低功率微波处理对香菇采后生理及品质的影响

何雨婷,郭艳明,张林玉,李明霞,何友保,董　明,3,*

(1.安徽农业大学茶与食品科技学院,安徽合肥 230036; 2.安徽宁国农林科技有限公司,安徽宁国 242300; 3.合肥市农产品加工研究院,安徽合肥 230036)



低功率微波处理对香菇采后生理及品质的影响

何雨婷1,郭艳明1,张林玉1,李明霞1,何友保2,董明1,3,*

(1.安徽农业大学茶与食品科技学院,安徽合肥 230036; 2.安徽宁国农林科技有限公司,安徽宁国 242300; 3.合肥市农产品加工研究院,安徽合肥 230036)

采用130 W微波输出功率连续照射处理新鲜香菇2～5 min,用打孔PE袋包装,3 ℃低温冷藏40 d,定期测定多酚氧化酶(PPO)、丙二醛(MDA)、呼吸速率、香菇多糖、颜色、失重等生理指标。实验结果表明:贮藏40 d之后,微波处理2～4 min对香菇失重率和颜色影响不大;微波处理3 min对香菇丙二醛含量的抑制明显;微波处理4 min对香菇多酚氧化酶和呼吸速率的抑制效果最好,香菇多糖含量最高为0.54%,商品率达到92%。微波保鲜香菇的最佳条件为130 W处理4 min,保鲜期40 d。

香菇,微波,非热效应,采后生理

香菇是世界上第二大食用菌,药食两用,高蛋白,低脂肪,具有极高的营养价值[1]。每100 g香菇干品中蛋白质含量在18 g左右,高于平菇、蘑菇、银耳等其他食用菌;每100 g香菇干品脂肪含量在1.8 g左右,而碳水化合物含量在50%以上;香菇中含有16种氨基酸,在人体必需的8种氨基酸中香菇中就含有7种[2],香菇含有麦角甾醇、香菇素和香菇多糖等生物活性成分,且味道鲜美,在民间有“山珍”之称,并视为菇中之王。

鲜香菇的水分含量很高,表面没有任何保护结构[3],容易受到微生物的侵染。采后的香菇常温下贮藏2～3 d后,菌盖及菌褶就会出现褐变现象,且香菇采后呼吸作用和蒸腾作用强烈,其生理作用比果蔬更加旺盛,在非酶及酶促褐变下香菇会变色,还会有异味,这大大加深了鲜香菇贮藏的难度,并制约了香菇的生产,加大了香菇贮运的损失[4]。

目前,香菇的保鲜方式有很多如1-MCP药剂保鲜、涂膜保鲜、低温保鲜、气调保鲜、辐照保鲜等[5]。然而有些保鲜方法会存在处理繁琐或贮藏效果不理想等问题,在生产中很少大规模应用。如今国内开始利用微波对食品进行保鲜,并有了一定的进展[6-8]。微波保鲜技术是微波热效应和非热效应共同作用的结果,微波的热效应主要用于快速升温杀菌工艺;而非热效应则是使生物体内的蛋白质和生理活性物质发生变异,而丧失活力或死亡。微波存在的非热效应尚未能引起足够的重视,相关研究甚少[9]。本文运用微波的非热生物效应处理香菇进行保鲜,旨在探索微波保鲜的新途径。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

香菇由安徽宁国香菇专业合作社提供,采收后立即运回实验室,选取无病虫害、无开伞、大小均一和无机械损伤的香菇用于实验;0.03 mm的聚乙烯(PE)打孔保鲜袋港新包装有限公司;三氯乙酸、硫代巴比妥酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇6000、无水醋酸钠、苯酚均为分析纯(AR),国药集团化学试剂有限公司。

SAM-255型微波系统美国CEM公司;LR20-A高速冷冻离心机北京雷勃尔冷冻离心机有限公司;UV-5800PC型紫外分光光度计上海元析仪器有限公司;CR-400手持色差仪柯尼卡美能达(中国)投资有限公司;GT-2000便携式红外CO2气体检测仪深圳市科尔诺电子科技有限公司;ZK型系列组合式冷库中国常州银雪制冷设备有限公司。

1.2实验方法

1.2.1微波处理采后4 h运回安徽农业大学农产品加工与贮藏实验室,在2～4 ℃的冷库预冷10 h左右。挑选大小、成熟度相对一致,无病虫害、无机械损伤、无果柄,表面干爽的果实。之后将预冷处理的香菇样品平均分为5组,每组为2500 g,重复3个平行,分别装入0.03 mm打孔PE保鲜袋中,其中1组设为对照组。参考本研究组实验方法[10-11]及香菇预实验结果,使用微波130 W对香菇分别进行2～5 min的微波处理,处理后迅速测量香菇品温,温度显示均低于25 ℃,之后放入冷库中进行低温贮藏,冷库温度设置为2～4 ℃,库内相对湿度为90%,每10 d定期取样检测香菇多酚氧化酶、丙二醛、呼吸速率、香菇多糖、颜色、失重等生理指标。

1.2.2香菇呼吸速率的测定选取100 g左右的香菇放入呼吸罐,使用红外二氧化碳分析仪直接测定香菇的呼吸速率,平行3次。呼吸速率的计算公式如下[12]:

呼吸速率(mg/kg·h)

式中:F代表气体流量,mL/min;CO2ppm为仪器最终读数;t为室温,℃;W为香菇鲜重,kg。

1.2.3香菇多酚氧化酶(PPO)活性的测定酶液制备:称取5 g香菇样品,置于研钵中,加入5 mL提取缓冲液,在冰浴条件下研磨成匀浆,于4 ℃、12000 r/min离心30 min,收集上清液即为酶提取液,0～4 ℃保存备用。

活性测定:取一只试管,加入4 mL 50 mmol/L、pH5.5的乙酸-乙酸钠缓冲液和1.0 mL 50 mmol/L邻苯二酚溶液,最后加入100 μL酶提取液,同时立即开始计时。将反应混合液倒入比色杯中,置于分光光度计样品室中,以蒸馏水为参比,在反应15 s时开始记录反应体系在波长420 nm处吸光度值,作为初始值,然后每隔1 min记录一次,连续测定,至少获得6个点的数据,重复3次。以每克香菇样品每分钟吸光度变化值增加1为1个活性单位,单位是ΔOD420/min·g。计算公式为:

式中:V代表样品提取液总体积,mL;Vs代表测量时所取样品液体积,mL;m代表样品质量,g。

1.2.4香菇丙二醛(MDA)含量的测定称取1.0 g香菇样品,加入5.0 mL 100 g/L TCA溶液,研磨匀浆后,于4 ℃、10000 r/min,离心20 min,收集上清液,低温保存备用。取2.0 mL上清液(对照空白管中加入2.0 mL 100 g/L TCA溶液代替提取液),加入2.0 mL 0.67% TBA,混合后在沸水浴中煮沸20 min,取出冷却后再离心一次。分别测定上清液在450、532、600 nm波长处的吸光度值,重复3次[13]。每克果蔬样品中的丙二醛含量以(μmol/g·L)表示,计算公式为:

式中:c表示反应混合液中丙二醛浓度,c(μmol/L)=6.45×(OD532-OD600)-0.56×OD450;V表示样品提取液总体积,mL;Vs代表测定时所取样品提取液体积,mL;M代表样品质量,g。

1.2.5香菇多糖的测定使用苯酚-硫酸法[14]进行测定。

1.2.7香菇失重率测定定期称量每一组香菇重量并记录,计算贮藏前后香菇失重率。

1.2.8商品率的测定贮藏40 d之后,检查剔除腐烂、变质、有异味的香菇,以重量法计算对照组和处理组香菇的商品率,商品率公式如下:

1.3数据处理与方法

实验数据先使用EXCEL制图,再用SPSS17.0软件进行显著性分析。

2　结果与分析

2.1微波处理对香菇呼吸速率的影响

果蔬的呼吸作用会消耗体内的有机养分,呼吸速率过大,会大幅度降低果蔬的食用品质和贮藏性,有效的降低香菇的呼吸速率可以更好的延长香菇的贮藏时间。如图1,各组处理的香菇呼吸速率在前10 d均有大幅度的降低,这与低温贮藏条件有关,低温可抑制果蔬的呼吸速率。经分析微波2、3、4、5 min较对照组均存在显著性差异(p<0.05),呼吸速率均低于对照组,其中微波4 min处理条件下香菇呼吸速率最低,表明低功率微波处理有效抑制香菇的呼吸作用。

图1　微波处理对香菇呼吸速率的影响Fig.1　Effect of microwave treatment respiration rate of mushroom

2.2微波处理对香菇多酚氧化酶活性的影响

贮藏期间,微波处理组和对照组多酚氧化酶活性的变化如图2。多酚氧化酶是导致香菇子实体褐变的主要酶,多酚氧化酶活性大小对于后期贮藏过程中香菇的品质有影响。多酚氧化酶活性越小,后期贮藏中的褐变程度越容易控制。图2中可以看出,随着贮藏时间的增加,多酚氧化酶活性总体呈上升趋势,这与贮藏期间香菇的相关代谢有关;在30 d之后,多酚氧化酶活性有小幅度的下降,这可能是部分酶失活的原因;贮藏40 d时,经微波2、3、4、5 min处理的香菇多酚氧化酶均显著低于对照组(p<0.01),其中,微波4 min和5 min处理组的多酚氧化酶活性明显低于微波2 min和微波3 min,而微波4 min与微波5 min之间差异不显著(p>0.05)。根据Murr[16]的研究结果,可知低温贮藏条件并不能完全抑制香菇中多酚氧化酶活性,但是结合实验结果可看出微波处理对香菇贮藏期间多酚氧化酶活性起到了一定的抑制作用。肖菲[17]等人也采用了短时的微波处理,处理后香菇的多酚氧化酶活性明显变低,这可能与微波的非热生物效应相关。

图2　微波处理对香菇多酚氧化酶活性的影响Fig.2　Effect of microwave treatment PPO activity of mushroom

2.3微波处理对香菇丙二醛含量的影响

丙二醛可以损伤香菇的生物膜,造成细胞膜系统损害、加速香菇衰老,其含量的变化可以反映香菇的衰老程度。如图3,可以看出在贮藏期间丙二醛的含量呈现增长趋势。数据分析显示,微波处理组的丙二醛含量显著低于对照组(p<0.01),微波3 min处理对丙二醛的抑制最明显,在贮藏后期丙二醛值最低;微波5 min处理与微波4、2 min之间差异不显著(p>0.05)。说明适当的微波处理强度可有效减缓香菇细胞中脂质自由基的产生,抑制了脂质自由基的过氧化作用,进而减少丙二醛的积累。

图3　微波处理对香菇丙二醛的影响Fig.3　Effect of microwave treatment MDA content of mushroom

2.4微波处理对香菇多糖含量的影响

香菇多糖具有提高人体免疫力、抗肿瘤、抗病毒、抗氧化等生物活性,且对人体的其他细胞没有毒副作用,多糖含量是香菇贮藏品质的重要指标。如图4,在贮藏期间,多糖含量总体呈降低趋势,这是由于香菇在贮藏过程中有相关的代谢过程,会消耗香菇内积累的有机养分。经分析,在40 d时,微波各处理组的香菇多糖含量显著高于香菇对照组的香菇多糖含量(p<0.01),其中微波4 min处理组中香菇多糖含量(0.54%)明显高于其他处理组,而微波5 min与微波2、3 min之间并无显著性差异(p>0.05),由此得出微波4 min处理可以延缓香菇贮藏后期多糖含量的减少。

图4　微波处理对香菇多糖含量的影响Fig.4　Effect of microwave treatment polysaccharide content of mushroom

2.5微波处理对香菇颜色的影响

表1　微波处理对香菇颜色的影响

2.6微波处理对香菇失重率的影响

香菇失重主要是香菇水分的散失,对香菇的品性有着很大的影响。表2为贮藏初始和贮藏40 d后香菇的失重率。可以看出,对照组的香菇失重率高达7.38%,微波处理组的香菇失重率都在4%～6%左右,其中微波5 min处理的香菇失重率最高,而微波2、3、4 min处理的失重率均在4%左右。说明微波处理可以有效的降低香菇贮藏的失重率,但随微波处理时间的延长,失水率有上升趋势。

表2　微波处理的香菇失重率

2.7微波处理对香菇商品率的影响

商品率是指产品总量中商品量所占比重。本次实验在香菇贮藏40 d时计算每组香菇的商品率,可以直接反映每组香菇贮藏的总体效果,并作为判断最优处理条件的参考依据。如表3为每组香菇的最终商品率。每组香菇均为2500 g左右,可以看出对照组的商品率明显低于微波处理组,其中微波4 min处理的商品率最高,其外观和品质最好。

表3　香菇贮藏40 d的商品率

3　结论

3.1采用低功率130 W微波处理香菇,打孔PE袋2～4 ℃冷藏保鲜40 d,呼吸速率、多酚氧化酶活性和丙二醛含量均显著低于对照组,其中微波4 min处理呼吸速率最低,多酚氧化酶活性最小,微波3 min处理的丙二醛含量最低。

3.2微波处理在一定程度上抑制了香菇褐变,保持较高的香菇多糖含量,微波4 min处理组香菇多糖含量最高,为0.54%。

3.3微波处理的香菇失重率在4%～6%左右,对照组高达7.39%,表明微波处理可以有效的降低香菇贮藏的失重率,但随微波处理时间的延长,失水率有上升趋势;微波4 min处理的香菇商品率达到92%,其外观和品质最好。

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Effects of low power microwave treatment on physiological and quality of postharvest mushrooms

HE Yu-ting1,GUO Yan-ming1,ZHANG Lin-yu1,LI Ming-xia1,HE You-bao2,DONG Ming1,3,*

(1.Tea and Food Technology Academy,Anhui Agricultural University,Hefei 230036,China; 2.Anhui Ningguo Forestry Science and Technology Co.,Ltd.,Ningguo 242300,China; 3. Hefei Agricultural Products Processing,Hefei 230036,China)

130 W microwave output power was continuous irradiation of fresh mushrooms for 2～5 min,with perforated PE bags,3 ℃ cryogenic refrigeration 40 days,polyphenol oxidase(PPO)was regularly measured,malondialdehyde(MDA),breathing rate,lentinan,color,weight loss and other physiological indicators. The results showed that:after 40 days,2～4 min of the microwave had little effect on weight loss and color of the mushrooms. The MDA content of mushrooms got controled obviously after 3 min of the microwave,4 min of microwave made the inhibitory effect on mushroom polyphenol oxidase and respiration rate to the best,and the content of lentinan was highest,was 0.54%,the commodity rate was up to 92%. The best conditions to make the mushrooms retain freshness was under 130 W microwave processing for 4 min,the freshness limit was 40 days.

mushrooms;microwave;non-thermal effect;postharvest physiology

2015-10-22

何雨婷(1991-),女,硕士研究生,研究方向:农产品加工与贮藏,E-mail:464886115@qq.com。

董明(1958-),男,硕士,副教授,研究方向:农产品加工与贮藏,E-mail:dongm58@163.com。

安徽省大别山区农林特色产业协同创新中心项目资助。

TS255

B

1002-0306(2016)10-0338-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.10.061