气调处理对杏鲍菇货架期品质影响的多变量分析

张 璇，胡花丽，王毓宁，李鹏霞,*

（1.江苏省农业科学院农产品加工所，江苏 南京 210014；2.南京农业大学食品科技学院，江苏 南京 210095）

气调处理对杏鲍菇货架期品质影响的多变量分析

张 璇1,2，胡花丽1，王毓宁1，李鹏霞1,*

（1.江苏省农业科学院农产品加工所，江苏 南京 210014；2.南京农业大学食品科技学院，江苏 南京 210095）

以空气为对照（CK，21% O2＋0.03% CO2），采用单因素方差分析、主成分分析、相关性分析、偏最小二乘回归分析、通径分析5 种数据分析方法，探讨了高体积分数CO2结合低体积分数O2的气调处理（controlled atmosphere，CA，30% CO2＋2% O2）对常温（20～25 ℃、相对湿度90%～95%）条件下销售的杏鲍菇品质的影响。单因素方差分析表明，CA可以抑制杏鲍菇质量减少，减缓其硬度、蛋白质含量、总糖含量下降，维持较低的相对电导率和pH值，使杏鲍菇获得较高的亮度及感官得分；主成分分析表明，CA对杏鲍菇颜色的影响最为显著，杏鲍菇货架前期与后期的总糖含量、硬度、蛋白质含量、相对电导率、pH值均有较大幅度变动；偏最小二乘与相关性分析表明，硬度、蛋白质含量、L*值、总糖含量、h值与品质表现出显著的正相关效应（P＜0.05），而质量损失率、相对电导率、a*值、b*值与品质呈显著负相关（P＜0.05）；通径分析表明，L*值主要通过自身的直接作用和a*值、b*值、质量损失率的间接作用来影响杏鲍菇的品质，是作用于品质的主要因素。综上所述，CA对杏鲍菇品质的影响主要表现为色度的变化（L*、a*、b*值），此外CA对杏鲍菇其他生理指标也产生一定影响。

杏鲍菇；气调处理；品质；多变量分析

杏鲍菇（Pleurotus eryngii）缺乏保护层，采后容易受到机械损伤、微生物侵染和水分损失等，导致其货架期短，影响销售[1]。目前已有许多食用菌保鲜的报道，如Jiang Tianjia等[2]发现壳聚糖-葡萄糖混合物涂膜可有效延长香菇货架期；Dama等[3]报道自发气调包装可有效延缓双孢菇品质下降；Akram等[4]指出1 kGy γ-射线处理可显著提升杏鲍菇货架期及商品性。Li Pengxia等[5]研究发现2% O2＋30% CO2可显著提高杏鲍菇在常温（20～25 ℃、相对湿度90%～95%）条件下的货架品质及寿命。

近年来，多元统计分析逐渐被应用于食品成分分析、检测等领域[6]。朱红等[7]使用相关性分析法对6 种甘薯的呼吸强度及干物质、淀粉、可溶性糖、还原糖、蛋白质含量的变化进行了研究。张少颖[8]利用单因素方差分析法研究了不同浓度一氧化氮对双孢菇货架期品质的影响。邵明灿等[9]采用主成分分析对一氧化氮处理芦笋的品质指标进行降维处理，给出芦笋综合品质评价。王友升等[10]使用偏最小二乘法对不同熏蒸处理的“安哥诺”李果抗氧化指标与品质之间的关系进行分析并利用通径分析进一步阐明不同氧化指标对李果实品质影响的相对重要性。然而，气调处理（controlled atmosphere，CA）对杏鲍菇采后品质影响的多变量分析还未见报道。

因此，鉴于单一分析方法对果蔬各品质指标的内部关系及整体评价存在局限性，本实验综合运用单因素方差分析、主成分分析、相关性分析、偏最小二乘回归分析、通径分析5 种分析方法，对气调处理对杏鲍菇货架期品质产生的影响进行研究，以期为杏鲍菇货架期保鲜提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

杏鲍菇来自江苏省兴化市天弘食用菌有限公司，采收后2 h运至实验室，挑选大小、形状、颜色、成熟度一致，无机械伤的杏鲍菇为实验材料。

蒽酮 国药集团化学试剂上海有限公司；硫脲上海西陇化工有限公司；考马斯亮蓝 上海索莱宝生物科技有限公司。所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

CR-400色差测定仪 日本柯尼卡美能达公司；TA.XT Plus型质构仪 英国Stable Micro System公司；TU-1810紫外-可见分光光度计 北京普析仪器有限公司；PL202-L多功能酸度计 梅特勒-托利多（上海）有限公司；Ultra-Turrax Ika-T18 basic 打浆机 德国IKA公司。

1.3 方法

1.3.1 材料处理

将杏鲍菇装入21.0 L的气调保鲜箱，每箱装40 个杏鲍菇，每处理设3 个重复，气调箱进气口持续通入配好的混合气体（南京特气厂生产），气体流速为10 L/h，出气口连接大气。混合气体成分分别为：CK：21% O2＋0.03% CO2；CA：30% CO2＋2% O2。环境温度和相对湿度分别为：20～25 ℃和90%～95%。每天取样1次，每次分别从每个气调箱随机取7 个杏鲍菇，每处理共取21 个杏鲍菇用于各项指标的测定。

1.3.2 硬度测定

参考Zivanocic等[11]方法，采用TA.XT Plus质构仪进行测定，探头直径5 mm、下压力度10 g、穿刺速率5 mm/s、下压深度20 mm。

1.3.3 质量损失率计算

采用质量法，根据式（1）计算。

1.3.4 相对电导率与pH值测定

相对电导率与pH值采用梅特勒-托利多PL202-L多功能酸度计进行测定[12]。取5 g样品加10 mL双蒸水，打浆后于10 000 r/min离心15 min，上清液用于pH值测定。取5 g样品切成相同的4 片（20 mm×20 mm×3 mm）。用双蒸水洗3 次，去除表面离子。用洁净滤纸吸干样品表面水分，悬浮于40 mL双蒸水，静置10 min，测定电导度，煮沸10 min，再次测定电导度，相对电导率根据式（2）计算。

1.3.5 总糖含量测定

总糖含量采用蒽酮比色法[13]进行测定，采用体积分数80%乙醇提取可溶性总糖，上清液与质量分数0.2%硫酸蒽酮反应，于630 nm波长处测定吸光度。样品的总糖含量换算为每克鲜样中葡萄糖的含量（mg/g）。

1.3.6 蛋白质含量测定

蛋白质含量采用Bradford[14]的方法进行测定，取0.1 mL样品上清液与5 mL考马斯亮蓝反应，于595 nm波长处测定吸光度。样品的蛋白质含量换算为每克鲜样中牛血清蛋白的含量（mg/g）。

1.3.7 色度测定

采用柯尼卡美能达CR-400色差计进行色度（L*、a*、b*、h值）的测量。L*表示亮度，a*表示红度；b*表示黄度；h为色度角，其取值范围为0～180，值由小到大所指示的颜色依次为紫红、红、橙红、橙、黄、黄绿、绿和蓝绿。每个蘑菇取菇体直径最大处对称位置各测定一次，每次测定21 个杏鲍菇。

1.3.8 感官评价

请10 位感官评定人员根据表1对样品进行评定。

表1 感官评价的评分标准Table1 Criteria for sensory evaluation of Pleurotus eryngii

表2 气调处理对杏鲍菇感官评价指标和品质指标的影响Table2 Controlled atmosphere effects on sensory evaluation and quality indexes of Pleurotus eryngii

1.4 数据统计与分析

实验数据使用SPSS 20.0进行邓肯氏单因素方差分析（P＜0.05）、相关性分析、主成分分析（principal component analysis，PCA），使用Simca-p11.5和DPS 7.5进行偏最小二乘回归分析和通径分析。

2 结果与分析

2.1 单因素方差分析

由表2可知，CA及CK杏鲍菇的硬度在货架期内随时间推进整体均呈下降趋势，但CA的硬度显著高于CK（P＜0.05），说明高CO2结合低O2的气调处理可以有效延缓杏鲍菇硬度下降。CA杏鲍菇质量损失率显著低于CK（P＜0.05），1～5 d时CA的质量损失率分别为CK的6.45%、4.08%、8.24%、14.46%和15.2%，由此可知，CA可有效减缓菇体质量降低。CA和CK杏鲍菇的相对电导率均呈上升趋势且CA始终低于CK，货架期第5天时二者差异显著（P＜0.05）。CA杏鲍菇的总糖含量在第3天达到峰值（175.74 mg/g），而CK在第1天即达到峰值（170.48 mg/g）且之后迅速下降，研究表明CA可能具有推迟总糖含量峰值出现的作用。CA杏鲍菇的pH值在第1天迅速降低，为CK的98.01%，并在第4天之后有所回升，CK的pH值在第4天达到峰值后下降；货架期1～5 d，CA的pH值均低于CK。CA与CK的蛋白质含量在货架期内随时间推进整体缓慢下降，但CA杏鲍菇可溶性蛋白含量高于CK。

L*表示亮度，值越大表示亮度越高。在货架期，L*值随着时间的延长呈下降趋势，但CA杏鲍菇的L*值高于CK，表明随着货架期的延长，CA杏鲍菇的亮度稍有减弱而CK明显下降。a*值越大表示红度越高，越小表示绿度越高；b*值越大表示黄度越高，越小表示蓝度越高。第5天时，CA的a*、b*值分别比初始升高了9.5%、27.5%，而CK则升高了40.9%、83.8%，说明CA杏鲍菇颜色变化明显慢于CK。此外CA和CK的b*值变化幅度大于a*值，说明杏鲍菇货架期的颜色主要是向黄色转变，偏向红色。h为色度角，其取值范围为0～180，值由小到大所指示的颜色依次为紫红、红、橙红、橙、黄、黄绿、绿和蓝绿。货架期间，CA的h值维持在100以上，略微高于CK，再一次说明CA黄度值要低于CK。随着时间的推移，CA杏鲍菇的感官品质略有下降，但得分还维持在4以上，为比较能接受程度，而CK的感官得分迅速下降，第4天就已经降到2以下，说明此时的杏鲍菇可接受程度很低，几乎完全丧失商品性。

2.2 主成分分析

图1 气调对杏鲍菇主成分因子载荷的影响Fig.1 Controlled atmosphere effects on PCA Loadings of Pleurotus eryngii

图2 气调对杏鲍菇主成分得分的影响Fig.2 Controlled atmosphere effects on PCA scores of Pleurotus eryngii

由图1、2可知，前两个主成分（PC1和PC2）累积贡献率达90.46%，可以较好地反映整体数据信息。其中，颜色、品质、气味、L*值、h值在PC1的正坐标处具有较高载荷，a*值、b*值、质量损失率在PC1负坐标处载荷较高，所以PC1主要反映的是杏鲍菇的感官品质。PC1很好地区分了同一天内CA和CK的样本，说明，CA对杏鲍菇的颜色、品质、气味、L*值、a*值、b*值、h值、质量损失率的变化影响较明显，特别是对颜色影响较大。因为无论是感官得分还是色差计测量值，在PC1上均有较大载荷。此外，PC1还较好地将CA和CK的样本整体区分开来，即CA组所有样本大致集中在PC1正坐标处，CK组所有样本（除第1天）都分布在PC1负坐标处。

PC2正坐标处载荷较高的指标有硬度、蛋白质含量、pH值，PC2负坐标处具有较高载荷的是总糖含量、相对电导率，说明PC2主要代表的是杏鲍菇的生理生化特性。PC2同PC1一样，较好地区分了同一天内CA和CK的样本。此外，PC2还较好地将CA或CK的货架前期（1、2、3 d）和货架后期（4、5 d）的样本区分开来，即货架前期样本都集中在PC2负坐标处，货架后期样本大致集中在PC2正坐标处（除5 d CK）。说明随着时间的推移，总糖含量、硬度、蛋白质含量、相对电导率、pH值变化较大。

2.3 相关性分析

从表3可看出，杏鲍菇硬度与质量损失率、相对电导率呈现极显著负相关关系（P＜0.01），与蛋白质含量、颜色存在极显著正相关关系（P＜0.01），与b*值显著负相关（P＜0.05），与L*值、h值、气味、品质显著正相关（P＜0.05），与其他指标相关性不显著；杏鲍菇质量损失率与相对电导率、a*值、b*值、pH值相关性为正，与其他指标显著负相关（P＜0.05）；蛋白质、颜色、品质、气味与相对电导率的相关系数分别为－0.688、－0.745、－0.627、－0.627，具有显著负相关性（P＜0.05）；pH值与所有指标相关性均未达到显著水平；总糖及蛋白质含量均与a*、b*值均存在极显著负相关关系（P＜0.01），与L*值、h值、颜色、品质、气味呈现显著正相关关系（P＜0.05）；而3 种感官指标（颜色、品质、气味）之间表现出极显著相关性（P＜0.01），类似地，色度相关的4 个理化指标（L*、a*、b*、h值）之间也呈现显著相关性（P＜0.05）。

2.4 偏最小二乘分析

图3 以品质为因变量的偏最小二乘回归分析模型的相关载荷图Fig.3 Correlation loading plot from partial least squares regression model of Pleurotus eryngii using quality as dependent variable

表3 杏鲍菇感官指标与理化指标的相关性分析Table3 Correlation between quality and physicochemical indexes of Pleurotus eryngii

选取所有理化指标为自变量（X），品质为因变量（Y），建立偏最小二乘回归分析模型。由图3可知，前两个因子解释了X变量的74.24%以及Y变量的6.10%。其中，a*值、b*值、pH值、质量损失率、相对电导率位于因子1的负坐标处，表明其与杏鲍菇品质呈负相关，其他理化指标均位于因子1的正坐标处，与品质存在正相关关系。此外，品质位于因子2的正坐标处，与L*值、硬度相关性较强。

2.5 通径分析

使用理化指标对品质做线性回归分析，得到线性回归方程Y=0.000 001 048－0.409 8X1－0.793 5X2－0.231 5X3＋0.170 7X4－0.065 92X5＋0.223 7X6－0.834 4X7－0.691 3X8－0.595 5X9。式中：X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9分别代表硬度、质量损失率、相对电导率、总糖含量、蛋白质含量、pH值、L*值、a*值、b*值。调整决定系数R2=0.999 9，并进行显著性检验，F=759.047 1，P=0.028 2，说明该方程有显著意义，进一步做通径分析。

各物质对品质的直接通径系数由大到小依次为L*值、质量损失率、a*值、b*值、硬度、相对电导率、pH值、总糖含量、蛋白质含量（表4）。具体来看，L*值对品质的直接通径系数高达－0.834 4，表明L*值对品质有较大的负直接作用，同时L*值通过质量损失率、a*值、b*值产生较大的正间接作用。a*值、b*值、质量损失率均与品质有较高的直接相关性且三者主要通过硬度、L*值起间接作用。蛋白质含量的直接通径系数较小，但通过硬度、质量损失率、L*值、a*值、b*值对杏鲍菇品质产生较高间接作用。另外，硬度、相对电导率均对杏鲍菇品质起一定的负直接作用，而总糖含量、pH值则起一定正直接作用。

表4 以品质为因变量的通径分析结果Table4 The results of path analysis using quality as dependent variable

3 讨 论

单因素方差分析是食品领域中应用最广泛的统计分析方法，它主要研究在某单一因素影响过程中，因变量在各个因素水平下平均值之间的差异[15]。本研究首先对数据进行了单因素方差分析。结果表明，与CK相比，CA（30% CO2＋2% O2）可以显著抑制杏鲍菇质量减少、硬度及蛋白质含量的下降，与Fernández-León等[16]在西兰花、Singh等[17]在番石榴中的研究结果一致。CA的pH值在第1天迅速下降，且在之后的货架期中始终低于CK，有可能是因为高体积分数CO2提高了果实细胞内H+、HCO3-的含量[18]。而总糖含量经历了先上升再下降的过程，CA比CK后达到峰值，说明30% CO2＋2% O2延缓了多糖（如细胞壁）降解；CA总糖含量达到峰值后缓慢下降，货架期结束时糖含量为CK的1.29 倍，说明CA可以抑制杏鲍菇的分解代谢及总糖的消耗[19]。

产品色泽是评价食用菌品质的重要指标之一。本实验中CA和CK之间的L*、a*、b*值均差异显著，说明CA处理显著维持了杏鲍菇的亮度，抑制菇体向黄色转变。而感官评定中的颜色得分，与以上3个理化指标相关性均达极显著，说明货架期间，随着时间的推移，杏鲍菇颜色变化非常明显。此外，CK相对电导率增幅大于CA，说明CA抑制了细胞膜透性增加，减少底物与酶接触，降低了褐变发生[20]，这一变化与杏鲍菇色度的变化相吻合。

PCA是利用降维思想，在损失很少信息的前提下把多个指标转化为几个综合指标的多元统计方法[21]。本研究使用主成分分析对杏鲍菇各理化指标及感官指标进行了降维处理，得到两个具有代表性的主成分。其中，PC1主要代表杏鲍菇感官品质，PC2主要反映杏鲍菇理化特性。研究结果表明，PC1和PC2共同作用可将每一个样本分别区分开来；30% CO2＋2% O2主要影响了杏鲍菇的颜色、品质、气味、L*值、a*值、b*值、h值的变化，其中对杏鲍菇颜色的影响最为显著；而杏鲍菇货架期1、2、3 d的总糖含量、硬度、蛋白质含量、质量损失率、相对电导率、pH值与4、5 d相比差异较大，说明杏鲍菇品质从货架期第4天开始劣变加速。王友升等[10]利用主成分分析法对不同贮藏时间及处理的李果实进行了较好的区分。周博等[22]对4 ℃条件下放置4 周鸡蛋的新鲜度进行主成分分析，发现主成分1、2可以较好地区分第1、2周及第3、4周的样品，因为从第3周开始，鸡蛋挥发物变化逐渐增大，导致采用主成分分析区分效果明显。

偏最小二乘回归分析法适用于严重多重相关的自变量与因变量的回归建模[23]；而通径分析是应用通径系数分析方法，在相关分析与回归分析基础之上，进一步研究因变量与自变量之间的数量关系，并将相关系数分解为直接作用系数和间接作用系数，以揭示各个因素对因变量的相对重要性[24]。本研究的偏最小二乘与相关性分析的结果表明，硬度、蛋白质含量、总糖含量、L*值、h值与品质显著正相关，而质量损失率、相对电导率、a*值、b*值与品质负相关关系显著。结合通径分析可知，L*值是影响品质的主要因素，它主要通过自身的直接作用和a*值、b*值、质量损失率的间接作用来对杏鲍菇的品质造成影响。而a*值、b*值、质量损失率通过硬度、L*值对品质起间接正作用。说明色度尤其是亮度值与杏鲍菇品质密切相关。

4 结 论

单因素方差分析、主成分分析、相关性分析、偏最小二乘回归分析、通径分析这5 种多变量分析方法的综合结果表明，与对照相比，高CO2结合低氧的气调处理可以显著维持杏鲍菇感官品质，主要对硬度、质量损失率、蛋白质含量、相对电导率、色度影响较为明显。品质与硬度、蛋白质含量、总糖含量、L*值、h值显著正相关，而与质量损失率、相对电导率、a*值、b*值显著负相关，说明气调处理主要通过减缓硬度和L*值下降、蛋白质分解等来显著抑制杏鲍菇品质劣变。其中，L*值通过自身的直接作用和a*值、b*值、质量损失率的间接作用对杏鲍菇商品性造成最直接最显著的影响。

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Multivariate Analysis of the Effects of Controlled Atmosphere Treatment on Quality of Pleurotus eryngii Mushroom during Shelf-life

ZHANG Xuan1,2, HU Hua-li1, WANG Yu-ning1, LI Peng-xia1,*
(1. Institute of Agro-product Processing, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China; 2. College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

The effects of controlled atmosphere (CA, 30% CO2+ 2% O2) on Pleurotus eryngii quality during shelf-life at 20-25 ℃and 90%-95% relative humidity (RH) were analyzed by one-way analysis of variance, principal component analysis (PCA), correlation analysis, partial least squares regression, and path analysis. An atmosphere of 21% O2and 0.03% CO2was used as control (CK). The results showed that CA alleviated weight loss, inhibited the decrease of hardness, protein and total sugar content, maintained the lower electrical conductivity and pH, and contributed to the higher brightness and sensory score of Pleurotus eryngii. PCA indicated that CA exhibited a significant influence on Pleurotus eryngii color; total sugar, hardness, protein, weight loss, electrical conductivity, and pH changed dramatically during storage. Partial least squares regression and correlation analysis showed that the hardness, protein, total sugar, L*, and h displayed a significantly positive correlation with sensory quality score (P ＜ 0.05) and the weight loss, a*, b*, and electrical conductivity had a significantly negative correlation with sensory quality score. Path analysis suggested that L* was the main factor affecting the quality of Pleurotus eryngii by exerting the direct (L*) and indirect (by affecting a*, b*, and weight loss) influence. In conclusion, CA has effects on several physicochemical indexes of Pleurotus eryngii and mainly exerts its influence on color indexes (L*, a* and b*).

Pleurotus eryngii; controlled atmosphere; quality; multivariate analysis

TS255.3

A

1002-6630（2014）20-0265-06

10.7506/spkx1002-6630-201420052

2014-01-11

国家自然科学基金青年科学基金项目（31301583）；江苏省农业科技自主创新资金项目（CX（13）5058）

张璇（1988—），女，硕士，研究方向为果蔬保鲜。E-mail：zhangxuan198806@163.com

*通信作者：李鹏霞（1976—），女，副研究员，博士，研究方向为果蔬保鲜与加工。E-mail：pengxiali@126.com