電子束輻照 對(duì)羊肚菌營(yíng)養(yǎng)成份影響分析

顧可飛,劉海燕,楊海峰,范婷婷,周昌艷,*

(1.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所,上海 201403;2.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(上海),上海 201403;3.農(nóng)業(yè)部食用菌監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(上海),上海 201403)

羊肚菌(Morels),隸屬于子囊菌亞門(Ascomycotina)盤菌綱(Discomycetes)盤菌目(Pezizales)羊肚菌科(Morchellaceae)羊肚菌屬(Morchella)[1],是我國(guó)四大珍貴食用菌之一,風(fēng)味獨(dú)特,富含蛋白質(zhì)、多糖、粗纖維、葉酸、維生素等多種營(yíng)養(yǎng)成分,氨基酸種類豐富,多達(dá)18 種以上,且必需氨基酸種類齊全,占氨基酸總量的49.64%[2-3]。同時(shí)羊肚菌具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、降血脂、抗血栓、抗氧化等保健功能[4-7]。但羊肚菌含水量較高,組織脆嫩,采摘后,常溫下1～2 d內(nèi),子實(shí)體即大量失水、褐變,機(jī)械損傷后容易受微生物侵染而造成發(fā)霉、軟爛甚至腐臭,導(dǎo)致羊肚菌商品價(jià)值下降甚至喪失[8],在一定程度上限制了羊肚菌產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

20 世紀(jì) 60 年代,輻照處理在雙孢菇貯藏保鮮中的應(yīng)用就有研究,目前應(yīng)用γ射線、電子束及 X 射線的食品貯藏保鮮技術(shù),已被多數(shù)國(guó)家認(rèn)可。有研究表明,輻照可延緩草菇、雙孢蘑菇等的衰老進(jìn)程,延遲菌菇開(kāi)傘、褐變等外觀老化現(xiàn)象,并延長(zhǎng)貨架期[9]。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)羊肚菌保鮮技術(shù)的研究較少,有關(guān)羊肚菌輻照保鮮技術(shù)尚未見(jiàn)報(bào)道。因此,研發(fā)羊肚菌采后保鮮技術(shù),具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

本文以羊肚菌為對(duì)象,應(yīng)用電子束輻照技術(shù)初步研究了輻照對(duì)羊肚菌貨架期及營(yíng)養(yǎng)成分的影響,為保鮮技術(shù)的研發(fā),提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

羊肚菌 采自河北省平泉縣羊肚菌種植基地人工菌。

氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品 日本W(wǎng)ako公司;氨基酸自動(dòng)分析儀所用緩沖液 日本Mitsubishi公司;鹽酸(優(yōu)級(jí)醇) 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;重鉻酸銀、重鉻酸鉀 上海農(nóng)科院束能輻照有限公司。

電子加速器ESS-010-03型電子直線加速器 (日本IHI公司)(射線能量10 MeV,功率10 kW,清華同方);L-8900氨基酸自動(dòng)分析儀 日本Hitachi公司;Kjeltec-2300凱氏定氮儀 瑞典Foss Analystical公司;Agilent 7500cx Series電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 美國(guó)安捷倫公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 所采新鮮羊肚菌子實(shí)體,在采收當(dāng)天,鮮菇于冰箱4 ℃冷藏,干菇是鮮菇經(jīng)由鼓風(fēng)干燥機(jī)60 ℃烘干的制備(輻照處理后粉碎過(guò)20目篩),鮮菇漿經(jīng)高速組織粉碎機(jī)制備,于冰箱-20 ℃凍藏。本文設(shè)置5個(gè)處理組:A組為自封袋包裝鮮菇;B組為鮮菇漿;C組為干菇;D組為未包裝鮮菇;CK組為自封袋包裝不經(jīng)輻照處理鮮菇,在4 ℃冷藏。

1.2.2 輻照處理 羊肚菌A、B、C、D組,均以重鉻酸銀(<4 kGy)和重鉻酸鉀(≥4 kGy)做化學(xué)劑量計(jì)量跟蹤劑,劑量率為5.6 kGy/h(≤1 kGy)和16.8 kGy/h(>1 kGy),以0、1、2、4、6、8、10 kGy輻照劑量,進(jìn)行輻照處理,以CK組做對(duì)照,重復(fù)3 次。

1.2.3 羊肚菌生物學(xué)形態(tài)分析 羊肚菌鮮菇(A、D、CK組)經(jīng)輻照處理后,于冰箱中4 ℃冷藏,分別于輻照處理后第1、2、3、5、7、9、11、13、14 d對(duì)其生物學(xué)形態(tài)進(jìn)行觀察。

1.2.4 營(yíng)養(yǎng)成分及氨基酸組成的測(cè)定 水分含量參考GB/T 5009.3-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》[10]測(cè)定;粗蛋白含量參考GB/T15673-2009《食用菌中粗蛋白含量的測(cè)定》[11]中的凱氏定氮法測(cè)定,蛋白質(zhì)系數(shù)為4.38;粗多糖參考NY/T1676-2008《食用菌中粗多糖含量的測(cè)定》[12]比色法測(cè)定;粗纖維參考GB/T509.10-2003《植物類食品中粗纖維的測(cè)定》[13]測(cè)定;礦質(zhì)元素參考NY/T 1653-2008《蔬菜水果及制品中礦質(zhì)元素的測(cè)定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》[14]測(cè)定;氨基酸測(cè)定參考GB/T 5009.124-2003《食品中氨基酸的測(cè)定》[15]。

1.2.5 氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià) 必需氨基酸占比%、氨基酸評(píng)分(amino acid score,AAS)的評(píng)價(jià)方法參考Bano[16]和FAO[17]的方法,氨基酸比值系數(shù)分(Amino Acid Ratio CoefficientScore,SRCAA)的評(píng)價(jià)方法參考顧可飛等[3]研究。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有營(yíng)養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)均換算為干基含量。所得數(shù)據(jù)由SAS 8.2 軟件通過(guò)一般線性模型(general linear model,GLM)進(jìn)行顯著性分析,分析方法為鄧肯多重范圍檢驗(yàn)(Duncan’smultiple range tests),顯著性水平為p<0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 羊肚菌生物學(xué)形態(tài)變化

羊肚菌的生物學(xué)形態(tài)變化如圖1所示,未經(jīng)輻照處理的羊肚菌(CK組),第二天即發(fā)生失水,第三天發(fā)生霉變、腐爛變質(zhì)。而未經(jīng)包裝處理(D組)在輻照處理下羊肚菌在貯藏第2 d時(shí)也發(fā)生脫水現(xiàn)象,脫水程度隨著輻照劑量增加而增加,但未發(fā)生霉變、腐爛,表明輻照在一定程度上抑制了細(xì)菌或霉菌,但電子束輻照下羊肚菌脆嫩的組織細(xì)胞完整性可能遭到破壞,胞內(nèi)水份外溢,導(dǎo)致羊肚菌品質(zhì)下降。經(jīng)自封袋包裝(A組)輻照處理后羊肚菌,在輻照劑量≤2 kGy下,冷藏至第11 d生物學(xué)形態(tài)保存完好,在第14 d發(fā)生脫水現(xiàn)象,但未發(fā)生霉變及腐爛,而在>2 kGy輻照劑量下,羊肚菌在第三天發(fā)生輕微脫水現(xiàn)象,在第5～7 d時(shí),菌菇變軟,嚴(yán)重脫水,表明高劑量的輻照下,包裝后羊肚菌細(xì)胞完整性遭受嚴(yán)重破壞,分析可能為高能電子束破壞羊肚菌組織細(xì)胞壁或/和細(xì)胞膜。從未包裝(D組)及包裝(A組)的低劑量輻照處理結(jié)果對(duì)比分析,輻照處理時(shí),大量氧氣存在導(dǎo)致的氧化效應(yīng)[18]對(duì)羊肚菌菇細(xì)胞的破壞嚴(yán)重,而經(jīng)包裝的羊肚菌(A組),隔絕外界大量氧氣,在一定程度上保護(hù)菌菇細(xì)胞完整性。以上結(jié)果表明,低劑量的電子束輻照(≤2 kGy)經(jīng)包裝可以在生物學(xué)形態(tài)上有效延長(zhǎng)羊肚菌的貨賀期。

圖1 輻照后羊肚菌生物學(xué)形態(tài)變化Fig.1 The change of morels morphological under irradiation注:CK1、CK2、CK3為未輻照對(duì)照的第1、2、3 d;D1、D2、D3為輻照未包裝第1、2、3 d;A1、A3、A5、A7、A11、A14為輻照自封袋包裝第1、3、5、7、11、14 d;0、1、2、4、6、8、10為輻照劑量kGy。

2.2 羊肚菌主要營(yíng)養(yǎng)成分含量變化

2.2.1 羊肚菌粗蛋白含量變化 輻照處理后粗蛋白變化結(jié)果見(jiàn)表1,羊肚菌蛋白質(zhì)含量豐富,約為30%,羊肚菌經(jīng)電子束輻照處理后,鮮菇及干菇粗蛋白含量略有降低,但在輻照劑量≤2 kGy時(shí),除鮮菇漿粗蛋白外,其它處理中粗蛋白量變化不明顯(p>0.05)。而鮮菇漿粗蛋白含量顯著下降(p<0.05),表明缺乏完整組織的漿狀物粗蛋白對(duì)輻照更為敏感。

表1 輻照處理后羊肚菌粗蛋白含量變化Table 1 Changes of morels crude protein content under irradiation

2.2.2 羊肚菌粗多糖含量變化 輻照處理后粗多糖變化結(jié)果見(jiàn)表2,羊肚菌多糖含量約為8%,粗多糖鮮菇未見(jiàn)明顯變化,而鮮菇漿和干菇略有增加,分析可能為纖維素少量糖化的結(jié)果。但在輻照劑量≤2 kGy時(shí),各處理中粗多糖含量變化不明顯(p>0.05),本文多糖含量變化與陳云堂等[19]研究報(bào)道,在3 kGy劑量下電子束輻照對(duì)黨參多糖含量無(wú)影響相附。

表2 輻照處理后羊肚菌粗多糖含量變化Table 2 Changes of morels crude polysaccharide content under irradiation

多糖作為羊肚菌中主要的功能之一,具有免疫調(diào)節(jié),抗腫瘤等功效,科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)多糖經(jīng)輻射可發(fā)生降解或結(jié)構(gòu)改變,李世超等[20]報(bào)道輻照后無(wú)花果多糖的羰基吸收峰增強(qiáng),且在清除超氧陰離子、清除羥基自由基和還原能力方面比處理前有顯著提高。

2.2.3 羊肚菌粗纖維含量變化 電子束輻照后粗纖維含量變化結(jié)果見(jiàn)表3,羊肚菌粗纖維含量為14%～26%,經(jīng)輻照處理后,干菇的粗纖維含量未發(fā)生明顯變化,而鮮菇與鮮菇漿粗纖維含量隨著輻照劑量的增加而下降。研究表明,輻射可降低纖維素聚合度,改變纖維分子結(jié)構(gòu),發(fā)生分子鍵斷裂、重組及再聚合等現(xiàn)象[21-23],在利用輻射制備纖維素微球等材料方面已有很多報(bào)道,但由于本文的電子束輻照劑量遠(yuǎn)低于制備微晶纖維劑量,分析認(rèn)為此為本文粗纖維含量變化不大的原因。

表3 輻照處理后羊肚菌粗纖維含量變化Table 3 Changes of morels crude fiber content under irradiation

2.2.4 羊肚菌營(yíng)養(yǎng)元素含量變化 羊肚菌含有種類豐富的營(yíng)養(yǎng)元素,本文分析了輻照處理對(duì)羊肚菌鮮菇、鮮菇漿、干菇的營(yíng)養(yǎng)元素鈉(Na)、鉀(K)、鈣(Ca)、鐵(Fe)、硒(Se)含量影響。輻照處理對(duì)羊肚菌營(yíng)養(yǎng)元素含量的影響結(jié)果見(jiàn)表4,羊肚菌鮮菇、干菇及鮮菇漿的鈉、鉀、鈣、鐵、硒含量未見(jiàn)明顯變化。

表4 輻照處理對(duì)羊肚菌營(yíng)養(yǎng)元素含量變化(mg/g)Table 4 Changes of morels nutrient elements content under irradiation(mg/g)

2.3 羊肚菌氨基酸含量變化

表5、表6、表7分別為輻照處理羊肚菌鮮菇、鮮菇漿、干菇氨基酸含量(含變化結(jié)果。由表可見(jiàn),與對(duì)照相比,在輻照劑量為2 kGy時(shí),9種必需氨基酸含量的變化范圍為,鮮菇-5%～7%,鮮菇漿10%～12%,干菇-5%～3%;在輻照劑量為10 kGy時(shí),鮮菇-3%～31%,鮮菇漿17%～36%,干菇-14%～5%。以上結(jié)果表明,在輻照劑量≤2 kGy,必需氨基酸含量變化不大,而當(dāng)劑量達(dá)到10 kGy時(shí),對(duì)羊肚菌必需氨基酸蛋氨酸及色氨酸影響較大,蛋氨酸下降了31%,色氨酸下降了22%。

表5 輻照處理羊肚菌鮮菇氨基酸含量變化(%)Table 5 Changes of amino acid content of fresh morels under irradiation(%)

表7 輻照處理羊肚菌干菇氨基酸含量變化(%)Table 7 Changes of amino acid content of dried morels under irradiation(%)

表6 輻照處理羊肚菌鮮菇漿氨基酸含量變化(%)Table 6 Changes of amino acid content of fresh morels paste under irradiation(%)

利用氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品輻照處理,發(fā)現(xiàn)輻照對(duì)胱氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、脯氨酸的影響較大,特別是胱氨酸和蛋氨酸標(biāo)準(zhǔn)品,與輻照前相比,在2 kGy輻照劑量處理下,含量下降達(dá)50%以上,其它4種氨基酸下降輻度為9%～20%。分析認(rèn)為這6種氨基酸結(jié)構(gòu)中含巰基或苯環(huán)等環(huán)狀結(jié)構(gòu),C-S鍵及苯環(huán)等環(huán)狀結(jié)構(gòu)的雙鍵對(duì)電子束輻照敏感,在高能電子束作用下,容易發(fā)生斷裂,重組等化學(xué)改變。

在≤10 kGy輻照劑量下,與對(duì)照相比,羊肚菌中其它12種氨基酸含量變化,鮮菇為-31%～3%,鮮菇漿為-17%～40%,干菇中含量變化為-3%～14%;在≤2 kGy輻照劑量下,各處理組(鮮菇、鮮菇漿、干菇)與對(duì)照組相比均未見(jiàn)明顯變化。

2.4 輻照前后羊肚菌氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析

輻照處理后必需氨基酸百分比分析見(jiàn)表8,羊肚菌鮮菇、鮮菇漿、干菇的必需氨基酸百分比均呈現(xiàn)先降后升的趨勢(shì),當(dāng)輻照劑量為2 kGy時(shí)鮮菇和干菇必需氨基酸百分比無(wú)顯著性差異(p>0.05),當(dāng)輻照劑量為10 kGy時(shí)必需氨基酸百分比略有增加。表明,輻照對(duì)羊肚菌鮮菇和干菇必需氨基酸在總蛋白質(zhì)氨基酸中的占比影響不大。

表8 輻照處理下必需氨基酸占總氨基酸變化(%)Table 8 Changes of morels essential amino acids accounted for the total amino acids content under irradiation(%)

輻照處理后必需氨基酸評(píng)分見(jiàn)表9。羊肚菌的三組處理,鮮菇、鮮菇漿、干菇的氨基酸評(píng)分,呈現(xiàn)先降后升的趨勢(shì),分析可能為低劑量輻照處理下,對(duì)輻照敏感的蛋氨酸、胱氨酸和苯丙氨酸的結(jié)構(gòu)較其它必需氨基酸遭到破壞嚴(yán)重,必需氨基酸比值偏離標(biāo)準(zhǔn)蛋白比值,而后隨著輻照劑量的增加,其它必需氨基酸結(jié)構(gòu)也不同程度的遭到破壞,必需氨基酸的比值再次接近標(biāo)準(zhǔn)蛋白比值。

表9 氨基酸評(píng)分(AAS)Table 9 Amino acid score(AAS)under irradiation

續(xù)表

氨基酸指數(shù)SRCAA,是表征氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)方法之一,它是從每一種必需氨基酸與標(biāo)準(zhǔn)蛋白的比值(RCAA)推算而來(lái)。SRCAA 越接近100,表明氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越接近標(biāo)準(zhǔn)蛋白,本文采用雞蛋蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)蛋白評(píng)價(jià)輻照處理對(duì)羊肚菌氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響。

輻照處理對(duì)羊肚菌SACAA值的影響見(jiàn)表10,鮮菇氨基酸SRCAA值,隨著劑量的增加先升后降再升,在輻照劑量≤2 kGy時(shí)略有增加,在劑量4～6 kGy,略有降低,當(dāng)劑量為8～10 kGy時(shí),SRCAA值升高;鮮菇漿則呈現(xiàn)出先降后升趨勢(shì),在輻照劑量≤6 kGy時(shí),呈下降趨勢(shì),當(dāng)輻照劑量≥8 kGy時(shí),隨劑量增加升高;干菇在輻照處理下,SRCAA值呈現(xiàn)下降趨勢(shì),但輻照劑量≤2 kGy時(shí),與對(duì)照相比變化不大。表明,電子束輻照劑量為2 kGy時(shí),不但可以延長(zhǎng)羊肚菌鮮菇與干菇羊肚菌生物學(xué)形態(tài)保存期,而且對(duì)羊肚菌氨基酸的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值影響不大。

表10 輻照處理下蛋白質(zhì)氨基酸比值系數(shù)分SRCAATable 10 Protein score of ratio coefficient of amino acid(SRCAA)under irradiation

3 結(jié)論

高能電子束作用于食用菌及包裝食用菌子實(shí)體可產(chǎn)生活性自由基,通過(guò)射線的直接作用和自由基的間接作用,可有效殺死微生物,滅活多酚氧化酶,抑制膜脂過(guò)氧化,從而達(dá)到控制微生物感染和蟲害,防止霉變,延緩褐變,保護(hù)膜質(zhì)完整性等作用,同時(shí)可抑制菌傘開(kāi)張及菌柄延長(zhǎng)[9],有效延長(zhǎng)食用菌貨架期。

本文應(yīng)用電子束輻照探索羊肚菌輻照保鮮技術(shù)對(duì)羊肚菌營(yíng)養(yǎng)成份及氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響,發(fā)現(xiàn)在輻照劑量≤2 kGy下,新鮮羊肚菌冷藏期可達(dá)11 d,羊肚菌鮮菇和干菇的營(yíng)養(yǎng)成分粗蛋白、粗纖維、粗多糖、部分營(yíng)養(yǎng)元素及必需氨基酸含量均未發(fā)生顯著性變化,氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值略有增加。表明低劑量輻照下(≤2 kGy),電子束輻照可有效延長(zhǎng)羊肚菌的保鮮期,且對(duì)主要營(yíng)養(yǎng)成分影響不大。本文僅就輻照對(duì)羊肚菌粗蛋白等幾個(gè)營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)影響進(jìn)行初步探索,輻照對(duì)羊肚菌維生素及其它營(yíng)養(yǎng)功能成份的影響,尚待進(jìn)一步研究。