真空充氮热处理对鲜切双孢蘑菇贮藏中褐变的影响

李顺峰， 李 静， 王安建， 田广瑞， 王佳琪

(河南省农业科学院 农副产品加工研究所， 河南 郑州 450002)

真空充氮热处理对鲜切双孢蘑菇贮藏中褐变的影响

李顺峰， 李 静， 王安建， 田广瑞， 王佳琪

(河南省农业科学院 农副产品加工研究所， 河南 郑州 450002)

为延缓鲜切双孢蘑菇褐变的发生，研究了不同真空度(0，-20，-40，-60，-80，-98 kPa)下充氮热处理对鲜切双孢蘑菇贮藏中的色泽以及过氧化物酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶和总酚含量的影响。结果表明，在实验范围内，真空充氮热处理可以减缓鲜切双孢蘑菇L*值(亮度)的下降速率，抑制其颜色向红色和黄色方向加重，减缓了鲜切双孢蘑菇褐变的发生；与对照组(0 kPa)和其他真空度充氮热处理相比，在40 ℃、热处理5 min时，-40 kPa和-80 kPa真空充氮可使鲜切双孢蘑菇过氧化物酶和多酚氧化酶活性保持在较低水平，而保持较高的苯丙氨酸解氨酶活性和总酚含量，进而延缓鲜切双孢蘑菇的衰老并提高其抗性。

双孢蘑菇； 鲜切； 真空充氮； 热处理； 褐变； 抑制

双孢蘑菇(Agaricusbisporus)是世界上种植规模最大、产量最多的一种食用菌，富含蛋白质、氨基酸等，脂肪含量低，并有提神、消食、平肝阳等作用，深受国内外市场的青睐[1]。双孢蘑菇菌盖表面因无明显的保护结构，在采后的贮藏、运输及加工中极易发生褐变，导致品质下降，缩短货架期[2]。因易褐变双孢蘑菇采后的常温货架期仅有1～3天[2-3]，而每年因此造成的损失约占年产量的15%左右[4]。双孢蘑菇经鲜切处理后破坏了其组织细胞结构，更易发生褐变，货架期也更短[4]。因此，鲜切双孢蘑菇研究的关键是找到切实可行的褐变控制措施。

褐变主要是由多酚氧化酶催化酚类化合物氧化形成的，而对褐变的控制主要是隔绝或消耗氧气、抑制酶的活性、降低反应底物浓度或含量[5-6]。研究表明，抽真空和热处理均可除去果蔬组织中的氧气[7]，并且热处理还可使多酚氧化酶灭活[8]，真空充氮热处理将二者有机结合，兼具二者的优势[7-9]。鉴于此，采用自主开发的真空充氮热处理设备对鲜切双孢蘑菇进行处理，考察不同真空度充氮热处理对鲜切双孢蘑菇褐变的影响，为其在鲜切双孢蘑菇褐变控制上的应用提供理论基础和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜双孢蘑菇采自洛阳奥达特食用菌技术开发有限公司，采收后分层放入贮运保鲜箱预冷20 h，立即运回实验室冷藏。选取大小、成熟度一致，颜色洁白，无开伞，无病虫害和无机械损伤的双孢蘑菇进行实验。

1.2 仪器与设备

FA2004C型分析天平，上海越平科学仪器有限公司；H2050R型台式高速冷冻离心机，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；UV1800型紫外可见分光光度计，岛津仪器(苏州)有限公司；Color Flex EZ型色差仪，美国Hunterlab公司；SHZ- B型水浴恒温振荡器，上海博远实业有限公司医疗设备厂；控制型试管研磨机，德国IKA集团；真空充氮热处理设备，河南省农业科学院自制专利设备(专利申请号201120445515.4)；Revco ExF24086V型超低温冰箱，美国Thermo公司；LHS- 250HC- Ⅱ型恒温恒湿箱，上海一恒科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

将新鲜双孢蘑菇纵切为厚度5 mm的菇片，取100 g菇片分别在真空度0，-20，-40，-60，-80，-98 kPa下进行抽真空处理，并在达到相应真空度下保持2 min。之后充入氮气使其恢复至常压，重复上述操作2次。然后在40 ℃水中处理5 min，取出，冷却沥干表面水分，放入托盘用保鲜膜包裹后在4 ℃，相对湿度85%的恒温恒湿箱中进行贮藏实验，每个处理重复3次，每2 d取样1次，样品用液氮冷冻并用研磨机粉碎后在-80 ℃冰箱中保存备用。

1.3.2 色泽的测定

采用色差计测定双孢蘑菇片的L*、a*、b*和色差(ΔE*)，每处理测定10个样，取平均值，并按式(1)计算褐变指数(BI)[10-11]。

(1)

1.3.3 过氧化物酶活性的测定

过氧化物酶(peroxidase，POD)活性的测定参照Gao等[3]和Jiang[12]的方法并略作修改。称取2.0 g双孢蘑菇粉，与50 mmol/L pH值5.5乙酸缓冲液(含0.8 g/L交联聚乙烯吡咯烷酮PVPP)冰浴提取10 min，定容至10 mL，10 000 r/min离心20 min(4 ℃)，上清液即为酶提液。移取0.5 mL酶提液加入2 mL 8 mmol/L愈创木酚(又叫邻甲氧基苯酚，用50 mmol/L pH值5.5乙酸缓冲液配制)，在30 ℃水浴中平衡5 min，然后加入1 mL 24 mmol/L H2O2，摇匀，立即计时。测定460 nm处吸光度的增加值，每30 s记录1次，记录5 min。以1 min内A460增加0.01为1个酶活力单位(U)，POD活性的单位为U/mg。

1.3.4 多酚氧化酶活性的测定

多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)活性的测定参照Gao等[3]和Jiang[12]的方法并略作修改。移取1.3.3中酶提液0.05 mL，加入2.5 mL 100 mmol/L邻苯二酚(50 mmol/L pH值5.5乙酸缓冲液配制)，摇匀，立即计时。测定398 nm处吸光度的增加值，每30 s记录1次，记录5 min。以1 min内A398增加0.01为1个酶活力单位(U)，PPO活性的单位为U/mg。

1.3.5 苯丙氨酸解氨酶活性的测定

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase，PAL)活性的测定参照Gao等[3]的方法并略作修改。称取2.0 g双孢蘑菇粉，0.4 g聚乙烯比咯烷酮PVP，并量取10 mL含5 mmol/L巯基乙醇的0.05 mol/L pH值8.5硼酸钠缓冲液，冰浴提取10 min，10 000 r/min离心15 min(4 ℃)，上清液为酶提液。吸取0.3 mL酶提液，3 mL 0.05 mol/L pH值8.5硼酸钠缓冲液，0.7 mL 0.02 mol/L L-苯丙氨酸(0.05 mol/L pH值8.5硼酸钠缓冲液配制)，总体积为4 mL。摇匀后置40 ℃水浴保温60 min，加0.1 mL 5 mmol/L HCl终止反应，若有沉淀需过滤或离心。以蒸馏水代替酶提液作为对照(调零)，在290 nm处测定吸光度。以酶提液每分钟A290增加0.01为一个酶活力单位(U)，PAL活性的单位为U/mg。

1.3.6 总酚含量的测定

总酚含量采用福林酚法测定，以没食子酸为标品制作标准曲线，总酚含量单位为mg/g[13]。

1.3.7 蛋白质含量的测定

蛋白质含量采用考马斯亮蓝法[14]测定。

1.4 数据处理与统计

所有实验平行3次，实验结果用平均值±SE表示，采用SPSS 22.0软件进行ANOVA分析(显著性水平p<0.05)，采用Origin 9.2软件作图。

2 结果与讨论

2.1 真空度与色泽的关系分析

色泽是消费者判断一种农产品是否可接受的重要参数[15]，褐变是鲜切双孢蘑菇品质劣变的重要因素。通过测定贮藏中不同真空度下充氮热处理对鲜切双孢蘑菇L*、a*、b*、ΔE*和BI等指标的影响来反映鲜切双孢蘑菇的颜色变化[3, 11, 16]。随着贮藏时间的延长，各真空充氮热处理组鲜切双孢蘑菇的L*值逐渐减小，a*、b*、ΔE*和BI均逐渐增大，且各指标均达到显著水平(p<0.05)。说明随着贮藏时间的延长，鲜切双孢蘑菇的亮度逐渐下降，并逐渐向红(a*值增大)、黄(b*值增大)方向发展(见表1)。与对照组(0 kPa)相比，各真空处理组均可延缓鲜切双孢蘑菇L*值的降低速率和a*值、b*值的增加速率。真空充氮热处理鲜切双孢蘑菇贮藏至12 d时，-40 kPa处理组的L*值仅下降了8.19%，不及对照组(0 kPa)的一半(22.09%)；而其a*值和b*值分别上涨了91.76%和15.95%，分别仅为对照组的1/3和1/2；ΔE*和BI的变化约为对照组的1/3。以上结果表明，适宜的真空充氮热处理可以延缓鲜切双孢蘑菇褐变的发生速率。

表1 不同真空度对鲜切双孢蘑菇色泽的影响

同一行数据中不同字母表示同一处理在不同贮藏时间内差异显著(p<0.05)

2.2 真空度与POD活性的关系分析

POD是果蔬体内普遍存在的一种重要的以铁卟啉为辅基、过氧化氢为电子受体，催化底物氧化的酶。它与果蔬的许多生理过程和生化代谢过程都有密切关系，既可清除自由基，又可诱导酚类物质氧化促进褐变的发生[6]。一般老化组织中POD活性较高，幼嫩组织中活性较低[6]。各真空度充氮热处理后可提高鲜切双孢蘑菇的POD活性(0 d)(如图1)。在整个贮藏期内，不同真空度充氮热处理对鲜切双孢蘑菇POD活性影响不一。其中对照组(0 kPa)鲜切双孢蘑菇POD活性总体呈上升趋势；-80 kPa处理组POD活性呈先上升后下降的趋势，并在第4～6天达到最大(0.87 U/mg)；其余各真空度处理组总体呈下降趋势，-20～-80 kPa处理组总体保持较低的POD活性，说明适宜的真空充氮热处理可以延缓鲜切双孢蘑菇的衰老。

图1 不同真空度对鲜切双孢蘑菇POD活性的影响Fig.1 Effect of vacuum pressure on POD activity of fresh-cut Agaricus bisporus

2.3 真空度与PPO活性的关系分析

PPO是一种以铜为辅基、催化酚类物质氧化的酶，是果蔬褐变的重要酶[6]。在整个贮藏期内，不同真空度下充氮热处理导致鲜切双孢蘑菇PPO活性高峰出现的时间不一(见图2)。-98 kPa真空充氮热处理使PPO活性总体呈下降趋势，并保持在较低水平，这可能是由于较高的真空度处理使酶失活；其余各真空度下鲜切双孢蘑菇PPO活性总体呈上升趋势。除-40 kPa和-80 kPa真空充氮热处理PPO活性总体保持较低水平，变化较平缓外，其余各处理组PPO活性波动较大。说明在适宜的真空度下对鲜切双孢蘑菇进行充氮热处理可以抑制其PPO活性变化，从而有利于延缓褐变的发生，这一结果与王安建等[17]采用真空充氮烫漂处理鲜切铁棍山药的结果一致。

图2 不同真空度对鲜切双孢蘑菇PPO活性的影响Fig.2 Effect of vacuum pressure on PPO activity of fresh-cut Agaricus bisporus

2.4 真空度与PAL活性的关系分析

PAL是许多植物次生物质(如黄酮类物质、酚类物质、木质素等)生物合成途径——苯丙烷代谢的关键酶，与抗逆境胁迫等密切相关[3]。在整个贮藏过程中，经不同真空度充氮热处理的鲜切双孢蘑菇PAL活性均呈上升趋势(见图3)。-20 kPa和-40 kPa处理组的PAL活性总体高于对照组(0 kPa)；而-60，-80和-98 kPa处理组的PAL活性低于对照组，并且-40 kPa处理组在整个贮藏期内PAL活性变化较平缓，这可能与在此真空度下处理可提高PAL活性有关。此外，在贮藏初期(0～4 d)，各处理组鲜切双孢蘑菇PAL活性无显著变化，但-20 kPa处理组(0～2 d)和-40 kPa处理组(0～4 d)的PAL活性显著高于对照组和其他处理组(p<0.05)，之后随着贮藏时间的延长，PAL活性逐渐升高。以上结果说明适宜真空度的充氮热处理(尤其-40 kPa处理)可以提高鲜切双孢蘑菇的PAL活性，并进一步提高其抗性。

图3 不同真空度对鲜切双孢蘑菇PAL活性的影响Fig.3 Effect of vacuum pressure on PAL activity of fresh-cut Agaricus bisporus

2.5 真空度与总酚含量的关系分析

酚类是果蔬体内次生代谢形成的一系列物质，它不仅是重要的抗氧化物质，还是PPO催化的重要底物，是引起果蔬褐变的主要底物[6-15]。不同真空度下鲜切双孢蘑菇在贮藏期内总酚含量变化不一(见图4)，除-40 kPa和-80 kPa真空度充氮热处理组总酚含量呈先降低后上升再降低趋势外，对照组和其余各真空度充氮热处理组均呈现先升高后下降再升高的趋势。从图4还可以看出，不同真空度处理显著提高了鲜切双孢蘑菇的总酚含量(0 d)，并且在贮藏的前8 d内(2 d除外)，-20 kPa和-40 kPa真空度处理组的总酚含量一直保持较高的水平，说明适宜的真空充氮热处理可以提高鲜切双孢蘑菇总酚含量，并进一步提高其抗性。

图4 不同真空度对鲜切双孢蘑菇总酚含量的影响Fig.4 Effect of vacuum pressure on total phenolic content of fresh-cut Agaricus bisporus

3 结 论

1)真空充氮热处理可有效减缓鲜切双孢蘑菇L*的下降速率；有利于抑制鲜切双孢蘑菇贮藏期间颜色向红色和黄色变化，从而减缓褐变的发生。

2)在实验范围内，采用-40 kPa和-80 kPa真空度进行充氮处理，并在40 ℃水中热处理5 min对鲜切双孢蘑菇褐变的抑制效果较好。

[1] 王丽芳, 王晓拓, 王志东. 贮藏温度对双孢蘑菇褐变和抗氧化活性的影响及动力学研究[J]. 现代食品科技, 2015, 31(2): 157-163. WANG L F, WANG X T, WANG Z D. Kinetics and effect of storage temperature on the browning and antioxidant activity ofAgaricusbisporus[J].Modern Food Science and Technology, 2015, 31(2):157-163.

[2] QIN Y, LIU D, WU Y, et al. Effect of PLA/PCL/cinnamaldehyde antimicrobial packaging on physicochemical and microbial quality of button mushroom (Agaricusbisporus)[J]. Postharvest Biology and Technology, 2015, 99(3): 73-79.

[3] GAO M, FENG L, JIANG T. Browning inhibition and quality preservation of button mushroom (Agaricusbisporus) by essential oils fumigation treatment[J]. Food Chemistry, 2014, 149(8): 107-113.

[4] 李顺峰, 李静, 王安建, 等. 适宜真空充氮热处理减缓鲜切双孢蘑菇细胞壁降解[J]. 食品科技, 2015, 40(11): 318-324. LI S F, LI J, WANG A J, et al. Appropriate filling nitrogen in vacuum combined with heat treatment to delay cell wall degradation of fresh-cutAgaricusbisporusunder cold storage [J]. Food Science and Technology, 2015, 40(11):318-324.

[5] 张晓聪. 白色双孢蘑菇褐变机理及控制技术研究[D]. 福州: 福建农林大学, 2010.

[6] LAMIKANRA O. Fresh-cut fruits and vegetables: science, technology, and market[M]. Florida: CRC Press, 2002.

[7] 王安建, 刘丽娜, 魏书信, 等. 真空充氮对双孢菇细胞膜及烫漂后颜色的影响[J]. 河南农业科学, 2013, 42(3): 131-134. WANG A J, LIU L N, WEI S X, et al. Effect of filling nitrogen in vacuum on cell membrane and colour after blanching inAgaricusbisporus[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2013, 42(3):131-134.

[8] 易建勇, 姜斌, 董鹏, 等. 高静压和热处理对蘑菇多酚氧化酶的钝化动力学分析[J]. 农业机械学报, 2012, 43(9): 136-142. YI J Y, JIANG B, DONG P, et al. Effect of high hydrostatic pressure and heat treatment on PPO inactivation and kinetic analysis [J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2012, 43(9):136-142.

[9] 王安建, 田广瑞, 魏书信, 等. 一种果蔬脱氧充氮烫漂设备: 201120445515.4[P].2012-07-25.

[10] PATRAS A, TIWARI B K, BRUNTON N P. Influence of blanching and low temperature preservation strategies on antioxidant activity and phytochemical content of carrots, green beans and broccoli[J]. LWT-Food Science and Technology, 2011, 44(1): 299-306.

[11] EISSA H A A. Effect of chitosan coating on shelf life and quality of fresh-cut mushroom[J]. Journal of Food Quality, 2007, 30(5): 623-645.

[12] JIANG T. Effect of alginate coating on physicochemical and sensory qualities of button mushrooms (Agaricusbisporus) under a high oxygen modified atmosphere[J]. Postharvest Biology and Technology, 2013, 76: 91-97.

[13] JIANG T, ZHENG X, LI J, et al. Integrated application of nitric oxide and modified atmosphere packaging to improve quality retention of button mushroom (Agaricusbisporus)[J]. Food Chemistry, 2011, 126(4): 1693-1699.

[14] BRADFORD M M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding[J]. Analytical Biochemistry, 1976, 72(1-2): 248-254.

[15] 李静, 李顺峰, 王安建, 等. 适宜热烫条件保持双孢蘑菇片品质和颜色[J]. 农业工程学报, 2014, 30(7): 268-273. LI J, LI S F, WANG A J, et al. Appropriate water blanching treatment to keep quality and color ofAgaricusbisporusslices [J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2014, 30(7):268-273.

[16] FERNANDES, ANTONIO A L, OLIVEIRA M B P P, et al. Effect of gamma and electron beam irradiation on the physico-chemical and nutritional properties of mushrooms: a review[J]. Food Chemistry, 2012, 135(2): 641-650.

[17] 王安建, 郭艳波, 李顺峰, 等. 响应曲面法优化鲜切铁棍山药的烫漂工艺研究[J]. 食品科技, 2015, 40(1): 91-95. WANG A J, GUO Y B, LI S F, et al. The process of fresh-cutDioscoreaoppositaThunb. cv.Tiegunby blanching using response surface methodology [J].Food Science and Technology, 2015, 40(1):91-95.

Effects of Filling Nitrogen in Vacuum Combined with Heat Treatment on Browning of Fresh-CutAgaricusbisporusUnder Cold Storage

LI Shunfeng, LI Jing, WANG Anjian, TIAN Guangrui, WANG Jiaqi

(InstituteofAgro-productsProcessing,HenanAcademyofAgriculturalSciences,Zhengzhou450002,China)

In order to delay the occurrence of browning of fresh-cutAgaricusbisporusunder cold storage, effects of filling nitrogen in different vacuum (0, -20, -40, -60, -80, -98 kPa) combined with heat treatment on color, enzyme activities of peroxidase, polyphenol oxidase and phenylalanine ammonia-lyase, and total phenolic content of fresh-cutAgaricusbisporuswere evaluated. The results showed that filling nitrogen in vacuum combined with heat treatment slowed down the decrease rate ofL*value (brightness) of fresh-cutAgaricusbisporus, inhibited its color development to red and yellow, and finally delayed browning of fresh-cutAgaricusbisporus. In comparison with control (0 kPa) and other filling nitrogen in vacuum combined with heat treatment, both -40 kPa and -80 kPa of filling nitrogen in vacuum combined with heat treatment (hot-water temperature 40 ℃ and heat treatment time 5min) kept the POD and PPO activities at a lower level, and maintained PAL activity and total phenolic content at a higher level of fresh-cutAgaricusbisporus, which also delayed the senescence and improved its resistance of fresh-cutAgaricusbisporus.

Agaricusbisporus; fresh-cut; filling nitrogen in vacuum; heat treatment; browning; inhibition

檀彩莲)

10.3969/j.issn.2095-6002.2016.05.009

2095-6002(2016)05-0064-06

李顺峰，李静，王安建，等. 真空充氮热处理对鲜切双孢蘑菇贮藏中褐变的影响[J]. 食品科学技术学报，2016,34(5):64-69. LI Shunfeng, LI Jing, WANG Anjian, et al. Effects of filling nitrogen in vacuum combined with heat treatment on browning of fresh-cutAgaricusbisporusunder cold storage[J]. Journal of Food Science and Technology, 2016,34(5):64-69.

2015-09-18

国家自然科学基金资助项目(31301588)；河南省农业科学院自主创新基金项目(2013ZZ43)。

李顺峰，男，助理研究员，博士，主要从事农产品贮藏与加工、天然活性成分提取分离方面的研究。

TS255.3； TS205

A