草菇采后生物學(xué)特性變化及保鮮技術(shù)研究進(jìn)展

李瑞容 林俊芳 鄭倩望 鄒 苑 郭麗瓊*

（1 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院生物工程系，廣東廣州 510640；2 廣東省微生態(tài)制劑工程技術(shù)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(dān)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(fā)祥地，也是全球草菇的最主要栽培國家，產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的80%以上（Bao et al.，2013）。草菇生長在熱帶和亞熱帶地區(qū)，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(shí)體。草菇的子實(shí)體生長發(fā)育分為6 個(gè)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(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值最高，保鮮效果最好。

草菇味道鮮美，香味濃郁，肉質(zhì)脆嫩，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值（劉學(xué)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(nèi)就會(huì)迅速發(fā)生質(zhì)量劣變，經(jīng)濟(jì)效益大大降低，不僅影響了子實(shí)體的采后貯藏與運(yùn)輸，而且嚴(yán)重制約了草菇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。基于前人對草菇保鮮技術(shù)的研究，本文對草菇的采后生物學(xué)特性及保鮮技術(shù)兩方面進(jìn)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(xué)特性

1.1 開傘

由于出菇季節(jié)溫度較高，草菇子實(shí)體采收后，自身的新陳代謝活動(dòng)較為旺盛，24 h 內(nèi)菌蓋會(huì)繼續(xù)伸長，子實(shí)體很快破膜開傘，從卵形子實(shí)體變成傘狀體。開傘后，草菇的蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物等營養(yǎng)物質(zhì)含量均低于紐扣期和蛋形期。研究發(fā)現(xiàn)，草菇菌柄的伸長、開傘可能與bZIP 轉(zhuǎn)錄因子、MADS-box 轉(zhuǎn)錄因子、vv-exp基因以及轉(zhuǎn)錄因子VvHox1基因的調(diào)控有關(guān)（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(rèn)為是果蔬褐變的主要原因（Toivonen &Brummell，2008）。研究發(fā)現(xiàn)，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(fā)生的褐變現(xiàn)象主要與多酚氧化酶（PPO）活性、VC 含量、總酚含量有關(guān)（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(zhì)，加速草菇褐變。一般來說，PPO 催化酚類化合物的反應(yīng)分兩步：①單酚羥基化成二酚；② 酚類物質(zhì)氧化成醌（Toivonen &Brummell，2008）。

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

1.3 低溫自溶

草菇是一種不耐低溫的食用菌，當(dāng)溫度低于10 ℃菌絲體會(huì)迅速自溶，子實(shí)體會(huì)發(fā)生軟化、液化甚至腐爛等自溶現(xiàn)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(xiàn)象。草菇低溫自溶的原因可分為蛋白質(zhì)水平、生理代謝水平、基因表達(dá)水平3 個(gè)方面。

從蛋白質(zhì)水平上看，草菇的低溫自溶可能與蛋白酶相關(guān)（陳明杰 等，1995；李世貴 等，2000）。蛋白酶會(huì)使蛋白質(zhì)發(fā)生降解，導(dǎo)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(zhì)劣變與其蛋白酶活性密切相關(guān)，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(dá)可以抵抗草菇冷害的發(fā)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(tǒng)能更有效地清除活性氧（ROS），以增強(qiáng)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(qiáng)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(guān)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(shí)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(shí)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(chǔ)（Bao et al.，2013）。草菇的低溫自溶作用與一種泛素結(jié)合酶E2（UBE2）密切相關(guān)，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(zhì)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(jìn)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(guān)于草菇保鮮的研究取得了一些進(jìn)展，貯藏方法可分為4 類：相對低溫保鮮、物理保鮮、化學(xué)保鮮和分子技術(shù)保鮮。物理保鮮包括氣調(diào)包裝、輻照保鮮和超聲波結(jié)合濕度保鮮等，化學(xué)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(dāng)貯藏溫度過高，呼吸代謝加強(qiáng)，草菇表面的細(xì)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(xì)菌群落會(huì)加速草菇的腐爛（Wang et al.，2019）。當(dāng)貯藏溫度過低，會(huì)出現(xiàn)低溫自溶現(xiàn)象，溫度越低自溶現(xiàn)象越明顯（段學(xué)武 等，2000）。因此，草菇的最適貯藏溫度應(yīng)控制在15 ℃左右（巫光宏 等，2004），可以抑制厭氧和引起腐爛的細(xì)菌，并有效保持草菇的外觀和營養(yǎng)品質(zhì)，延長其貯藏時(shí)間。

2.2 物理保鮮

2.2.1 氣調(diào)包裝 氣調(diào)包裝（MAP）是通過改變包裝內(nèi)的氣體成分及其比例來延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，已廣泛地應(yīng)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(huì)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(diào)包裝保鮮被認(rèn)為是一種有效、簡單、經(jīng)濟(jì)的包裝方法。薄膜包裝保鮮是一種有代表性的氣調(diào)保鮮方式，但是逯連靜（2011）研究表明薄膜包裝對草菇?jīng)]有起到保鮮效果，由于水分和氣體沒有及時(shí)排出膜外，反而加速了草菇劣變。

打孔膜包裝技術(shù)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(shù)，將包裝內(nèi)的氣體和水分排出，降低膜內(nèi)的濕度，減少揮發(fā)性代謝產(chǎn)物積累，從而延長食用菌的貯藏期。近年來氣調(diào)包裝在草菇保鮮中的應(yīng)用如表1 所示。

表1 不同氣調(diào)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(shù)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(xì)胞組織的DNA、核酸和細(xì)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(yǎng)特性（Roberts，2014）。美國食品藥品管理局已證實(shí)γ射線輻照是一種安全的食品加工技術(shù)，γ 射線（高達(dá)1 kGy）是野生食用菌保持品質(zhì)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(xì)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(jié)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(jié)合濕度保鮮 超聲波保鮮技術(shù)在液體中會(huì)產(chǎn)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(yīng)。破碎的氣泡造成的沖擊波會(huì)產(chǎn)生破壞力極強(qiáng)的剪切力，破壞生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，以改善食品品質(zhì)、減少化學(xué)和物理損傷，從而延長保質(zhì)期（Guerrero et al.，2017）。

相對濕度（RH）作為產(chǎn)品水分損失的指標(biāo)，對草菇蒸騰速率有顯著影響。貯藏時(shí)較高的RH 有利于減少草菇采后過程中的質(zhì)量損失，如95% RH環(huán)境與75% RH 環(huán)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(jié)合可以實(shí)現(xiàn)草菇提質(zhì)保鮮的目的。Li 等（2017）研究了不同超聲波處理時(shí)間結(jié)合相對濕度對草菇子實(shí)體采后品質(zhì)的影響，結(jié)果表明在15 ℃、95% RH 環(huán)境下，超聲波處理10 min 可延長草菇的保鮮時(shí)間至72 h，可以保持草菇的感官品質(zhì)，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(zhì)含量等營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，抑制褐變相關(guān)的PPO（286.11 U·g-1）活性，同時(shí)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(xué)保鮮

2.3.1 保鮮液洗滌 目前應(yīng)用于草菇保鮮的化學(xué)保鮮液洗滌主要有1-甲基環(huán)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(dòng)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(yōu)良，在涂膜保鮮方面已得到廣泛應(yīng)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(jié)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(jīng)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(fù)合涂膜后，草菇的感觀品質(zhì)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(shí)仍保持較好的食用品質(zhì)。

2.3.3 臭氧保鮮 臭氧（O3）主要通過強(qiáng)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(jìn)程，從而延長貯藏時(shí)間，實(shí)現(xiàn)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(huì)殘留和積累任何有毒物質(zhì)，可以保持食物的營養(yǎng)和理化特性。董華強(qiáng)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(shù)保鮮

基于基因工程改造技術(shù)，選育耐受低溫和抗冷凍害的優(yōu)良草菇新品種以改善其低溫保鮮特性是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。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(zhuǎn)化整合進(jìn)草菇基因組，選育的草菇菌株耐低溫能力明顯增強(qiáng)。陳建中（2013）采用基因組重排技術(shù)選育出3 株具有明顯的耐低溫性、軟化/液化現(xiàn)象明顯推遲的草菇菌株，其子實(shí)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(xué)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(shí)體在16 ℃下的貯藏時(shí)間更長。He等（2018）通過原生質(zhì)體融合并結(jié)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(shí)體在16 ℃時(shí)可以延長貯藏時(shí)間；雜交菌株VP1 具有較高的生物學(xué)效率（31.53%），而親本菌株的生物學(xué)效率僅為9.38%。

為了突破傳統(tǒng)育種的瓶頸，采用基因重組分子技術(shù)可以縮短篩選過程，顯著提高草菇的耐低溫特性。Zhu 等（2016）經(jīng)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(wěn)定性的3 株菌株VF1、VF2 和VF3，子實(shí)體的保質(zhì)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(shí)間分別提高了25%、75%和75%。

3 草菇保鮮技術(shù)研究存在的問題與 展望

雖然上述保鮮技術(shù)在一定程度上能保持草菇的品質(zhì)，但是這些技術(shù)都有著自身限制性。如貯藏溫度15 ℃時(shí)草菇的呼吸代謝強(qiáng)度依然很高；采用輻照保鮮的技術(shù)成本高，并且劑量率應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，安全防護(hù)比較嚴(yán)格。對于化學(xué)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(shù)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(dāng)會(huì)對草菇菇體造成傷害，加快衰老進(jìn)程，用量控制不好也會(huì)出現(xiàn)衛(wèi)生安全問題。氣調(diào)保鮮對設(shè)備要求高，操作過程較復(fù)雜。采用分子技術(shù)進(jìn)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(jié)合濕度保鮮以及采用化學(xué)方法進(jìn)行保鮮?；诓莨降蜏刈匀艿臋C(jī)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(xué)保鮮相結(jié)合的復(fù)合保鮮方式，可實(shí)現(xiàn)草菇提質(zhì)保鮮、延長貨架期的目的。