天然食品保鲜剂生姜提取物对鲜切苹果的保鲜效果研究

天然食品保鲜剂生姜提取物对鲜切苹果的保鲜效果研究刚切的苹果没多长时间就变褐色了？——这是酶促褐变，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。另外，鲜切的苹果在褐变的同时，还会因为呼吸作用及微生物侵染，而导致变味、质地下降的情况。这使苹果保鲜难度大大增加，产品价值严重缩水。药食功能兼备的生姜提取物可以有效地杀死多种果蔬表面的有害微生物，是一种安全无毒副作用的天然食品保鲜剂。本次实验中，西安源森生物将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。一、材料与方法（一）材料与试剂苹果：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：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%)；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。（二）仪器与设备KQ-500DB型数控超声波清洗器；HK-10B型高速万用粉碎机；紫外无菌操作台；RE-52AA型旋转蒸发器、SHB-3型循环水多用真空泵；3K15型高速冷冻离心机；BD-11D型海尔冰箱Telaire7001型红外CO2分析仪色差计；GC-14A型气相色谱仪；UV1800型紫外-可见分光光度计；101A-4型鼓风干燥箱；培养皿等。（三）方法1.生姜提取液的制备(1)选择新鲜生姜→清洗后切成5mm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。(2)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。(3)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。2.鲜切苹果的处理取一定量1.0g/mL原液，以生姜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。（四）指标测定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。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)。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℃。4.可滴定酸(titratableacid，TA)含量采用酸碱滴定法，用0.01mol/LNaOH溶液滴定至微红色，30s不褪色为终点，记录消耗NaOH溶液体积。5.多酚氧化酶(polyphenoloxidase，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。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。7.菌落总数测定采用涂布法，依据GB/T5009—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。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。重复3次，取平均值。感官质量鉴评标准见表1。二、结果与分析（一）不同处理对鲜切苹果呼吸强度的影响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：A.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；B.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);C.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。（二）不同处理对鲜切苹果乙烯释放量的影响在贮藏期内，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。如图2所示，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)。（三）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。由以上图3可知，A.在贮藏期间，各处理的质量损失率呈上升趋势。B.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。C.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。（四）不同处理对鲜切苹果可滴定酸含量的影响可滴定酸(TA)是果实营养品质的重要指标。由图4显示：A.随着贮藏时间的进行，鲜切苹果的TA含量呈递减趋势;B.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；C.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。D.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)。（五）不同处理对鲜切苹果PPO活性的影响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:A.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。B.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。C.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)。（六）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:A.随贮藏时间的延长，MDA的含量呈上升趋势。B.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)。以上实验结果表明：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。（七）不同处理对鲜切苹果细菌总数的影响从以下表2可以看出，A.在整个鲜切贮藏期间，随着时间的延长，鲜切苹果的细菌总数呈级数增长趋势。B.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。C.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。（八）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=(0.30.40.4)，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＝(0.110.190.70)；Y0.02＝X◎R0.02＝(0.270.490.24)；Y0.05＝X◎R0.05＝(0.220.610.17)；Y0.1＝X◎R0.1＝(0.760.170.07)；Y0.2＝X◎R0.2＝(0.680.170.15)。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。以上结果表明，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。三、西安源森生物本次实验结论讨论（一）生姜提取物能有效抑制呼吸强度和乙烯释放量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。1.西安源森生物在本次实验中，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，这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；2.在自我修复过程中，处理和对照变化一致；3.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；4.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。（二）生姜提取物可有效抑制MDA的积累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。（三）生姜提取物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新切的苹果在切割过程中造成汁液等营养成分外流，容易滋生微生物，引起产品的腐烂变质，对品质和货架期有很大的威胁。有研究结果表明，生姜提取物对枯草杆菌、黑曲霉、青霉、大肠杆菌等均有很强的抑菌作用。而从西安源森生物的本实验结果来看，生姜提取物处理的鲜切苹果细菌总数明显低于对照。这表明生姜提取物中的酚类物质在具有很强的抗氧化作用之外，还有很好的杀菌效果。（四）适宜的范围外，生姜提取物处理浓度过高或过低，均会影响苹果品质从感官评价结果可以看出，适宜范围之外，生姜提取物处理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，在导致褐变的同时阻碍了脂肪酸、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。