3种保鲜剂单独与复合处理对仔姜贮藏品质的影响

赵朝光，吴艺文，万 杨，汪 兰，孙卫青

（1.长江大学生命科学学院，湖北 荆州 434025；2.湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，农业农村部农产品冷链物流技术重点实验室，湖北 武汉 430064）

生姜（Zingiber officinaleRoscoe）为姜科姜属多年生草本植物，含有人体必需的维生素和矿物质元素，是一种“药食两用”蔬菜[1-2]。仔姜营养丰富、辛辣适中，同时富含多种维生素、氨基酸、姜油酮、酚、醇及人体必需的锌、钙、硒等元素，具有预防心血管疾病、防癌、抗氧化等功效[3]。然而仔姜含水量高、表皮幼嫩，耐贮性通常较差[4]。

目前，保鲜剂处理是果蔬保鲜中应用较多的方法。常用的保鲜剂主要有亚硫酸盐、氯化钙、1-甲基环丙烯（1-MCP）等。相关研究表明，1-MCP 可以抑制果蔬体内乙烯生成，降低果蔬呼吸速率，延缓衰老[5-6]。付云云[2]研究发现，500 ng/L的1-MCP处理可有效保持仔姜贮藏期间的品质，延缓仔姜中姜辣素含量的升高，延长贮藏期。二氧化氯作为一种公认的安全、高效、广谱的杀菌剂，已广泛应用于果蔬保鲜领域。二氧化氯能够进入细胞膜内，破坏膜内外离子浓度，改变细胞膜通透性，从而抑制微生物生长代谢[7]。山梨酸钾具有较高的抗菌性能，能破坏微生物体内脱氢酶系统，减少贮藏后期微生物引起的腐烂，加强细胞的保水力，减少蒸腾和呼吸消耗[8]。

1-MCP 能够对乙烯受体产生竞争性抑制，具有延缓仔姜成熟衰老的作用；二氧化氯处理能够杀灭微生物，降低仔姜初始带菌量；山梨酸钾处理能够破坏微生物体内脱氢酶系统，抑制贮藏过程中微生物引起的腐烂，3 种保鲜剂复合处理具有协同效应。本试验针对仔姜采后易失水萎蔫，不易贮藏等问题，采用1-MCP 熏蒸、二氧化氯溶液浸泡、山梨酸钾溶液浸泡及其复合处理对仔姜进行保鲜处理，研究其对仔姜采后贮藏过程中品质特性及生理生化指标的影响，以期为仔姜采后贮藏保鲜提供理论和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

仔姜（恩施凤头姜）：2021 年8—9 月购于武汉市白沙洲农贸市场。

2,6-二氯靛酚、福林酚，上海源叶生物公司；抗坏血酸、硫代巴比妥酸、山梨酸钾、1-MCP粉剂，上海麦克林公司；二氧化氯粉剂，山东嘉源环保公司；没食子酸、碳酸钠，上海国药集团化学试剂有限公司；可溶性糖试剂盒、超氧化物歧化酶试剂盒和过氧化物酶试剂盒，南京建成生物工程研究所。

1.1.2 仪器与设备

CF15R 高速低温离心机，日本日立公司；FE20 pH 计，梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司；CR-400 色度仪，日本柯尼卡美能达株式会社；GY-4硬度计，山东恒美电子科技有限公司；T18 basic 均质机，德国IKA公司；UV-3802紫外可见分光光度计，尤尼柯(上海)仪器有限公司；Eclipse Cl 正置光学显微镜，日本尼康公司。

1.2 方法

1.2.1 处理方法

选择表皮无机械损伤，无病虫害，大小尽可能一致（0.5 kg 左右）的仔姜，用清水冲洗并沥干，将其置于（15±1）℃冷库环境下预冷24 h后进行保鲜处理，取样测定各个指标时应为同一样本以减小误差，按照测定要求对仔姜切碎或匀浆，本研究采用的保鲜处理已通过预试验确定最佳条件。

1-MCP 熏蒸：将预冷后的仔姜放入准备好的密闭容器中，以1 μL/L的1-MCP在16 ℃下熏蒸24 h，熏蒸结束后用无纺布袋包装，置于冷库中多层置物架上摆放，置物架每层铺有吸水纸，仔姜摆放整齐后上方再铺一层吸水纸进行贮藏，以下处理的包装和贮藏条件均相同。

二氧化氯溶液浸泡：预冷后的仔姜浸入200 mg/L的二氧化氯溶液浸泡10 min，沥干后将仔姜置于冷库中贮藏。

山梨酸钾溶液浸泡：将预冷后的仔姜放入2 g/L的山梨酸钾溶液中进行浸泡处理，浸泡时间10 min，沥干后置于冷库贮藏。

复合处理：将预冷后的仔姜放入复合保鲜剂（200 mg/L二氧化氯溶液＋2 g/L山梨酸钾溶液）中进行浸泡处理，浸泡时间为10 min，沥干后在16 ℃下以1 μL/L的1-MCP熏蒸24 h，后置于冷库中贮藏。

空白组：将洗净的生姜沥干后置于冷库中贮藏。

冷库贮藏温度为（12±1）℃，各组定期随机取样进行测定。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 腐烂率

仔姜表皮出现斑点、凹陷、部分变色即为腐烂。

1.2.2.2 色差

使用色差计测定，记录L*、a*、b*值，参照白琳等[9]的方法计算贮藏前后的色差值ΔE。

式中：L0*、a0*、b0*为贮藏0 d时仔姜的L*、a*、b*值。

1.2.2.3 硬度

使用果实硬度计测定，将仔姜中部不同方向削出3 个平面，用直径11 mm 的探针垂直插入仔姜，以测试仪探针进入果肉0.5 cm为准，每组测定3次。

1.2.2.4 失重率

采用称量法进行测定，每个处理组平行测量3次贮存后和贮存前样品的质量，失重率以生姜质量损失百分比表示，计算公式为：

式中：m为贮藏前的质量，g；mt为贮藏后的质量，g。

从总体发展变化来看，2005—2015年，海南省的旅游经济与生态环境系统的耦合度和耦合协调度呈现出先增长后持续稳定发展的态势；分阶段来看，2005—2007年为耦合协调发展的较低水平阶段，这一时期海南省旅游业的活力并没有得到充分的发挥，同时较好的生态环境为旅游业发展提供了良好的基础和保障；2007—2015年为耦合协调发展磨合适应阶段，这一时期海南省旅游业的活力得到了进一步的释放，但生态环境的质量呈现下降的趋势，不过从2015年开始出现小幅上升趋势，表明这两个系统之间正向促进的积累效应开始显现。

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

分别采用可溶性糖试剂盒、超氧化物歧化酶试剂盒及过氧化物酶试剂盒测定。

1.2.2.6 VC含量

参照GB 5009.86—2016[11]中的2,6-二氯靛酚滴定法测定。

1.2.2.7 总酚含量

采用福林酚法测定[10]：配制质量浓度为0.1 g/mL的没食子酸溶液，吸取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL 的没食子酸溶液于容量瓶中，分别加入5 mL 蒸馏水、0.5 mL福林试剂和1.5 mL 10%碳酸钠，蒸馏水定容至10 mL，避光反应0.5 h 后于765 nm 测定吸光度，以没食子酸质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制其标准曲线（y=0.143x+0.012，R2=0.999 1）。样品测定：称取2 g仔姜样品切碎，加入6 mL 70%的丙酮匀浆，室温下静置2 h 后在4 ℃以8 000 r/min离心10 min得到待测样液，吸取1 mL上清液，分别加入5 mL蒸馏水、0.5 mL福林试剂和1.5 mL 10%碳酸钠，最后加2 mL蒸馏水，充分振荡后棕色容量瓶定容至10 mL。25 ℃反应1 h后于765 nm下测吸光度，根据没食子酸标准曲线计算总酚含量。

1.2.2.8 丙二醛（MDA）含量

参照GB 5009.181—2016[12]中的硫代巴比妥酸比色法测定。

1.2.2.9 组织结构

1.2.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2010 软件处理数据，使用GraphPad 8.0 作图分析，SPSS 26.0 进行显著性分析，每组试验重复测定3次。

2 结果与分析

2.1 不同保鲜剂处理组仔姜腐烂率和色泽的变化

如表1所示，随着贮藏时间的增加，各组仔姜腐烂率呈上升趋势。60 d时，空白组腐烂率高达26.82%，显著高于各保鲜剂处理组（P＜0.05），1-MCP 组、二氧化氯组、山梨酸钾组间的腐烂率无显著性差异，分别为15.26%、14.40%和16.52%，复合处理组腐烂率为11.46%，显著低于其他组（P＜0.05）。贮藏前20 d仔姜仍保持较好的生理状态，各组仔姜腐烂率上升缓慢；贮藏后期（40～60 d），仔姜各项生理活动逐渐増强，由于受微生物侵染的影响，腐烂率快速增加。综上可知，4 种保鲜剂处理均能抑制仔姜贮藏期间腐烂率的上升，其中复合组处理效果最好。

表1 不同保鲜剂处理对仔姜腐烂率的影响Table 1 Effects of different preservatives treatments on rotting rate of baby ginger rhizome 单位：%

果蔬转色褐变是果蔬贮藏过程中衰老的重要标志之一。由表2 可知，贮藏60 d 时，空白组仔姜的ΔE值为73.63，褐变程度最高，显著高于各保鲜剂处理组（P＜0.05），1-MCP 组和复合组的ΔE相差不大，其值分别为60.74 和62.29，均显著低于其他组（P＜0.05），山梨酸钾组和二氧化氯组贮藏60 d时ΔE值分别为67.50 和64.77。金童[13]研究表明，1-MCP 和二氧化氯联合使用可显著抑制樱桃褐变（P＜0.05），延缓果实转色。1-MCP 可以通过抑制色素酶的基因表达，减少色素降解，延缓褐变，而二氧化氯则通过抑制多酚氧化酶的作用减少褐变。本研究中1-MCP、二氧化氯单独及联合使用都能不同程度地延缓果实转色，减少果实腐烂。以上结果说明，4 种处理都具有一定护色作用，可以延缓仔姜褐变，保持其感官品质和商品价值，其中1-MCP处理护色效果最好。

表2 不同保鲜剂处理对仔姜色差值（ΔE）的影响Table 2 Effects of different preservatives treatments on ΔE value of baby ginger rhizome

2.2 不同保鲜剂处理组仔姜硬度的变化

由图1可知，贮藏期间各组仔姜硬度均呈下降趋势，贮藏60 d 时，复合组硬度最高，为13.7 N，显著高于其他组（P＜0.05），山梨酸钾组、1-MCP组和二氧化氯组硬度分别为9.8、10.7、11.8 N，空白组硬度下降至8.3 N。这与冯叙桥等[14]利用1-MCP、二氧化氯及其联合使用对玫瑰香葡萄的保鲜研究结果类似。贮藏前10 d，各组仔姜硬度变化不显著，这是因为前期仔姜具有较强的自我调控能力，环境因素对仔姜硬度没有明显影响。已有研究结果表明，1-MCP 可以减缓果实软化，因为1-MCP 对细胞壁降解酶活性有抑制作用，使果实细胞壁降解速度减慢，进而保持硬度[15]。二氧化氯不仅具有良好的杀菌特性，对果蔬采后生理变化也有很大影响，能够阻止果蔬体内蛋氨酸生成乙烯，使其保持较新鲜状态，防止组织软化[16]。贮藏60 d时，处理组仔姜硬度均比空白组高，其中复合组硬度最高，说明3 种保鲜剂复合处理具有协同作用，能够较好地延缓仔姜硬度下降，保持仔姜品质。

图1 不同保鲜剂处理对仔姜硬度的影响Fig.1 Effect of different preservatives treatments on the hardness of baby ginger rhizome

2.3 不同保鲜剂处理组仔姜失重率的变化

贮藏期间仔姜由于水分蒸腾损失、呼吸作用消耗营养物质或微生物侵染导致其质量损失[17]。由图2可知，贮藏期间各组仔姜失重率随时间延长不断升高，其中空白组失重率一直高于处理组。贮藏40～60 d时，空白组失重率显著高于各保鲜剂处理组（P＜0.05）；贮藏60 d 时，1-MCP 组和二氧化氯组失重率差异不显著，分别为17.16%和18.64%，复合组失重率最低，为14.34%，显著低于其他组（P＜0.05）。邓青芳等[18]研究表明，1-MCP可以减少仔姜贮藏过程中的细胞损伤，维持细胞结构和功能完整性，从而降低失重率。Du等[19]使用1-MCP与二氧化氯联合处理对青椒保鲜，结果表明，1-MCP和二氧化氯联用可以有效保持贮藏期间青椒含水量。1-MCP能够减少细胞损伤；二氧化氯能杀灭微生物，破坏乙烯生成同时减少微生物浸染；山梨酸钾不仅具有抗菌作用，其所含K+可在仔姜表面形成一层保护膜，一定程度上抑制仔姜的蒸腾作用，进而减少水分损失[20]。本试验中3种保鲜剂复合处理能够有效抑制仔姜失水萎蔫，减少失重率。

图2 不同保鲜剂处理对仔姜失重率的影响Fig.2 Effects of different preservatives treatments on weight loss rate of baby ginger rhizome

2.4 不同保鲜剂处理组仔姜可溶性糖含量的变化

如图3所示，仔姜贮藏过程中可溶性糖含量一直呈下降趋势，贮藏60 d时，空白组和山梨酸钾组可溶性糖含量较低，分别为0.564 g/100 g和0.674 g/100 g，二氧化氯处理组和1-MCP 处理组相差不大，分别为0.851 g/100 g 和0.842 g/100 g，复合组为1.03 g/100 g，显著高于其他组（P＜0.05）。贮藏期间，随着仔姜的成熟衰老，维持其生理状态需不断消耗能量，所以可溶性糖含量呈下降趋势，贮藏前期各组仔姜可溶性糖含量减少较为缓慢，因为前期仔姜仍保持较好生理状态，呼吸作用消耗的糖类物质较少。1-MCP 作为一种乙烯受体抑制剂，能够有效抑制仔姜的呼吸作用[21]，从而减少消耗。一定浓度的二氧化氯能够阻止果蔬组织的蛋氨酸分解，从而降低乙烯生成速率，延缓果实衰老，降低糖类物质的消耗[22]。结果表明，4种保鲜处理均能有效抑制仔姜可溶性糖的消耗，其中3种保鲜剂复合处理效果最好。

图3 不同保鲜剂处理对仔姜可溶性糖含量的影响Fig.3 Effects of different preservatives treatments on soluble sugar content of baby ginger rhizome

2.5 不同保鲜剂处理组仔姜VC含量的变化

由图4 可知，贮藏期间仔姜的VC 含量呈下降趋势，与果蔬呼吸作用消耗和氧化损失有关[23]。复合处理组在贮藏30 d时VC 含量为61.48 mg/kg，显著高于其他组（P＜0.05）。贮藏60 d 时，空白组VC 含量为28.93 mg/kg，显著低于所有处理组（P＜0.05），1-MCP组、二氧化氯组、山梨酸钾组VC 含量分别为35.08、38.19、31.27 mg/kg，复合组VC含量为42.46 mg/kg，显著高于其他组（P＜0.05）。Zhao 等[24]探究了1-MCP和二氧化氯对樱桃的保鲜作用，结果表明两者都能不同程度上抑制VC 的降解，延缓其含量下降，与本文研究结果类似。由此可见，4种处理都能减缓仔姜VC含量下降，减少营养物质消耗，其中3种保鲜剂复合处理的效果最好。

图4 不同保鲜剂处理对仔姜VC含量的影响Fig.4 Effects of different preservatives treatments on VC content of baby ginger rhizome

2.6 不同保鲜剂处理组仔姜总酚含量的变化

由图5可知，贮藏期间，各组仔姜的总酚含量呈波动下降趋势。贮藏前20 d，仔姜总酚含量持续下降，达到一个小峰值后又继续下降。这可能是由于前期姜辣素等挥发性物质损耗，使总酚含量下降，贮藏20 d左右时，果实组织可能受刺激后或者生理状态发生改变，激发了酚类物质的转化机能，促使组织内酚类物质的生成[25]。不同处理组变化时间不同，因为1-MCP、二氧化氯和山梨酸钾对仔姜的成熟衰老延缓效果不一样，复合组贮藏30～40 d时总酚含量呈上升趋势，说明复合处理能够延缓仔姜后熟。随着贮藏时间增加，酚类化合物由于其不稳定性逐渐降解，使得总酚含量呈现降低的趋势。贮藏60 d 时，复合组总酚含量为30.17 mg/g，显著高于其他组（P＜0.05），1-MCP组、二氧化氯组、山梨酸钾组总酚含量分别为24.56、22.52、19.86 mg/g，空白组为14.67 mg/g，显著低于各处理组（P＜0.05）。由此可见，4种处理都能抑制仔姜总酚降解，保持其营养物质，其中3 种保鲜剂复合处理效果最好，具有良好的保鲜效果。

图5 不同保鲜剂处理对仔姜总酚含量的影响Fig.5 Effects of different preservatives treatments on total phenols content of baby ginger rhizome

2.7 不同保鲜剂处理组仔姜MDA含量的变化

由图6可知，贮藏期间，各组仔姜丙二醛含量呈上升趋势，复合组丙二醛含量上升速度最慢，贮藏60 d时，复合组和二氧化氯组丙二醛含量分别为3.53 μmol/g和3.62 μmol/g，山梨酸钾组和空白组分别为4.31 μmol/g和4.30 μmol/g，无显著性差异，1-MCP组为3.94 μmol/g，显著低于空白组（P＜0.05）。赵明慧等[26]研究二氧化氯对苹果的保鲜作用，结果表明二氧化氯能够抑制果实细胞膜通透性，一定程度上影响其膜脂过氧化作用。1-MCP可降低贮藏期间仔姜呼吸速率和乙烯合成速度，延缓仔姜氧化和衰老，从而抑制丙二醛含量的上升[27]。由此可见，1-MCP组和二氧化氯组都能抑制仔姜细胞膜膜脂过氧化作用，减少细胞损伤，降低丙二醛含量，采用3种保鲜剂复合处理具有协同增效作用，可显著抑制贮藏过程中丙二醛含量上升。

图6 不同保鲜剂处理对仔姜MDA含量的影响Fig.6 Effects of different preservatives treatments on MDA content of baby ginger rhizome

2.8 不同保鲜剂处理组仔姜POD活性的变化

由图7 可以看出，冷库贮藏期间，各组仔姜POD活性整体呈先上升后下降的趋势，贮藏60 d时，空白组POD 活性为181.37 U/g，显著高于其他组（P＜0.05），1-MCP 和二氧化氯组分别为151.42 U/g 和164.82 U/g，复合组为134.78 U/g，显著低于其他组（P＜0.05）。已有研究结果表明，1-MCP 能够降低果实POD 活性，使POD 活性高峰延迟。普遍认为果实衰老时伴随POD 活性升高，使与衰老有关的氧化反应加剧，抑制POD活性可以延缓这一进程，有利于延缓果实衰老[28]。结果表明，3 种保鲜剂复合处理具有协同作用，可显著抑制仔姜POD活性的升高，从而延缓仔姜成熟衰老。

图7 不同保鲜剂处理对仔姜POD活性的影响Fig.7 Effects of different preservatives treatments on POD activity of baby ginger rhizome

2.9 不同保鲜剂处理组仔姜SOD活性的变化

如图8所示，仔姜的SOD活性随贮藏时间的延长整体呈下降趋势。贮藏10～20 d，生姜代谢正常，产生和代谢自由基的能力处于平衡状态，SOD活性下降速度较慢。贮藏过程中仔姜氧化衰老，SOD 活性下降，贮藏50～60 d，二氧化氯组SOD 活性最高，可能与其强抗菌性有关。贮藏后期微生物污染是影响果实品质的主要因素，二氧化氯在贮藏期间可以杀灭霉菌、铁细菌等病原菌使仔姜避免微生物侵染引起的营养物质损耗和成熟衰老，进而保持较高的SOD 活性[29]。Chen 等[30]研究表明，1-MCP 可以显著提升鲜切莲藕片SOD活性，避免活性氧损害，从而延缓衰老。贮藏60 d时，复合组、山梨酸钾组、空白组间SOD活性无显著性差异，二氧化氯组和1-MCP组SOD活性较高，分别为187.58 U/g 和174.29 U/g，显著高于其他组（P＜0.05）。本研究中二氧化氯、1-MCP 处理可以抑制仔姜SOD活性下降，延缓仔姜衰老。

图8 不同保鲜剂处理对仔姜SOD活性的影响Fig.8 Effects of different preservatives treatments on SOD activity of baby ginger rhizome

2.10 不同保鲜剂处理组仔姜组织结构的变化

由图9 可见，贮藏0 d 时各组仔姜组织结构无明显差异，仔姜表皮细胞呈圆形，形态规则，排列紧密，细胞间几乎无间隙，呈较好状态，说明处理前期保鲜剂对仔姜组织结构影响不大。贮藏30 d 时，各组仔姜组织结构有较大变化，细胞出现失水萎缩现象，形状变长不规则，空白组细胞间隙明显增大，出现部分细胞融合现象，个别细胞的融合会造成细胞质泄漏和膜透性的急剧升高，是细胞膜不可逆损伤的标志之一。孙秀兰[31]在研究低温胁迫对黑琥珀李贮藏特性影响中也观察到类似现象。各处理组仔姜细胞间隙较小，形状无明显变化，无细胞融合现象，其中复合组细胞基本仍保持原有状态，细胞间隙最小。贮藏60 d时，各组仔姜细胞间隙都明显增大，失水皱缩现象更为严重；空白组细胞形状变化最大，出现大小不一、部分细胞破碎、排列松散等现象；复合组仔姜组织结构较为完整，仍能清楚地观察到细胞形态，细胞排列较为整齐，较好地维持了完整细胞结构；其次是1-MCP组和二氧化氯组，细胞间隙比复合组略大，细胞结构相对完整。余定浪等[32]研究表明，1-MCP和二氧化氯联合使用时可显著延缓番茄衰老，抑制组织结构变化，联合使用时效果比单独使用更佳。本试验又另外添加山梨酸钾，结果表明，3 种保鲜剂复合处理具有协同作用，可以更好地维持细胞结构的完整性。

图9 不同保鲜剂处理对仔姜组织结构的影响Fig.9 Effects of different preservatives treatments on the tissue structure of baby ginger rhizome

3 结论

采用1-MCP、二氧化氯、山梨酸钾及3 种保鲜剂复合处理对仔姜进行贮藏保鲜，结果表明，4 种保鲜处理方式均可延缓仔姜腐烂率、失重率和硬度下降，具有较好护色作用，其中复合处理组保鲜效果最佳；在营养品质方面，保鲜剂处理均可抑制仔姜营养成分的下降，复合组仔姜的可溶性糖、总酚及VC 含量较高；在生理生化方面，3 种保鲜剂复合处理可抑制仔姜MDA 含量及POD 活性的上升，保持SOD 活性，从而延缓仔姜的成熟衰老；在组织结构方面，复合处理组的仔姜组织结构更具完整性，细胞形态无明显变化。综上，4种保鲜处理方式对仔姜均具有一定的保鲜效果，其中3 种保鲜剂复合使用时保鲜效果最佳，可延缓仔姜感官品质劣变，抑制仔姜营养及活性成分的下降，保护仔姜组织结构的完整性。