密封袋可以提升姜黄的质量，并在长期采后储存过程中减少微生物污染

姜在密封包装与黄麻袋储存中的质量比较显示，密封袋（尤其是PICS™和Pro-harvest®）能更好保留 oleoresin（多15-18%）和纤维（多10-12%），抑制微生物污染（总菌数降至3.53-6.5×10⁶ CFU/g），且未检出致病菌，黄麻袋出现虫蛀孔洞。

Nileshwari R. Yewle | Kishore C. Swain | Richard L. Stroshine | Sandeep Mann

普渡大学农业与生物工程系，美国印第安纳州西拉斐特，47907

摘要

1. 姜黄（Curcuma longa L.）是一种全球交易的香料，因其药用、烹饪和工业用途而受到重视。传统的储存方法常常导致微生物污染、营养损失以及市场价值下降。本研究评估了五种密封储存袋（Purdue Improved Crop Storage (PICS™)、GrainPro™、Savegrain®、Ecotact® 和 Pro-harvest®）与黄麻袋相比，在印度旁遮普邦卢迪亚纳的中央收获后工程与技术研究所（CIPHET）的环境条件下（温度26–32°C，相对湿度55–75%），对人工感染的姜黄根茎进行11个月储存的有效性。每种储存袋各测试了三个样本，每个样本中都含有10对成年烟草甲虫（Lasioderma serricorne）。测量了物理化学参数，包括纤维、油树脂和灰分，并计算了颜色变化（ΔE, h_ab, C∗）。微生物分析包括总菌落计数、酵母和霉菌计数，以及大肠菌群、E. coli 和沙门氏菌的检测。与黄麻袋相比，密封储存袋（尤其是PICS和Pro-harvest）保留了多15–18%的油树脂和10–12%的纤维。黄麻袋中的总菌落计数达到18.93 × 10⁶ CFU/g，显著高于密封储存袋（3.53–6.5 × 10⁶ CFU/g）。在密封储存袋中未检测到大肠菌群、E. coli 或 Salmonella。扫描电子显微镜（SEM）分析显示，黄麻袋储存的姜黄根茎中存在由昆虫活动造成的孔洞。这些发现表明，密封储存袋（尤其是PICS和Pro-harvest）提供了一种无化学物质、高效的长期姜黄储存方法。

引言

1. 姜黄（Curcuma longa L.）是热带国家广泛种植的香料作物，尤其是印度，印度是全球最大的生产和出口国。2022-2023年度，印度出口了153.4万吨姜黄及其制品，价值2.0745亿美元，显示出其在全球香料贸易中的重要地位（Spices Board India, 2023; Ministry of Commerce and Industry, 2023）。姜黄的根茎因其生物活性化合物（尤其是姜黄素）而备受重视，被广泛应用于烹饪、化妆品和制药领域。由于微生物生长、昆虫侵害和营养损失，姜黄在收获后的储存过程中容易质量下降（Jayashree et al., 2018; Salehi et al., 2019; Ncube et al., 2020; Kunnumakkara et al., 2023）。
1. 传统的储存方法（如坑储、黄麻袋和地下堆放）对害虫和环境因素的防护作用有限。烟草甲虫（Lasioderma serricorne L）是储存期间侵害姜黄的主要害虫，会导致严重的结构和营养损失（Yewle et al., 2021）。此外，当姜黄的水分含量较低时，姜黄素和油树脂可能会降解；而在较高水分含量下，则可能发生霉菌和酵母生长（Ray et al., 2022）。
1. 密封储存技术作为一种可持续的收获后储存技术，通过减少氧气和控制湿度来保护多种作物。已有研究报道其在玉米、水稻、豇豆和花生上的有效性（Donga and Dieudonné, 2023; Sudini et al., 2015; Carvalho et al., 2021）。然而，关于姜黄或其他香料作物的研究较少。此外，以往的姜黄储存研究主要集中在传统包装材料上，缺乏对密封环境对生理和微生物机制影响的了解（Magan and Aldred, 2007; Ncube et al., 2020）。尽管密封储存技术在谷物和豆类中的应用日益增多，但在姜黄等香料作物方面的知识仍存在空白。特别是，关于不同商用密封储存袋在昆虫侵害条件下的系统比较研究较少。此外，关于密封环境如何影响姜黄根茎的微生物安全性、颜色稳定性、营养保留和结构完整性的信息也有限。
1. 本研究评估了在环境温度和相对湿度下，不同密封储存袋与传统黄麻袋储存的姜黄根茎的物理化学和微生物质量。姜黄通过人工感染烟草甲虫来模拟热带地区的典型储存条件（Yewle et al., 2021）。一些参数（如水分含量和姜黄素浓度）之前已有报道（Yewle et al., 2021）。但本研究通过评估额外的质量参数（如油树脂、灰分和纤维含量；比色变化；微生物污染水平（总菌落计数、酵母和霉菌、病原体检测）；基于扫描电子显微镜（SEM）的姜黄根茎形态分析；以及使用线性混合模型的更严谨的统计分析，进行了扩展。该研究探讨了密封储存和黄麻袋储存对营养含量、微生物安全性、颜色稳定性和形态完整性的影响。这项工作为密封储存保护姜黄质量的有效性提供了关键见解，从而有助于实现其全年供应和出口潜力。

样品制备

新鲜打磨的“Selam”品种姜黄根茎于2018年4月至5月期间从印度卢迪亚纳的旁遮普农业大学（PAU）采集。“Selam”品种因其广泛的种植和商业价值而被选中。初始水分含量为12.32%（湿基），符合姜黄储存的适宜范围（通常不超过13.0%湿基），以防止微生物生长（Sujatha et al., 2016）。

成分分析

在11个月的储存实验前后比较了营养成分，结果如表2所示。使用Tukey's HSD检验确定p < 0.05的显著性。

讨论

1. 本研究调查了五种密封储存袋与传统黄麻袋在11个月储存期间保持姜黄根茎质量方面的有效性。在许多热带地区，小农户依赖露天或简易的储存系统，这使姜黄容易受到昆虫侵害和微生物降解。特别是烟草甲虫的侵害，对产品完整性、经济收益和消费者健康构成威胁。

结论

1. 本研究及我们之前发表的工作（Yewle et al., 2021）表明，密封储存系统在长期储存姜黄根茎方面显著优于传统黄麻袋，能有效防止有害真菌和酵母的生长，从而保持其质量。在五种不同的密封储存袋中，水分含量、姜黄素、油树脂、纤维和灰分等指标得到了更好的保留，而微生物生长保持在可接受范围内。

作者贡献声明

Nileshwari R. Yewle: 写作——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、软件使用、方法论设计、调查实施、数据分析、概念构思。 Kishore C. Swain: 写作——审稿与编辑、验证、监督、软件使用、资源协调、项目管理、方法论设计、资金获取、数据分析、概念构思。 Richard L. Stroshine: 写作——审稿与编辑、验证、监督、软件使用、资源协调、数据分析

利益冲突声明

作者声明以下可能的财务利益/个人关系：Nileshwari Yewle表示获得了印度工程师协会（The Institution of Engineers India）的财务支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本项目由印度工程师协会加尔各答分部资助。作者感谢印度卢迪亚纳的ICAR-中央收获后工程与技术研究所（ICAR-Central Post Harvest Engineering and Technology）在实验中提供的支持。特别感谢印度喀拉拉邦KILA部落发展与自然资源管理中心（KILA - CTDNRM）的微生物学家Fathima Nashwa女士在微生物分析方面提供的技术协助。