黃花菜的采后生理與保鮮技術(shù)研究進(jìn)展

許國(guó)寧,張衛(wèi)明,孫曉明,吳素玲

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué),江蘇南京 210095;2.南京野生植物綜合利用研究院,江蘇南京 210042)

1 黃花菜的應(yīng)用價(jià)值

黃花菜 (Hem erocallis citrina Baroni)又叫金針菜,原名叫萱草,古稱“忘憂”。黃花菜是人們喜吃的一種傳統(tǒng)蔬菜。因其花瓣肥厚,色澤金黃,香味濃郁,食之清香、鮮嫩,爽滑同木耳、草菇,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,被視作“席上珍品”。

黃花菜是一種多年生草本植物的花蕾,味鮮質(zhì)嫩,營(yíng)養(yǎng)豐富,含有豐富的花粉、糖、蛋白質(zhì)、維生素C、鈣、脂肪、胡蘿卜素、氨基酸等人體所必須的養(yǎng)分,其所含的胡蘿卜素甚至超過(guò)西紅柿的幾倍,黃花菜在含鈣、糖和熱量方面,在蔬菜中居首位,在含磷、蛋白質(zhì)、脂肪、B族維生素方面居第二位,含鐵量高于菠菜 15倍。據(jù)測(cè)定:每 100 g黃花菜干品中含有蛋白質(zhì) 14.1 g、脂肪 0.4 g、碳水化合物 60.1 g、鈣463 mg、磷 173 mg、鐵 16.5 mg、胡蘿卜素 3.44 mg、核黃素 0.14 mg、硫胺素 0.3 mg、尼克酸 4.1 mg等[1]。其中碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分別占 60%、14%、2%。

黃花菜還有很好的醫(yī)療與保健作用。據(jù)《本草圖經(jīng) 》載:“黃花菜安五臟、利心志、明目療愁?！薄妒朝煴静荨份d:“嫩苗為蔬,食之動(dòng)風(fēng),令人昏然如醉,故名忘憂?！薄对颇现胁菟庍x》:鎮(zhèn)靜,利尿,消腫。治頭昏,心悸,小便不利,水腫,尿略感染,乳汁分泌不足,關(guān)節(jié)腫痛。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)還認(rèn)為黃花菜有安神入眠的作用,潘炘等[2]也證實(shí)了黃花菜提取物具有良好的催眠作用?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證明:黃花菜具有較好的止血、消炎、清熱、利濕、健腦、益智、消除自由基與抗衰老功能,日本醫(yī)學(xué)家把它列為八種健腦食品之首,故又名“健腦菜”。最新研究發(fā)現(xiàn):黃花菜有降低血清膽固醇的良好作用,對(duì)防止腦溢血、心臟病、動(dòng)脈粥樣硬化、神經(jīng)衰弱等病癥十分有益。近年來(lái)還發(fā)現(xiàn)萱草根具有抗結(jié)核和治療血吸蟲(chóng)病的作用。

2 黃花菜采后生理研究進(jìn)展

黃花菜采收后仍然是一個(gè)“活”的、有生理機(jī)能的有機(jī)體,在流通和貯藏中仍然需要進(jìn)行呼吸、蒸發(fā)等生理活動(dòng)而維持其生命。在果蔬的采后,呼吸作用、蒸騰作用、成熟、衰老是影響果蔬內(nèi)部和外部品質(zhì)的主要活動(dòng)[3]。隨著保藏的時(shí)間的增長(zhǎng),黃花菜的品質(zhì)、呼吸作用、蒸騰作用、乙烯含量以及相關(guān)的一些酶的含量等都會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。這些變化最終導(dǎo)致了黃花菜的食用品質(zhì)下降,甚至是腐敗變質(zhì)。

2.1 呼吸作用

呼吸作用是果蔬采后最主要的生理活動(dòng),是生命存在的重要標(biāo)志。呼吸強(qiáng)度的大小影響著果蔬的貯藏特性,呼吸的強(qiáng)弱與貯藏有著一定的比例關(guān)系,呼吸強(qiáng)度越高,其耐貯性就越差[4]。呼吸強(qiáng)度表明組織中內(nèi)含物消耗的快慢,反映呼吸量的變化,是采后生理研究和貯藏實(shí)踐中最常用、最重要的生理指標(biāo)之一。黃花菜在貯藏的前 3天呼吸強(qiáng)度迅速下降,以后呼吸強(qiáng)度的變化很小。但是,呼吸強(qiáng)度的變化有一些差異,隨著貯藏溫度和成熟度的提高,呼吸強(qiáng)度降低的幅度也隨之減小[5]。黃花菜在常溫下,呼吸作用非常旺盛。在低溫條件、適宜的O2濃度和CO2濃度可顯著抑制黃花菜的呼吸強(qiáng)度。

2.2 蒸騰作用

水分是生物體內(nèi)最重要的物質(zhì)之一,它對(duì)維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和正常的生理代謝發(fā)揮著特殊的作用。也是保證和維持蔬菜品質(zhì)的重要成分,含水量是衡量蔬菜新鮮程度的重要指標(biāo),一般鮮菜含水量為 65%～96%。而黃花菜中的含水量達(dá)到了 90%左右,采后的黃花菜因蒸騰失水,造成失重。一般果蔬失水達(dá) 5%時(shí),即表現(xiàn)出疲軟、縐縮、萎蔫、光澤消褪甚至變質(zhì)等品質(zhì)劣變現(xiàn)象。降低保藏的溫度和增加保藏的濕度有利于減少蒸騰作用,保持其鮮嫩品質(zhì)。

2.3 一些酶的變化

果蔬采后的成熟與衰老過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程,其間有多種酶的參與。一些酶類在采后生理變化過(guò)程中隨著不同環(huán)境、時(shí)間也發(fā)生著一系列的變化。而植物體內(nèi)的超氧自由基產(chǎn)生速率的快慢是衡量其衰老水平的一項(xiàng)重要指標(biāo),自由基的產(chǎn)生速率加快,則說(shuō)明衰老加劇[5]。而 SOD、CAT、POD是比較重要的酶類自由基清除劑,主要作用是清除代謝過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧和自由基,使機(jī)體免遭其毒害。另外,酶的存在也會(huì)使黃花菜在加工過(guò)程中容易發(fā)生褐變,也不利于黃花菜的后續(xù)保藏。

SOD是與活性氧代謝密切相關(guān)的酶類,SOD活性與耐氧化性呈正相關(guān)。SOD能在植物衰老過(guò)程中清除組織中的活性氧,維持活性氧代謝的平衡,保護(hù)膜結(jié)構(gòu),因而能夠延緩衰老。CAT催化分解組織中的高濃度的 H2O2,從而使 H2O2控制在較低水平,降低 H2O2產(chǎn)生的·OH對(duì)機(jī)體造成的危害。POD屬氧化還原酶,該酶活性與果實(shí)呼吸作用、乙烯的生物合成以及衰老細(xì)胞的活性有關(guān)。POD能夠催化組織中低濃度的 H2O2氧化其他底物,用以清除過(guò)氧化物和 H2O2,降低 H2O2對(duì)機(jī)體的侵害作用。上述 3種酶協(xié)調(diào)一致即可使生物體內(nèi)的自由基維持在較低水平從而防止自由基的毒害。

研究表明:利用一定的濃度的O2和一定濃度的CO2的氣調(diào)環(huán)境或者低溫環(huán)境以及一些保鮮劑能維持這 3種酶的較高濃度,因而可以預(yù)防衰老。

2.4 乙烯含量的變化

乙烯 (Ethylene)是植物體內(nèi)的一種內(nèi)源性激素,對(duì)果蔬的成熟、衰老有重要的調(diào)節(jié)作用。在貯藏過(guò)程中果實(shí)本身在酶的作用下會(huì)產(chǎn)生內(nèi)源乙烯并向外釋放,使貯藏環(huán)境中的乙烯濃度增高,從而又促進(jìn)果實(shí)呼吸代謝,加速其成熟和衰老[6]。控制乙烯的生物合成是延長(zhǎng)果蔬貯藏期的關(guān)鍵。ACC合成酶、乙烯形成酶和 ACC丙二酰基轉(zhuǎn)移酶是參與反應(yīng)乙烯在生物合成過(guò)程中的 3種酶,可以通過(guò)控制 3種酶的活性進(jìn)而對(duì)乙烯的合成加以調(diào)控。1-MCP(1-Methylcyelopropene,1-甲基環(huán)丙烯)具有抑制劑作用,明顯抑制果實(shí)采后乙烯生成并降低呼吸延遲其高峰出現(xiàn)[7]。另外,通過(guò)基因工程調(diào)節(jié)乙烯生物合成相關(guān)酶的含量或活性以阻斷或減少果蔬中乙烯的產(chǎn)生,從而延緩果蔬成熟或衰老,已成為果蔬保鮮最重要的策略之一[8]。

3 黃花菜的保鮮技術(shù)

黃花菜開(kāi)花正值 6～8月高溫季節(jié),黃花菜的花經(jīng)常在午夜開(kāi)放,并在隨后 12 h后迅速凋謝。常溫條件下鮮黃花菜耐貯性較差,用普通薄膜袋包裝,第2天全部開(kāi)花,第 4天開(kāi)始腐爛。故此,黃花菜的保鮮也成為了研究的重點(diǎn)。

3.1 氣調(diào)保藏 (Controlled Atmosphere)

氣調(diào)保鮮是通過(guò)對(duì)保藏溫度、低氧氣濃度、高二氧化碳濃度、甚至還有氮?dú)鉂舛鹊鹊暮侠碚{(diào)控,最大限度地抑制果蔬的呼吸作用,延緩成熟過(guò)程,從而達(dá)到保鮮的目的[9、10]。用氣調(diào)貯藏葉菜能有效地降低葉綠素分解及保持其原有風(fēng)味與品質(zhì)。采用輕度真空包裝或自發(fā)氣調(diào)保鮮膜包裝也具有較好的防腐保鮮作用,龔吉軍[11]等將黃花菜用小袋包裝氣調(diào)貯藏,在較低的溫度下,結(jié)合使用保鮮劑和吸氧劑,可以較好地延緩其衰老,延長(zhǎng)貯藏壽命。

3.2 冷凍與冷藏

冷藏在果蔬保鮮中是應(yīng)用最為廣泛的方法。冷凍與冷藏是利用低溫度能抑制呼吸作用,減弱果蔬的生理活動(dòng)來(lái)延長(zhǎng)果蔬的保鮮期。黃花菜在貯藏的前 3天呼吸強(qiáng)度迅速下降,以后的呼吸強(qiáng)度的就化很小,隨著貯藏溫度和成熟度的提高,呼吸強(qiáng)度降低的幅度也隨之減小。龔吉軍[5]等研究表明溫度對(duì)黃花菜的呼吸強(qiáng)度、蒸騰作用的影響比較顯著。冷凍與冷藏對(duì)黃花菜的保藏都有較好的效果。范學(xué)鈞[12]等研究發(fā)現(xiàn) 7～8 cm長(zhǎng)花蕾在電冰箱低溫 (0～5℃)冷藏保鮮期 3～4 d,5～6 d發(fā)黏,7～8 d內(nèi)腐爛,花蕾在低溫下還有伸長(zhǎng)甚至開(kāi)花的能力,5-6 cm長(zhǎng)花蕾低溫冷藏可保鮮 7 d。張欣[13]和黃中培[14]等研究發(fā)現(xiàn)采用速凍保藏工藝,可保持黃花菜的色澤、風(fēng)味、質(zhì)地和 Vc等營(yíng)養(yǎng)成分。

3.3 化學(xué)保鮮

化學(xué)保鮮是用食品添加劑進(jìn)行保鮮 (防腐劑、殺菌劑、抗氧化劑)、抗生素保鮮、淹漬、煙熏等方法對(duì)食品進(jìn)行保鮮,進(jìn)而延長(zhǎng)果蔬的貨架期。長(zhǎng)期以來(lái),使用化學(xué)保鮮劑調(diào)控果蔬的采后保藏一直被認(rèn)為是快速有效的方法。但是,隨著人們對(duì)食品的安全性意識(shí)增強(qiáng),人們開(kāi)始注意到化學(xué)防腐保鮮劑的潛在危險(xiǎn)。不過(guò),隨著科技的發(fā)展,越來(lái)越多的天然的食品保鮮劑被開(kāi)發(fā)出來(lái)。

龔吉軍[5]等研究發(fā)現(xiàn) 6-芐基腺嘌呤 (6-BA)處理能提高黃花菜中的超氧化物歧化酶的活性,同時(shí)能抑制超氧自由基、丙二醛的生成、抑制過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫酶活性的提高,從而延緩采后黃花菜的衰老。另外,范學(xué)鈞[12]等研究發(fā)現(xiàn)了利用化學(xué)保鮮劑可以保鮮 8天左右而不變質(zhì)。

3.4 物理保鮮

物理保鮮主要是采用電、磁、微波、輻射、臭氧和超高壓技術(shù)等應(yīng)用于食品保鮮過(guò)程來(lái)延長(zhǎng)食品的保鮮期。具有高效、安全可靠、無(wú)污染、無(wú)殘留,可以保持食品原有的色、香、味等優(yōu)點(diǎn)。隨著消費(fèi)者對(duì)食品的質(zhì)量與安全性的要求也越來(lái)越高,物理技術(shù)已被越來(lái)越多的應(yīng)用于食品貯存與保鮮。

鄭賢利[15]等利用 Co-60γ射線輻照新鮮黃花菜,結(jié)果表明:不同的包裝材料、不同的包裝方式、不同的貯存條件、不同的吸收劑量均影響鮮黃花菜的保鮮效果,并且鮮黃花菜保鮮效果與輻照劑量有關(guān),低劑量?jī)?yōu)于高劑量。但是,Yang[16]等研究則表明:60Coγ射線用 1kGy劑量對(duì)黃花菜進(jìn)行輻射,用電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)超微觀結(jié)構(gòu)有所破壞,高劑量輻射不適合對(duì)新鮮黃花菜進(jìn)行處理。范學(xué)鈞[12]等采用紫外線加充 O3、紫外線加抽氣減壓分別處理 7～8 cm長(zhǎng)的新鮮黃花菜后,保鮮效果好,在低溫冷藏條件下可達(dá)到 10 d左右。楊大偉[17]等對(duì)薄層黃花菜先熱風(fēng)干燥至含水量為 48%,再改用微波干燥到最終含水量 15%,不但能明顯縮短干燥時(shí)間,而且可保證產(chǎn)品質(zhì)量。

3.5 熱處理

采后熱處理常用于農(nóng)作物的消毒與滅蟲(chóng),也包括花類和果蔬。熱處理也會(huì)對(duì)乙烯的產(chǎn)生、呼吸作用、軟化、顏色變化、品味的變化有影響。熱處理能抑制果蔬呼吸強(qiáng)度、乙烯生成及相關(guān)酶活性,促進(jìn)果蔬保持色澤和硬度,有效防治冷害、病蟲(chóng)害發(fā)生。熱處理能殺死或鈍化引起腐爛的多數(shù)病原菌,又由于熱處理的時(shí)間短,故對(duì)果蔬各種生化指標(biāo)的影響不大。董華強(qiáng)[18]等將西蘭花先 40℃10 min后 50℃5 min的雙溫?zé)崽幚?明顯地提高了貯藏品質(zhì),有利于西蘭花的貯藏保鮮 (葉綠素?fù)p失少、染病率低、細(xì)胞膜透性低等)。在對(duì)黃花菜進(jìn)行熱處理時(shí),不僅可以滅活黃花菜中的酶活性防止酶促反應(yīng)的進(jìn)行,還會(huì)對(duì)黃花菜中的秋水仙堿起到了很好的脫除作用。

3.6 其它保鮮技術(shù)

在果蔬保鮮方面,還有調(diào)壓保鮮技術(shù)、生物保鮮技術(shù)等,但是有關(guān)黃花菜的這方面的研究仍有欠缺。研究發(fā)現(xiàn),改變食品保藏環(huán)境的壓強(qiáng)也可以延長(zhǎng)食品的保持期。減壓貯藏是通過(guò)把貯藏場(chǎng)所的氣壓降至 1/10大氣壓甚至更低,達(dá)到低氧和超低氧的效果,達(dá)到限制微生物繁殖和保持果蔬最低限度的呼吸作用,從而達(dá)到保鮮的目的;而加壓保鮮是給貯藏貯藏環(huán)境一個(gè)外在壓力,使貯存物外部大氣壓高于其內(nèi)部蒸氣壓,這樣可以阻止果蔬水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向外擴(kuò)散,減緩呼吸速度和成熟度,在加壓狀態(tài)下微生物被抑制,引起蛋白質(zhì)、酶等變性,故能延長(zhǎng)果蔬的保藏期。超高壓技術(shù)是將密封于容器內(nèi)的食品置于以水或其它液體為傳壓介質(zhì)的無(wú)菌壓力系統(tǒng)中,在高壓 (一般為 100～1 000 MPa)下處理一段時(shí)間,以達(dá)到殺菌,滅酶和改善食品特性,進(jìn)而來(lái)延長(zhǎng)食品的保藏期?？v偉[19]等將鮮切哈密瓜片經(jīng) 600 MPa超高壓處理 10 min后,發(fā)現(xiàn)能有效殺滅鮮切哈密瓜片中的微生物,抑制 PPO的活性,抑制褐變,經(jīng)過(guò)保藏 9 d后,瓜片仍然具有較好的硬度和較高的維生素 C含量。

近年來(lái)由于生物技術(shù)的蓬勃發(fā)展,生物技術(shù)也成為了果蔬采后生理及貯藏保鮮的一個(gè)研究方向?；蚬こ碳夹g(shù)保鮮是從基因工程角度將農(nóng)產(chǎn)品成熟、衰老調(diào)控基因以及抗病基因、抗褐變基因等轉(zhuǎn)導(dǎo),以解決農(nóng)產(chǎn)品的保鮮問(wèn)題。另外,也利用生物技術(shù)生產(chǎn)天然保鮮劑或抗菌劑等。Xiong,et al[20]通過(guò) RNA干涉促使番茄 ACC氧化酶基因沉默,所獲轉(zhuǎn)基因番茄的最長(zhǎng)貨架期可達(dá) 120 d,并且總可溶性糖、氨基酸等的含量接近于未轉(zhuǎn)化的番茄。

4 結(jié)論與前景

黃花菜是我國(guó)的一種特產(chǎn)蔬菜。在我國(guó)的湖南、浙江、江蘇、甘肅、湖北、四川、陜西、河南等省都有大面積種植。由于黃花菜的保鮮期比較短,鮮黃花菜中又因含有能致毒的物質(zhì)秋水仙堿,使新鮮的黃花菜不能被普遍地食用。在市場(chǎng)上,干制黃花菜成為了主要的黃花菜制品。但是由于黃花菜的干制使其的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值損失嚴(yán)重,品味變化較大,不能很好地被食用,黃花菜的保鮮就成為了學(xué)者研究的重點(diǎn)。目前,黃花菜的氣調(diào)保藏、氣調(diào)包裝研究已日益成熟,快速冷凍加工也日趨完善,再者,黃花菜中的秋水仙堿的去除方式也日趨方便和多樣化。60℃的熱處理、紫外線處理、微波處理及化學(xué)和臭氧處理等都能脫除黃花菜中的秋水仙堿。

在當(dāng)今社會(huì),鮮切蔬菜已廣泛出現(xiàn),人們?cè)谧非蟀踩c營(yíng)養(yǎng)的同時(shí),由于鮮切食品的方便性,也開(kāi)始受到關(guān)注。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,黃花菜的保鮮技術(shù)也會(huì)不斷地得到完善,通過(guò)物理和化學(xué)的手段,對(duì)黃花菜進(jìn)行消除秋水仙堿處理的同時(shí)也能最大化保持黃花菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,使黃花菜能新鮮、安全地進(jìn)入百姓的餐桌上。

[1] 毛建蘭.黃花菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及加工技術(shù)綜述[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(3):1197-1198.

[2] 潘 炘.黃花菜保鮮與保健功能的研究[D].杭州:浙江大學(xué),2006.

[3] HorstB,Ingeborg G,Ulrike B.Physiological postharvest responses of marjoram[J].Postharvest Biology and Technology,1999(15):41-52.

[4] Don W B,ChrisM C.Shelf-life of stored asparagus is strongly related to postharvest respiratory activity[J].Postharvest Biology and Technology,1995(5):77-81.

[5] 龔吉軍.黃花菜貯藏保鮮研究[D].長(zhǎng)沙:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),2003.

[6] Karen A F,Jeffrey C S,Larry G.Campbell.Ethylene production and ethylene effects on respiration rate of postharvest sugarbeet roots[J].Postharvest Biology and Technology,2010(56):71-76.

[7] 孫希生,王文輝.1-MCP對(duì)蘋果采后生理的影響[J].保鮮與加工,2002,2(4):3-7.

[8] 張華峰,張 賓.乙烯生物合成基因工程在果蔬保鮮中的應(yīng)用[J].生物技術(shù),2005,15(6):80-82.

[9] ShimonM,Miriam A,Yoram F,et al.Further studieson the controlled atmosphere storage of avocados[J].Postharvest Biology and Technology 1995(5):323-330.

[10] 牛寶衛(wèi).大菱鲆冰溫氣調(diào)保鮮技術(shù)研究[D].青島:中國(guó)海洋大學(xué),2009.

[11] 龔吉軍,譚興和.鮮黃花菜小袋包裝氣調(diào)保藏技術(shù)[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003,29(1):57-60.

[12] 范學(xué)鈞,任考亮,李士豪,等.黃花菜保鮮與干制試驗(yàn)報(bào)告[J].西北園藝,2000,(6):13-14.

[13] 張 欣,馬 明.黃花菜速凍工藝的研究[J].冷飲與速凍食品工業(yè),2000(2):10-11.

[14] 黃中培,申雙貴.有機(jī)黃花菜速凍工藝研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2008(1):33-35.

[15] 鄭賢利,凌 球,羅治平.鮮黃花菜輻照保鮮研究[J].南華大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2008,22(4):57-59.

[16] YangM S,Chyau C C.Effects of irradiation on epidermis ultrastructure of fresh day-lily flowers[J].Radiation Physics and Chemistry,2002(63):249-251.

[17] 楊大偉,夏延斌.脫水黃花菜加工過(guò)程中的預(yù)處理工藝研究[J].食品工業(yè)科技,2003,24(11):44-47.

[18] 董華強(qiáng).雙溫?zé)崽幚韺?duì)西蘭花采后貯藏品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué),2005,26(12):231-234.

[19] 縱 偉,李 曉,趙光遠(yuǎn).超高壓保鮮鮮切哈密瓜片的研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2008(5):256-257.

[20] XiongA S,Yao Q H.Different effects on ACC oxidase gene silencing triggered by RNA interference in transgenic tomato[J].Plant Cell Reports,2005,23(9):639-646.