生姜提取物对鲜切苹果保鲜研究

李伟锋，何 玲*，冯金霞，蒲雪梅，毕静煜

(西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100)

鲜切苹果(fresh-cut apple)是指新鲜苹果经分级、清洗、去皮、切分、保鲜及包装处理，供消费者立即食用或餐饮业使用的一种新式苹果加工产品，具有即食、方便、安全的特点[1]。但是，鲜切苹果在加工和贮藏保鲜过程中，由于呼吸作用持续进行及微生物侵染，易造成组织破坏、营养成分损耗[2]，极易发生褐变现象，导致变色、变味、质地下降[3-4]，使其保鲜难度增加，货架期缩短，大大降低了商品价值[5-6]。

生姜(Zingiber offi cinale Roscoe.)属姜科姜属多年生草本宿根植物，药食兼用[7]，研究表明生姜中含有姜精油、姜辣素(姜酚、姜酮类等)、二苯基庚烷等多种天然成分[8]，对微生物具有广谱性、高效性特点，具有很强的杀菌作用和抗氧化能力[9-10]，可以有效地杀死多种果蔬表面的有害微生物，是一种安全无毒的天然保鲜剂。郭艳华[11]用生姜复合抗氧化剂对樱桃番茄进行浸泡处理，结果表明生姜复合抗氧化剂可以提高樱桃番茄的抗氧化能力，保持良好的贮藏品质和营养品质。李湘利等[12]研究了姜蒜浸取液与壳聚糖复合保鲜剂对切分莲藕的护色效果，结果表明复合保鲜剂可显著抑制切分莲藕贮藏期间的PPO和MDA的积累，延长货架期。何玲等[13]用生姜提取物对康乃馨切花进行保鲜研究，结果表明生姜提取液能够有效地延缓切花的瓶插寿命，具有明显的保鲜效果。

本实验通过生姜提取物浸泡处理鲜切红富士苹果，研究其保鲜效果，旨在为鲜切苹果的贮藏保鲜提供理论依据和技术参数。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

苹果为陕西省洛川县生产的红富士苹果，成熟度一致，大小均匀，无病虫害和机械损伤；生姜为市购山东莱芜大姜，饱满新鲜，辛辣味淡，无病虫害；食品专用PE保鲜袋(160mm×120mm×0.03mm)。

芦丁(生化试剂，含量≥95%) 国药集团化学试剂有限公司；乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、邻苯二酚、硫代巴比妥酸、氯化钠、氢氧化钠均为国产分析纯；牛肉膏、蛋白胨、琼脂均为国产生物试剂。

1.2 仪器与设备

101A-4型鼓风干燥箱 上海实验仪器总厂；HK-10B型高速万用粉碎机 天津泰斯特仪器有限公司；KQ-500DB型数控超声波清洗器 昆山市超声有限公司；RE-52AA型旋转蒸发器、SHB-3型循环水多用真空泵 上海亚荣生化仪器厂；紫外无菌操作台 苏净集团安泰公司；BD-11D型海尔冰箱 青岛海尔股份有限公司；3K15型高速冷冻离心机 美国Sigma公司； GC-14A 型气相色谱仪 日本岛津公司；Telaire7001型红外CO2分析仪色差计 北京中西远大科技有限公司；UV1800型紫外-可见分光光度计 科大中佳公司；培养皿等。

1.3 方法

1.3.1 生姜提取液的制备

选择新鲜生姜，清洗后切成5 m m 厚姜片，在60～65℃烘10～12h，至水分含量约为12%，用粉碎机粉碎，60目过筛。称取一定量的生姜粉，按料液比1：30(g/mL)加入70%乙醇溶液，于80℃条件90Hz超声提取60min，分离上清液；残渣如前述方法再提取一次，合并两次所得滤液。将滤液于4500×g离心10min，取上清液45℃旋转蒸发去除乙醇，所得膏状物用无菌蒸馏水配制成质量浓度为1.0g/mL供试原液。以芦丁为标样，标准曲线方程为：Y=2.8937C－0.0083，R2=0.999。测得提取物中的总类黄酮物质含量为19.947mg/g，4℃保存备用。

1.3.2 鲜切苹果的处理

取一定量1.0g/mL原液，以提取物中的总类黄酮物质含量为依据，用无菌蒸馏水分别配制成0.02、0.05、0.1、0.2g/mL生姜提取物，以无菌蒸馏水为对照(CK)，共设5个处理水平。按下述工艺流程处理：苹果→清洗→切分→保鲜液处理10min→沥干→PE袋包装(每袋200g)→4℃贮藏。

1.4 指标测定

1.4.1 质量损失率

以最初果实质量(m0)与每次测定果实质量(m1)之差占最初果实质量的百分比表示。

1.4.2 呼吸强度

采用CO2分析仪测定，取各处理果实200g，与分析仪一起放入呼吸室内，测定呼吸室内CO2的浓度变化，单位为CO2mg/(kg·h)。

1.4.3 乙烯释放量

采用气相色谱仪测定，每次进样1mL，载气为N2，色谱柱为2m不锈钢填充柱(乙烯专用色谱柱)，柱温70℃，进样口温度70℃，N2流速40mL/min，H2流速35mL/min，空气流速350mL/min，氢火焰离子检测器检测，检测器温度150℃。

1.4.4 可滴定酸(titratable acid，TA)含量

采用酸碱滴定法，用0.01mol/L NaOH溶液滴定至微红色，30s不退色为终点，记录消耗NaOH溶液体积[14]。

1.4.5 多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)活性

采用邻苯二酚比色法，加入0.1mol/L邻苯二酚溶液1mL，PPO粗酶液0.5mL，混匀后在400nm比色，酶液加入后开始计时，每30s记录一次OD随时间的变化值，以最初直线段的斜率(ΔOD/t)计算酶活力，一个酶活力单位定义为：在测定条件下，每分钟引起OD值改变0.01所需的酶量[15]。

1.4.6 丙二醛(MDA)含量

采用吸光度法，加入0.5%硫代巴比妥酸和粗酶液反应产生红棕色物质，分别测532、600nm和450nm波长处的吸光度[16]。

1.4.7 菌落总数测定

采用涂布法，依据GB/T 5009—96《食品卫生检验方法》，在无菌操作条件下，取10g鲜切苹果样品于90mL无菌水中，充分振荡后形成1：10的均匀稀释液。取1：10稀释液1mL，加入到装有9mL无菌水的试管内，振荡混匀后形成1：100稀释液，按上述操作顺序，做成10倍系列稀释液。将冷却至50℃左右的营养琼脂培养基倒入平皿内，待凝固后每一稀释度取0.1mL于无菌培养皿内，涂布棒涂布，每个稀释度做3个平行，倒置于(36±1)℃培养箱中培养(24±1)h后进行菌落计数。计算培养皿内菌落数目，乘以稀释倍数，即得每克样品所含菌落总数(单位为CFU/g)。每2d测1次指标，重复3次，取平均值。

1.4.8 感官鉴评

按照感官鉴评的要求，组织食品专业人士10人，独立评分，依分值统计各等级人数。采用多层次综合评判法对产品的感官质量进行分析[17]。重复3次，取平均值。感官质量鉴评标准见表1。

表 1 鲜切苹果的感官质量鉴评标准Table 1 Standards of sensory quality of fresh-cut apple

2 结果与分析

2.1 不同处理对鲜切苹果呼吸强度的影响

图 1 不同处理对鲜切苹果呼吸强度的影响Fig.1 Effect of different treatments on respiratory rate of fresh-cut apple

呼吸强度对鲜切苹果的品质及货架期有很重要的影响。图1表明，所有处理在贮藏期间出现两个呼吸高峰，分别在第4天和第8天；CK处理的呼吸速率始终高于处理组，这表明生姜提取物可以有效抑制鲜切苹果的呼吸作用。0.1g/mL和0.2g/mL处理下的鲜切苹果在整个贮藏期间呼吸速率表现较平稳，在第8天时，处理与对照的呼吸强度达到显著水平(P=0.023＜0.05)。

2.2 不同处理对鲜切苹果乙烯释放量的影响

图 2 不同处理对鲜切苹果乙烯释放量的影响Fig.2 Effect of different treatments on ethylene production rate of fresh-cut apple

图2显示，在贮藏期内，所有处理下鲜切苹果的乙烯释放量总体均呈下降趋势，第2天急剧下降后呈现缓慢下降趋势，且0.1g/mL和0.2g/mL处理下的鲜切苹果乙烯释放量低于0.02g/mL和0.05g/mL处理下的鲜切苹果乙烯释放量，低于对照组的乙烯释放量。两组处理之间以及处理与对照之间均达显著水平(P=0.027＜0.05；P=0.013＜0.05)。

2.3 不同处理对鲜切苹果质量损失率的影响

鲜切果蔬质量损失主要有两个方面，呼吸失水和干物质的损耗，其中呼吸失水是造成质量损失的主导因素。由图3可知，在贮藏期间，各处理的质量损失率呈上升趋势。处理较对照能显著抑制鲜切苹果的水分散失(P=0.043＜0.05)，这可能是由于生姜提取物中的类黄酮物质作用于呼吸链酶，抑制了呼吸作用，减少了蒸腾失水。其中，0.1g/mL生姜提取物处理的鲜切红富士苹果保藏效果最好。

图 3 不同处理对鲜切苹果质量损失率的影响Fig.3 Effect of different treatments on weight loss rate of fresh-cut apple

2.4 不同处理对鲜切苹果可滴定酸含量的影响

图 4 不同处理对鲜切苹果可滴定酸含量的影响Fig.4 Effect of different treatments on titratable acid content of fresh-cut apple

可滴定酸(TA)是果实营养品质的重要指标。由图4可看出，随着贮藏时间的进行，鲜切苹果的TA含量呈递减趋势。第2天的降幅最大，说明在贮藏期间，部分有机酸转化成糖，用于呼吸消耗，被氧化成CO2和H2O；部分被K+、Ca2+所中和，如Ca2+和草酸结合生成草酸钙，因而使果实的酸味消减，风味降低。到贮藏末期，0.1g/mL生姜提取液处理的鲜切红富士苹果的TA含量为0.4g/mL，对照组鲜切红富士苹果的TA含量仅为0.16g/mL，经分析达显著水平(P=0.046＜0.05)。

2.5 不同处理对鲜切苹果PPO活性的影响

图 5 不同处理对鲜切苹果多酚氧化酶活性的影响Fig.5 Effect of different treatments on PPO activity of fresh-cut apple

PPO是导致鲜切苹果褐变的主要物质，PPO活性越高，褐变越严重。从图5可以看出，PPO活性呈现先上升后下降的趋势，各处理的PPO活性均在第8天达到高峰之后降低。生姜提取物处理的鲜切红富士苹果较对照能显著抑制PPO活性，较好的保持产品的外观品质。其中0.2g/mL和0.1g/mL生姜提取物处理的鲜切红富士苹果的效果最佳，分别为0.0450、0.0483ΔOD/(g·min)。处理和对照达显著水平(P=0.034＜0.05)。

2.6 不同处理对鲜切苹果MDA含量的影响

MDA是膜脂过氧化的主要产物，MDA的积累与果实衰老有密切的关系。由图6可看出，随贮藏时间的延长，MDA的含量呈上升趋势。在贮藏末期，0.2g/mL和0.1g/mL生姜提取物处理的鲜切红富士苹果的MDA含量分别为0.43、0.47mmol/g，对照为0.65mmol/g，各处理之间达显著性水平(P=0.014＜0.05)。结果表明：生姜提取物可以有效抑制MDA的积累，延缓鲜切红富士苹果的衰老。

图 6 不同处理对鲜切苹果丙二醛含量的影响Fig.6 Effect of different treatments on MDA content of fresh-cut apple

2.7 不同处理对鲜切苹果细菌总数的影响

表 2 不同处理对鲜切苹果细菌总数的影响 Table 2 Effect of different treatments on total bacterial count of fresh-cut apple 104CFU/g

从表2可以看出，在整个鲜切贮藏期间，随时间的延长，鲜切苹果的细菌总数呈级数增长趋势。在相同的贮藏时间段，对照组的细菌总数要远远大于处理组的细菌总数，方差分析达显著水平。在贮藏第10天时，处理的细菌总数达到了(616.67±7.139)×104CFU/g，丧失食用价值，而0.1g/mL生姜提取物处理的细菌总数仅有(8.64±0.067)×104CFU/g，保证了鲜切苹果良好的品质。

2.8 不同处理对鲜切苹果感官品质的影响

统计各处理的感官鉴评结果，并折算成赞成比率，其模糊矩阵如下：

各指标的权重系数集为：X=(0.3 0.4 0.4)，依据模糊评判模型，进行模糊变换，得各处理的综合评判结果：YCK＝X◎RCK＝(0.11 0.19 0.70)；Y0.02＝X◎R0.02＝(0.27 0.49 0.24)；Y0.05＝X◎R0.05＝(0.22 0.61 0.17)；Y0.1＝X◎R0.1＝(0.76 0.17 0.07)；Y0.2＝X◎R0.2＝(0.68 0.17 0.15)。各处理水平无菌蒸馏水(CK)、0.02 (A)、0.05 (B)、0.1 (C)、0.2g/mL(D)结果为：综合评判结果：优：C、D，中：A、B，劣：CK；归一化后综合排序为：C＞D＞B＞A＞CK。因此，CK处理的鲜切红富士苹果整体感官品质较差，0.05g/mL和0.02g/mL生姜提取物处理的感官品质较好，0.1g/mL和0.2g/mL生姜提取物处理的感官品质最好。表明生姜提取液浓度过低，保鲜效果欠佳。由表2可知，0.1g/mL生姜提取物处理的鲜切红富士苹果的效果优于0.2g/mL生姜提取物处理的鲜切红富士苹果，效果最佳。

3 讨论及结论

机械损伤会诱导果蔬乙烯释放量迅速增加，使组织呼吸强度显著增强，并随着衰老过程进一步加剧。本实验在4℃贮藏条件下，所有处理的呼吸强度呈起伏变化。第2天时呼吸强度下降，是因为果实对机械损伤产生了快速应激反应，诱导产生伤乙烯，也有组织受伤后自我修复的原因，同样的变化趋势也存于在其他的鲜切果蔬中[18-19]。在修复过程中，呼吸和乙烯趋于平缓下降，处理和对照变化一致。第8天出现第2个呼吸高峰，这是由于切割伤害引起营养物质的外流增加，导致微生物的繁殖速度加快，造成呼吸强度快速上升。在整个过程中，对照的呼吸和乙烯水平始终高于处理组，说明生姜提取物能有效抑制呼吸强度和乙烯释放量，且在一定范围内，浓度越大，抑制效果越明显。

鲜切苹果在贮藏过程中，质量损失率成上升趋势，这主要是由呼吸失水引起的。可滴定酸呈下降趋势，这是由于可滴定酸除可转化成糖，作为呼吸底物被被氧化成CO2和H2O外，还可以被K+、Ca2+所中和，如Ca2+和草酸结合生成草酸钙，因而使果实的酸味减淡，风味降低。

鲜切苹果的褐变主要是酶促褐变，这与PPO活性密切相关。苹果经切分，酶和底物的区域化结构被打破，生理活动加剧，PPO活性升高，导致褐变。结果表明生姜提取物处理的鲜切红富士苹果，其PPO活性显著低于对照组。组织受伤会加速细胞膜的降解，引发一系列次级反应，如饱和脂肪酸的膜脂过氧化，产生MDA积累，而果胶酶使细胞壁进一步降解，导致硬度下降。结果表明生姜提取物处理的鲜切苹果的MDA含量低于对照，说明生姜提取物可有效抑制MDA的积累，维持细胞膨压，保持产品的硬度。这与杨巍等[20]和寇莉苹等[21]的研究结论相符。

鲜切产品在切割过程中造成汁液等营养成分外流，易滋生微生物，引起产品的腐烂变质，对品质和货架期有很大的威胁。生姜中的酚类物质不仅具有很强的抗氧化作用，还具有很好的杀菌效果。研究表明，生姜提取物对金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、黑曲霉、青霉、大肠杆菌、啤酒酵母菌等均有很强的抑菌作用。从本实验结果看，生姜提取物处理的鲜切苹果细菌总数明显低于对照。在贮藏期末，对照组的细菌总数超过106，已丧失商品价值。若能结合涂膜处理，效果可能会更好。

从感官评价结果可以看出，在适宜的范围内，处理浓度越大，效果越好，浓度过低或过高均会影响鲜切红富士苹果的感官品质。这可能是因为不适宜的浓度造成了生理紊乱，对超氧阴离子及羟基自由基等的抑制能力下降，导致褐变，影响外观色泽[22]；同时阻碍了脂肪酸、氨基酸等合成次级化合物的途径，进而对产品的风味和口感产生了消极影响[22]，这与Stoilova等[23]的研究结果一致。

鲜切处理会引起液泡的破裂，使细胞质和核酸酶与底物混合，诱导伤乙烯和呼吸速率、单位体积的比表面积和水分活度增加，这些生理变化都可能导致褐变、风味损失、快速软化、萎缩和较短的贮藏寿命。本研究基于生姜提取物兼具抗氧化性和抑菌的作用，且安全可食特点，用生姜提取物处理鲜切苹果，取得了良好的效果。生姜提取物能显著延缓呼吸速率及乙烯释放量，降低鲜切苹果的质量损失率，减少可滴定酸含量的损失，有效抑制PPO活性及MDA的积累，减少微生物对鲜切苹果的侵染，较好地保持了鲜切红富士苹果的品质。感官评价结果表明，0.1g/mL的生姜提取物保鲜效果最佳。

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