熱處理結合低溫貯藏對提高仔姜貯藏性的研究

．前言

生姜一季栽培，全年消費，從8月即可陸續采收，早采產量低，但產值高，在生產實踐中，菜農根據市場需要進行分次采收，按采收的時間將姜分為種姜、仔姜和老姜[1]。

生姜喜溫和、好濕潤，不耐高溫和低溫，怕干燥[2]。在貯藏中生姜主要遭受的病害為瘟病、霉菌病和低溫凍害。瘟病是生姜貯藏中的主要病害，是一種傳染性貯藏性病害，貯藏中一旦條件適宜，就逐步傳染蔓延。發病時，切開生姜表現為黑心或黑形，顏色越深，病情越重。霉菌病是在生姜表面出現一層黑斑塊或爛皮，在塊莖受傷，環境又不適宜的情況下易發生。低溫凍害（即冷害），多因冷熱不勻，通風又不當，使冷空氣突然進入貯藏環境，導致生姜塊莖受凍。受冷害后的生姜塊莖失水，變質腐爛快[3]。常見的生姜貯藏方式有窖藏、埋藏、堆藏、輻射貯藏等[4]，在貯藏的實際情況中，老姜耐貯藏，而仔姜附有姜芽，皮薄肉嫩，季節性強，上市期短，不耐貯藏，一般用保鮮膜包起來放在冰箱里冷藏，時間為3天左右，現對其貯藏技術的開發、研究和推廣仍處于較落后的階段。

熱處理是以適宜溫度（一般在35℃～50℃）處理采后果蔬，以殺死或抑制病原菌的活動，改變酶活性，從而達到貯藏保鮮的效果[5]。研究證明，熱處理可以有效抑制果實水溶性果膠含量的上升和非水溶性果膠含量的下降，從而達到延緩果實軟化的目的[6]，保持較高硬度，還可以改善果實的外觀色澤，減緩果蔬貯藏過程中VC降解的速率，可調節抗氧化酶的活性來抑制活性氧的產生，延緩果蔬組織及細胞膜脂過氧化的進程，保持果蔬品質。Yang等[7]用40℃熱水10min處理西紅柿，于低溫（5℃）條件下貯藏，結果表明熱處理可顯著地降低番茄果實的冷害指數和相對電導率，保障組織細胞葉綠體的基本有序。鄭鄢燕等[8]研究了熱處理和內源H2O2對黃瓜抗冷害的作用，發現內源H2O2在熱處理誘導的黃瓜抗冷性中發揮重要作用。Surassawadee等[9]以香蕉為實驗材料，42℃10min熱處理，結果表明該處理可顯著地降低冷害指數、相對電導率和MDA含量，調控相關酶活性，有效減輕冷害。諸多研究證明，熱處理還能顯著地降低加利福尼亞桃、油桃、李子等堅果腐爛率以及褐斑病發生率，抑制蘋果、梨果實貯藏過程中青霉病和灰霉病、病蟲害、冷害及腐爛的發生[10]。

貯藏溫度的高低關系果品呼吸、蒸騰和其它生理作用以及微生物作用的盛衰，直接影響到貯藏能力，而仔姜的貯藏對溫度的要求很高，溫度稍高稍低，都會引起仔姜外觀、氣味、硬度、色澤等出現明顯變化。張瑋等[11]對冬棗在冷藏期間的生理變化進行了研究，發現冷藏可以有效抑制冬棗的呼吸強度及內源乙烯的釋放量，抑制膜透性的增大及丙二醛含量的增加，保持果實的硬度、過氧化氫酶及過氧化物酶的活性，明顯改善果實貯藏品質。林育建[12]研究了秀珍菇的冷藏技術，發現在0～2℃，相對濕度90%～95%的條件下，菇體變色、變味及菌柄的氣生菌絲生長得到有效抑制，有效延長了其貯藏期。

故熱處理結合低溫貯藏對仔姜貯藏性的研究具有一定的研究意義。

2．材料與方法

2.1供試材料

在雅安市場選購干凈，不帶泥土、毛根、無損傷、蟲傷等現象的新鮮仔姜。

2.2 儀器設備

電子天平、冷凍離心機、721型可見分光光度計、UV- 3100型紫外分光光度計、恒溫干燥箱、電導率儀、色差計、電爐、水浴鍋等。

2.3 主要試劑

1%鹽酸甲醇溶液，丙酮，濃氨水，四氯化鈦，2mol/L硫酸，0.2mol/L鄰苯二酚，聚乙烯吡咯烷酮（PVP），0.05mol/L PH 6.4磷酸鹽緩沖液，0.05mol/L pH7.5磷酸緩沖溶液(PBS)，二硫蘇糖醇（DTT），0.02mol/L H2O2溶液，蒸餾水，去離子水等。

2.4試驗設計與處理

2.4.1熱處理：

仔姜清洗后，進行熱處理45℃ 5min和50℃ 1min后分別整理成箱，每箱2kg，并分別放于4℃和12℃下保存。

處理1：50℃ 1min 放于4℃下保存

處理2：45℃ 5min 放于4℃下保存

處理3：未經熱處理放于4℃下保存

處理4：50℃ 1min 放于12℃下保存

處理5：45℃ 5min 放于12℃下保存

處理6：未經熱處理放于12℃下保存

2.4.2測定：實驗周期16d，每4d測一次各項指標，每個指標做三個平行。

2.4.3 測定項目和方法

色差的測定：參照陳志剛，馬子健，甄健存等人的測定方法[13]

過氧化氫（H2O2）的測定：參照蔡甫格，王立豐等人的測定方法[14]

過氧化氫酶（CAT）的測定：參照劉世鵬，曹娟云等人的測定方法[15]

總酚含量的測定：參照曹艷萍，代宏哲等人的測定方法[16]

多酚氧化酶（PPO）活性測定：參照Yang C P等人的測定方法[17]

電導率的測定：參照李朋，唐安軍，柳建平等人的測定方法[18] 

丙二醛(MDA)測定：參考姜志艷等[19]硫代巴比妥酸法

3．結果與分析

3.1 熱處理和低溫貯藏對仔姜色差的影響

 

圖3-1 熱處理和低溫貯藏對仔姜色差變化

果蔬在貯藏期間顏色都會發生劣變，導致其感官品質下降，仔姜在貯藏過程中會發生褐變等反應，致使其顏色加深。從圖3-1中可以看出，貯藏期間各處理及對照色差值隨時間延長而不斷上升。熱處理的仔姜在不同溫度下貯藏后色差均呈上升趨勢，其中50℃1min 的處理樣品色差值最大，均超過45℃5min和對照樣品。在4℃貯藏條件下，50℃1min處理組色差明顯高于45℃5min處理組和對照組；45℃5min處理組在貯藏前期略高于對照組，后期則低于對照。這說明4℃貯藏條件下，50℃1min處理加速了仔姜的褐變，促使其感官品質下降，而45℃5min處理則在一定程度上抑制了褐變的發生，有利于其品質的保持。在12℃貯藏條件下，50℃1min處理組色差值前期略低于對照組，后期明顯高于對照組；45℃5min處理組除第16d外均低于對照組。這說明該溫度條件下50℃1min處理加速了仔姜的褐變，促使其感官品質下降，而45℃5min處理則在一定程度上抑制了褐變的發生，有利于其品質的保持。

綜合比較可知，在12℃下貯藏的所有仔姜樣品的色差值均大于4℃條件下貯藏的仔姜樣品，且50℃1min貯藏于12℃的仔姜色差最大，高達26.6，說明其顏色最深，病害腐敗最為嚴重，45℃5min貯藏于4℃的仔姜色差最小，為11.4，說明其病害腐敗程度低，還可以繼續貯藏使用，所以45℃5min 4℃的貯藏方法對最有利于延長仔姜的貯藏時間。

3.2熱處理和低溫貯藏對仔姜相對電導率的影響

 

圖3-2 熱處理對仔姜相對電導率的影響

     從圖3-2中可以看出，熱處理的仔姜在不同溫度下貯藏后的相對電導率均呈上升趨勢。在4℃的貯藏條件下，熱處理的仔姜與對照相比都能較好地延緩了相對電導率的上升，貯藏結束時，對照組的相對電導率已經達到了49%，而50℃1min處理組與45℃5min處理組的相對電導率分別達到42%和36%。熱處理組45℃5min在第12天時相對電導率達到最高峰41%之后便不再上升，反而下降至36%，故45℃5min4℃的處理效果最佳。然而在12℃的貯藏條件下，熱處理的仔姜與對照的相對電導率均處于一個較高的水平，貯藏結束時分別達到了65%、59%和54%，均超過4℃下的所有處理。綜合比較可知45℃5min 4℃對抑制相對電導率上升效果最佳。

3.3熱處理和低溫貯藏對仔姜MDA含量的影響

 

圖3-3 熱處理和低溫貯藏對仔姜MDA含量的影響

MDA是脂質過氧化的主要產物，能與細胞內的多種成分反應，可反映細胞膜的損失程度和逆境傷害強弱。由圖3-3可知貯藏期間，各組仔姜的MDA含量均呈上升趨勢。4℃的貯藏條件下，熱處理組的MDA含量明顯低于對照組，45℃5min處理組MDA含量除第8d外均低于50℃1min處理組；這說明在4℃條件下熱處理可以有效抑制MDA含量的上升，且以45℃5min處理效果最好。12℃的貯藏條件下，45℃5min處理組始終低于對照組，而50℃1min處理組前期略低于對照，后期略高于對照；由此在該溫度條件下45℃5min處理可在一定程度上抑制MDA含量的上升，但總體上效果不佳。綜合比較可知4℃下貯藏效果較好，又以該溫度條件下45℃5min處理效果最佳。

3.4 熱處理和低溫貯藏對仔姜總酚含量變化的影響

 

圖3-4 熱處理和低溫貯藏對仔姜總酚含量變化的影響

    總酚是果蔬的重要次生代謝產物，對果蔬的采后貯藏影響重大。仔姜的許多功能性成分、抗菌殺菌成分都是酚類物質，對減輕仔姜采后病害具有重要作用。從圖3-4中可以看出，熱處理的仔姜在不同溫度下貯藏后總酚均呈下降趨勢。在4℃貯藏條件下，兩處理組總酚含量均高于對照組，45℃5min處理組除第4d外其總酚含量均高于50℃1min處理組。說明兩種熱處理方法均可在一定程度上抑制總酚含量的下降，且以45℃5min處理效果最好。在12℃貯藏條件下，50℃1min處理組總酚含量低于45℃5min處理組和對照，45℃5min處理組除第12d外其總酚含量均高于對照組。這說明該溫度條件下50℃1min處理不利于總酚含量的保持甚至是加速其含量的下降，而45℃5min處理則可在一定程度上抑制總酚含量的下降。

綜合比較在4℃和12℃下貯藏的熱處理樣品可知，4℃下的樣品總酚含量變化的趨勢均比12℃下處理樣品的總酚含量變化趨勢緩和，所以4℃的仔姜貯藏條件更優，并且45℃5min的總酚含量變化最小，所以該熱處理效果最佳。

3.5熱處理和低溫貯藏對仔姜PPO活性的影響

 

圖3-5 熱處理和低溫貯藏對仔姜PPO活性的影響

由圖3-5可知，貯藏期間各處理組及對照組仔姜的PPO活性整體呈上升趨勢，其中CK4和CK12兩組PPO活性從貯藏開始至結束始終呈上升趨勢，而各溫度下的處理組則呈震蕩上升的趨勢，在第8d有所下降。4℃下，對照始終高于兩處理組，兩處理組在第8d出現下降，然后繼續上升，且50℃ 1min處理組始終高于45℃ 5min處理組；12℃下，PPO變化規律與4℃完全相同，但12℃下各組的PPO活性整體都高于4℃下各組活性。這說明貯藏期間仔姜果實由于病害等引起品質劣變，PPO活性上升，催化酚類物質轉化為有色物質，褐變不斷加重；熱處理在一定程度上可以抑制PPO活性的上升，減輕褐變，尤其是在貯藏初期效果尤為明顯，所以45℃ 5min 4℃的處理效果最佳。

3.6 熱處理和低溫貯藏對仔姜H2O2含量變化的影響

 

圖3-6 熱處理和低溫貯藏對仔姜H2O2含量變化的影響

從圖3-6中可知，熱處理的仔姜在不同溫度下貯藏后H2O2含量均呈上升趨勢。在4℃的貯藏條件下，兩熱處理組H2O2含量均低于對照組，50℃1min處理組的H2O2含量始終高于45℃5min處理組，這說明兩種熱處理均可抑制H2O2含量的上升，其中以45℃5min處理效果最好。在12℃的貯藏條件下，兩熱處理組H2O2含量均低于對照組，45℃5min處理組除第4d外均高于50℃1min處理組，說明兩種熱處理均可在一定程度上抑制H2O2含量的上升，其中以50℃1min處理效果要優于45℃5min處理效果。

綜合比較幾種處理可知，12℃條件下熱處理組的H2O2含量均遠遠高于4℃條件下的處理組，45℃5min 4℃的H2O2值上升趨勢更緩和，并始終處于最低狀態。H2O2值的上升對自身的抗菌有利，但是有時H2O2的上升是因為微生物侵染而引起的，所以50℃1min 12℃的H2O2含量上升趨勢陡峭迅速，主要原因為其腐敗變質的程度深，綜合比較得知，45℃5min 4℃的處理效果最佳。

3.7熱處理和低溫貯藏對仔姜CAT活性的影響

 

圖3-7 熱處理和低溫貯藏對仔姜CAT活性的影響

過氧化氫酶屬于血紅蛋白酶，能夠催化體內積累的過氧化氫分解為水和分子氧，從而減少過氧化氫對果蔬組織可能造成的氧化傷害。從圖3-7可以看出，熱處理的仔姜在不同溫度下貯藏后CAT含量均呈現下降趨勢。在4℃的貯藏條件下，45℃5min處理組的CAT活性下降速率明顯低于50℃1min處理組與對照組，且50℃1min處理組與對照組的CAT活性下降速率相差不大，說明仔姜在4℃的貯藏條件下，用45℃5min的處理方式對延緩CAT活性的下降效果最佳。在12℃的貯藏條件下，45℃5min處理組與對照組相比，起到了延緩CAT活性下降的作用，并且優于50℃1min處理組。綜合比較可知，45℃5min處理組在4℃條件下的CAT活性下降明顯低于45℃5min處理組在12℃條件下的情況，故45℃5min 4℃對抑制CAT活性下降效果最佳。

4．討論與結論

4.1 討論

果蔬在貯藏過程中會因病源微生物侵染、溫度傷害等引發各種病害，加速果蔬果實的品質劣變，并體現在理化指標的變化上。

果蔬的品質劣變會體現在顏色上。隨時間延長而變暗變深，失去原有色澤，色差是綜合反映果實顏色變化，衡量其褐變程度的一項重要指標。仔姜在貯藏過程中色差值不斷上升，說明其褐變程度等在不斷加重，顏色變暗。4℃條件下的色差值整體均低于12℃，這可能是因為低溫抑制了相關酶的活性，使反應速度減慢，進而抑制了褐變的加重；45℃5min處理抑制了色差值的上升，而50℃1min處理則在一定程度上促進了它的上升，這可能是因為45℃5min處理較好地殺滅或抑制了一些病源菌，并鈍化了相關酶的活性，而50℃1min處理則因為溫度時間等因素而沒有達到這些效果。

果蔬的品質劣變也會體現在細胞結構上。貯藏過程中因病害等原因，細胞會加速衰老和分解，電導率和MDA是最常見的表征果實細胞破裂程度的兩個重要指標。貯藏過程中仔姜的相對電導率和MDA含量均是不斷上升的，這說明果實細胞在不斷的破裂。4℃條件下的相對電導率和MDA含量整體明顯低于12℃，這可能是因為低溫抑制了微生物的活動，一定程度上減輕了其因侵染而引起的病害，同時抑制相關酶的活性，減緩細胞的衰老速度；45℃5min處理抑制了相對電導率和MDA含量的上升，而50℃1min處理則在一定程度上促進了它的上升，這可能是因為45℃5min處理較好地殺滅或抑制了一些病源菌，并鈍化了相關酶的活性，減輕了病害，減緩了衰老速度，而50℃1min處理則因為溫度時間等因素而效果相反。

品質劣變還會體現在特殊成分及相關酶的變化上。酚類物質存在于所有果蔬組織中，它關系著果蔬的色澤發育、品質和風味的形成，對果蔬的成熟衰老過程、組織褐變、抗逆性和抗病性代謝具有重要作用，仔姜的許多抗菌活性成分都是酚類物質，貯藏過程中這些物質因揮發、分解等而不斷減少；多酚氧化酶可以催化酚類物質轉化為醌類并進一步生成有色物質，使果實顏色變差，其受環境脅迫時活性會上升，加速催化酚類物質的轉化反應。仔姜在貯藏期間總酚含量呈下降趨勢，多酚氧化酶呈上升趨勢，這可能是因為環境脅迫、病害等激發了多酚氧化酶的活性，使其催化酚類的反應加劇，總酚含量不斷下降。H2O2的作用是多方面的具有一定的抑菌殺菌作用，對果蔬抗冷性具有重要作用，但同時也會與細胞內的大分子反應，破壞細胞結構，加速細胞的衰老和分解；CAT可以催化H2O2分解，以減輕其對果實細胞的傷害。貯藏期間，仔姜H2O2含量不斷上升，CAT活性不斷下降，這可能是因為病菌侵染、冷害等刺激H2O2含量上升，但其對細胞的傷害又會引起保護酶CAT的反應，CAT催化H2O2的分解，自身活性不斷減小。4℃條件下效果要優于12℃，這可能是因為低溫抑制了微生物的活動，一定程度上減輕了因其侵染而引起的病害，同時抑制相關酶的活性，減輕了環境脅迫作用和相關病害；45℃5min處理效果優于50℃1min處理，這可能是因為45℃5min處理較好地殺滅或抑制了一些病源菌，并鈍化了相關酶的活性，減輕了病害，減緩了衰老速度，而50℃1min處理則因為溫度時間等因素而效果不佳。

4.2 結論

仔姜于4℃條件下貯藏，能有效抑制色差值、相對電導率、MDA和H2O2含量及PPO活性的上升，減緩CAT活性的下降，效果要優于12℃。

45℃5min處理可顯著抑制色差值、相對電導率、MDA和H2O2含量的上升，減緩PPO活性的上升與CAT活性的下降，效果優于50℃1min處理。

綜合比較可知，45℃5min處理于4℃條件下貯藏最有利于保持果實的品質，延長其貯藏期限。

 

 

 

 

參考文獻

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致 謝

大學畢業在即，向四年來在學習、生活、工作上給予我關心、幫助和指導的每一位老師和同學表示深深地感謝！

本論文是在秦文老師和劉繼師兄的悉心指導下，兩位研究生師兄的幫助下完成的，課題的選擇，實驗的分析，結果的討論，論文的撰寫無不傾注了他們的心血，他們在實驗設計試驗過程的耐心指教，使我受益匪淺，在此對他們表示由衷的感謝！

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