UV-C处理对双孢蘑菇采后品质的影响

徐丽婧,常明昌,孟俊龙,高丽朴

(1.山西农业大学食品科学与工程学院,山西太谷 030801;2.北京市农林科学院蔬菜研究中心,北京 100097)



UV-C处理对双孢蘑菇采后品质的影响

徐丽婧1,常明昌1,孟俊龙1,高丽朴2,*

(1.山西农业大学食品科学与工程学院,山西太谷 030801;2.北京市农林科学院蔬菜研究中心,北京 100097)

本文以双孢蘑菇为材料,研究了不同剂量的短波紫外线(UV-C)对双孢蘑菇低温贮藏期间的失重率、硬度、颜色、可溶性固形物含量、细胞膜透性、PPO活力和微生物的影响。双孢蘑菇子实体先用0、0.3、0.6、0.9、1.2 kJ/m2剂量的UV-C处理,随后放入4 ℃冷库存放16 d。结果表明:适当的短波辐照(0.6 kJ/m2)处理可以抑制细胞膜透性的增加,延缓可溶性固形物含量的降低,在一定程度上延缓软化和褐变。对嗜冷菌、大肠杆菌、酵母和霉菌有显著性抑制作用。较大剂量(0.9、1.2 kJ/m2)会对双孢蘑菇的表皮细胞产生伤害,使得细胞膜透性增加,导致可溶性固形物含量的降低,失重率增加以及褐变的加剧。

短波紫外线处理,采后生理,双孢蘑菇

作为世界第一大食用菌,双孢蘑菇(Agaricusbisporus)不仅味道鲜美,而且富含多种抗癌、抗肿瘤的活性成分,具有药用及保健功效[1-2]。由于新鲜双孢蘑菇营养丰富,含水量高,呼吸强度大,采后存放环境多为低温高湿条件,因此,鲜菇保鲜期极短且极易发生褐变、腐烂,严重影响蘑菇的商品性状,缩短货架期[3]。常用的保鲜方如化学保鲜和物理保鲜,均能在一定程度上对双孢蘑菇起到保鲜效果。但是,化学保鲜法如硫熏或亚硫酸盐漂白,容易造成二氧化硫残留超标。更有不法菇农使用荧光粉生产“毒蘑菇”,造成安全隐患。物理保鲜如低温保鲜、气调冷藏等需较大成本建造冷库等基础设施。相对而言,短波UV-C处理是一种无化学残留、操作简便、成本低廉的物理保鲜法[2,4]。

短波UV-C(280-100 nm)辐照可有效降低果蔬包括食用菌的腐败、后熟。姜天甲等人发现2 kJ/m2或4 kJ/m2短波紫外线处理可以延长香菇的贮藏期[4]。周春梅等人发现适当的UV-C其能显著抑制白玉菇的呼吸强度,延长货架期[5]。李波等人报道了UV-C可以抑制鸡腿菇在贮藏期的后熟,但照射时间不宜过长[6]。本文研究了不同剂量的短波紫外线辐照对双孢蘑菇采后品质的影响,并从微生物特征的角度探讨UV-C对抑制双孢蘑菇腐烂、延缓衰老的作用,以筛选适宜双孢蘑菇的短波紫外线照射剂量,为双孢蘑菇UV-C处理保鲜研究提供依据。

1　材料与方法

1.1材料

双孢蘑菇采摘于北京郊区,品种为As2796。清晨采收,挑选洁白、未开伞、无病虫害、无机械损伤、大小、成熟度一致的双孢蘑菇,采收后立即运回实验室,随机分成五组进行UV-C辐照。

1.2UV-C处理方法

将双孢蘑菇用距离35 cm的紫外灯照射(有效波长为254 nm)。辐照时长为0(CK)、75、150、225、300 s。辐照剂量经紫外线强度计(97650,美国Coleparmer)测得辐照剂量分别为0(CK)、0.3、0.6、0.9、1.2 kJ/m2。照射时间一半时反转双孢蘑菇,使其照射均匀。每组处理量为多30个双孢蘑菇,重复3次。

1.3包装贮藏

经处理的双孢蘑菇置于塑料盒(17.5 cm×12 cm×7 cm)并装入PE保鲜袋(350 mm×250 mm×0.02 mm)并折口,贮藏在4±1 ℃的冷库中。每四天取样测试生理生化及微生物指标。

1.4测量指标与方法

1.4.1失重率双孢蘑菇的失重率采用称量法[7]。

1.4.2硬度双孢蘑菇子实体硬度通过果实硬度计(GY-4型,探头直径7.9 mm)来测定[8]。每个处理选取10个双孢蘑菇,每个蘑菇菌盖上选取三个部分进行测定。

1.4.3颜色亮度L*和红度a*采用校正过的CR-400色彩色差计进行颜色测定。每个处理选取10个双孢蘑菇进行测定。

1.4.4可溶性固形物含量可溶性固形物含量通过手持折光仪(PR-100,日本ATAGO)测定,其结果用%表示。

1.4.5细胞膜透性用电导率法测定[6]。

1.4.6多酚氧化酶(PPO)邻苯二酚比色法[9]。

1.4.7微生物检测在无菌条件下,对双孢蘑菇样品进行菌落总数、嗜冷菌、大肠杆菌以及酵母和霉菌的计数。将样品用均质机混匀,称取25 g样品置于装有225 mL无菌水的锥形瓶中,混匀后按照1∶10进行系列梯度稀释。根据GB4789.2-2010,菌落总数和嗜冷菌均选用营养琼脂培养基,菌落总数在36 ℃培养2天后进行计数。嗜冷菌则是在4 ℃培养7天后计数。根据GB4789.3-2010采用MPN计数法进行大肠菌群计数,选用月桂基硫酸盐胰蛋白胨肉汤培养基和煌绿乳糖胆盐肉汤培养基。酵母和霉菌选用PDA培养基,28 ℃培养5～7天后计数[10]。

1.5数据处理

使用Excel对数据进行统计分析,计算标准偏差并制图。用DPS软件进行差异显著性分析。

2　结果与讨论

2.1短波紫外线辐照对双孢蘑菇失重率的影响

重量的减少会造成经济损失。此外,失重率超过4%～6%会使果蔬表面产生肉眼可见的皱缩,因此失重率是一个非常重要的参数[11]。采后双孢蘑菇子实体的重量损失主要来自两个方面:一是呼吸作用,使得干物质损耗;二是水分的蒸发。双孢蘑菇表面无明显的表皮组织,极易发生蒸腾失水。不同短波紫外线处理时间对双孢蘑菇失重率的影响如图1所示。

图1　不同短波紫外线处理对双孢蘑菇失重率的影响Fig.1　Effect of UV-C treatment on weight loss of Agaricus bisporus stored at 4 ℃ for 16 d

由图1可知,在贮藏期间,不同处理组的失重率均呈现上升趋势。0.3,0.6,0.9 kJ/m2处理组失重率始终保持较低水平,与对照组无显著差异(p>0.05)。1.2 kJ/m2处理组的双孢蘑菇的失重率在第8 d高于对照组失重率,到第12 d差异显著(p<0.05)。原因可能是低剂量的短波紫外线处理可以在一定程度上降低呼吸速率。但是高剂量紫外线照射后可能立刻会使双孢蘑菇产生表面损伤,引起伤呼吸,使得水分蒸发加速[12]。

2.2短波紫外线辐照对双孢蘑菇硬度的影响

质地疏松与否也是影响双胞菇采后品质和货架期的限制性因素。不同UV-C照射时间对双孢蘑菇硬度的影响如图2所示。在贮藏期间,双孢蘑菇的硬度均呈现下降趋势。其中1.2 kJ/m2处理组的双孢蘑菇的在贮藏后期硬度下降最缓慢。0.3 kJ/m2和对照组的硬度较为接近,第4 d时两组处理仍保持较高硬度,第8 d时硬度开始急速下降。硬度的改变与双孢蘑菇子实体在贮藏过程中失水以及纤维老化有关[5]。此外,Jiang等人发现微生物如假单胞菌,会对食用菌的细胞结构造成破坏,引起蘑菇软化[10]。因此适当的UV-C照射处理能杀灭部分微生物,在一定程度上延缓软化,但与对照组相比差异不显著(p>0.05)。

图2　不同短波紫外线处理对双孢蘑菇硬度的影响Fig.2　Effect of UV-C treatment on firmness of Agaricus bisporus stored at 4 ℃ for 16 d

2.3短波紫外线辐照对双孢蘑菇颜色的影响

蘑菇颜色是影响消费者可接受程度的重要因素,是双孢蘑菇采后主要指标,其变化程度可由白度L*值和a*值来综合反映(图3,图4)。L*值越低表明蘑菇越暗,a*值越大表明蘑菇越红,褐变严重[10]。在贮藏期间,双孢蘑菇逐渐发生褐变,各个处理的L*值均呈现下降趋势,a*值呈上升趋势。双孢蘑菇经UV-C照射后,会发生轻微褐变,且褐变程度随着UV-C照射时间的延长而加剧。因此贮藏前期(4 d)UV-C照射组的L*值比对照组低,a*值比对照组高。贮藏后期,对照组的L*值继续降低,a*值继续升高。0.3 kJ/m2和0.6 kJ/m2处理组的L*值下降缓慢,8 d后的L*值高于对照组;75 s处理的a*值始终低于对照组。0.9 kJ/m2和1.2 kJ/m2处理组的L*值下降迅速,第4 d显著低于对照组(p<0.05);a*值始终高于对照组(p<0.05)。双孢蘑菇褐变包括酶促褐变和非酶促褐变两大类。双孢蘑菇的酶促褐变中主要是多酚氧化酶(PPO)引起的,非酶促褐变主要是病原菌性褐变,如托拉斯假单胞菌[12]。尽管短波辐照对于降低PPO活力无显著性影响,但是适当剂量的短波辐照(0.3 kJ/m2和0.6 kJ/m2)处理能杀灭部分微生物,在一定程度上延缓褐变。较高剂量辐照(0.9 kJ/m2和1.2 kJ/m2)虽有显著抑菌效果,但是会对双孢蘑菇的表皮细胞产生伤害,导致褐变的加剧。该结果与Guan等的研究相似,UV-C照射过的双孢蘑菇的白度比对照组低,且随着辐照剂量的增加褐变增加[13]。对生菜和小菠菜的研究也发现高剂量的UV-C照射会导致细胞损伤[14]。

图3　不同短波紫外线处理对双孢蘑菇L*值的影响Fig.3　Effect of UV-C treatment on L* value of Agaricus bisporus stored at 4 ℃ for 16 d

图4　不同短波紫外线处理对双孢蘑菇a*值的影响Fig.4　Effect of UV-C treatment on a* value of Agaricus bisporus stored at 4 ℃ for 16 d

2.4短波紫外线辐照对双孢蘑菇可溶性固形物的影响

双孢蘑菇采后作为活的有机体且呼吸代谢仍在继续,可溶性固形物含量逐渐降低。贮藏后期随着蒸腾失水,可溶性固形物含量开始上升(图5)。其中0.3 kJ/m2和0.6 kJ/m2处理组的可溶性固形物含量显著高于对照组(p<0.05)。而1.2 kJ/m2处理组的可溶性固形物含量一直处于较低水平。可见适当的UV-C照射处理能延缓可溶性固形物含量的降低,在一定程度上延缓软化,降低新陈代谢速率。但高剂量的UV-C照射会对双孢蘑菇细胞造成伤害,使得膜透性增加,伤呼吸代谢增强,与对照组相比呼吸基质消耗快[8]。

图5　不同短波紫外线处理对双孢蘑菇可溶性固形物的影响Fig.5　Effect of UV-C treatment on total soluble solids of Agaricus bisporus stored at 4 ℃ for 16 d

2.5短波紫外线辐照对双孢蘑菇细胞膜透性的影响

细胞膜透性与细胞膜的完整程度有关。双孢蘑菇在贮藏过程中,随着子实体组织的不断衰老,细胞膜透性逐渐增大,细胞中电解质不断向外渗透,相对电导率逐渐增强。释放出的酚类底物和进入细胞质中的分子氧可以引起酶促氧化和非酶氧化的协同反应,加速双孢蘑菇的衰老[15]。由图6可知,在贮藏前期,UV-C照射组的相对电导率低于对照组。但0.9 kJ/m2和1.2 kJ/m2处理会导致菇体表面产生伤害,故随着贮藏时间的延长,伤害逐渐加剧,破坏了细胞结构,导致细胞膜透性增高。故到第12天时,两处理组相对电导率急剧增大。0.3 kJ/m2和0.6 kJ/m2处理组的相对电导率则一直低于对照组。表明适宜的UV-C照射可以在一定程度上抑制细胞膜透性的增加。

表1　不同短波紫外线处理对微生物的影响

图6　不同短波紫外线处理对双孢蘑菇相对电导率的影响Fig.6　Effect of UV-C treatment on relative electrolyte leakage rate of Agaricus bisporus stored at 4 ℃ for 16 d

2.6短波紫外线辐照对双孢蘑菇PPO的影响

多酚氧化酶的酶促褐变是双孢蘑菇褐变的最主要原因。在有氧存在的条件下,菇体内的酚醛类物质经多酚氧化酶的催化作用,将无色的酚类氧化物氧化成红褐色的醌,酶再与氨基酸反应,氧化、缩合、重合生成类黑色聚合物,其化合物积聚呈褐色。其中最根本的因素是菇体本身的酶量和酶活性。不同短波紫外线处理时间双孢蘑菇PPO含量的变化曲线如图7所示。

图7　不同短波紫外线处理对双孢蘑菇PPO含量的影响Fig.7　Effect of UV-C treatment on PPO activity of Agaricus bisporus stored at 4 ℃ for 16 d

在贮藏期间,双孢蘑菇的PPO活性呈现上升趋势。PPO的活性在第12 d达到高峰,与伽马射线不同[3],各个处理组和对照组之间PPO活力无显著性差异(p>0.05)。Koorapati等人发现电子束对双孢蘑菇的PPO活性无显著性影响[16]。

2.7短波紫外线辐照对双孢蘑菇表面微生物的影响

双孢蘑菇营养丰富,子实体含水量高,采后极易滋生微生物,如细菌、霉菌、酵母等,而发生腐败变质。即使在低温下,双孢蘑菇仍会受到低温菌的污染。不同短波紫外线处理时间对微生物的影响如表1所示。UV-C处理对微生物都有一定的抑制作用。其中对酵母和霉菌的抑制作用最显著,到8 d仍未检出。在贮藏期间,UV-C处理组的大肠杆菌数显著性低于对照组。UV-C对嗜冷菌也有较好的抑制效果,贮藏前期(0～8 d)UV-C处理组显著低于对照组。较高剂量UV-C(0.9 kJ/m2和1.2 kJ/m2)处理可以显著抑制菌落总数的增加。

3　结论

适当剂量的UV-C处理能抑制细胞膜透性的增加,杀灭部分微生物,降低PPO的活力,在一定程度上延缓褐变。较高剂量辐照可以有效抑制双孢蘑菇表面微生物的增长,延缓子实体软化和可溶性固形物含量的降低,但会对双孢蘑菇的表皮细胞产生伤害,导致褐变的加剧。因此,辐照剂量为0.6 kJ/m2的双孢蘑菇可以抑制细胞膜透性的增加,延缓可溶性固形物含量的降低,在一定程度上延缓软化和褐变。对双孢蘑菇表面微生物如嗜冷菌、大肠杆菌、酵母和霉菌有显著性抑制作用。

为提高短时间低剂量紫外线短波辐照对双孢蘑菇保鲜效果,如抑制细胞膜透性、延缓软化等,同时降低长时间高剂量紫外辐照对蘑菇表皮的损伤,可以结合其他保鲜方法综合使用,需要进一步的研究。

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Effect of ultraviolet-C irradiation on quality and microbial characteristics ofAgaricusbisporus

XU Li-jing1,CHANG Ming-chang1,MENG Jun-long1,GAO Li-pu2,*

(1.College of Food Science and Engineering,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801,China;2.Vegetable Research Center,Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Beijing 100097,China)

The effects of different doses of UV-C irradiation(0,0.3,0.6,0.9,1.2 kJ/m2)on physicochemical responses and microbial characteristics on the storage ofAgaricusbisporusunder low temperature(4 ℃)were studied. Mushroom weight loss,firmness,color,total soluble solids,activities of polyphenol oxidase(PPO)and microbial were measured. The results showed that UV-C treatment in 0.6 kJ/m2could disinfect microorganism in a certain extent,minish membrane permeability,inhibit PPO activity and delay browning,but no significant difference. The more obvious effects of reduction in microbial counts compared with the control could be found with elongation of UV-C irradiation. The high doses of UV-C treatment could delay the changes in firmness and total soluble solids. But at the same time,damages such as browning and membrane permeability enhancement would be stronger.

Ultraviolet treatment,postharvest physiology,Agaricusbisporus

2015-06-08

徐丽婧(1985-)，女，讲师，主要从事食用菌贮藏和食用菌活性物质的研究，E-mail:xulijing383942909@163.com。

高丽朴(1954-)，女，研究员，主要从事蔬菜采后流通保鲜，E-mail:13934186331@163.com。

山西农业大学引进人才科研启动项目(2014YJ09)；2014年度山西省煤基重点科技攻关项目(FT2014-03)。

TS255.3

A

1002-0306(2016)01-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.01.000