兩種氣調保鮮方式對香菇貯藏品質及生理生化性質的影響

高帥平,魏書信,王安建,李順峰,﹡,田廣瑞,崔國梅,許方方,劉偉麗

(1.河南省農業科學院農副產品加工研究中心,河南鄭州 450002; 2.河南農業大學食品科學技術學院,河南鄭州 450002)

香菇(Lentinusedodes)屬于腐生型真菌,其風味獨特,富含蛋白質、氨基酸、維生素、膳食纖維、多糖以及各種活性因子,是一種典型的食藥兩用珍貴菌種,被譽為“菇中皇后”,深受消費者喜愛[1]。新鮮香菇采摘后,仍是有機活體,生命代謝活動在正常有序地進行。然而,鮮香菇含水量高達90%左右,呼吸和蒸騰作用強烈,加上其組織柔嫩,且表面無保護結構,極易受到機械損傷,引起酶促和非酶促褐變、失水、開傘、微生物侵染等現象,常溫下貨架期只有2～3 d[2-3]。基于低溫基礎上的氣調保鮮是常見的食用菌保鮮方法,由于安全性高、效果好而越來越受到推崇。

表1 感官品質評分標準Table 1 Standard of the sensory quality evaluation

氣調保鮮是通過改變貯藏環境中的氣體含量,使之形成高CO2和低O2狀態,以抑制果蔬呼吸作用和生理代謝活動,從而延長果蔬貯藏期的保鮮技術[4]。根據氣調方式的不同,氣調保鮮可分為控制氣調(Controlled Atmosphere,CA)和自發氣調(Modified Atmosphere,MA);CA是借助于機械設備,通過人為控制貯藏氣體成分來實現保鮮目的,而MA主要通過自發氣調包裝(MAP),借助呼吸作用來調節O2和CO2比例的平衡[5]。研究表明,氣調貯藏保鮮在香菇[6]、雙孢蘑菇[7]、杏鮑菇[8]、茶樹菇[9]等的保鮮方面有較好效果,然而,香菇保鮮在控制氣調和自發氣調的對比研究鮮見報道。

本研究在前期研究基礎上,采用氣調保鮮箱高CO2控制氣調保鮮(20% CO2、5% O2;4±1 ℃,RH 85%)和PE膜自發氣調包裝(4±1 ℃)對香菇進行貯藏,對比研究不同氣調保鮮方式對香菇品質、營養、理化性質的影響,探究較好的香菇氣調保鮮方式,以期為生產中香菇保鮮提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香菇 購自河南萬邦國際農產品物流城,菇型圓整、成熟度一致、無機械損傷、大小均勻的新鮮香菇(含水率89.1%);PE膜 國家農產品保鮮工程技術研究中心(天津)提供;福林酚 北京索萊寶科技有限公司;三氯乙酸、鄰苯二酚、乙二胺四乙酸二鈉、愈創木酚、3,5-二硝基水楊酸 國藥集團化學試劑有限公司;氫氧化鈉、乙醇、硫酸等常用試劑均為國產分析純。

YS-XCAB/氣調保鮮試驗箱 杭州屹石科技有限公司;LHS-250HC-II恒溫恒濕箱 上海一恒科學儀器有限公司;ReAsAo ExF24086V超低溫冰箱 美國Thermo公司;FA2004C分析天平 上海越平科學儀器有限公司;H2050R臺式高速冷凍離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司;DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鄭州予華儀器制造有限公司;UV-1800分光光度計 島津儀器(蘇州)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理 鮮香菇采用以下3種方法進行處理:PE膜自發氣調保鮮,每100 g香菇隨機裝入PE保鮮袋(30 cm×30 cm,厚度30 μm),密封包裝,于4±1 ℃、RH85%條件下冷藏,標記為T1;高CO2氣調保鮮,將供試香菇置于4±1 ℃、RH85%氣調保鮮箱冷藏,設置氣體參數為:CO220%、O25%、N275%,標記為T2。對照組除不加包裝外與T1組處理完全相同,標記為CK。每4 d取樣1次,用液氮將鮮樣冷凍,粉碎后于-80 ℃冰箱凍藏備用。

1.2.2 感官評定 以香菇的色澤、硬度、氣味和開傘度為評定指標,對貯藏香菇進行感官評定,詳細的評分標準如下表1。

1.2.3 蛋白質含量測定 參考曹建康[10]的方法,采用考馬斯亮藍法測定。用牛血清白蛋白(BSA)配成濃度為0.1 mg/mL的標準液制作標準曲線。準確稱取1.0 g香菇冷凍粉,加入10 mL pH7.0的100 mmol/L磷酸緩沖液,冰浴中充分研磨,離心(10000 r/min,2 ℃)15 min。吸取上清液1 mL于試管中,加入5 mL考馬斯亮藍G-250試劑,充分混合,放置2 min后測定595 nm下的吸光值,并通過標準曲線計算待測樣品提取液中蛋白質的含量。

1.2.4 還原糖含量測定 采用3,5-二硝基水楊酸法[11]進行測定。用葡萄糖配成濃度為1.0 mg/mL的標準溶液制作標準曲線。稱取香菇冷凍粉1 g,加入5 mL蒸餾水,在80 ℃下水浴30 min,從而使還原糖浸出,冷卻后在8000 r/min、4 ℃下離心10 min。吸取上清液2 mL,加入3,5-二硝基水楊酸試劑1.5 mL,充分混合均勻后在沸水浴中加熱5 min,取出后進行冷卻,用蒸餾水定容到25 mL,混勻后測定540 nm處的吸光值,并通過標準曲線計算待測樣品提取液中還原糖的含量。

1.2.5 AsA含量測定 采用2,6-二氯靛酚法[12]進行測定。稱取2.0 g香菇冷凍粉,加入2%的草酸50 mL,研磨成勻漿后,于10000 r/min、4 ℃下離心15 min,吸取10.0 mL上清液,用標定好的2,6-二氯靛酚用抗壞血酸標準溶液進行滴定,滴定至淡紅色(15 s內不褪色為終點),記錄所用染料溶液體積,另取2%草酸10 mL進行滴定作為空白對照。計算出1 mL染料溶液所能氧化抗壞血酸的含量,以此計算香菇抗壞血酸含量。計算公式如下:

AsA含量(mg/100 g)=[(樣品提取液消耗染料體積-空白消耗染料體積)×提取液總體積×單位染料體積氧化AsA mg值]/(滴定樣品提取液體積×樣品鮮重)×100

式(1)

1.2.6 總酚含量測定 總酚含量采用福林酚法[13]進行測定。稱取香菇冷凍粉1 g,加入8 mL無水乙醇,90 ℃水浴5 min,在8000 r/min、4 ℃下離心10 min,將上清液倒出用無水乙醇定容至10 mL,吸取上清液0.5 mL,加入2.5 mL福林酚試劑,再加入2 mL 0.75% NaCO3溶液,25 ℃水浴35 min后測定760 nm處吸光值,并用沒食子酸標準液制作標準曲線,以此計算待測樣品中總酚的含量,單位以mg/100 g表示。

1.2.7 類黃酮含量測定 類黃酮含量采用分光光度法[14]測定。用蘆丁配成濃度為0.2926 mg/mL的標準應用液制作標準曲線。稱取香菇冷凍粉1 g,加入80%乙醇8 mL,在8000 r/min、4 ℃下離心10 min,吸取上清液7 mL,用60%乙醇添至10 mL,加入5% NaNO2溶液1 mL,搖勻后放置6 min,加入10% Al(NO3)3溶液1 mL,搖勻后放置6 min,加入4% NaOH溶液10 mL,混勻后用30%乙醇定容至25 mL,搖勻后放置15 min在510 nm處測定吸光值,并通過標準曲線計算待測樣品提取液中類黃酮的含量。

1.2.8 丙二醛(MDA)含量 采用硫代巴比妥酸法[14]進行測定。稱取香菇冷凍粉1 g,加入100 g/L的三氯乙酸6 mL,在8000 r/min、4 ℃下離心10 min,吸取上清液1 mL,加入5 mL硫代巴比妥酸,混合后在沸水浴中加熱20 min,快速冷卻后,在8000 r/min、4 ℃下離心10 min,分別測定上清液在450、532、600 nm處的吸光值。MDA計算公式如下:

MDA含量(μmol·g-1))={[6.45(OD532-OD600)-0.56OD450]×提取液總體積}/(樣品質量×1000)

式(2)

1.2.9 POD、PPO和PAL的活性測定

1.2.9.1 酶液提取 稱取香菇冷凍粉1.0 g,加入50 mmol/L pH7.8 磷酸鈉緩沖液(含0.8 g/L PVP和1 mmol/L EDTA)5 mL,冰浴提取10 min,4 ℃條件下,10000 r/min離心15 min,上清液即為粗酶液。酶活性測定參照Gao等[13]的方法,略做修改,白質含量的測定采用考馬斯亮藍染色法。

1.2.9.2 POD活性測定 0.5 mL粗酶液加入2 mL 8 mmol/L愈創木酚(50 mmol/L pH5.5乙酸緩沖液配制),在30 ℃水浴中平衡5 min,然后加入1 mL 24 mmol/L H2O2,搖勻,立即計時,測定460 nm處吸光度的增加值,每30 s記錄1次,記錄5 min,以1 min內OD460增加0.01為一個酶活力單位(U),POD活性表示為U·mg prot-1。

1.2.9.3 PPO活性測定 0.05 mL粗酶液加入2.5 mL 100 mmol/L鄰苯二酚(50 mmol/L pH5.5乙酸緩沖液配制),搖勻,立即計時,測定398 nm處吸光度的增加值,每30 s記錄1次,記錄5 min。以1 min內OD398增加0.1為一個酶活力單位(U),PPO活性表示為U·mg prot-1。

1.2.9.4 PAL活性測定 0.3 mL酶提液加入3 mL 0.05 mol/L pH8.5硼酸鈉緩沖液和0.7 mL 0.02 mol/L L-苯丙氨酸(0.05 mol/L pH8.5硼酸鈉緩沖液配制),搖勻后置40 ℃水浴保溫60 min,加0.1 mL 5 mmol/L HCl終止反應,測定290 nm處吸光度的增加值,記錄5 min,以1 min內OD290增加0.01為一個酶活力單位(U),PAL活性表示為U·mg prot-1。蛋白質含量的測定采用考馬斯亮藍染色法。

1.3 數據處理

所有實驗均重復3次,實驗結果用x±s表示,采用Originpro 9.2進行作圖,采用SPSS 20.0軟件進行方差分析,測試方法為Duncan檢驗,以P<0.05為顯著性標準。

2 結果與討論

2.1 PE包裝和高CO2保鮮對香菇感官評分的影響

新鮮的香菇肉質肥厚,菌蓋有彈性,顏色為灰褐色,有較濃的香菇味。在貯藏過程中,隨著機體生理生化反應的進行,香菇逐漸出現褐變、發硬或變軟、彈性消失、異味等現象,最終失去食用價值。由圖1可知,各處理組香菇感官評分均隨著貯藏時間的延長逐漸下降,其中對照組香菇感官評分下降最快,貯藏12 d時便失去食用價值;T1組感官評分最高,且顯著高于T2組和對照組(P<0.05),較T2處理延長香菇保質期達4 d以上。其主要原因是PE膜自發氣調包裝的強阻隔作用,使環境內的濕度與香菇濕度很快達到平衡,很大程度降低了香菇水分的散失[14];且由于香菇的呼吸作用形成的低O2高CO2環境,有效抑制了香菇的呼吸作用,同時減慢了氧化褐變的速率,故較長時間保持了較好的感官品質。

圖1 PE包裝和高CO2保鮮對香菇感官評分的影響Fig.1 Effects of PE packaging and high CO2 preservation on sensory score of Lentinus edodes

2.2 PE包裝和高CO2保鮮對香菇蛋白質含量的影響

蛋白質含量的高低影響著香菇的營養價值,也在一定程度上反映了機體的抗氧化水平。由圖2可知,香菇蛋白質含量隨著貯藏期的延長呈下降趨勢,兩處理組香菇貯藏前期(8 d內)蛋白質下降速度較貯藏后期(8 d后)緩慢,其主要原因可能是處理組香菇貯藏后期的蛋白質分解代謝高于貯藏前期。整個貯藏期內T1組蛋白質含量最高,T2組次之,對照組最低,說明PE膜自發氣調包裝較高CO2控制氣調保鮮能更好地抑制蛋白質的分解,維持較高的蛋白質含量。

圖2 PE包裝和高CO2保鮮對香菇蛋白質含量的影響Fig.2 Effects of PE packaging and high CO2 preservation on protein content of Lentinus edodes

2.3 PE包裝和高CO2保鮮對香菇還原糖含量的影響

還原糖作為機體呼吸作用的主要底物,是評價香菇品質的重要指標之一,其與呼吸代謝強弱及腐爛程度也有一定關系[15-16]。如圖3所示,不同處理組香菇還原糖含量整體呈下降趨勢,這是由于機體呼吸作用不斷消耗糖類物質,又沒有外界營養補充,導致香菇的還原糖含量下降[17]。T1組還原糖含量在貯藏前4 d緩慢升高,原因可能是香菇體內大分子化合物的分解,促進了小分子還原糖質量分數上升[18],PE包裝使香菇的呼吸作用減弱,還原糖的生成量高于消耗量。整個貯藏期內T1組香菇還原糖含量高于T2組,對照組最低,這一研究結果與于珂等[19]的研究結果一致,說明PE膜自發氣調包裝較高CO2控制氣調保鮮能更好地抑制香菇的呼吸代謝,保持較高的還原糖含量。

圖3 PE包裝和高CO2保鮮對香菇還原糖含量的影響Fig.3 Effects of PE packaging and high CO2 preservation on reducing sugar content of Lentinus edodes

2.4 PE包裝和高CO2保鮮對香菇AsA含量的影響

由圖4可知,不同處理組香菇AsA含量在貯藏期內均呈先下降后上升趨勢。貯藏前期的AsA含量下降可能與子實體后熟衰老、品質劣變有關[20-21],由AsA的分解代謝強于合成代謝所致。后期AsA含量上升這一結果與王莉梅等[22]的研究結果并不一致,可能與菇體失水有關,T2組和對照組出現最低點在12 d,而T1組則推遲4 d。在貯藏前4 d,各處理組香菇AsA含量差異不明顯,原因可能是低溫下香菇成熟衰老進程緩慢,前期AsA分解代謝與合成代謝速度相當,變化不明顯。8 d后T1組香菇AsA含量高于T2組,對照組含量最低,表明PE膜自發氣調包裝可能通過抑制AsA分解或促進AsA合成,較好地保持了香菇的營養。

圖4 PE包裝和高CO2保鮮對香菇AsA含量的影響Fig.4 Effects of PE packaging and high CO2 preservation on AsA content of Lentinus edodes

2.5 PE包裝和高CO2保鮮對香菇總酚含量的影響

酚類物質的氧化是香菇采后褐變的主要原因,嚴重影響香菇的商品價值和外觀品質。由圖5A可知,對照組的總酚含量迅速下降,且低于兩氣調處理組,原因可能是對照組香菇體內總酚被氧化成黑褐色的醌類化合物,而氣調處理則抑制了總酚的氧化[23]。T1組和T2組香菇的總酚含量在貯藏前期出現緩慢上升趨勢,這可能與香菇自身后熟特性有關;貯藏后期均逐漸下降,8 d后T1組總酚含量高于T2組,這說明PE膜自發氣調包裝可能通過抑制氧化過程,在貯藏后期維持了較高的總酚含量,這一結果與韓春然等[24]研究結果相似。

類黃酮屬于次生代謝產物,具有抗氧化作用,可以延緩香菇的衰老進程。由圖5B可知,各處理組類黃酮含量均呈先上升后下降趨勢,在8 d時達到峰值,貯藏前期類黃酮含量的增加可能與香菇的后熟促進次生代謝有關,貯藏后期類黃酮被氧化使之含量下降。貯藏期間T1組類黃酮含量高于T2組和對照組,表明PE膜自發氣調包裝可能通過延緩香菇氧化衰老,維持了較高的類黃酮含量。

圖5 PE包裝和高CO2保鮮對香菇總酚和類黃酮含量的影響Fig.5 Effects of PE packaging and high CO2 preservation on the contents of total phenols and flavonoids in Lentinus edodes

2.6 PE包裝和高CO2保鮮對香菇MDA含量的影響

MDA是細胞膜脂過氧化的主要產物,可以損傷香菇的生物膜,降低膜脂的不飽和度而引起膜流動性降低,造成膜系統損傷,其含量可間接反映膜脂過氧化的程度[17,25]。由圖6可知,對照組香菇MDA含量在貯藏前期迅速上升后下降,于12 d后上升又下降,分別在4 d和16 d形成峰值,原因可能是對照組香菇在貯藏前期和后期均出現膜脂氧化損傷高峰。與對照組相比,兩氣調處理顯著抑制了MDA的產生(P<0.05)。T1和T2組貯香菇藏前期(8 d內)MDA含量逐漸下降且兩者無顯著差異,8 d后均緩慢上升至16 d時逐漸下降,且T1組較T2組MDA含量高,表明PE膜自發氣調包裝能夠減緩香菇貯藏后期的膜脂過氧化進程。

圖6 PE包裝和高CO2保鮮對香菇MDA含量的影響Fig.6 Effects of PE packaging and high CO2 preservation on MDA content of Lentinus edodes

2.7 PE包裝和高CO2保鮮對香菇POD、PPO和PAL活性的影響

各處理貯藏過程中POD、PPO和PAL活性變化見圖7A、7B和7C。隨著貯藏時間的延長,對照組POD活性迅速升高,顯著高于其他兩處理組(P<0.05),而T1組和T2組則上升緩慢,兩者在貯藏16 d內沒有明顯差異,20 d時T2組顯著高于T1(P<0.05)。各處理PPO活性在貯藏前期無明顯差異,均呈穩定狀態;貯藏4 d后,對照組PPO活性迅速升高至16 d后下降,其顯著高于其他兩處理組(P<0.05),T1組PPO活性除了貯藏16 d時高于T2組,在貯藏8、12和20 d時均低于T2組。對照組和T2組PAL活性隨著貯藏時間的延長逐漸升高,12 d后緩慢下降,貯藏后期又逐漸升高,且兩者在貯藏前期差異不顯著,貯藏8 d后對照組明顯高于T2組;T1組PAL活性緩慢上升至16 d后下降,且在供試貯藏期內低于對照組和T2組。POD、PPO和PAL均屬于褐變酶類,其中PPO是酶促褐變的關鍵酶,POD、PAL對酶促褐變有促進作用[26-27]。對照組香菇POD、PPO和PAL活性在貯藏期內迅速升高,表明這些酶參與了香菇的采后衰老過程,香菇貯藏后期的褐變主要是由酶促褐變引起的[28-29]。T1組和T2組三種酶活性較對照組有不同程度的下調,表明PE膜自發氣調包裝和高CO2控制氣調保鮮可以不同程度地抑制褐變相關酶活性,進而延緩香菇的衰老進程。

圖7 PE包裝和高CO2保鮮對 香菇POD、PPO、PAL活性的影響Fig.7 Effects of PE packaging and high CO2 preservation on POD,PPO and PAL activities of Lentinus edodes

3 結論

PE膜自發氣調包裝和高CO2控制氣調保鮮可以不同程度地提高低溫條件下香菇的貯藏品質,維持營養物質和抗氧化物質含量,緩解膜脂過氧化產物的積累,抑制褐變相關酶活性的升高。PE膜自發氣調包裝保鮮香菇的各項指標均優于高CO2控制氣調保鮮,在保鮮過程中效果更佳。因此,通過高阻隔膜自發氣調包裝提高香菇的貯藏品質是一種高效、綠色的方法。