杜美軍，張鮮桃，劉震遠(yuǎn)，李海登，賈曉昱，李喜宏

(天津科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，省部共建食品營(yíng)養(yǎng)與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300457)

姜(ZingiberofficinaleRoscoe)為姜科姜屬多年生草本植物的根莖，是一種世界上廣泛種植的蔬菜及香辛調(diào)味料[1]。根據(jù)采收成熟度的不同分為鮮食仔姜和老姜。其中，仔姜脆嫩少辣，兼具健脾、醒胃、驅(qū)風(fēng)、去濕等多重功效，實(shí)屬調(diào)味配料和腌制原料之佳品[2]。然而，由于仔姜采收后生理活動(dòng)旺盛，極易出現(xiàn)失水萎蔫及微生物病害腐敗現(xiàn)象。因此，提升貯藏品質(zhì)并延長(zhǎng)貨架期是仔姜保鮮首先需要解決的問題。

近年來，國(guó)內(nèi)外關(guān)于果蔬保鮮的技術(shù)手段層出不窮，氣調(diào)保鮮、涂膜保鮮、化學(xué)殺(抑)菌劑處理、輻照保鮮等方式廣泛應(yīng)用且效果良好[3]。但是針對(duì)仔姜保鮮相關(guān)高效的技術(shù)手段卻十分匱乏。1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)是一種優(yōu)良的乙烯抑制劑，它可以有效抑制乙烯的產(chǎn)生，并延緩果蔬衰老和相關(guān)成熟基因的激活[4]。二氧化硫(SO2)是一種傳統(tǒng)且極其高效，能夠保護(hù)果蔬不受霉菌侵害的化學(xué)物質(zhì)，它不僅可以通過氧化還原作用改變致病菌蛋白質(zhì)的構(gòu)象，高效殺死它們，還能通過激活與次生代謝和致病相關(guān)蛋白的防御反應(yīng)，誘導(dǎo)植物組織抗病性增強(qiáng)[5]。但是由于二氧化硫兼具毒副作用，故用在接觸性食品處理中限制性頗多。因此，將1-MCP與熏硫方式有機(jī)結(jié)合，對(duì)探索仔姜安全高效的保鮮新方式具有十分重要的意義。

本項(xiàng)目先以最佳濃度的1-MCP熏蒸處理仔姜，然后采用不同方式的脈沖(間歇式)熏硫處理，熏蒸設(shè)備采用脈沖式防霉設(shè)備并配制標(biāo)準(zhǔn)SO2氣體，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)熏硫循環(huán)控制。定期取樣檢測(cè)仔姜的保鮮理化指標(biāo)，以期探明一種安全高效的脈沖熏硫方式，為仔姜的貯藏保鮮提供實(shí)踐指導(dǎo)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試仔姜：購(gòu)自四川樂山市，采收后帶泥土空運(yùn)次日達(dá)天津科技大學(xué)食品保鮮與加工實(shí)驗(yàn)室。

PE打孔保鮮袋：25 cm×25 cm，厚度25 μm，國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心。

化學(xué)試劑：1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)，咸陽(yáng)西秦生物科技有限公司；冰乙酸(分析級(jí))；聚乙二醇-6000(PEG 6000)；聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)；鄰苯二酚(分析級(jí))等試劑均為AR級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

果蔬脈沖式防霉機(jī)(SO2控制精度為0.0001%) 天津捷盛東輝保鮮科技有限公司；GY-1果實(shí)硬度計(jì) 浙江托普儀器有限公司；HP-200 精密色差儀 上海漢普光電科技有限公司；T6紫外可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；TGL-16高速冷凍離心機(jī) 四川蜀科儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 處理方案

分級(jí)挑選完整無損傷、無病蟲害的仔姜，在(14±0.5) ℃條件下預(yù)冷12 h，再用3%食品級(jí)H2O2清洗晾干后用1 μL/L濃度的1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)熏蒸處理12 h。分裝于PE打孔袋中，(14±0.5) ℃條件觀測(cè)60 d，期間使用1.0 mL/L SO2進(jìn)行脈沖式熏硫處理：每10 d脈沖1次(T1組)；每20 d脈沖1次(T2組)；每30 d脈沖1次(T3組)；CK組為不熏硫。每組脈沖熏硫時(shí)間均為40 min，重復(fù)3次，每10 d取樣測(cè)定理化指標(biāo)。

1.3.2 指標(biāo)測(cè)定

1.3.2.1 失重率與腐爛率的測(cè)定

采用稱重法計(jì)算仔姜失重率，計(jì)數(shù)法計(jì)算腐爛率[6]，計(jì)算方法見公式(1)和公式(2)。

(1)

(2)

1.3.2.2 硬度的測(cè)定

使用GY-1水果硬度計(jì)測(cè)定仔姜的硬度。將仔姜不同位置削出3個(gè)平面，用直徑2 mm的探針垂直平面插入至探針刻線，重復(fù)3次，取平均值作為測(cè)定結(jié)果。

1.3.2.3 色差值的測(cè)定

參考Weatherall等[7]的方法，利用色差儀測(cè)定仔姜的L*、a*和b*值，色差值(△E*a*b*)按式(3)計(jì)算得到:

△E*a*b*=[(Li*-L0*)2+(ai*- a0*)2+(bi*-b0*)2]0.5。

(3)

式中：Li*、ai*、bi*分別表示仔姜貯藏第i天的數(shù)值；L0*、 a0*、b0*為仔姜第0天的數(shù)值。

1.3.2.4 苯丙氨酸酶(PAL)活性的測(cè)定

參照Kavitha等[8]的方法測(cè)定仔姜苯丙氨酸酶(PAL)的活性(U/g)。

1.3.2.5 多酚氧化酶(PPO)活性的測(cè)定

參考曹建康等[9]的方法，測(cè)定仔姜多酚氧化酶(PPO)的活性。

1.3.2.6 二氧化硫殘留量的測(cè)定

參考梁宏等[10]的方法，采用蒸餾碘量法測(cè)定仔姜中SO2的殘留量。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010軟件處理數(shù)據(jù), 計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，使用Origin 9.0作圖分析，SPSS 13.0進(jìn)行顯著性分析，每組試驗(yàn)重復(fù)測(cè)定3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熏硫方式對(duì)仔姜失重率和腐爛率的影響

失重率和腐爛率是反映仔姜貯藏品質(zhì)和保鮮效果的重要指標(biāo)，其中仔姜根莖的斷裂部位是加劇呼吸和蒸騰失水的主要途徑[11]，由表1可知，仔姜在貯藏期內(nèi)根莖失重急速加劇。貯藏60 d時(shí)，脈沖熏硫組失重分別為24.5%(T1)、25.9%(T2)和33.8%(T3)，顯著低于對(duì)照組(P<0.05),其中T1和 T2組差異不大。說明脈沖熏硫?qū)τ谝种谱薪珊蟮纳砘顒?dòng)具有顯著效果，可能與二氧化硫抑制根莖生理代謝相關(guān)酶活性有關(guān)。仔姜腐爛率數(shù)據(jù)變化表明，脈沖熏硫是一種有效抑制根莖腐爛的方式。貯藏60 d，每10，20，30 d脈沖熏硫的仔姜腐爛率分別為7.7%(T1)、6.9%(T2)和9.8%(T3)，其中T2處理組腐爛率最低，而未經(jīng)過脈沖熏硫處理的仔姜腐爛率卻達(dá)到了63.8%，差異極其顯著(P<0.01)，這與SO2極其高效的殺菌能力有關(guān)。

表1 不同熏硫方式仔姜的失重率和腐爛率變化Table 1 Changes in weight loss rate and rotting rate of tender ginger with various SO2 fumigation methods

2.2 不同熏硫方式對(duì)仔姜硬度的影響

根狀莖發(fā)生冷害、失水和微生物侵染是造成仔姜軟化的主要原因[12]。而仔姜的硬度和脆度直接影響其鮮食性和商品價(jià)值。由圖1可知，貯藏過程中仔姜的硬度先略有增高隨后不斷下降，其中硬度的升高可能與仔姜前期急速失水而細(xì)胞壁纖維素未能及時(shí)降解有關(guān)。貯藏60 d時(shí)，T1和 T2組仔姜硬度分別下降了23.2%和19.6%，差異不顯著(P>0.05), T3硬度下降較多，為35.7%。與之相比，對(duì)照組軟化現(xiàn)象極為嚴(yán)重，整個(gè)貯藏期間硬度下降了85.7%。由此可見，合理的脈沖熏硫處理能夠有效地抑制仔姜軟化。

圖1 不同熏硫方式仔姜的硬度變化

2.3 不同熏硫方式對(duì)仔姜色差值的影響

果蔬的色值屬性直觀反映其新鮮程度，色差值△E*a*b*可以衡量仔姜的褐變度，該值越小說明護(hù)色效果越好[13]。由圖2可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，仔姜的△E*a*b*值在不斷增加。而經(jīng)過脈沖熏硫處理的仔姜褐變速度明顯延緩，60 d貯藏期間，△E*a*b*值分別增加了17.2±2.46(T1)、21.9±2.97(T2)和29.5±4.69(T3)，其中每10 d脈沖熏硫1次處理組的仔姜護(hù)色效果最好。與處理組相比，對(duì)照組色差值增加最快，在貯藏末期達(dá)到56.7±3.39，已然失去了食用價(jià)值。由此可見，脈沖熏硫的頻率越高，對(duì)仔姜的護(hù)色效果越好。

圖2 不同熏硫方式仔姜的色差值變化

2.4 不同熏硫方式對(duì)仔姜苯丙氨酸酶(PAL)活性的影響

有很多引起果蔬褐變的因素且機(jī)制非常復(fù)雜，苯丙氨酸酶被認(rèn)為是參與褐變底物合成(酚類化合物)的主要酶[14]。由圖3可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，仔姜細(xì)胞內(nèi)的PAL酶活性在不斷提高，貯藏60 d時(shí)，各組分別升高了13.9 U/g(T1組)、12.9 U/g(T2組)、20.9 U/g(T3組)和29.8 U/g(CK組)。其中T2處理組PAL酶活性保持最低，但與T1組差異性不大(P>0.05)。顯然，恰當(dāng)?shù)拿}沖熏硫方式能夠更有效抑制仔姜根狀莖發(fā)生褐變。

圖3 不同熏硫方式仔姜的PAL活性變化

2.5 不同熏硫方式對(duì)仔姜多酚氧化酶(PPO)活性的影響

果蔬體內(nèi)的多酚氧化酶具有增強(qiáng)機(jī)體抗病性和誘發(fā)組織酶促褐變雙重特性。由圖4可知，貯藏期間仔姜的多酚氧化酶(PPO)活性變化較為復(fù)雜，總體而言，貯藏前30 d，各組酶活性在不斷升高，可能與仔姜根狀莖逆境損傷抗病性提高有關(guān)；30 d后酶活性在不斷下降，可能與組織褐變加劇相關(guān)。貯藏末期，各脈沖熏硫處理組仔姜多酚氧化酶活性均低于4.5 △OD420/(min·g)，且差異性不顯著(P>0.05)，而對(duì)照組酶活性遠(yuǎn)高于處理組，說明脈沖熏硫?qū)τ谔嵘M織抗病性、抑制褐變具有積極作用。

圖4 不同熏硫方式仔姜的PPO活性變化

2.6 不同熏硫方式對(duì)仔姜二氧化硫殘留的影響

二氧化硫雖然具有極其有效的防腐殺菌能力，但如果脫離食品安全，一切研究就顯得毫無意義。不同熏硫方式處理的仔姜貯藏60 d后二氧化硫的殘留量見圖5。

圖5 不同處理仔姜貯藏60 d時(shí)SO2殘留量

由圖5可知，T1處理組SO2殘留量達(dá)到了67.9 mg/kg，超過GB 2760-2014規(guī)定限量殘留標(biāo)準(zhǔn)[15]，而T2和T3處理組的仔姜SO2殘留量分別為38.3 mg/kg和25.6 mg/kg，食品仍處于安全范疇。因此，為保證仔姜安全食用，應(yīng)適當(dāng)減少脈沖熏硫的次數(shù)。

3 結(jié)果與討論

研究了四川仔姜經(jīng)過最佳濃度的1-MCP熏蒸處理后，每10，20，30 d分別進(jìn)行脈沖熏硫處理。研究表明：脈沖熏硫處理組仔姜的各項(xiàng)保鮮指標(biāo)均優(yōu)于對(duì)照組，其中每10 d和20 d脈沖熏硫處理組仔姜失重最小，腐爛率最低，硬度維持最佳，色澤屬性保持最好，較好地提升了仔姜根狀莖的抗病性并抑制了組織褐變。然而，每10 d處理組仔姜在貯藏60 d時(shí)，檢測(cè)出SO2殘留量超過國(guó)標(biāo)限量標(biāo)準(zhǔn)。綜合考慮，1-MCP聯(lián)合每20 d脈沖熏硫的處理方式可以安全有效地提高仔姜的貯藏保鮮品質(zhì)。