草菇采后生物學特性變化及保鮮技術研究進展

李瑞容 林俊芳 鄭倩望 鄒 苑 郭麗瓊*

（1 華南農業大學食品學院生物工程系，廣東廣州 510640；2 廣東省微生態制劑工程技術研究中心，廣東廣州 510640）

草菇（Volvariella volvacea）又名蘭花菇、麻菇、苞腳菇，屬于真菌門（Mycobionta）擔子菌綱（Polyporales）傘菌目（Agaricales）光柄菌科（Plamceae）小包腳菇屬（Volvariella）。中國是草菇栽培的發祥地，也是全球草菇的最主要栽培國家，產量占全球總產量的80%以上（Bao et al.，2013）。草菇生長在熱帶和亞熱帶地區，是一種典型的高溫型食用菌，在28～35 ℃的相對高溫和80%～90%的相對濕度下形成子實體。草菇的子實體生長發育分為6 個階段，即針頭階段、小紐扣階段、紐扣階段、蛋狀階段、伸長階段和成熟階段。在蛋形期采收，草菇的營養價值和藥用價值最高，保鮮效果最好。

草菇味道鮮美，香味濃郁，肉質脆嫩，具有較高的營養價值和藥用價值（劉學銘 等，2011；Xu et al.，2019）。但是，草菇是最不易貯藏的食用菌之一，其低溫自溶和高溫開傘的特性極大地縮短了貨架期（Jamjumroon et al.，2012）。草菇采收后48 h 內就會迅速發生質量劣變，經濟效益大大降低，不僅影響了子實體的采后貯藏與運輸，而且嚴重制約了草菇產業的發展。基于前人對草菇保鮮技術的研究，本文對草菇的采后生物學特性及保鮮技術兩方面進行綜述，以期為草菇的有效保鮮、延長貨架期提供參考。

1 草菇采后的生物學特性

1.1 開傘

由于出菇季節溫度較高，草菇子實體采收后，自身的新陳代謝活動較為旺盛，24 h 內菌蓋會繼續伸長，子實體很快破膜開傘，從卵形子實體變成傘狀體。開傘后，草菇的蛋白質、核酸、碳水化合物等營養物質含量均低于紐扣期和蛋形期。研究發現，草菇菌柄的伸長、開傘可能與bZIP 轉錄因子、MADS-box 轉錄因子、vv-exp基因以及轉錄因子VvHox1基因的調控有關（陳志宏 等，2014；盧園萍 等，2015；陳炳智 等，2018a；孟麗 等，2018）。

1.2 褐變

酶活性通常被認為是果蔬褐變的主要原因（Toivonen &Brummell，2008）。研究發現，過氧化物酶不是引起草菇褐變的主要原因，草菇在貯藏過程中發生的褐變現象主要與多酚氧化酶（PPO）活性、VC 含量、總酚含量有關（榮瑞芬 等，2009；Chen et al.，2019）。在酶催化體系中，酚類底物在PPO 的作用下氧化形成黑色素的醌類物質，加速草菇褐變。一般來說，PPO 催化酚類化合物的反應分兩步：①單酚羥基化成二酚；② 酚類物質氧化成醌（Toivonen &Brummell，2008）。

此外，在搬運和運輸過程中，草菇還容易受到機械損傷而導致褐變（Quevedo et al.，2016），組織中細胞膜的破裂會導致多酚底物與多酚過氧化物酶接觸，從而開始褐變反應。

1.3 低溫自溶

草菇是一種不耐低溫的食用菌，當溫度低于10 ℃菌絲體會迅速自溶，子實體會發生軟化、液化甚至腐爛等自溶現象。因此，為了延長貨架期，許多研究者通常使用低溫敏感型的草菇菌株V23、較耐低溫的菌株VH3 來研究草菇的自溶現象。草菇低溫自溶的原因可分為蛋白質水平、生理代謝水平、基因表達水平3 個方面。

從蛋白質水平上看，草菇的低溫自溶可能與蛋白酶相關（陳明杰 等，1995；李世貴 等，2000）。蛋白酶會使蛋白質發生降解，導致草菇大分子蛋白減少，小分子蛋白增多。這也提示草菇低溫自溶和品質劣變與其蛋白酶活性密切相關，蛋白酶活性越高，草菇越易腐爛。此外，低溫脅迫下Mn-SOD的表達可以抵抗草菇冷害的發生，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）等組成的抗氧化酶系統能更有效地清除活性氧（ROS），以增強草菇的低溫耐受性（姜威，2014）。

從生理代謝水平上看，較高的海藻糖含量有助于增強草菇對低溫脅迫的耐受性（萬鵬，2012）。海藻糖磷酸化酶（TP）基因可能是海藻糖代謝的關鍵基因，在低溫脅迫下更傾向于合成海藻糖（Zhao et al.，2018）。因此，通過添加外源海藻糖可以顯著改善低溫貯藏下草菇子實體的感官特性。類似地，在草菇栽培過程中添加甘露糖醇在一定程度上可改善子實體的低溫耐受性（Zhao et al.，2019）。

草菇的基因組測序和基因注釋，為在基因組水平上研究草菇低溫自溶過程的功能基因奠定了基礎（Bao et al.，2013）。草菇的低溫自溶作用與一種泛素結合酶E2（UBE2）密切相關，UBEV2 是UBE2的一種類型，UBEV2 可能通過泛素化核糖體蛋白來減少蛋白質的翻譯（Gong et al.，2015，2016，2020），因此，通過抑制UBEV2 來改善草菇的耐低溫脅迫能力，為今后研究UBE2 抑制劑進行草菇保鮮，提高其市場占有率提供了新思路。

2 草菇的保鮮方法

近年來，關于草菇保鮮的研究取得了一些進展，貯藏方法可分為4 類：相對低溫保鮮、物理保鮮、化學保鮮和分子技術保鮮。物理保鮮包括氣調包裝、輻照保鮮和超聲波結合濕度保鮮等，化學保鮮包括保鮮液洗滌、涂膜保鮮和臭氧保鮮等。

2.1 相對低溫保鮮

草菇對溫度變化極其敏感，當貯藏溫度過高，呼吸代謝加強，草菇表面的細菌多樣性明顯增多，由厚壁菌、桿菌、芽孢桿菌、類芽孢桿菌、賴氨酸芽孢桿菌、假單胞菌、單胞菌和土壤芽孢桿菌組成的細菌群落會加速草菇的腐爛（Wang et al.，2019）。當貯藏溫度過低，會出現低溫自溶現象，溫度越低自溶現象越明顯（段學武 等，2000）。因此，草菇的最適貯藏溫度應控制在15 ℃左右（巫光宏 等，2004），可以抑制厭氧和引起腐爛的細菌，并有效保持草菇的外觀和營養品質，延長其貯藏時間。

2.2 物理保鮮

2.2.1 氣調包裝 氣調包裝（MAP）是通過改變包裝內的氣體成分及其比例來延長產品的保質期，已廣泛地應用于水果、蔬菜等食品的保鮮（Caleb et al.，2013）。果蔬和食用菌在采后貯藏過程中會吸收O2和釋放CO2，MAP 中O2濃度的降低及CO2濃度的增加能夠抑制微生物的生長。對于新鮮食用菌來說，氣調包裝保鮮被認為是一種有效、簡單、經濟的包裝方法。薄膜包裝保鮮是一種有代表性的氣調保鮮方式，但是逯連靜（2011）研究表明薄膜包裝對草菇沒有起到保鮮效果，由于水分和氣體沒有及時排出膜外，反而加速了草菇劣變。

打孔膜包裝技術是指利用不同材料的保鮮膜包裝，且在膜上均勻打一定孔徑和孔數，將包裝內的氣體和水分排出，降低膜內的濕度，減少揮發性代謝產物積累，從而延長食用菌的貯藏期。近年來氣調包裝在草菇保鮮中的應用如表1 所示。

表1 不同氣調包裝材料對草菇采后保鮮的效果

2.2.2 輻照保鮮 輻照保鮮技術是利用γ 射線、紫外射線或電子束等處理食品，破壞微生物細胞組織的DNA、核酸和細胞膜，以此抑制微生物或害蟲的生長，最大程度地保持食品的感官和營養特性（Roberts，2014）。美國食品藥品管理局已證實γ射線輻照是一種安全的食品加工技術，γ 射線（高達1 kGy）是野生食用菌保持品質及延長貨架期的有效方法（Fernandes et al.，2013）。60Coγ 射線輻照處理草菇可明顯改善草菇軟化，降低褐變度、失重率和呼吸速率，抑制草菇的開傘和丙二醛積累，減少微生物種群，保持細胞膜完整性，延緩衰老（葉蕙 等，2000；謝福泉 等，2005）。謝福泉等（2005）研究表明，0.4 kGy 劑量輻照對草菇的保鮮效果較好，可將草菇貯藏期延長至6 d。Hou 等（2018）在16 ℃和55%～60%相對濕度下采用0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 kGy 劑量的60Co γ 射線分別輻照處理草菇，結果表明0.8 kGy 劑量輻照對草菇的保鮮效果最好，能延長其貨架期至7 d。但逯連靜（2011）的研究表明，電子束（1.0～2.5 kGy 劑量）輻照不能延長采后草菇貯藏期，反而加速了草菇的劣變。

2.2.3 超聲波結合濕度保鮮 超聲波保鮮技術在液體中會產生瞬間高溫及溫度變化、瞬間高壓和壓力變化，即形成空化效應。破碎的氣泡造成的沖擊波會產生破壞力極強的剪切力，破壞生物的細胞壁和細胞膜結構，以改善食品品質、減少化學和物理損傷，從而延長保質期（Guerrero et al.，2017）。

相對濕度（RH）作為產品水分損失的指標，對草菇蒸騰速率有顯著影響。貯藏時較高的RH 有利于減少草菇采后過程中的質量損失，如95% RH環境與75% RH 環境相比更利于草菇采后貯藏（李娜，2018）。

因此，超聲波與濕度相結合可以實現草菇提質保鮮的目的。Li 等（2017）研究了不同超聲波處理時間結合相對濕度對草菇子實體采后品質的影響，結果表明在15 ℃、95% RH 環境下，超聲波處理10 min 可延長草菇的保鮮時間至72 h，可以保持草菇的感官品質，減少草菇失重率和MDA 含量的增加，降低了蛋白酶的活性，在一定程度上延緩了草菇在后熟過程中可溶性總糖和蛋白質含量等營養物質的消耗，抑制褐變相關的PPO（286.11 U·g-1）活性，同時抑制參與呼吸代謝途徑的SDH（3.62 U·mg-1）、PGI（0.038 U·mg-1）、CCO（9.29 U·mg-1）和G-6-PDH/6-PGDH（69.87μmol·g-1·min-1）活性。

2.3 化學保鮮

2.3.1 保鮮液洗滌 目前應用于草菇保鮮的化學保鮮液洗滌主要有1-甲基環丙烯（1-MCP）、脫氫醋酸鈉、VC、半胱氨酸、氯化鈉、檸檬酸溶液等（表2）。

表2 不同保鮮液洗滌對草菇采后保鮮的效果

2.3.2 涂膜保鮮 涂膜保鮮是通過浸泡、噴灑具有良好成膜能力的材料，在食用菌的表面形成一層可食性薄膜，從而阻止水分損失、抑制呼吸作用等生理活動的保鮮方法。殼聚糖因其成膜性好、天然無毒、可降解以及抗菌性優良，在涂膜保鮮方面已得到廣泛應用，一般使用濃度為0.5%～2.0%（m/V）。伍國明（2009）研究表明，在15 ℃條件下貯藏，先微波加熱殺菌（462 W，20 s）再結合2%（m/V）天然保鮮劑（殼聚糖∶黃原膠=1V∶1V）涂膜草菇，可延長草菇保鮮期至9 d以上。祝美云等（2010）研究表明，經殼聚糖（1.0%，m/V）、大豆分離蛋白（5.0%，m/V）和海藻酸鈉（0.6%，m/V）復合涂膜后，草菇的感觀品質較好，減緩了失重率、可溶性固形物及VC 含量的損失，貨架期15 d 時仍保持較好的食用品質。

2.3.3 臭氧保鮮 臭氧（O3）主要通過強氧化性殺滅食用菌表面的微生物，鈍化酶活性和抑制食用菌的呼吸，還可以分解食用菌成熟過程中釋放的乙烯，減緩衰老的進程，從而延長貯藏時間，實現保鮮作用（Ali et al.，2014；Akata et al.，2015）。臭氧是一種安全的抗菌劑，過量的臭氧可以分解為氧氣，不會殘留和積累任何有毒物質，可以保持食物的營養和理化特性。董華強等（1998）研究表明，用濃度為5×10-6的臭氧處理草菇2 s，失重率最低（1.17%），可保持較低的開傘率（8%）和軟腐率（4%），并維持較高水平的過氧化物酶活性，可溶性蛋白和游離氨基酸含量，可延長保鮮期至 10 d。將草菇浸泡在自制的臭氧水中1 min，并在15 ℃下貯藏能有效降低草菇的失重率，抑制褐變，延長保鮮期（賈文君 等，2006）。

2.4 分子技術保鮮

基于基因工程改造技術，選育耐受低溫和抗冷凍害的優良草菇新品種以改善其低溫保鮮特性是當前的研究熱點。郭麗瓊等（2005）將源于瑞典的北極云杉卷葉蛾幼蟲抗冷凍蛋白基因（THP）轉化整合進草菇基因組，選育的草菇菌株耐低溫能力明顯增強。陳建中（2013）采用基因組重排技術選育出3 株具有明顯的耐低溫性、軟化/液化現象明顯推遲的草菇菌株，其子實體在10 ℃條件下貯藏期延長了33%以上。Liu 等（2011）采用EMS誘變獲得了2 株耐冷菌株Em-16 和Em-18，在27 ℃條件下2 株菌株的生物學效率分別為24.55%和23.61%，分別比對照菌株V41 提高46.1%和40.5%，其子實體在16 ℃下的貯藏時間更長。He等（2018）通過原生質體融合并結合生物特性篩選和分子測定，成功獲得了2 株耐低溫菌株VP1 和VP2，子實體在16 ℃時可以延長貯藏時間；雜交菌株VP1 具有較高的生物學效率（31.53%），而親本菌株的生物學效率僅為9.38%。

為了突破傳統育種的瓶頸，采用基因重組分子技術可以縮短篩選過程，顯著提高草菇的耐低溫特性。Zhu 等（2016）經過4 輪基因組重組和耐低溫性能測試，篩選出了具有高遺傳穩定性的3 株菌株VF1、VF2 和VF3，子實體的保質期在10 ℃貯藏下分別延長至20、28、28 h，比最耐低溫菌株V23的貯存時間分別提高了25%、75%和75%。

3 草菇保鮮技術研究存在的問題與 展望

雖然上述保鮮技術在一定程度上能保持草菇的品質，但是這些技術都有著自身限制性。如貯藏溫度15 ℃時草菇的呼吸代謝強度依然很高；采用輻照保鮮的技術成本高，并且劑量率應控制在一定范圍內，安全防護比較嚴格。對于化學保鮮，用保鮮液洗滌或涂膜處理草菇可能增加其水分活度，為微生物數量的增加提供了可能性。臭氧保鮮雖然簡便易行，但控制不當會對草菇菇體造成傷害，加快衰老進程，用量控制不好也會出現衛生安全問題。氣調保鮮對設備要求高，操作過程較復雜。采用分子技術進行耐低溫品種選育，也存在品種較多篩選不便的問題。

目前，草菇最有效的貯藏方法是通過打孔的納米包裝、超聲波結合濕度保鮮以及采用化學方法進行保鮮。基于草菇低溫自溶的機理，采用UBE2 抑制劑來改善其耐低溫脅迫能力給未來研究提供了新方向，建議培育耐低溫菌株，在低溫下貯藏，再采用物理保鮮（MAP、超聲波）或化學保鮮相結合的復合保鮮方式，可實現草菇提質保鮮、延長貨架期的目的。