不同处理对花菇贮藏品质及抗氧化酶活性的影响

马 超,王如福,徐 帆,曹 森,巴良杰,吉 宁,吴文能,雷霁卿,王 瑞,*

(1.贵阳学院,贵州贵阳 550003; 2.山西农业大学园艺学院,山西太谷 030801; 3.兴义市天野农牧发展有限公司,贵州兴义 562400)

花菇是香菇在特定生长环境下的特殊形态,因其质地鲜嫩、味香、营养丰富等成为香菇中的优质产品,含有大量的维生素、氨基酸、核酸、多糖等功能成分[1]。新鲜食用菌含水量较高,组织鲜嫩,子实体缺乏保护,易受微生物侵染,同时由于花菇采后生理作用旺盛,使得花菇采后容易发生失水、腐烂、褐变等现象,严重影响产品的商品价值,制约产业的良性发展[2]。因此,寻找安全、可靠的贮藏方案是保证花菇产业健康发展的关键因素。

自由基是诱导蛋白质、核苷酸、脂类等生物大分子发生氧化损失的关键因素,研究表明自由基的积累会伤害组织细胞,其通过损伤细胞膜从而引起底物和与相关酶的隔离分布减弱,最终引起褐变和腐败[3]。因此,果蔬的贮藏寿命及褐变与活性氧代谢具有密切关系。正常情况下,果蔬体内存在着完整的抗氧化酶系统,包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶等,这些酶可以清除活性氧自由基,能够维持果蔬体内氧平衡,减缓自由基对果蔬的伤害[4-5]。因此,维持果蔬抗氧化酶系统活性对于延长果蔬贮藏期具有积极作用。但在采后贮藏过程中,由于外界胁迫的原因使得相关作用酶逐渐失活,最终导致果蔬褐变、腐败[4]。综上所述,通过采后处理提高或维持果蔬抗氧化酶系统,维持细胞膜稳定性是延长花菇贮藏寿命的有效手段。

果蔬褐变的保鲜剂主要有二氧化氯(ClO2)、乙醇、大豆分离蛋白(SPI)等,均具有良好的效果。王亚萍等[6]研究表明,50 mg/L二氧化氯溶液处理能够有效地降低‘徐香’猕猴桃丙二醛、呼吸强度和相对电导率的上升速率,维持过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性,延缓果实衰老。张洪翠等[7]发现400 μL/L乙醇熏蒸处理能够更好地维持双胞菇的贮藏品质。Ghidelli等[8]在发现大豆分离蛋白可以有效抑制鲜切茄子褐变,延缓品质下降。国内学者也对大豆分离蛋白进行了研究,史轲轲等[9]发现2%大豆分离蛋白处理能够提高鲜切桃的贮藏品质及抗氧化能力,抑制褐变,延长贮藏期。这些保鲜方式均各有优点,但关于花菇保鲜的文章鲜有报道,尤其是这三种保鲜方式用于花菇及其抗氧化酶系统的研究还未见报道。

食用菌采摘后的同化作用几乎停止,呼吸作用成为新陈代谢的主要形式,营养物质和水分不断被消耗,同时新鲜花菇含水量较高,组织鲜嫩,子实体缺乏保护,易受微生物侵染,使得花菇采后容易发生失水、腐烂、褐变等现象,严重影响产品的商品价值[2]。目前,关于花菇保鲜的文章鲜有报道,大多数研究主要针对香菇保鲜,但花菇是香菇的特殊形式,其为香菇在高温下培育而成,因此其采后生理与香菇具有一定区别,因此本文研究了不同处理对花菇贮藏品质及抗氧化酶系统的影响,选取二氧化氯(ClO2)、乙醇、SPI作为花菇的保鲜剂,研究不同处理对花菇贮藏品质及抗氧化酶系统的影响,旨在寻找延长花菇的贮藏寿命的处理,为产业的健康发展提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

花菇(Lentinusedodes) 采摘于贵州兴义市天野农牧发展有限公司基地,采摘后当天通过货车运抵贵州省果品加工工程中心冷库,选择大小基本一致、无病虫害、无机械损伤的新鲜花菇进行处理;二氧化氯 北京华龙星宇科技有限公司;无水乙醇 天津市富宇精细化工有限公司;大豆分离蛋白(蛋白含量≥85%)、SOD试剂盒、CAT试剂盒、APX试剂盒 北京市索莱宝公司;PE20(66 cm×60 cm,20 μm)保鲜膜 国家保鲜工程技术研究中心(天津);其他试剂 均为分析纯。

UV-2550紫外分光光度计 日本Shimazhu公司;Microfug®20R centrifuge高速冷冻离心机 美国贝克曼库尔特有限公司;pHS-25型数显酸度计 上海虹益仪器仪表有限公司;PAL-1型迷你数显折射计 日本爱拓有限公司;Check PiontⅡ便携式残氧仪 丹麦丹圣有限公司;CR400-色差仪 日本柯尼卡美能达有限公司;AUW120D型电子分析天平 日本岛津有限公司;精准控温保鲜库 国家农产品保鲜工程技术研究中心。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 选择大小基本一致、无病虫害、无机械损伤的新鲜花菇进行处理,每组6 kg花菇(每个处理3个平行,每个平行2 kg)分四组,其中将一组花菇置于低密度聚乙烯(厚度:0.08 mm,体积:1 m3)帐内,在参考张洪翠等[7]的方法上,通过预实验筛选后,采用浓度为350 μL/L(乙醇溶液体积与帐内体积之比)的乙醇对样品进行熏蒸处理2 h(25±2) ℃;另两组分别于浓度为25 mg/L二氧化氯(ClO2)和20 g/L大豆分离蛋白(SPI)的溶液中浸泡10 min后(均是通过前期课题组预实验所得处理条件),沥干(处理浓度均为预实验最佳浓度)。处理结束后,根据课题组前期预实验结果,将花菇在阴凉处通风30 min后转入(4±0.5) ℃的环境中预冷8 h后装入PE20保鲜膜内,扎袋后于(2±0.5) ℃贮藏。每5 d对样品各项指标进行测定,结果取平均值,测定周期为20 d。

1.2.2 指标测定方法

1.2.2.1 感官品质评价 参照赵伟璐等[10]测定方法,略有改动,由6名感官评价小成员对贮藏末期(20 d)时的花菇的质地、风味等感官指标进行评价,具体评价标准见表1。

表1 感官品质评价标准Table 1 Sensory quality evaluation standard

1.2.2.2 腐烂率的测定 以表面流水或长霉记作腐烂花菇,采用计数法测定花菇的腐烂率,计算公式如下:

腐烂率(%)=(腐烂花菇朵数/花菇总朵数)×100

1.2.2.3 呼吸强度的测定 呼吸强度的测定均参照张鹏等[11]的方法进行测定。

1.2.2.4 丙二醛(MDA)含量的测定 取1 g花菇样品,加入5 mL 100 g/L三氯乙酸溶液,研磨匀浆后,在4 ℃,10000 r/min离心20 min后取上清液2 mL,加入2 mL 0.67%硫代巴比妥酸,混合后沸水浴20 min,冷却后,分别测定450、532和600 nm波长,参照Li等[12]的方法进行计算。

1.2.2.5 亮度(L*)的测定 采用CR400-色差仪进行测定。L*值越大则花菇颜色越白,L*值越小则花菇越黑。随机取12个花菇,在花菇菌盖表面每隔120°取三点进行测定,结果取平均值。

1.2.2.6 多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性的测定 PPO活性测定:称取2 g花菇,加入10 mL 50 mmol/L pH5.5的磷酸钠缓冲液中,冰浴研磨,在4 ℃ 10000 r/min离心20 min后取上清液1 mL,加入1.5 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,以缓冲液为参比,同时开始计时。在反应30 s时测其在波长398 nm处的吸光值,并每间隔30 s记录1次,连续测定后,参考张群等[13]测定方法进行计算。

POD活性测定:称取2 g花菇,加入10 mL 50 mmol/L pH5.5的磷酸钠缓冲液中,冰浴研磨,在4 ℃ 10000 r/min离心20 min后取上清液0.5 mL,加入3.0 mL 25 mmol/L的愈创木酚溶液,再加入0.5 mL质量分数1% H2O2溶液迅速混合启动反应,同时开始计时。将反应混合液倒入比色杯中,以蒸馏水为参比,在反应30 s时测其在波长460 nm处的吸光值,并每间隔1 min记录1次,连续测定后,参考张群等[13]测定方法进行计算。

1.2.2.7 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的测定 SOD、CAT和APX活性测定均采用试剂盒方法进行测定。

1.3 数据处理

采用Origin Pro 2017软件对数据进行统计处理,采用SPSS 19.0软件的Duncan氏新复极差法进行数据差异显著性分析及聚类分析法来分析各样品抗氧化酶系统的变化(P<0.05为差异显著,P<0.01为差异极显著,P>0.05为差异不显著)。

2 结果与分析

2.1 不同处理对花菇感官评价的影响

食用菌的感官评价对于消费者的购物选择具有强烈的引导作用。图1表明,贮藏20 d时,各处理组感官评价得分均明显高于CK组,说明不同处理均能够影响花菇的外观新鲜度、色泽、硬度、水分、黏度、异味、香味持久性等感官指标,保持花菇的品质。乙醇组在黏度、异味、香味持久性方面感官评价得分均明显低于ClO2和SPI组,这与Yan等[14]研究结果相似。乙醇组在色泽上表现较好,得分明显高于ClO2组。SPI组的花菇新鲜、色泽好、硬度较高、水分散失较少,黏度、异味较低,香味持久性好,且均好于其他处理,可能是因为SPI在果蔬表明能够降低空气与水分之间的表面张力,形成乳化界面,减缓花菇蒸腾和呼吸作用,减少水分和营养物质损失,SPI还具有改善果蔬风味和抑制大肠杆菌、李斯特菌、沙门氏菌等微生物的活性[15],因此导致异味较低。各处理组贮藏末期(20 d)时综合评价大小顺序为:SPI组>ClO2组>乙醇组>CK组,说明各处理均能减缓贮藏期花菇品质的下降,其中SPI组效果最好。

图1 不同处理对花菇感官评价的影响Fig.1 Effects of different treatmenton sensory properties of shiitake

2.2 不同处理对花菇腐烂率和呼吸强度的影响

腐烂率是判断食用菌贮藏效果的最直观标准之一。由图2A可知,在0～5 d内,CK组腐烂率上升,其余各处理组腐烂率维持较低水平,贮藏10 d时,CK组腐烂率为8.14%,继续贮藏腐烂率急剧上升,其余各组上升速率较慢。乙醇组在贮藏15 d时腐烂率开始加速上升,推测是因为贮藏时间过长,乙醇挥发所导致。贮藏20 d时,CK组腐烂率高达37.48%,分别是乙醇、ClO2组和SPI组的2.05、3.26和2.84倍,且显著(P<0.05)高于其余各组。因此,乙醇、ClO2组和SPI组均能很好地降低贮藏期间花菇的腐烂率。

图2 不同处理对花菇腐烂率(A)和呼吸强度(B)的影响Fig.2 Effects of different treatment on rot ratio(A)and respiration rate(B)of shiitake

采摘后的食用菌同化作用几乎停止,呼吸作用成为新陈代谢的主要形式,但呼吸作用一方面会消耗食用菌自身的营养物质,另一方面呼吸过程中产生的热量也会影响贮藏品质[16],因此降低食用菌贮藏期间呼吸强度和推迟呼吸高峰具有重要意义。图2B表明,贮藏期间,各处理组呼吸强度均呈现先上升后下降再上升趋势,前期的上升可能为花菇受到低温胁迫所导致,而后期的上升则是因为花菇衰老引起。CK组呼吸高峰出现在15 d,而其余各处理组呼吸高峰都位于15 d后,同时在贮藏期内,处理组的峰值都显著(P<0.05)低于CK组,其中乙醇处理组峰值降低了13.39%,ClO2组峰值降低了19.66%,SPI组峰值降低了27.64%。由此可知,各处理组均能推迟花菇呼吸高峰的到来,降低花菇呼吸高峰峰值,其中SPI处理组效果更好。

2.3 不同处理对花菇MDA含量的影响

丙二醛(MDA)含量是衡量果蔬衰老程度的常见指标,其值可以反应膜脂过氧化程度[17]。图3显示,花菇MDA总体呈现上升趋势。贮藏0～10 d内,乙醇组MDA含量均低于其余各处理组,但与SPI组无显著性(P<0.05)差异。10 d时乙醇组MDA含量迅速上升,原因为乙醇挥发导致。贮藏20 d时,CK组、乙醇组、ClO2组和SPI组MDA含量分别为7.95、5.36、5.12和4.18 mmol·g-1,且SPI组显著(P<0.05)低于其余各组。可知,短期贮藏下,乙醇熏蒸和SPI处理均能够较好的抑制花菇 MDA含量的上升,而长期贮藏则是SPI效果更好。

图3 不同处理对花菇MDA含量的影响Fig.3 Effects of different treatmenton MDA content of shiitake

2.4 不同处理对花菇亮度和PPO活性的影响

色泽判断花菇在贮藏期间颜色变化的重要指标,也是花菇商品性的直接体现。图4A所示,0 d时花菇亮度为54.08,随后各处理组亮度不断下降,其中CK组下降幅度剧烈,乙醇组和SPI组亮度变化较小,贮藏20 d时,各处理组亮度下降幅度分别为47.95%、22.01%、30.75%和17.99%。多酚氧化酶(PPO)是一类含Cu2+的酶,其会将内源酚类物质氧化为邻醌,邻醌发生聚合作用形成醌或与蛋白质等物质结合形成高分子后形成和褐色素,产生褐变[10]。由图4B可得,花菇的PPO活性随着贮藏时间延长呈现上升的趋势,在贮藏5～20 d内,不同处理的花菇的PPO活性大小关系为CK组>ClO2组>乙醇组>SPI组,且在贮藏20 d时各处理组PPO活性分别为4.95、3.45、4.14和3.07 U·g-1,且各组间差异显著(P<0.05)。综上所述,乙醇和SPI处理能够有效地维持花菇贮藏期间色泽,抑制花菇褐变的发生。

图4 不同处理对花菇亮度(A)和PPO活性(B)的影响Fig.4 Effects of different treatmenton L*(A)and PPO activity(B)of shiitake

2.5 不同处理对花菇抗氧化酶系统的影响

如图5A所示,CK、乙醇和ClO2处理组超氧化物歧化酶(SOD)活性均呈现先上升后下降趋势,SPI处理组SOD活性则持续上升。贮藏10 d时,CK和乙醇组SOD活性到达峰值,而ClO2和SPI的SOD活性高峰分别出现在15和20 d。贮藏20 d时SPI组活性达到159 U·g-1,分别为CK组、乙醇组和ClO2组的1.43、1.14和1.09倍。表明三种处理均能能保持贮藏期间花菇的SOD活性,且SPI处理能够推迟SOD活性高峰的出现,延长花菇贮藏寿命。由图5B可知,CK组花菇过氧化物酶(POD)活性在贮藏0～5 d急剧下降,在5～10 d上升,随后继续下降,20 d时活性达到最低。乙醇、ClO2和SPI处理组POD活性在贮藏前期比较稳定。贮藏15时,乙醇组、ClO2组和SPI组POD活性达到峰值,POD活性大小关系为:SPI组>乙醇组>ClO2组。图5C显示,贮藏前5 d,除乙醇组外,其余各组过氧化氢酶(CAT)活性具有小幅度上升,且差异不显著(P>0.05),这可能由于温度胁迫,花菇为了适应新环境呼吸作用强度加剧所导致,而乙醇组CAT活性下降可能与乙醇的化学特性有关,其机理需要进一步研究。贮藏10 d时,CK组CAT活性达到峰值142 U·g-1,而其余各种CAT活性峰值均出现在贮藏15 d,且活性峰值均高于CK组。由图5D可知,花菇刚采摘时抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性为9.85 U·g-1,随后各处理组总体均呈现下降趋势,贮藏20 d时,CK、乙醇、ClO2和SPI处理组APX活性分别为3.77、5.96、5.15和7.52 U·g-1,下降幅度为61.72%、39.49%、47.72%和23.65%。

图5 不同处理对花菇SOD活性(A)、POD活性(B)、CAT活性(C)和APX活性(D)的影响Fig.5 Effects of different treatment on SOD activity(A),POD activity(B),CAT activity(C)and APX activity(D)of shiitake

3 结论与讨论

本文以花菇为试材,探讨不同处理对花菇贮藏品质及抗氧化酶系统的影响,研究表明:乙醇、二氧化氯、大豆分离蛋白处理均能够抑制花菇贮藏期间腐烂率、呼吸强度和MDA含量的上升,延缓亮度和花菇抗氧化酶系统酶活性的下降,但SPI处理能够更好地维持花菇贮藏期间抗氧化酶系统活性。

二氧化氯(ClO2)主要是通过杀死微生物及阻止蛋氨酸生成乙烯的方式延长果蔬的保鲜期[6]。李梅等[18]研究ClO2浸泡处理对双孢菇采后品质及相关酶活性的影响,结果表明ClO2浸泡处理能够有效地降低双孢菇呼吸强度,推迟呼吸高峰,维持双孢菇贮藏品质。乙醇的保鲜机理是通过其对果蔬细胞的强渗透性使得微生物体细胞蛋白质永久失活、变异,减少果蔬营养成分消耗,同时,乙醇还可以通过抑制乙烯的生物合成,降低呼吸强度,从而达到延长果蔬贮藏寿命的目的[7]。研究表明,乙醇处理双孢菇可以显著抑制双孢菇呼吸强度,延缓失重率和菌落总数上升,抑制VC和可溶性蛋白含量的下降[7]。大豆分离蛋白(SPI)含有丰富的人体必需氨基酸,具有弹性好、可塑性强、低透氧性和生物相容性高等特点,除此之外还能有效地抑制大肠杆菌、李斯特菌、沙门氏菌等微生物的活性,是一种有效食品添加助剂[8]。Eswaranandam等[15]研究表明SPI涂膜处理鲜切哈密瓜,能够有效地为此哈密瓜的风味和色泽。本文研究了不同处理对花菇贮藏品质及抗氧化酶系统的影响。

食用菌的感官评价对于消费者的购物选择具有强烈的引导作用。结果表明三种处理均能够有效地维持花菇贮藏感官品质。其中乙醇组在黏度、异味、香味持久性方面表现较ClO2和SPI处理组差,可能是贮藏时间过长,乙醇挥发后,后期存活的微生物重新繁殖所导致,这与Yan等[14]研究结果相似,但乙醇组在色泽上表现较好,这是因为外缘乙醇可以抑制苯丙氨酸解氨酶的基因表达,阻断相应酶的合成途径,从而抑制酶促褐变进程。SPI处理组的花菇新鲜、色泽好、硬度较高、水分散失较少,黏度、异味较低,香味持久性最好,可能是SPI在果蔬表明能够降低空气与水分之间的表面张力,形成乳化界面,减缓花菇蒸腾和呼吸作用,减少水分和营养物质损失,除此之外,SPI还具有改善果蔬风味和抑制大肠杆菌、李斯特菌、沙门氏菌等微生物的活性[15]。