与其它研究的结果一致。

4.2 结论

随着贮藏时间的延长，3种浓度的新型生物细胞营养素均可降低大姜的失水率和粗纤维含量，对姜辣素和生姜黄酮含量的下降具有明显的延缓作用，可以保持大姜的风味和营养价值，维持贮藏期间的色泽、气味等感官指标。利用新型生物细胞营养素、葡萄糖、水配置的激活素中水的加入并不能为大姜防腐保鲜提供实质性的作用，且通过试验结果发现新型生物细胞营养素∶葡糖糖∶水=1∶2∶20的效果最好，可以在后续的试验研究中以此浓度为重点，继续探寻利用价值。