新型复合保鲜贮藏方法对鲜参切片品质的影响及货架期预测

鲁海玲，徐艳阳

（吉林大学食品科学与工程学院，吉林长春 130062）

人参（Panax ginsengC.A.Mey.）是五加科人参属多年生直立草本植物的根和根茎，中部直径1～2 cm，外皮呈淡黄色，质地较硬，是我国名贵的传统中药材和新食品原料[1]。现代研究发现人参具有抗氧化[2-3]、降血压与降血脂[4]、抗炎[5-6]、抗抑郁[7]、抑制肿瘤细胞生长[8]等作用。

传统的人参保鲜方法有自然贮藏法、冰箱贮藏法[9]、砂藏法[10-11]、塑料薄膜保鲜法等。随着现代食品加工技术的发展，目前人参的主要贮藏方法有冷冻贮藏、保鲜剂贮藏、辐照贮藏、气调贮藏、低温贮藏等。例如秦晓晔等[12]采用4 ℃冷藏、-20 ℃冷冻、60%乙醇浸泡贮藏人参90 d 后，超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶的活性低于贮藏前，淀粉酶和酯酶活性高于贮藏前，且在冷冻和冷藏条件下5 种酶的活性均高于醇泡条件。王聪等[13]利用保鲜剂对人参处理并在4 ℃贮藏150 d 较好。乔一珈等[14]以复合膜剂（魔芋葡甘聚糖、菊花提取物、金银花）处理鲜参，提高了鲜参的超氧化物歧化酶和过氧化物酶的活性。李亚丽等[15]发现40 μmol/L 脱落酸处理后的鲜参在贮藏期间营养物质得以有效保持。JIN 等[16]应用非热杀菌和抗菌包装对鲜人参根进行保鲜，GAO 等[17]应用60Co-γ和电子束辐照贮藏人参，HU 等[18]应用复合薄膜气调贮藏鲜人参，JIN等[19]应用杀菌剂、可食抗菌薄膜和气调包装，延长鲜人参根的货架期。GAO 等[20]应用低温贮藏鲜人参。

关于食品货架期预测的经典模型是Arrhenius方程及其一级反应动力学方程。目前国内外的研究主要应用在生鲜果蔬[21-22]、水产品[23-25]、肉制品[26]等食品中。例如徐艳阳等[27]应用充氮包装（＞99%）贮藏鲜参，并根据不同温度下人参总皂苷含量的变化与Arrhenius 方程建立了人参货架期的预测模型。

国内外学者在鲜人参的贮藏、保鲜和延长货架期方面取得了一些进展，但主要研究的是整支人参，对于鲜参切片的贮藏研究较少。由于果蔬经鲜切处理后,导致天然防护微生物侵染的结构丧失，因切口组织的暴露，与完整组织相比，更易被微生物侵染，同时切口表面的营养更易被利用。因此，需要采取即时的杀菌处理，才能保证产品的新鲜度和货架期。杀菌是果蔬保鲜加工的关键技术，除了传统的热杀菌方法以外，近年来出现了超高压技术、辐照技术、超声波技术、脉冲强光技术、酸性电解水和等离子技术等冷杀菌方法。其中酸性电解水和低温等离子体在生鲜果蔬杀菌方面有一些应用研究，但在鲜参切片杀菌方面的研究极少。因此，本文通过酸性氧化电位水杀菌、真空包装和低温等离子体杀菌联合处理鲜参切片，然后进行不同温度下的贮藏动力学研究，结合Arrhenius 方程建立鲜参切片的货架期预测模型，为研究鲜参切片的联合保鲜方法提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

三年生吉林长白山鲜人参，每支人参约30～50 g珲春华瑞参业生物工程股份有限公司提供；甲醇、乙腈 色谱纯，美国Fisher 公司；人参皂苷Rg1、Rb1、Re 色谱纯，上海源叶生物科技有限公司；Symmetry® C18色谱柱 日本岛津公司。

ZS-AEOW-1500 酸性氧化电位水生成器 长春云卫科技有限公司；VOSHIN-800R 无菌均质器 无锡沃信仪器有限公司；SY-DT02S 低温等离子体处理仪 苏州市奥普斯等离子体科技有限公司；LC-20A 高效液相色谱仪 日本岛津公司；DSCQ2000差式扫描量热仪 美国TA 仪器公司；Yaxin-0232热电偶测温仪 北京雅欣理仪科技有限公司；Synergy HT 多功能微孔板检测仪 美国BioTek 公司。

1.2 实验方法

1.2.1 鲜参冰点温度的测定

1.2.1.1 DSC 法测定鲜参的冰点温度 使用差式扫描量热仪测定鲜参的冰点温度。准确称取10～30 mg 鲜参切片6 片，分别放入固体样品盘中，压盖密封，同时以空白密封盘为参比，测定条件见表1。

表1 DSC 法的测定条件Table 1 Measurement conditions for DSC method

1.2.1.2 冻结法测定鲜参的冰点温度 切取1 cm 厚的鲜参块，将热电偶测温仪的测量端插入鲜参块的中心位置，然后放入-80 ℃冰箱中，同时将热电偶测温仪的参考端放入装有冰水混合物的0 ℃保温桶中，记录样品温度，每隔1 s 记录1 次，待样品中心温度降至-30 ℃时停止测定。

1.2.2 不同处理方式对鲜参切片菌落总数的影响不同的处理方式见表2，其中酸性氧化电位水[28]（acidic electrolyzed-oxidizing water，AEOW）的处理条件为料液比为1:10（g/mL）、浸泡时间为11 min、浸泡温度为25 ℃，低温等离子体[29]（low temperature plasma，LTP）的处理条件为放电电源功率340 W、处理时间4.7 min、气体流速10 cm3/min。

表2 鲜参切片的处理方式Table 2 Processing method of fresh-cut ginseng slices

1.2.3 鲜参切片的联合保鲜方式具体操作

1.2.3.1 酸性氧化电位水杀菌 挑选新鲜、无破损的人参，控制人参的重量差值≤10 g，使用自来水和软毛刷刷去表面泥土，刷洗力度需适中，避免造成人参表皮破损，沥干后浸入AEOW 中，浸泡条件为料液比1:10（g/mL）、浸泡时间11 min、杀菌温度为25 ℃，沥干。

1.2.3.2 真空包装 将1.2.3.1 中鲜参进行切片，厚度为1.0～1.5 mm，然后进行真空包装。包装袋大小：18 cm×25 cm，厚度：0.16 mm，每袋装（20±5）g 鲜参切片，真空度在-0.095～-0.1 MPa。包装袋使用前放入紫外光下照射30 min。

1.2.3.3 低温等离子体杀菌 将1.2.3.2 处理的鲜参切片进行LTP 杀菌处理，杀菌条件为放电电源功率340 W、处理时间4.7 min、气体流速10 cm3/min。

1.2.3.4 鲜参切片联合保鲜工艺流程 挑选整支鲜参→酸性氧化电位水浸泡杀菌处理→沥干→切片→真空包装→低温等离子体杀菌处理→不同温度贮藏，如图1。

图1 包装后的鲜参切片Fig.1 Fresh-cut ginseng slices after packaging

1.2.4 鲜参切片的理化指标检测方法 将不同处理的鲜参切片分别置于近冰温-2、4、25 和36 ℃环境下进行贮藏，第0、15、30、45、60 d 进行测定。

1.2.4.1 鲜参切片色泽的测定 利用色差计测定鲜参切片的L*、a*和b*，按如下式（1）计算ΔE*：

式中：L*代表亮度，L*=0 代表黑色，L*=100 代表白色；a*＞0 代表红度，a*＜0 代表绿度；b*＞0 代表黄度，b*＜0 代表蓝度。

1.2.4.2 鲜参切片水分含量的测定 参考GB/T 5009.3-2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》测定鲜参切片的水分含量。

1.2.4.3 鲜参切片中人参皂苷Re、Rg1、Rb1 含量的测定 参考中国药典[1]应用LC-20A 高效液相色谱仪测定：色谱柱为Symmetry® C18柱（150 mm×4.6 mm，5 μm），流动相A 为乙腈，B 为水，检测波长203 nm，流速0.4 mL/min，柱温30 ℃，进样量10 μL。

a.人参皂苷标准溶液的制备：准确称取人参皂苷标准品Re、Rg1、Rb1 标准品各10.00 mg 分别置于10.0 mL 容量瓶中，用甲醇溶解、定容，再按梯度稀释法配制不同质量浓度梯度的标准溶液，备用。

b.样品溶液的制备：准确称取0.2 g 人参粉末，加5.0 mL 甲醇溶液，超声提取（400 W）1.0 h 后离心（4000 r/min）20 min。上清液过滤（0.22 µm 微孔滤膜），作为样品待测液。

1.2.4.4 鲜参切片菌落总数的测定 按照GB 4789.2-2016 方法检测鲜参切片的菌落总数。

1.2.5 贮藏期间鲜参切片的菌落总数变化动力学模型的建立

1.2.5.1 贮藏期间鲜参切片菌落总数的变化动力学模型 通过监测鲜参切片菌落总数随着贮藏温度、贮藏时间的变化规律，建立鲜参切片的货架期预测模型。一级反应动力学方程见式（2）。

式中：t 为贮藏时间天数，d；A 为贮藏t 时刻的菌落总数，lg CFU/g；A0为菌落总数的初始值，lg CFU/g；k 为菌落总数的变化速率。

1.2.5.2 不同贮藏温度下菌落总数Arrhenius 方程的建立 Arrhenius 方程（式3）描述的是反应速率常数与温度之间的关系[30]，对式（3）取对数得到式（4）。

式中：k 为反应速率常数；k0为方程指前因子；Ea为活化能，kJ/mol；R 为气体常数，8.314 J/（mol·K）；T 为贮藏温度，K。

1.2.5.3 鲜参切片菌落总数货架期预测模型的建立将一级反应动力学方程和Arrhenius 方程结合，通过评定终点以及贮藏温度对鲜参切片货架期进行理论预测，并得到货架期预测模型式（5）。

式中：SL 为货架期，d。

1.3 数据处理

每组试验重复3 次，结果以平均数±标准差表示；应用SPSS 17.0 软件进行方差分析及多重比较分析，P＜0.05 代表差异显著；使用Origin 2020 软件作图。

2 结果与分析

2.1 鲜参的冰点温度

应用DSC 和冻结法测定鲜参的冰点温度见表3，分别为-1.80、-2.65 ℃，二者无显著性差异（P＞0.05），结合实际贮藏条件，最终确定近冰点贮藏温度为（-2±0.5）℃。

表3 鲜参的冰点温度Table 3 Freezing emperature of fresh ginseng

2.2 不同保鲜方式对鲜参切片菌落总数的影响

按照表2 中的不同处理方式对鲜参进行处理，检测结果见表4。由表4 可知，第4 组处理的鲜参切片菌落总数最少，为（1.52±0.11）lg CFU/g，其次是第5 组，为（3.26±0.02）lg CFU/g，两者差异显著（P＜0.05），区别在于第5 组中多了真空包装。本文中LTP 处理仪的工作压力＜100 Pa，当未包装的鲜参切片直接放入LTP 处理仪中，处理腔内压强下降速度缓慢，导致放电作用暂停。第5 组中鲜参切片经过真空包装后，再进行低温等离子体处理，避免了二次污染，因此，综合考虑确定第5 组为较佳的复合保鲜方式。

表4 不同保鲜处理后鲜参切片的菌落总数Table 4 Total number of colonies on fresh-cut ginseng slices treated with different sterilization methods

2.3 鲜参切片在贮藏过程中色泽的变化

由图2 可知，随着贮藏时间的延长，L*不断下降，a*、b*、ΔE*不断升高。这是由于随着贮藏时间的延长，鲜参切片逐渐出现褐变，温度越高，发生褐变的时间越快（图3）。在-2 ℃贮藏，L*、a*、b*在60 d 内变化不显著（P＞0.05）；在4 ℃贮藏，L*在第45 d、a*与b*在第30 d 发生变化（P＜0.05）；在25、36 ℃贮藏，L*、a*、b*均在第15 d 发生显著改变（P＜0.05）。由图2D 可知，在第60 d，当贮藏温度为-2、4 ℃时，ΔE*值分别为2.17、5.98，在25、36 ℃贮藏时，ΔE*值显著提高到12.28 与21.64。说明低温贮藏可以显著抑制鲜参切片的褐变。

图2 贮藏温度对鲜参切片颜色L*、a*、b*、ΔE*的影响Fig.2 Effects of storage temperature on the color L*,a*,b*,ΔE*of fresh-cut ginseng slices

图3 不同贮藏温度下鲜参切片的外观变化Fig.3 Appearance changes of fresh-cut ginseng slices at different storage temperatures

2.4 鲜参切片在贮藏过程中水分含量的变化

贮藏过程中水分含量是鲜参切片品质变化的一个重要指标。鲜参切片的含水量越多，温度越高，水分的蒸腾作用越快、流失也越快。如图4 所示，在25、36 ℃条件下，随着贮藏时间的延长，鲜参切片的水分含量显著下降（P＜0.05）；在-2、4 ℃条件下，鲜参切片水分含量变化不显著（P＞0.05）。因此，低温贮藏有效抑制鲜参切片的蒸腾作用，能较好地保持其水分。

图4 贮藏温度对鲜参切片水分含量的影响Fig.4 Effect of storage temperature on moisture content of fresh-cut ginseng slices

2.5 鲜参切片在贮藏过程中人参皂苷Rg1、Re、Rb1 含量的变化

方法学验证：三种人参皂苷的标准曲线如图5A、图5C、图5E 所示，由回归系数R2＞0.995 可知3 种人参皂苷浓度在5～30 μg/mL 范围内线性关系良好。根据表5，人参皂苷Rg1、Re、Rb1 重复性、精密度、稳定性试验的峰面积相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）均小于4.00%，表明该方法重复性良好，仪器精密度良好，3 种人参皂苷在测定时间范围内稳定性良好。

图5 贮藏温度对鲜参切片人参皂苷Rg1、Re、Rb1 含量的影响Fig.5 Effects of storage temperature on the contents of ginsenosides Rg1,Re and Rb1 in fresh-cut ginseng slices

表5 人参皂苷Rg1、Re 和Rb1 方法学验证Table 5 Methodological validation of ginsenosides Rg1,Re and Rb1

由图5 可知，不同温度贮藏对人参皂苷含量变化影响不同。贮藏60 d 后，-2、4、25、36 ℃人参皂苷Rg1 的含量较贮藏初期分别增加了55.67%、45.88%、27.84%、21.76%，且Rg1 的增加量随着贮藏温度的升高相应地降低；人参皂苷Rb1 的含量较贮藏初期分别增加了64.51%、132.25%、209.68%、250.00%，且Rb1 含量随着贮藏温度的升高而升高。人参皂苷Re 的含量在-2、4 ℃贮藏时，分别增加了25.20%与7.09%，当贮藏温度在25、36 ℃时，Re 含量分别降低了31.49%与38.58%。表明贮藏温度对人参皂苷Rg1、Rb1、Re 的影响较大，且温度越高影响越大。据LIU 等[31]报道，鲜人参中含有较多的丙二酰人参皂苷，化学性质不稳定，在贮藏期间易降解为相应的中性人参皂苷，因此贮藏中鲜人参中的各种单体皂苷含量有较大的差异。

2.6 鲜参切片在贮藏过程中菌落总数的变化

如图6 所示，贮藏温度在-2、4、25、36 ℃时，鲜参切片的菌落总数随着贮藏时间的延长而不断增多，贮藏温度越高，菌落总数增加的越多。在25 ℃条件下，第45 d 时鲜参切片的菌落总数达到4.24 lg CFU/g；在36 ℃条件下，第30 d 时菌落总数达到4.23 lg CFU/g，超过了国标GB/T 22534-2008 限值。在-2、4 ℃贮藏温度下，第60 d 的鲜参切片的菌落总数分别为2.52、2.98 lg CFU/g，均低于国标限值。说明在低温条件下贮藏可以有效延缓鲜参切片中菌落总数的增长，并且在-2 ℃条件下，鲜参切片菌落总数的增长速度最小。

图6 贮藏温度对鲜参切片菌落总数的影响Fig.6 Effect of storage temperature on the total number of colonies in fresh-cut ginseng slices

2.7 鲜参切片货架期预测模型的建立

2.7.1 鲜参切片菌落总数的动力学分析 检测不同贮藏时间、不同贮藏温度条件下鲜参切片的菌落总数，应用一级反应动力学模型对菌落总数进行线性回归分析，相关参数见表6。各回归方程系数均大于0.91，表明该指标建立的一级反应动力学拟合曲线具有较高的拟合度。

表6 鲜参切片菌落总数一级反应动力学模型参数Table 6 Parameters of the first-order kinetic model of the total number of colonies in fresh-cut ginseng slices

2.7.2 不同贮藏温度下鲜参切片菌落总数的Arrhenius 方程的建立 由一级反应动力学模型得到在-2、4、25、36 ℃菌落总数的变化速率常数k，由lnk 对贮藏温度的倒数1/T 作图得到线性方程为lnk=-4146.1×1/T+10.496，r2=0.9379。该方程联合Arrhenius 方程（式4）计算得：Ea=34470.68 J/mol，k0=36170.53。将EA与k0分别带入公式（5）中，得到以鲜参切片菌落总数为指标的货架期预测模型公式（6）。

2.7.3 联合保鲜鲜参切片货架期模型的验证 由表7 可知，在-2、4 ℃贮藏条件下，鲜参切片的货架期实测值分别为520、380 d，预测值分别为550、395 d，实际测量值与预测值的相对误差分别为5.77%、4.87%，均低于10%，表明本研究建立的联合保藏鲜参切片的货架期模型具有较好的预测性。

表7 不同贮藏温度下鲜参切片货架期的预测值和实测值Table 7 Predicted and measured shelf-life of fresh ginseng slices at different storage temperatures

3 结论

本研究确定了鲜参切片的最佳复合保鲜贮藏工艺为：酸性氧化电位水杀菌→真空包装→低温等离子体杀菌→近冰温贮藏。通过在不同温度-2、4、25、36 ℃下的贮藏试验，结果表明低温保藏（-2 和4 ℃）有效地抑制了鲜参切片菌落总数的增长、水分和人参皂苷含量的下降，延缓鲜参切片颜色的变化，延长了货架期，保藏60 d 后，鲜参切片中人参皂苷Rg1、Re 和Rb1 的含量上升。通过基于菌落总数变化的一级反应动力学模型和Arrhenius 方程，建立鲜参切片的货架期预测模型，该模型可较好地预测鲜参切片的货架期。本联合保鲜贮藏方法为提高鲜参切片的质量、延长其货架期，防止品质劣化提供一定的新思路。