復(fù)氧環(huán)境對(duì)雙孢蘑菇采后品質(zhì)的影響

唐建新，王佳莉，英麗美，張?jiān)弃Q，孫炳新

（沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110866）

雙孢蘑菇因其獨(dú)特的風(fēng)味、豐富的營(yíng)養(yǎng)成分、較高的生物活性和抗氧化特性而備受廣大消費(fèi)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(xì)胞活性[3-4]，此外，菇體表面缺乏天然角質(zhì)層抵抗微生物感染和機(jī)械損傷，導(dǎo)致其在貯藏、運(yùn)輸和銷售過(guò)程中極易出現(xiàn)褐變、軟化和腐爛等一系列品質(zhì)劣變問(wèn)題，極大地影響了蘑菇的貨架期和商品價(jià)值[5-6]。

短期厭氧處理作為一種簡(jiǎn)單的非化學(xué)采后處理技術(shù)，近年來(lái)在果蔬貯藏保鮮領(lǐng)域表現(xiàn)出較好的應(yīng)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(zhì)；Gao Haiyan等[8]發(fā)現(xiàn)純N2厭氧處理6 h可誘導(dǎo)枇杷果實(shí)中超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶活性升高，從而減輕細(xì)胞氧化損傷和延緩果實(shí)腐爛；Liu Ting等[9]指出純N2厭氧處理48 h可維持荔枝果實(shí)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(fā)現(xiàn)，6 h純N2厭氧處理可通過(guò)減緩呼吸速率以及調(diào)控發(fā)酵代謝物水平來(lái)減輕雙孢蘑菇細(xì)胞氧化損傷，進(jìn)而維持蘑菇品質(zhì)[10-11]。短期厭氧處理后的果蔬需要重新暴露在有氧環(huán)境中，以避免長(zhǎng)時(shí)間無(wú)氧呼吸帶來(lái)的不利影響。因此，可以推斷不同O2水平的復(fù)氧環(huán)境將對(duì)新鮮農(nóng)產(chǎn)品的采后生理和品質(zhì)帶來(lái)重要影響。Burdon等[12]研究發(fā)現(xiàn)鱷梨經(jīng)0.1% O2＋99.9% N2處理5 d后再次轉(zhuǎn)移到空氣中時(shí)，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(yù)處理的羽扇豆根在復(fù)氧后活性氧自由基的合成能力加強(qiáng)，氧化應(yīng)激程度加劇。此外，48 h厭氧處理（40% CO2＋60% N2）與氣調(diào)環(huán)境（12% O2＋12%CO2＋76% N2）結(jié)合可有效地抑制葡萄的褐變和腐爛[14]。因此，厭氧處理后營(yíng)造一個(gè)適宜的氣體環(huán)境對(duì)于維持果蔬采后生理與品質(zhì)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(zhì)等方面具有良好的效果[10]。厭氧處理結(jié)束后，為避免無(wú)氧呼吸的不利影響，蘑菇需要再次復(fù)氧，然而復(fù)氧環(huán)境如何影響雙孢蘑菇的采后生理品質(zhì)還不清楚。本實(shí)驗(yàn)擬在前期研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變薄膜微孔的尺寸和數(shù)量營(yíng)造4 種不同O2水平的復(fù)氧環(huán)境，以探究厭氧處理后不同復(fù)氧環(huán)境如何影響雙孢蘑菇的采后生理和品質(zhì)，旨在為將厭氧處理技術(shù)更好地應(yīng)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(jīng)短暫預(yù)冷后迅速運(yùn)到沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院實(shí)驗(yàn)室。挑選菌蓋尺寸（直徑30～40 mm）和顏色一致且無(wú)機(jī)械損傷或腐爛的雙孢蘑菇樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

乙醛、乙醇購(gòu)自沈陽(yáng)西隴化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

T100氣調(diào)包裝機(jī) 德國(guó)Multivac公司；SA402B電子舌 日本Insent公司；H1650-W/H1650W臺(tái)式微量高速離心機(jī) 長(zhǎng)沙湘儀儀器有限公司；CT3質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)Brookfield公司；MIR-254-PC低溫恒溫培養(yǎng)箱 日本Panasonic公司；電子分析天平德國(guó)賽多利斯公司；紫外分光光度計(jì) 日本島津公司；CP-3800氣相色譜儀 美國(guó)Varian公司；YGA2100氣體分析儀 北京陽(yáng)光億事達(dá)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(yǎng)箱中預(yù)冷6 h，預(yù)冷后雙孢蘑菇樣品的厭氧處理和包裝方法請(qǐng)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(yǎng)箱（相對(duì)濕度90%）中厭氧處理6 h。隨后，在薄膜表面打不同直徑和數(shù)量的微孔，以營(yíng)造不同O2水平的復(fù)氧環(huán)境。每種處理的微孔參數(shù)以及所營(yíng)造的復(fù)氧環(huán)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(yǎng)箱（相對(duì)濕度90%）中貯藏15 d，每3 d進(jìn)行一次指標(biāo)測(cè)定，每次測(cè)定重復(fù)3 次。

表1 各處理組的微孔參數(shù)及復(fù)氧環(huán)境Table 1 Combinations of micropore parameters and re-oxygenation environment

1.3.2 指標(biāo)的測(cè)定

1.3.2.1 呼吸速率

參照本課題組前期研究[10]方法測(cè)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(cè)定參照Tang Jianxin等[11]的方法稍作修改。將拆封并稱質(zhì)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?zhèn)溆?。檢測(cè)時(shí)，抽取1 mL頂空氣體進(jìn)行氣相色譜分析。氣相色譜分析所用色譜柱和檢測(cè)器的溫度分別設(shè)置為80 ℃和200 ℃；N2作為載氣，流速設(shè)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(cè)定雙孢蘑菇乙醛和乙醇含量。

1.3.2.4 質(zhì)量損失率

參照本課題組前期研究[15]方法測(cè)定雙孢蘑菇質(zhì)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(nèi)部褐變和外部褐變情況。

1.3.2.6 質(zhì)構(gòu)特性

參照本課題組前期研究[15]方法測(cè)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(guò)專業(yè)培訓(xùn)的評(píng)審員（6女5男，年齡在20～30 歲之間）組成評(píng)價(jià)小組，對(duì)各處理組蘑菇樣品的顏色、開(kāi)蓋、黏性、風(fēng)味、質(zhì)地和腐爛6 個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。樣品隨機(jī)放置于托盤中，評(píng)價(jià)小組成員對(duì)樣品進(jìn)行評(píng)定并打分，具體的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteria

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

測(cè)試結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（n＝3）。數(shù)據(jù)通過(guò)SPSS軟件進(jìn)行單因素方差分析，通過(guò)Duncan多重比較法進(jìn)行差異顯著性分析（以P＜0.05表示差異顯著）。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)氧環(huán)境對(duì)雙孢蘑菇呼吸速率和乙烯釋放量的影響

復(fù)氧環(huán)境對(duì)呼吸速率和乙烯釋放量的影響如圖1所示。當(dāng)O2水平低于10%時(shí)，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(huán)境中蘑菇的呼吸速率在整個(gè)貯藏期始終處于最低水平，且無(wú)呼吸躍變出現(xiàn)，這可能與復(fù)氧后瞬時(shí)高濃度的O2暴露（19%～20%）產(chǎn)生過(guò)度氧化應(yīng)激有關(guān)，過(guò)度氧化應(yīng)激對(duì)蘑菇組織造成嚴(yán)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(yù)處理后的羽扇豆根在復(fù)氧后的氧化應(yīng)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(guān)。Nasiri等[17]前期研究發(fā)現(xiàn)腐爛可抑制雙孢蘑菇的呼吸速率。因此，推測(cè)貯藏后期（第9天開(kāi)始）高氧環(huán)境下的蘑菇菇體腐爛的出現(xiàn)可能是導(dǎo)致其呼吸速率降低的另一個(gè)關(guān)鍵性因素。

圖1 復(fù)氧環(huán)境對(duì)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(gè)低氧處理組（T1、T2和T3）相對(duì)于對(duì)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(fù)氧環(huán)境中O2水平的升高而增加，且對(duì)照組的乙烯釋放量在貯藏期內(nèi)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(huán)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(huán)丙烷-1-羧酸向乙烯的轉(zhuǎn)化有關(guān)[18]，此外，Poonsri[19]的研究表明O2水平低于8%時(shí)可降低新鮮植物的乙烯產(chǎn)量和組織對(duì)乙烯的敏感性。相關(guān)研究也表明乙烯可通過(guò)上調(diào)活性氧合成酶和PPO4基因來(lái)加速蘑菇的氧化損傷和褐變[20-22]。乙烯是調(diào)控采后果蔬成熟和衰老的關(guān)鍵性因素，本實(shí)驗(yàn)中低氧水平可通過(guò)抑制乙烯的合成來(lái)維持蘑菇貯藏期間的品質(zhì)。

2.2 復(fù)氧環(huán)境對(duì)雙孢蘑菇乙醛和乙醇含量的影響

乙醛和乙醇是植物無(wú)氧呼吸的主要產(chǎn)物，對(duì)采后果蔬的生理品質(zhì)具有重要影響[23]。適度積累可防止采后果蔬生理代謝失調(diào)和延緩衰老成熟，而過(guò)度積累會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性損傷，導(dǎo)致異味和褐變等品質(zhì)劣變問(wèn)題的出現(xiàn)[9,24]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)短期厭氧處理可以通過(guò)調(diào)控乙醇和乙醛等厭氧代謝產(chǎn)物的生成來(lái)影響雙孢蘑菇的生理品質(zhì)，其中6 h的厭氧處理對(duì)品質(zhì)的維持效果最佳，而長(zhǎng)時(shí)間的厭氧處理（24 h以上）則會(huì)加速品質(zhì)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(zhì)含量隨著復(fù)氧后貯藏期的延長(zhǎng)快速下降，原因可能是復(fù)氧后乙醇與丙酮酸發(fā)生可逆反應(yīng)，從而使厭氧代謝物被回收[25]?？焖傧陆档囊掖己鸵胰┖恳查g接表明超低氧環(huán)境下雙孢蘑菇并沒(méi)有發(fā)生明顯的無(wú)氧呼吸。此外，段學(xué)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(huán)境中相對(duì)較高的厭氧代謝物積累可能通過(guò)抑制乙烯的合成減緩雙孢蘑菇的成熟和衰老。

圖2 復(fù)氧環(huán)境對(duì)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(fù)氧環(huán)境對(duì)雙孢蘑菇質(zhì)量損失率的影響

質(zhì)量損失是采后果蔬不可避免的現(xiàn)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(zhì)損失相關(guān)[27-28]。采后貯藏期內(nèi)過(guò)量水分流失會(huì)加速組織軟化從而對(duì)蘑菇的新鮮度和風(fēng)味造成不良影響。圖3顯示蘑菇的質(zhì)量損失率隨O2水平的升高而增加，超低氧環(huán)境最有效地抑制了蘑菇的質(zhì)量損失，在第15天時(shí)質(zhì)量?jī)H下降1.38%；而高氧環(huán)境中蘑菇的質(zhì)量損失率在貯藏期內(nèi)始終維持在最高水平，在第15天時(shí)達(dá)到了1.88%，但仍低于不被消費(fèi)者接受的質(zhì)量損失率閾值（5%）[29]，說(shuō)明前期厭氧處理對(duì)于維持采后蘑菇質(zhì)量具有積極效應(yīng)。此外，雙孢蘑菇氣調(diào)包裝的阻隔性也很好地減緩了蘑菇質(zhì)量的損失。蘑菇質(zhì)量損失率的變化表明透過(guò)薄膜表面微孔引起的水分流失是造成蘑菇質(zhì)量下降的主要因素。

圖3 復(fù)氧環(huán)境對(duì)雙孢蘑菇質(zhì)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(fù)氧環(huán)境對(duì)雙孢蘑菇內(nèi)外感官品質(zhì)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(duì)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(gè)貯藏期內(nèi)菇體內(nèi)部和外部均未出現(xiàn)明顯的褐變。而對(duì)照組的菌蓋和菌柄側(cè)在第9天左右便開(kāi)始出現(xiàn)明顯的褐色斑點(diǎn)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(huán)境中的蘑菇樣品的菌柄部位在第9天左右開(kāi)始呈現(xiàn)“水漬狀”，貯藏后期菌蓋切片發(fā)生明顯的內(nèi)部褐變。結(jié)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?cè)矫黠@，因此，雙孢蘑菇的貯藏一定要嚴(yán)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(nèi)部切片F(xiàn)ig. 5 Cross-sectional views of Agaricus bisporus

2.5 復(fù)氧環(huán)境對(duì)雙孢蘑菇質(zhì)構(gòu)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(xì)胞膨壓、細(xì)胞體積、細(xì)胞壁強(qiáng)度和細(xì)胞間黏附作用等影響[30-31]。貯藏期內(nèi)硬度和彈性的變化趨勢(shì)一致，均隨O2水平的升高而降低。超低氧和低氧環(huán)境顯著提高了蘑菇的硬度和彈性，在第15天時(shí)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(huán)境中蘑菇的硬度和彈性在整個(gè)貯藏期內(nèi)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(xì)胞壁降解酶的活性從而加速了組織軟化。

圖6 復(fù)氧環(huán)境對(duì)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(fù)氧環(huán)境對(duì)雙孢蘑菇感官品質(zhì)的影響

各處理組雙孢蘑菇的感官評(píng)價(jià)結(jié)果如圖7所示。所有處理組在貯藏期間均未出現(xiàn)開(kāi)傘現(xiàn)象，感官品質(zhì)的變化主要集中在顏色、黏性、風(fēng)味、質(zhì)地和腐爛5 個(gè)方面。各處理組的感官評(píng)分隨著復(fù)氧環(huán)境中O2水平的升高逐漸降低。對(duì)照組第9天時(shí)顏色和腐爛的感官評(píng)分即分別降低至2.1 分和3.1 分，并伴有輕微的發(fā)黏和異味，說(shuō)明此時(shí)蘑菇已經(jīng)失去商品價(jià)值。而超低氧環(huán)境中的蘑菇樣品在貯藏期內(nèi)各項(xiàng)感官評(píng)分均高于其他處理組，第15天時(shí)顏色、黏性、風(fēng)味、質(zhì)地和腐爛的感官評(píng)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(duì)顏色和質(zhì)構(gòu)也具有最好的維持效果，這與外觀（圖4、5）和質(zhì)地（圖6）的分析結(jié)果相互印證。

圖7 雙孢蘑菇的感官評(píng)價(jià)Fig. 7 Sensory evaluation of Agaricus bisporus

3 結(jié) 論

厭氧處理后不同O2水平的復(fù)氧環(huán)境對(duì)雙孢蘑菇采后品質(zhì)具有重要影響，其中超低氧環(huán)境在維持雙孢蘑菇采后品質(zhì)和延緩成熟方面具有積極作用。雙孢蘑菇有較強(qiáng)的耐低氧性能，T1組乙醛和乙醇含量在貯藏期內(nèi)持續(xù)下降，表明樣品在O2水平為1%～2%的超低氧環(huán)境中未出現(xiàn)明顯的無(wú)氧呼吸。超低氧環(huán)境中較低的O2含量和較高的厭氧代謝產(chǎn)物含量顯著抑制了乙烯的生物合成，從而進(jìn)一步延緩了貯藏期內(nèi)雙孢蘑菇的質(zhì)量損失、褐變和軟化等品質(zhì)劣變進(jìn)程，保持了最高的感官評(píng)分和消費(fèi)者接受度。而高氧環(huán)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(zhì)劣變。綜上，厭氧處理后營(yíng)造一個(gè)適宜的氣體環(huán)境對(duì)于維持雙孢蘑菇采后品質(zhì)具有重要意義。