張沙沙,周 锫,羅曉莉,胡小松,張微思,孫達(dá)鋒**
(1.中華全國供銷合作總社昆明食用菌研究所,云南 昆明 650221;2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100083)
蘭茂牛肝菌(Lanmaoa asiatica),屬牛肝菌科(Boletaceae) 蘭茂牛肝菌屬(Lanmaoa),俗稱“見手青”“紅蔥”,盛產(chǎn)于貴州、云南等地[1-2],受當(dāng)?shù)厝讼矏?,但至今不能人工栽培。蘭茂牛肝菌不僅味道奇鮮,營養(yǎng)也非常豐富,其蛋白質(zhì)含量為56.0 g·100-1g-1(干質(zhì)量),氨基酸總量為33.40 g·100-1g-1(干質(zhì)量),是優(yōu)質(zhì)蛋白源[3]。另外還含有維生素、礦物質(zhì)、多糖、萜類等成分,具有抗氧化、抗癌、抗炎等功效[4]。新鮮的蘭茂牛肝菌質(zhì)地脆嫩、含水量高,表面無保護(hù)結(jié)構(gòu),采后呼吸作用等代謝活動(dòng),會(huì)造成其水分和營養(yǎng)物質(zhì)流失,引起子實(shí)體褐變、軟化、腐爛,失去食用價(jià)值和商品價(jià)值。
目前,生產(chǎn)上常用的蘭茂牛肝菌保鮮技術(shù)主要是低溫保鮮。雖然成本較低,但是效果不理想,因此需要研究開發(fā)一種新的保鮮技術(shù)延長蘭茂牛肝菌保鮮期。氣調(diào)保鮮技術(shù)是通過在低溫條件下控制貯藏環(huán)境內(nèi)的氣體比例以達(dá)到保鮮的目的。根據(jù)氣調(diào)條件的產(chǎn)生方式,分為自發(fā)氣調(diào)和人工機(jī)械氣調(diào)2種;自發(fā)氣調(diào)在食用菌保鮮中應(yīng)用較多,但氣體比例不好控制[5-6]。通過人工氣調(diào)可確定貯藏環(huán)境內(nèi)的氣體參數(shù),提高保鮮效果。人工機(jī)械氣調(diào)成本較高,目前國內(nèi)僅應(yīng)用于梨、獼猴桃等果蔬的保鮮[7-8],能夠延緩果實(shí)的衰敗,達(dá)到較好的保鮮效果。
因此,以蘭茂牛肝菌為原料,對比研究低溫貯藏和氣調(diào)貯藏保鮮技術(shù)對蘭茂牛肝菌生理生化和品質(zhì)的影響,以期為氣調(diào)貯藏保鮮技術(shù)應(yīng)用于蘭茂牛肝菌的貯藏提供理論指導(dǎo)。
新鮮蘭茂牛肝菌采集于云南省玉溪市哀牢山,用泡沫箱加冰袋24 h內(nèi)運(yùn)回中華全國供銷合作總社昆明食用菌研究所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。乙醇、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、兒茶酚、過氧化氫、愈創(chuàng)木酚等試劑為分析純,購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
T-214電子天平,北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;YGVA(定制型)氣調(diào)試驗(yàn)箱,北京陽光億事達(dá)科技有限公司;BSC-250恒溫恒濕箱,上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;LX-C型硬度計(jì),溫州市海寶儀器有限公司;YX-306B型呼吸強(qiáng)度測定儀,北京宇翔電子應(yīng)用技術(shù)有限公司;2010型酶標(biāo)儀,安圖實(shí)驗(yàn)儀器(鄭州)有限公司;D2KW-S-8恒溫水浴鍋,北京市永光明醫(yī)療有限公司;HR/T20MM低溫冷凍離心機(jī),湖南赫西儀器裝備有限公司。
挑選12 kg五成熟、無機(jī)械損傷、蟲害較輕的蘭茂牛肝菌,去除雜質(zhì)后,在真空預(yù)冷機(jī)中預(yù)冷10 min,最終壓力為500 Pa,子實(shí)體中心溫度為4℃,去除田間熱。參考張燕等[9-10]的氣調(diào)保鮮參數(shù),在前期預(yù)試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。試驗(yàn)分成2組,每組5 kg,分別裝入PE保鮮袋中。貯藏溫度為(5±0.5) ℃、濕度為90%。對照組(CK):恒溫恒濕箱;試驗(yàn)組(EG):氣體成分為體積分?jǐn)?shù)分別為6%的O2和10%的CO2的氣調(diào)箱,每6天隨機(jī)取樣檢測。
1.3.1 感官質(zhì)量評價(jià)
參照參考文獻(xiàn)[11]的方法,感官質(zhì)量評價(jià)由7位經(jīng)過訓(xùn)練的評價(jià)員對新鮮蘭茂牛肝菌的色澤、形態(tài)、質(zhì)地、氣味等指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。
表1 蘭茂牛肝菌感官質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Sensory quality evaluation standard of Lanmaoa asiatica
1.3.2 失重率
測定蘭茂牛肝菌貯藏前后的質(zhì)量,每份樣品約600 g,重復(fù)3次,失重率(G,%) 的計(jì)算公式為:
式中:W1為貯前鮮質(zhì)量(g);W2為貯后鮮質(zhì)量(g)。
1.3.3 硬度
將硬度計(jì)垂直于子實(shí)體表面,分別測定菌蓋和菌柄的硬度值,每個(gè)處理挑選3朵蘭茂牛肝菌,每朵蘭茂牛肝菌各測7個(gè)不同位置的硬度值,取平均值。
1.3.4 呼吸強(qiáng)度
采用呼吸強(qiáng)度測定儀測定蘭茂牛肝菌的呼吸強(qiáng)度(R,mg·kg-1h-1),計(jì)算公式為:
式中:△PPM為測定前后CO2的體積濃度差值(mg·m-3);V為呼吸室內(nèi)氣體體積(m3);W為樣品質(zhì)量(kg);t為呼吸時(shí)間 (h)。
1.3.5 抗壞血酸、丙二醛含量和過氧化氫酶、過氧化物酶、超氧化物歧化酶、多酚氧化酶活性測定
抗壞血酸(ascorbic acid,ASA)、丙二醛(malondialdehyde,MDA) 含量的測定參照參考文獻(xiàn)[12]。取4 g鮮樣,加入少量石英砂和50 mL質(zhì)量濃度為0.05 mol·L-1、pH 7.0的磷酸緩沖溶液,冰浴研磨,4℃、8 000 r·min-1離心20 min,上清液即為粗酶提取液。4℃保存?zhèn)溆茫糜诿富钚缘臏y定。過氧化氫酶(catalase,CAT)、過氧化物酶(peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶 (superoxide dismutase,SOD)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO) 的活性測定參照參考文獻(xiàn)[13]。
所有試驗(yàn)均重復(fù)3次以上,試驗(yàn)結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用Excel 2010進(jìn)行方差統(tǒng)計(jì)分析和繪圖,P<0.05表示差異顯著。
新鮮的蘭茂牛肝菌菌蓋和菌褶均比較亮麗,形態(tài)飽滿,質(zhì)地硬,有濃郁的香氣,隨著貯藏時(shí)間的延長,蘭茂牛肝菌逐漸出現(xiàn)異味、褐變、失水、軟爛等現(xiàn)象,從而失去商品價(jià)值和食用價(jià)值。氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌感官評分的影響結(jié)果見圖1。
圖1 氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌感官評分的影響Fig.1 Effect of modified atmosphere storage on sensory score of Lanmaoa asiatica
由圖1可知,對照組和試驗(yàn)組的蘭茂牛肝菌隨著貯藏時(shí)間的延長,感官評分逐漸下降;對照組下降較快,不到13 d已失去食用價(jià)值,即不再檢測相關(guān)數(shù)據(jù);試驗(yàn)組感官評分極顯著高于對照組(P<0.01)。氣調(diào)保鮮貯藏延長了蘭茂牛肝菌保鮮期10天以上。
水分是食用菌維持生理活動(dòng)和新鮮品質(zhì)的必要條件,食用菌失水會(huì)導(dǎo)致食用菌萎蔫,失去商品價(jià)值。蒸騰作用和呼吸作用是造成蘭茂牛肝菌在貯藏過程中嚴(yán)重失重的原因,其中蒸騰作用導(dǎo)致其失水,呼吸作用導(dǎo)致其損失干物質(zhì)[14]。氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌失重率的影響結(jié)果見圖2。
圖2 氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌失重率的影響Fig.2 Effect of modified atmosphere storage on weight loss of Lanmaoa asiatica
由圖2可知,對照組蘭茂牛肝菌在貯藏期間失水比較嚴(yán)重,失重率極顯著高于試驗(yàn)組(P<0.01)。貯藏第7天時(shí)試驗(yàn)組的失重率為對照組的25.86%,說明氣調(diào)貯藏可以降低蘭茂牛肝菌失重率;試驗(yàn)組貯藏7天后失重嚴(yán)重。
食用菌采收后仍然進(jìn)行著一系列生命活動(dòng),如呼吸作用等。呼吸強(qiáng)度可代表營養(yǎng)物質(zhì)消耗的快慢,是食用菌采后生理研究中最要的指標(biāo)之一。蘭茂牛肝菌屬于呼吸躍變型食用菌,呼吸過程分為3個(gè)階段:前期、高峰期及后期。前期是品質(zhì)提高階段,后期品質(zhì)劣變,開始衰老,抗性降低。因此食用菌貯藏保鮮過程中延遲呼吸峰的出現(xiàn)非常重要。氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌呼吸強(qiáng)度的影響見圖3。
圖3 氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌呼吸強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of modified atmosphere storage on respiratory intensity of Lanmaoa asiatica
由圖3可知,對照組呼吸峰出現(xiàn)在貯藏的第1天至第7天之間,由于測定時(shí)間間隔較長,錯(cuò)過了對照組呼吸峰值;試驗(yàn)組呼吸峰在貯藏第7天左右出現(xiàn);對照組與試驗(yàn)組呼吸強(qiáng)度差異性顯著(P<0.05)。氣調(diào)貯藏能夠延遲蘭茂牛肝菌呼吸峰的出現(xiàn)。
食用菌采后貯藏期間的生理活動(dòng)會(huì)造成子實(shí)體營養(yǎng)成分的降解及水分喪失,導(dǎo)致表面皺縮,硬度下降。硬度可真實(shí)反映蘭茂牛肝菌的脆度及衰敗程度[15]。氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌硬度的影響結(jié)果見圖4。
圖4 氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌菌蓋(A)和菌柄(B) 硬度的影響Fig.4 Effect of modified atmosphere storage on the hardness of pileus(A)and stipe(B)of Lanmaoa asiatica
由圖4可知,對照組前7天硬度下降較快,而試驗(yàn)組從第7天開始硬度下降較快,且比對照組的硬度下降更緩慢。試驗(yàn)組和對照組菌蓋硬度差異顯著(P<0.05),對照組菌蓋硬度為試驗(yàn)組的76.43%;貯藏第7天時(shí)對照組與試驗(yàn)組的菌柄硬度差異不顯著(P>0.05),直至第13天時(shí)硬度差異顯著(P<0.05),說明氣調(diào)貯藏有利于蘭茂牛肝菌硬度的保持。
抗壞血酸(ASA) 是蘭茂牛肝菌子實(shí)體內(nèi)源物質(zhì),具有抗氧化、抗衰老、抗褐變能力,在運(yùn)輸貯藏過程中容易被氧化分解[16]。氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌抗壞血酸含量的影響結(jié)果見圖5。
由圖5可知,對照組蘭茂牛肝菌的ASA含量逐漸增加;試驗(yàn)組蘭茂牛肝菌的ASA含量在貯藏第1天~第19天均逐漸增加,19 d后開始下降;2組ASA含量差異性顯著(P<0.05)。這可能是因?yàn)樘m茂牛肝菌在貯藏過程中存在后熟現(xiàn)象,蘭茂牛肝菌在貯藏過程中因進(jìn)一步成熟使ASA繼續(xù)合成而上升,后期由于衰老導(dǎo)致其含量逐漸下降。因此,氣調(diào)貯藏延緩了蘭茂牛肝菌子實(shí)體ASA含量峰值的出現(xiàn)時(shí)間,可有效保持蘭茂牛肝菌子實(shí)體的抗氧化能力。
圖5 氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌ASA含量的影響Fig.5 Effect of modified atmosphere storage on ASA content of Lanmaoa asiatica
超氧化物歧化酶(SOD) 是一種金屬輔基酶,催化超氧陰離子自由基(O2·-)轉(zhuǎn)化為H2O2和O2,減少O2·-對機(jī)體造成的傷害,是食用菌子實(shí)體中重要的自由基清除酶和保護(hù)性酶[17]。因此,氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌超氧化物歧化酶活性的影響結(jié)果見圖6。
圖6 氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌SOD活性的影響Fig.6 Effect of modified atmosphere storage on SOD activity of Lanmaoa asiatica
由圖6可知,第1天~第13天貯藏過程中對照組和試驗(yàn)組的SOD活性均顯著下降,說明溫度和氣體比例的變化對SOD活性影響較大,溫度降低SOD活性減弱[18]。同時(shí),SOD活性受到O2·-產(chǎn)生速率誘導(dǎo)[19],O2·-產(chǎn)生越快SOD活性越高。隨著貯藏時(shí)間的延長,SOD活性逐漸增強(qiáng),且試驗(yàn)組SOD活性低于對照組,說明對照組O2·-產(chǎn)生速率高于試驗(yàn)組。對照組和試驗(yàn)組貯藏第7天時(shí)SOD活性差異不顯著(P>0.05),直至第 13天時(shí)差異顯著(P<0.05)。
過氧化物酶(POD) 不僅可以作為自由基清除酶,在H2O2存在的情況下,還可氧化酚類和胺類化合物,是蘭茂牛肝菌褐變中發(fā)揮重要作用的酶類之一,可作為一種子實(shí)體老化的生理指標(biāo)[20-21]。氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌過氧化物酶活性的影響見圖7。
圖7 氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌POD活性的影響Fig.7 Effect of modified atmosphere storage on POD activity of Lanmaoa asiatica
由圖7可知,隨著貯藏時(shí)間的延長,POD活性逐漸升高,說明隨著貯藏時(shí)間延長,蘭茂牛肝菌子實(shí)體開始老化,對照組和試驗(yàn)組的蘭茂牛肝菌的POD活性差異性不顯著(P>0.05)。
多酚氧化酶(PPO)是一類多酚類氧化酶的統(tǒng)稱,主要有漆酶和酪氨酸酶,能將酚類氧化成醌類[21-22]。氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌多酚氧化酶活性的影響結(jié)果見圖8。
圖8 氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌PPO活性的影響Fig.8 Effect of modified atmosphere storage on PPO activity of Lanmaoa asiatica
由圖8可知,貯藏第1天至第7天對照組和試驗(yàn)組PPO活性均急劇降低,低溫會(huì)使PPO活性下降;貯藏第7天時(shí)對照組和試驗(yàn)組PPO活性差異不顯著(P>0.05);對照組貯藏第7天至第13天時(shí)PPO活性急劇升高,導(dǎo)致蘭茂牛肝菌褐變程度升高,而試驗(yàn)組一直保持在較低水平;貯藏第13天對照組與試驗(yàn)組PPO活性差異顯著(P<0.05)。氣調(diào)貯藏使蘭茂牛肝菌的PPO活性保持較低水平,可延緩蘭茂牛肝菌褐變,減慢衰老進(jìn)程。
過氧化氫酶 (CAT) 可以催化H2O2分解為H2O和O2,是最主要的H2O2清除酶,防止H2O2直接或間接毒害或加速蘭茂牛肝菌細(xì)胞的衰老[23-24]。氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌過氧化氫酶活性的影響結(jié)果見圖9。
圖9 氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌CAT活性的影響Fig.9 Effect of modified atmosphere storage on CAT activity of Lanmaoa asiatica
由圖9可知,對照組的CAT活性在貯藏期間是一直升高;而試驗(yàn)組CAT活性呈先升高后降低,后期再升高的趨勢;且試驗(yàn)組的CAT活性一直高于對照組。
丙二醛(MDA)是細(xì)胞膜脂肪氧化作用的主要產(chǎn)物之一,能夠反映蘭茂牛肝菌細(xì)胞膜衰老程度,MDA含量增加,說明細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞加劇,加速細(xì)胞的衰老[25]。氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌丙二醛含量的影響結(jié)果見圖10。
圖10 氣調(diào)貯藏對蘭茂牛肝菌MDA含量的影響Fig.10 Effect of modified atmosphere storage on MDA content of Lanmaoa asiatica
由圖10可知,貯藏第1天至第13天對照組的MDA含量顯著高于試驗(yàn)組(P<0.05),二者的MDA含量均呈上升趨勢,氣調(diào)貯藏能夠明顯延緩MDA含量的上升,減輕蘭茂牛肝菌子實(shí)體膜脂的過氧化,延緩其衰老。
從上述試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),氣調(diào)貯藏保鮮條件下的蘭茂牛肝菌在子實(shí)體硬度、失重率、酶活性、感官評分、MDA含量等方面均優(yōu)于冷藏保鮮。氣調(diào)貯藏條件下子實(shí)體具有更高的抗氧化損傷能力,可以延遲呼吸峰的出現(xiàn)時(shí)間并提升其品嘗價(jià)值,延緩子實(shí)體褐變,減慢衰變進(jìn)程。相對于冷藏處理,氣調(diào)貯藏可延長蘭茂牛肝菌保鮮期10 d以上。
蘭茂牛肝菌屬于呼吸躍變型食用菌[26],采后呼吸強(qiáng)度會(huì)繼續(xù)提高,即后熟過程,至峰值時(shí)達(dá)到完全成熟,品質(zhì)最佳,其后呼吸強(qiáng)度下降,品質(zhì)衰變。研究中試驗(yàn)組蘭茂牛肝菌呼吸峰推遲至第7天出現(xiàn),而對照組則在采后快速出現(xiàn)。此外,前序研究[1,27]證明,試驗(yàn)組后熟過程中,蘭茂牛肝菌風(fēng)味物質(zhì)的構(gòu)成和水平會(huì)發(fā)生一系列變化,使其品嘗滋味得到提升。因此,氣調(diào)處理不僅可以延長蘭茂牛肝菌保鮮期,而且在一定時(shí)間內(nèi)可以提升其品嘗價(jià)值。
食用菌在采后衰變過程中會(huì)發(fā)生硬度變化。杏鮑菇在采后冷藏條件下會(huì)發(fā)生子實(shí)體硬化衰變,而雙孢菇(Agaricus bisporus)、秀珍菇(Pleurotus geesteranus)等食用菌在衰變中會(huì)發(fā)生軟化[28-29]。本研究中試驗(yàn)組蘭茂牛肝菌的軟化程度和速率均低于冷藏組,且其硬度變化曲線較為平緩,未觀察到快速軟化過程。然而,幾丁質(zhì)酶(chitinase) 和β-葡聚糖酶(β-glucanase)等導(dǎo)致食用菌軟化的主要酶類在蘭茂牛肝菌軟化衰變中的作用仍需進(jìn)一步探索[30]。
好氧真菌在呼吸過程中會(huì)產(chǎn)生活性氧(reactive oxygen species,ROS),主要包括超氧陰離子(O2·-)、羥基自由基(·OH)和過氧化氫(H2O2)等[31]。食用菌在采后由于機(jī)械損傷、微生物侵染等脅迫因素,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)活性氧積累,過量的活性氧會(huì)導(dǎo)致脂類過氧化反應(yīng),造成蛋白質(zhì)和核酸的氧化損傷等[32]。SOD、CAT、POD、ASA、谷胱甘肽等構(gòu)成了細(xì)胞內(nèi)的主要抗氧化系統(tǒng)。研究中對照組的ASA水平持續(xù)上升,且高于試驗(yàn)組水平,由此推測對照組子實(shí)體因快速進(jìn)入了衰變期,細(xì)胞內(nèi)活性氧積累后氧化還原平衡被打破,誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)ASA合成上調(diào),以此應(yīng)對氧化損傷。而試驗(yàn)組有效抑制了呼吸作用,保持了其細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡,因而ASA只是緩慢上升后下降,總體水平低于對照組。值得注意的是,對照組的CAT活性持續(xù)上升,趨勢與ASA一致,但活性總體低于對照組。由于ASA和CAT在細(xì)胞內(nèi)都行使分解H2O2的功能,因此推測冷藏與氣調(diào)處理下細(xì)胞分解H2O2的機(jī)制有所差異。SOD是分解自由基的關(guān)鍵酶,研究中對照組和試驗(yàn)組SOD活性先下降,之后對照組SOD活性再次回升至新鮮子實(shí)體的基線水平,而氣調(diào)組SOD活性一直較低,僅貯藏末期有所回升,但仍低于基線水平??梢姴煌ur處理在初始階段均能降低細(xì)胞內(nèi)自由基水平,但隨著子實(shí)體衰變進(jìn)程,自由基水平可能再次回升,造成氧化損傷。
結(jié)合SOD和CAT活性變化情況,推測冷藏處理在起始階段可以抑制自由基水平,但無法處理大量生成的H2O2,因此細(xì)胞增加ASA合成和CAT活性。而氣調(diào)處理可以持續(xù)抑制自由基水平,生成的H2O2主要通過上調(diào)CAT活性進(jìn)行抑制。因此在不同保鮮條件下,蘭茂牛肝菌應(yīng)對氧化損傷的機(jī)制可能有所差異,但該假設(shè)需要對更多的抗氧化指標(biāo)進(jìn)行研究證明。