复氧环境对双孢蘑菇采后品质的影响

唐建新，王佳莉，英丽美，张云鹤，孙炳新

（沈阳农业大学食品学院，辽宁 沈阳 110866）

双孢蘑菇因其独特的风味、丰富的营养成分、较高的生物活性和抗氧化特性而备受广大消费者青睐[1-2]。但是双孢蘑菇高水分含量和呼吸速率使其在采收后仍保持旺盛的生理代谢和细胞活性[3-4]，此外，菇体表面缺乏天然角质层抵抗微生物感染和机械损伤，导致其在贮藏、运输和销售过程中极易出现褐变、软化和腐烂等一系列品质劣变问题，极大地影响了蘑菇的货架期和商品价值[5-6]。

短期厌氧处理作为一种简单的非化学采后处理技术，近年来在果蔬贮藏保鲜领域表现出较好的应用潜力。Techavuthiporn等[7]指出纯N2厌氧处理16 h可降低菠萝的呼吸速率，维持总糖和抗坏血酸含量，从而延缓菠萝生理紊乱和维持贮藏期品质；Gao Haiyan等[8]发现纯N2厌氧处理6 h可诱导枇杷果实中超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性升高，从而减轻细胞氧化损伤和延缓果实腐烂；Liu Ting等[9]指出纯N2厌氧处理48 h可维持荔枝果实中较高的能量水平，从而抑制褐变和延缓衰老。本课题组前期研究也发现，6 h纯N2厌氧处理可通过减缓呼吸速率以及调控发酵代谢物水平来减轻双孢蘑菇细胞氧化损伤，进而维持蘑菇品质[10-11]。短期厌氧处理后的果蔬需要重新暴露在有氧环境中，以避免长时间无氧呼吸带来的不利影响。因此，可以推断不同O2水平的复氧环境将对新鲜农产品的采后生理和品质带来重要影响。Burdon等[12]研究发现鳄梨经0.1% O2＋99.9% N2处理5 d后再次转移到空气中时，丙酮酸脱羧酶和乙醇脱氢酶活性显著升高，乙醛和乙醇含量迅速积累；Garnczarska等[13]指出，99.99% N2预处理的羽扇豆根在复氧后活性氧自由基的合成能力加强，氧化应激程度加剧。此外，48 h厌氧处理（40% CO2＋60% N2）与气调环境（12% O2＋12%CO2＋76% N2）结合可有效地抑制葡萄的褐变和腐烂[14]。因此，厌氧处理后营造一个适宜的气体环境对于维持果蔬采后生理与品质具有重要意义。

本课题组前期的研究表明，6 h厌氧处理在降低双孢蘑菇的呼吸速率、延缓褐变、维持硬度和采后品质等方面具有良好的效果[10]。厌氧处理结束后，为避免无氧呼吸的不利影响，蘑菇需要再次复氧，然而复氧环境如何影响双孢蘑菇的采后生理品质还不清楚。本实验拟在前期研究的基础上，通过改变薄膜微孔的尺寸和数量营造4 种不同O2水平的复氧环境，以探究厌氧处理后不同复氧环境如何影响双孢蘑菇的采后生理和品质，旨在为将厌氧处理技术更好地应用于双孢蘑菇的贮藏保鲜提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

双孢蘑菇采收于辽宁省凌源市，经短暂预冷后迅速运到沈阳农业大学食品学院实验室。挑选菌盖尺寸（直径30～40 mm）和颜色一致且无机械损伤或腐烂的双孢蘑菇样品进行实验。

乙醛、乙醇购自沈阳西陇化工有限公司。

1.2 仪器与设备

T100气调包装机 德国Multivac公司；SA402B电子舌 日本Insent公司；H1650-W/H1650W台式微量高速离心机 长沙湘仪仪器有限公司；CT3质构仪 美国Brookfield公司；MIR-254-PC低温恒温培养箱 日本Panasonic公司；电子分析天平德国赛多利斯公司；紫外分光光度计 日本岛津公司；CP-3800气相色谱仪 美国Varian公司；YGA2100气体分析仪 北京阳光亿事达科技有限公司；Deep LED摄影棚 常州市海陆照明电器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 双孢蘑菇的处理

双孢蘑菇样品在（3.0±0.5）℃的低温恒温培养箱中预冷6 h，预冷后双孢蘑菇样品的厌氧处理和包装方法请参照本课题组前期研究[10]。将120 g左右的蘑菇样品封装于双向拉伸聚丙烯托盒中（223 mm×133 mm×40 mm），充入纯N2，用聚酰胺/聚乙烯高阻隔薄膜热封后置于（5.0±0.5）℃的低温恒温培养箱（相对湿度90%）中厌氧处理6 h。随后，在薄膜表面打不同直径和数量的微孔，以营造不同O2水平的复氧环境。每种处理的微孔参数以及所营造的复氧环境条件如表1所示。最后，所有样品置于（5.0±0.5）℃的低温恒温培养箱（相对湿度90%）中贮藏15 d，每3 d进行一次指标测定，每次测定重复3 次。

表1 各处理组的微孔参数及复氧环境Table 1 Combinations of micropore parameters and re-oxygenation environment

1.3.2 指标的测定

1.3.2.1 呼吸速率

参照本课题组前期研究[10]方法测定呼吸速率。

1.3.2.2 乙烯释放量

双孢蘑菇乙烯释放量的测定参照Tang Jianxin等[11]的方法稍作修改。将拆封并称质量后的蘑菇样品置于4.4 L密封塑料盒中，5 ℃下放置2 h，用排水集气法收集10 mL塑料盒顶空气体并密封于倒置的集气瓶中，4 ℃低温条件下保存备用。检测时，抽取1 mL顶空气体进行气相色谱分析。气相色谱分析所用色谱柱和检测器的温度分别设置为80 ℃和200 ℃；N2作为载气，流速设置为4 mL/min，分流比为1∶1。乙烯释放量单位为（μV·s）/gmf。

1.3.2.3 乙醛和乙醇含量

参照本课题组前期研究[11]方法测定双孢蘑菇乙醛和乙醇含量。

1.3.2.4 质量损失率

参照本课题组前期研究[15]方法测定双孢蘑菇质量损失率。

1.3.2.5 外观

参照本课题组前期研究[15]方法观察双孢蘑菇内部褐变和外部褐变情况。

1.3.2.6 质构特性

参照本课题组前期研究[15]方法测定双孢蘑菇硬度和弹性。

1.3.3 感官分析

感官分析参照Sun Bingxin[10]和Huang Qihui[16]等的方法稍作修改。11 名受过专业培训的评审员（6女5男，年龄在20～30 岁之间）组成评价小组，对各处理组蘑菇样品的颜色、开盖、黏性、风味、质地和腐烂6 个方面进行感官评价。样品随机放置于托盘中，评价小组成员对样品进行评定并打分，具体的感官评价标准如表2所示。

表2 感官评价标准Table 2 Sensory evaluation criteria

1.4 数据处理与分析

测试结果表示为平均值±标准偏差（n＝3）。数据通过SPSS软件进行单因素方差分析，通过Duncan多重比较法进行差异显著性分析（以P＜0.05表示差异显著）。

2 结果与分析

2.1 复氧环境对双孢蘑菇呼吸速率和乙烯释放量的影响

复氧环境对呼吸速率和乙烯释放量的影响如图1所示。当O2水平低于10%时，呼吸速率总体随O2水平的升高而增加。低氧水平极大程度地减少了呼吸底物消耗从而延缓了蘑菇的成熟和衰老。而高氧环境中蘑菇的呼吸速率在整个贮藏期始终处于最低水平，且无呼吸跃变出现，这可能与复氧后瞬时高浓度的O2暴露（19%～20%）产生过度氧化应激有关，过度氧化应激对蘑菇组织造成严重的氧化损伤，致使呼吸代谢受到一定程度的影响。Garnczarska等[13]也指出99.99% N2预处理后的羽扇豆根在复氧后的氧化应激程度加剧。此外，呼吸速率与蘑菇菇体腐烂的程度也密切相关。Nasiri等[17]前期研究发现腐烂可抑制双孢蘑菇的呼吸速率。因此，推测贮藏后期（第9天开始）高氧环境下的蘑菇菇体腐烂的出现可能是导致其呼吸速率降低的另一个关键性因素。

图1 复氧环境对双孢蘑菇呼吸速率（A）和乙烯释放量（B）的影响Fig. 1 Effect of re-oxygenation environment on the respiration rate (A)and ethylene production (B) of Agaricus bisporus

尽管3 个低氧处理组（T1、T2和T3）相对于对照组均有着较高的呼吸速率，但是贮藏期间各组的乙烯释放量与呼吸速率的变化并不一致。从图1可以看出，乙烯释放量总体随复氧环境中O2水平的升高而增加，且对照组的乙烯释放量在贮藏期内始终维持在最高水平，表明O2是影响乙烯生成的主要因素。超低氧和低氧环境中蘑菇的乙烯释放量显著低于其他两组，这可能与较低的O2水平抑制了1-氨基环丙烷-1-羧酸向乙烯的转化有关[18]，此外，Poonsri[19]的研究表明O2水平低于8%时可降低新鲜植物的乙烯产量和组织对乙烯的敏感性。相关研究也表明乙烯可通过上调活性氧合成酶和PPO4基因来加速蘑菇的氧化损伤和褐变[20-22]。乙烯是调控采后果蔬成熟和衰老的关键性因素，本实验中低氧水平可通过抑制乙烯的合成来维持蘑菇贮藏期间的品质。

2.2 复氧环境对双孢蘑菇乙醛和乙醇含量的影响

乙醛和乙醇是植物无氧呼吸的主要产物，对采后果蔬的生理品质具有重要影响[23]。适度积累可防止采后果蔬生理代谢失调和延缓衰老成熟，而过度积累会对细胞产生毒性损伤，导致异味和褐变等品质劣变问题的出现[9,24]。本课题组前期研究发现短期厌氧处理可以通过调控乙醇和乙醛等厌氧代谢产物的生成来影响双孢蘑菇的生理品质，其中6 h的厌氧处理对品质的维持效果最佳，而长时间的厌氧处理（24 h以上）则会加速品质的劣变[10-11]。图2显示蘑菇中乙醛和乙醇含量总体随着O2水平的降低而升高，而两种物质含量随着复氧后贮藏期的延长快速下降，原因可能是复氧后乙醇与丙酮酸发生可逆反应，从而使厌氧代谢物被回收[25]。快速下降的乙醇和乙醛含量也间接表明超低氧环境下双孢蘑菇并没有发生明显的无氧呼吸。此外，段学武等[26]的研究表明植物组织中乙醛和乙醇的积累可显著抑制乙烯的合成。因此，推断超低氧环境中相对较高的厌氧代谢物积累可能通过抑制乙烯的合成减缓双孢蘑菇的成熟和衰老。

图2 复氧环境对双孢蘑菇乙醛（A）和乙醇（B）含量的影响Fig. 2 Effect of re-oxygenation environment on the acetaldehyde (A)and ethanol (B) contents of Agaricus bisporus

2.3 复氧环境对双孢蘑菇质量损失率的影响

质量损失是采后果蔬不可避免的现象之一，主要由蒸腾作用和呼吸作用引起，分别与水分损失和干物质损失相关[27-28]。采后贮藏期内过量水分流失会加速组织软化从而对蘑菇的新鲜度和风味造成不良影响。图3显示蘑菇的质量损失率随O2水平的升高而增加，超低氧环境最有效地抑制了蘑菇的质量损失，在第15天时质量仅下降1.38%；而高氧环境中蘑菇的质量损失率在贮藏期内始终维持在最高水平，在第15天时达到了1.88%，但仍低于不被消费者接受的质量损失率阈值（5%）[29]，说明前期厌氧处理对于维持采后蘑菇质量具有积极效应。此外，双孢蘑菇气调包装的阻隔性也很好地减缓了蘑菇质量的损失。蘑菇质量损失率的变化表明透过薄膜表面微孔引起的水分流失是造成蘑菇质量下降的主要因素。

图3 复氧环境对双孢蘑菇质量损失率的影响Fig. 3 Effect of re-oxygenation environment on the mass loss percentage of Agaricus bisporus

2.4 复氧环境对双孢蘑菇内外感官品质的影响

贮藏期间双孢蘑菇的褐变情况如图4、5所示。气体对褐变的抑制效果随O2水平的升高而下降。超低氧水平抑制褐变效果最佳，在整个贮藏期内菇体内部和外部均未出现明显的褐变。而对照组的菌盖和菌柄侧在第9天左右便开始出现明显的褐色斑点甚至腐烂迹象，表明高氧水平加速了双孢蘑菇的外观劣变。此外，中高氧环境中的蘑菇样品的菌柄部位在第9天左右开始呈现“水渍状”，贮藏后期菌盖切片发生明显的内部褐变。结果表明，蘑菇的褐变主要是O2参与的氧化褐变，且O2水平越高褐变越明显，因此，双孢蘑菇的贮藏一定要严格的控制O2水平。

图4 双孢蘑菇的外观Fig. 4 Appearance of Agaricus bisporus

图5 双孢蘑菇内部切片Fig. 5 Cross-sectional views of Agaricus bisporus

2.5 复氧环境对双孢蘑菇质构特性的影响

贮藏期间双孢蘑菇的硬度和弹性变化如图6所示，硬度主要受细胞膨压、细胞体积、细胞壁强度和细胞间黏附作用等影响[30-31]。贮藏期内硬度和弹性的变化趋势一致，均随O2水平的升高而降低。超低氧和低氧环境显著提高了蘑菇的硬度和弹性，在第15天时硬度较初始值分别增加36.38%和29.67%，弹性分别增加5.02%和11.24%，而中、高氧环境中蘑菇的硬度和弹性在整个贮藏期内处于较低水平，硬度分别下降9.51%和5.55%，弹性分别下降1.72%和7.51%。原因可能是较高的O2水平提高了细胞壁降解酶的活性从而加速了组织软化。

图6 复氧环境对双孢蘑菇硬度（A）和弹性（B）的影响Fig. 6 Effect of re-oxygenation environment on the firmness (A) and springiness (B) of Agaricus bisporus

2.6 复氧环境对双孢蘑菇感官品质的影响

各处理组双孢蘑菇的感官评价结果如图7所示。所有处理组在贮藏期间均未出现开伞现象，感官品质的变化主要集中在颜色、黏性、风味、质地和腐烂5 个方面。各处理组的感官评分随着复氧环境中O2水平的升高逐渐降低。对照组第9天时颜色和腐烂的感官评分即分别降低至2.1 分和3.1 分，并伴有轻微的发黏和异味，说明此时蘑菇已经失去商品价值。而超低氧环境中的蘑菇样品在贮藏期内各项感官评分均高于其他处理组，第15天时颜色、黏性、风味、质地和腐烂的感官评分分别为3.8、4.8、4.5、4.6 分和4.9 分。该处理组不仅保持了蘑菇的固有香气，对颜色和质构也具有最好的维持效果，这与外观（图4、5）和质地（图6）的分析结果相互印证。

图7 双孢蘑菇的感官评价Fig. 7 Sensory evaluation of Agaricus bisporus

3 结 论

厌氧处理后不同O2水平的复氧环境对双孢蘑菇采后品质具有重要影响，其中超低氧环境在维持双孢蘑菇采后品质和延缓成熟方面具有积极作用。双孢蘑菇有较强的耐低氧性能，T1组乙醛和乙醇含量在贮藏期内持续下降，表明样品在O2水平为1%～2%的超低氧环境中未出现明显的无氧呼吸。超低氧环境中较低的O2含量和较高的厌氧代谢产物含量显著抑制了乙烯的生物合成，从而进一步延缓了贮藏期内双孢蘑菇的质量损失、褐变和软化等品质劣变进程，保持了最高的感官评分和消费者接受度。而高氧环境（19%～20%）中蘑菇样品虽然有着最低的呼吸速率，但高O2含量为乙烯的合成提供了有利条件，乙烯的逐渐积累加速了双孢蘑菇的衰老和采后品质劣变。综上，厌氧处理后营造一个适宜的气体环境对于维持双孢蘑菇采后品质具有重要意义。