復氧環境對雙孢蘑菇采后品質的影響

唐建新，王佳莉，英麗美，張云鶴，孫炳新

（沈陽農業大學食品學院，遼寧 沈陽 110866）

雙孢蘑菇因其獨特的風味、豐富的營養成分、較高的生物活性和抗氧化特性而備受廣大消費者青睞[1-2]。但是雙孢蘑菇高水分含量和呼吸速率使其在采收后仍保持旺盛的生理代謝和細胞活性[3-4]，此外，菇體表面缺乏天然角質層抵抗微生物感染和機械損傷，導致其在貯藏、運輸和銷售過程中極易出現褐變、軟化和腐爛等一系列品質劣變問題，極大地影響了蘑菇的貨架期和商品價值[5-6]。

短期厭氧處理作為一種簡單的非化學采后處理技術，近年來在果蔬貯藏保鮮領域表現出較好的應用潛力。Techavuthiporn等[7]指出純N2厭氧處理16 h可降低菠蘿的呼吸速率，維持總糖和抗壞血酸含量，從而延緩菠蘿生理紊亂和維持貯藏期品質；Gao Haiyan等[8]發現純N2厭氧處理6 h可誘導枇杷果實中超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性升高，從而減輕細胞氧化損傷和延緩果實腐爛；Liu Ting等[9]指出純N2厭氧處理48 h可維持荔枝果實中較高的能量水平，從而抑制褐變和延緩衰老。本課題組前期研究也發現，6 h純N2厭氧處理可通過減緩呼吸速率以及調控發酵代謝物水平來減輕雙孢蘑菇細胞氧化損傷，進而維持蘑菇品質[10-11]。短期厭氧處理后的果蔬需要重新暴露在有氧環境中，以避免長時間無氧呼吸帶來的不利影響。因此，可以推斷不同O2水平的復氧環境將對新鮮農產品的采后生理和品質帶來重要影響。Burdon等[12]研究發現鱷梨經0.1% O2＋99.9% N2處理5 d后再次轉移到空氣中時，丙酮酸脫羧酶和乙醇脫氫酶活性顯著升高，乙醛和乙醇含量迅速積累；Garnczarska等[13]指出，99.99% N2預處理的羽扇豆根在復氧后活性氧自由基的合成能力加強，氧化應激程度加劇。此外，48 h厭氧處理（40% CO2＋60% N2）與氣調環境（12% O2＋12%CO2＋76% N2）結合可有效地抑制葡萄的褐變和腐爛[14]。因此，厭氧處理后營造一個適宜的氣體環境對于維持果蔬采后生理與品質具有重要意義。

本課題組前期的研究表明，6 h厭氧處理在降低雙孢蘑菇的呼吸速率、延緩褐變、維持硬度和采后品質等方面具有良好的效果[10]。厭氧處理結束后，為避免無氧呼吸的不利影響，蘑菇需要再次復氧，然而復氧環境如何影響雙孢蘑菇的采后生理品質還不清楚。本實驗擬在前期研究的基礎上，通過改變薄膜微孔的尺寸和數量營造4 種不同O2水平的復氧環境，以探究厭氧處理后不同復氧環境如何影響雙孢蘑菇的采后生理和品質，旨在為將厭氧處理技術更好地應用于雙孢蘑菇的貯藏保鮮提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雙孢蘑菇采收于遼寧省凌源市，經短暫預冷后迅速運到沈陽農業大學食品學院實驗室。挑選菌蓋尺寸（直徑30～40 mm）和顏色一致且無機械損傷或腐爛的雙孢蘑菇樣品進行實驗。

乙醛、乙醇購自沈陽西隴化工有限公司。

1.2 儀器與設備

T100氣調包裝機 德國Multivac公司；SA402B電子舌 日本Insent公司；H1650-W/H1650W臺式微量高速離心機 長沙湘儀儀器有限公司；CT3質構儀 美國Brookfield公司；MIR-254-PC低溫恒溫培養箱 日本Panasonic公司；電子分析天平德國賽多利斯公司；紫外分光光度計 日本島津公司；CP-3800氣相色譜儀 美國Varian公司；YGA2100氣體分析儀 北京陽光億事達科技有限公司；Deep LED攝影棚 常州市海陸照明電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 雙孢蘑菇的處理

雙孢蘑菇樣品在（3.0±0.5）℃的低溫恒溫培養箱中預冷6 h，預冷后雙孢蘑菇樣品的厭氧處理和包裝方法請參照本課題組前期研究[10]。將120 g左右的蘑菇樣品封裝于雙向拉伸聚丙烯托盒中（223 mm×133 mm×40 mm），充入純N2，用聚酰胺/聚乙烯高阻隔薄膜熱封后置于（5.0±0.5）℃的低溫恒溫培養箱（相對濕度90%）中厭氧處理6 h。隨后，在薄膜表面打不同直徑和數量的微孔，以營造不同O2水平的復氧環境。每種處理的微孔參數以及所營造的復氧環境條件如表1所示。最后，所有樣品置于（5.0±0.5）℃的低溫恒溫培養箱（相對濕度90%）中貯藏15 d，每3 d進行一次指標測定，每次測定重復3 次。

表1 各處理組的微孔參數及復氧環境Table 1 Combinations of micropore parameters and re-oxygenation environment

1.3.2 指標的測定

1.3.2.1 呼吸速率

參照本課題組前期研究[10]方法測定呼吸速率。

1.3.2.2 乙烯釋放量

雙孢蘑菇乙烯釋放量的測定參照Tang Jianxin等[11]的方法稍作修改。將拆封并稱質量后的蘑菇樣品置于4.4 L密封塑料盒中，5 ℃下放置2 h，用排水集氣法收集10 mL塑料盒頂空氣體并密封于倒置的集氣瓶中，4 ℃低溫條件下保存備用。檢測時，抽取1 mL頂空氣體進行氣相色譜分析。氣相色譜分析所用色譜柱和檢測器的溫度分別設置為80 ℃和200 ℃；N2作為載氣，流速設置為4 mL/min，分流比為1∶1。乙烯釋放量單位為（μV·s）/gmf。

1.3.2.3 乙醛和乙醇含量

參照本課題組前期研究[11]方法測定雙孢蘑菇乙醛和乙醇含量。

1.3.2.4 質量損失率

參照本課題組前期研究[15]方法測定雙孢蘑菇質量損失率。

1.3.2.5 外觀

參照本課題組前期研究[15]方法觀察雙孢蘑菇內部褐變和外部褐變情況。

1.3.2.6 質構特性

參照本課題組前期研究[15]方法測定雙孢蘑菇硬度和彈性。

1.3.3 感官分析

感官分析參照Sun Bingxin[10]和Huang Qihui[16]等的方法稍作修改。11 名受過專業培訓的評審員（6女5男，年齡在20～30 歲之間）組成評價小組，對各處理組蘑菇樣品的顏色、開蓋、黏性、風味、質地和腐爛6 個方面進行感官評價。樣品隨機放置于托盤中，評價小組成員對樣品進行評定并打分，具體的感官評價標準如表2所示。

表2 感官評價標準Table 2 Sensory evaluation criteria

1.4 數據處理與分析

測試結果表示為平均值±標準偏差（n＝3）。數據通過SPSS軟件進行單因素方差分析，通過Duncan多重比較法進行差異顯著性分析（以P＜0.05表示差異顯著）。

2 結果與分析

2.1 復氧環境對雙孢蘑菇呼吸速率和乙烯釋放量的影響

復氧環境對呼吸速率和乙烯釋放量的影響如圖1所示。當O2水平低于10%時，呼吸速率總體隨O2水平的升高而增加。低氧水平極大程度地減少了呼吸底物消耗從而延緩了蘑菇的成熟和衰老。而高氧環境中蘑菇的呼吸速率在整個貯藏期始終處于最低水平，且無呼吸躍變出現，這可能與復氧后瞬時高濃度的O2暴露（19%～20%）產生過度氧化應激有關，過度氧化應激對蘑菇組織造成嚴重的氧化損傷，致使呼吸代謝受到一定程度的影響。Garnczarska等[13]也指出99.99% N2預處理后的羽扇豆根在復氧后的氧化應激程度加劇。此外，呼吸速率與蘑菇菇體腐爛的程度也密切相關。Nasiri等[17]前期研究發現腐爛可抑制雙孢蘑菇的呼吸速率。因此，推測貯藏后期（第9天開始）高氧環境下的蘑菇菇體腐爛的出現可能是導致其呼吸速率降低的另一個關鍵性因素。

圖1 復氧環境對雙孢蘑菇呼吸速率（A）和乙烯釋放量（B）的影響Fig. 1 Effect of re-oxygenation environment on the respiration rate (A)and ethylene production (B) of Agaricus bisporus

盡管3 個低氧處理組（T1、T2和T3）相對于對照組均有著較高的呼吸速率，但是貯藏期間各組的乙烯釋放量與呼吸速率的變化并不一致。從圖1可以看出，乙烯釋放量總體隨復氧環境中O2水平的升高而增加，且對照組的乙烯釋放量在貯藏期內始終維持在最高水平，表明O2是影響乙烯生成的主要因素。超低氧和低氧環境中蘑菇的乙烯釋放量顯著低于其他兩組，這可能與較低的O2水平抑制了1-氨基環丙烷-1-羧酸向乙烯的轉化有關[18]，此外，Poonsri[19]的研究表明O2水平低于8%時可降低新鮮植物的乙烯產量和組織對乙烯的敏感性。相關研究也表明乙烯可通過上調活性氧合成酶和PPO4基因來加速蘑菇的氧化損傷和褐變[20-22]。乙烯是調控采后果蔬成熟和衰老的關鍵性因素，本實驗中低氧水平可通過抑制乙烯的合成來維持蘑菇貯藏期間的品質。

2.2 復氧環境對雙孢蘑菇乙醛和乙醇含量的影響

乙醛和乙醇是植物無氧呼吸的主要產物，對采后果蔬的生理品質具有重要影響[23]。適度積累可防止采后果蔬生理代謝失調和延緩衰老成熟，而過度積累會對細胞產生毒性損傷，導致異味和褐變等品質劣變問題的出現[9,24]。本課題組前期研究發現短期厭氧處理可以通過調控乙醇和乙醛等厭氧代謝產物的生成來影響雙孢蘑菇的生理品質，其中6 h的厭氧處理對品質的維持效果最佳，而長時間的厭氧處理（24 h以上）則會加速品質的劣變[10-11]。圖2顯示蘑菇中乙醛和乙醇含量總體隨著O2水平的降低而升高，而兩種物質含量隨著復氧后貯藏期的延長快速下降，原因可能是復氧后乙醇與丙酮酸發生可逆反應，從而使厭氧代謝物被回收[25]。快速下降的乙醇和乙醛含量也間接表明超低氧環境下雙孢蘑菇并沒有發生明顯的無氧呼吸。此外，段學武等[26]的研究表明植物組織中乙醛和乙醇的積累可顯著抑制乙烯的合成。因此，推斷超低氧環境中相對較高的厭氧代謝物積累可能通過抑制乙烯的合成減緩雙孢蘑菇的成熟和衰老。

圖2 復氧環境對雙孢蘑菇乙醛（A）和乙醇（B）含量的影響Fig. 2 Effect of re-oxygenation environment on the acetaldehyde (A)and ethanol (B) contents of Agaricus bisporus

2.3 復氧環境對雙孢蘑菇質量損失率的影響

質量損失是采后果蔬不可避免的現象之一，主要由蒸騰作用和呼吸作用引起，分別與水分損失和干物質損失相關[27-28]。采后貯藏期內過量水分流失會加速組織軟化從而對蘑菇的新鮮度和風味造成不良影響。圖3顯示蘑菇的質量損失率隨O2水平的升高而增加，超低氧環境最有效地抑制了蘑菇的質量損失，在第15天時質量僅下降1.38%；而高氧環境中蘑菇的質量損失率在貯藏期內始終維持在最高水平，在第15天時達到了1.88%，但仍低于不被消費者接受的質量損失率閾值（5%）[29]，說明前期厭氧處理對于維持采后蘑菇質量具有積極效應。此外，雙孢蘑菇氣調包裝的阻隔性也很好地減緩了蘑菇質量的損失。蘑菇質量損失率的變化表明透過薄膜表面微孔引起的水分流失是造成蘑菇質量下降的主要因素。

圖3 復氧環境對雙孢蘑菇質量損失率的影響Fig. 3 Effect of re-oxygenation environment on the mass loss percentage of Agaricus bisporus

2.4 復氧環境對雙孢蘑菇內外感官品質的影響

貯藏期間雙孢蘑菇的褐變情況如圖4、5所示。氣體對褐變的抑制效果隨O2水平的升高而下降。超低氧水平抑制褐變效果最佳，在整個貯藏期內菇體內部和外部均未出現明顯的褐變。而對照組的菌蓋和菌柄側在第9天左右便開始出現明顯的褐色斑點甚至腐爛跡象，表明高氧水平加速了雙孢蘑菇的外觀劣變。此外，中高氧環境中的蘑菇樣品的菌柄部位在第9天左右開始呈現“水漬狀”，貯藏后期菌蓋切片發生明顯的內部褐變。結果表明，蘑菇的褐變主要是O2參與的氧化褐變，且O2水平越高褐變越明顯，因此，雙孢蘑菇的貯藏一定要嚴格的控制O2水平。

圖4 雙孢蘑菇的外觀Fig. 4 Appearance of Agaricus bisporus

圖5 雙孢蘑菇內部切片Fig. 5 Cross-sectional views of Agaricus bisporus

2.5 復氧環境對雙孢蘑菇質構特性的影響

貯藏期間雙孢蘑菇的硬度和彈性變化如圖6所示，硬度主要受細胞膨壓、細胞體積、細胞壁強度和細胞間黏附作用等影響[30-31]。貯藏期內硬度和彈性的變化趨勢一致，均隨O2水平的升高而降低。超低氧和低氧環境顯著提高了蘑菇的硬度和彈性，在第15天時硬度較初始值分別增加36.38%和29.67%，彈性分別增加5.02%和11.24%，而中、高氧環境中蘑菇的硬度和彈性在整個貯藏期內處于較低水平，硬度分別下降9.51%和5.55%，彈性分別下降1.72%和7.51%。原因可能是較高的O2水平提高了細胞壁降解酶的活性從而加速了組織軟化。

圖6 復氧環境對雙孢蘑菇硬度（A）和彈性（B）的影響Fig. 6 Effect of re-oxygenation environment on the firmness (A) and springiness (B) of Agaricus bisporus

2.6 復氧環境對雙孢蘑菇感官品質的影響

各處理組雙孢蘑菇的感官評價結果如圖7所示。所有處理組在貯藏期間均未出現開傘現象，感官品質的變化主要集中在顏色、黏性、風味、質地和腐爛5 個方面。各處理組的感官評分隨著復氧環境中O2水平的升高逐漸降低。對照組第9天時顏色和腐爛的感官評分即分別降低至2.1 分和3.1 分，并伴有輕微的發黏和異味，說明此時蘑菇已經失去商品價值。而超低氧環境中的蘑菇樣品在貯藏期內各項感官評分均高于其他處理組，第15天時顏色、黏性、風味、質地和腐爛的感官評分分別為3.8、4.8、4.5、4.6 分和4.9 分。該處理組不僅保持了蘑菇的固有香氣，對顏色和質構也具有最好的維持效果，這與外觀（圖4、5）和質地（圖6）的分析結果相互印證。

圖7 雙孢蘑菇的感官評價Fig. 7 Sensory evaluation of Agaricus bisporus

3 結 論

厭氧處理后不同O2水平的復氧環境對雙孢蘑菇采后品質具有重要影響，其中超低氧環境在維持雙孢蘑菇采后品質和延緩成熟方面具有積極作用。雙孢蘑菇有較強的耐低氧性能，T1組乙醛和乙醇含量在貯藏期內持續下降，表明樣品在O2水平為1%～2%的超低氧環境中未出現明顯的無氧呼吸。超低氧環境中較低的O2含量和較高的厭氧代謝產物含量顯著抑制了乙烯的生物合成，從而進一步延緩了貯藏期內雙孢蘑菇的質量損失、褐變和軟化等品質劣變進程，保持了最高的感官評分和消費者接受度。而高氧環境（19%～20%）中蘑菇樣品雖然有著最低的呼吸速率，但高O2含量為乙烯的合成提供了有利條件，乙烯的逐漸積累加速了雙孢蘑菇的衰老和采后品質劣變。綜上，厭氧處理后營造一個適宜的氣體環境對于維持雙孢蘑菇采后品質具有重要意義。