不同處理對花菇貯藏品質(zhì)及抗氧化酶活性的影響

馬 超,王如福,徐 帆,曹 森,巴良杰,吉 寧,吳文能,雷霽卿,王 瑞,*

(1.貴陽學(xué)院,貴州貴陽 550003; 2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,山西太谷 030801; 3.興義市天野農(nóng)牧發(fā)展有限公司,貴州興義 562400)

花菇是香菇在特定生長環(huán)境下的特殊形態(tài),因其質(zhì)地鮮嫩、味香、營養(yǎng)豐富等成為香菇中的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,含有大量的維生素、氨基酸、核酸、多糖等功能成分[1]。新鮮食用菌含水量較高,組織鮮嫩,子實(shí)體缺乏保護(hù),易受微生物侵染,同時由于花菇采后生理作用旺盛,使得花菇采后容易發(fā)生失水、腐爛、褐變等現(xiàn)象,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的商品價值,制約產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展[2]。因此,尋找安全、可靠的貯藏方案是保證花菇產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵因素。

自由基是誘導(dǎo)蛋白質(zhì)、核苷酸、脂類等生物大分子發(fā)生氧化損失的關(guān)鍵因素,研究表明自由基的積累會傷害組織細(xì)胞,其通過損傷細(xì)胞膜從而引起底物和與相關(guān)酶的隔離分布減弱,最終引起褐變和腐敗[3]。因此,果蔬的貯藏壽命及褐變與活性氧代謝具有密切關(guān)系。正常情況下,果蔬體內(nèi)存在著完整的抗氧化酶系統(tǒng),包括超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶等,這些酶可以清除活性氧自由基,能夠維持果蔬體內(nèi)氧平衡,減緩自由基對果蔬的傷害[4-5]。因此,維持果蔬抗氧化酶系統(tǒng)活性對于延長果蔬貯藏期具有積極作用。但在采后貯藏過程中,由于外界脅迫的原因使得相關(guān)作用酶逐漸失活,最終導(dǎo)致果蔬褐變、腐敗[4]。綜上所述,通過采后處理提高或維持果蔬抗氧化酶系統(tǒng),維持細(xì)胞膜穩(wěn)定性是延長花菇貯藏壽命的有效手段。

果蔬褐變的保鮮劑主要有二氧化氯(ClO2)、乙醇、大豆分離蛋白(SPI)等,均具有良好的效果。王亞萍等[6]研究表明,50 mg/L二氧化氯溶液處理能夠有效地降低‘徐香’獼猴桃丙二醛、呼吸強(qiáng)度和相對電導(dǎo)率的上升速率,維持過氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性,延緩果實(shí)衰老。張洪翠等[7]發(fā)現(xiàn)400 μL/L乙醇熏蒸處理能夠更好地維持雙胞菇的貯藏品質(zhì)。Ghidelli等[8]在發(fā)現(xiàn)大豆分離蛋白可以有效抑制鮮切茄子褐變,延緩品質(zhì)下降。國內(nèi)學(xué)者也對大豆分離蛋白進(jìn)行了研究,史軻軻等[9]發(fā)現(xiàn)2%大豆分離蛋白處理能夠提高鮮切桃的貯藏品質(zhì)及抗氧化能力,抑制褐變,延長貯藏期。這些保鮮方式均各有優(yōu)點(diǎn),但關(guān)于花菇保鮮的文章鮮有報道,尤其是這三種保鮮方式用于花菇及其抗氧化酶系統(tǒng)的研究還未見報道。

食用菌采摘后的同化作用幾乎停止,呼吸作用成為新陳代謝的主要形式,營養(yǎng)物質(zhì)和水分不斷被消耗,同時新鮮花菇含水量較高,組織鮮嫩,子實(shí)體缺乏保護(hù),易受微生物侵染,使得花菇采后容易發(fā)生失水、腐爛、褐變等現(xiàn)象,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的商品價值[2]。目前,關(guān)于花菇保鮮的文章鮮有報道,大多數(shù)研究主要針對香菇保鮮,但花菇是香菇的特殊形式,其為香菇在高溫下培育而成,因此其采后生理與香菇具有一定區(qū)別,因此本文研究了不同處理對花菇貯藏品質(zhì)及抗氧化酶系統(tǒng)的影響,選取二氧化氯(ClO2)、乙醇、SPI作為花菇的保鮮劑,研究不同處理對花菇貯藏品質(zhì)及抗氧化酶系統(tǒng)的影響,旨在尋找延長花菇的貯藏壽命的處理,為產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

花菇(Lentinusedodes) 采摘于貴州興義市天野農(nóng)牧發(fā)展有限公司基地,采摘后當(dāng)天通過貨車運(yùn)抵貴州省果品加工工程中心冷庫,選擇大小基本一致、無病蟲害、無機(jī)械損傷的新鮮花菇進(jìn)行處理;二氧化氯 北京華龍星宇科技有限公司;無水乙醇 天津市富宇精細(xì)化工有限公司;大豆分離蛋白(蛋白含量≥85%)、SOD試劑盒、CAT試劑盒、APX試劑盒 北京市索萊寶公司;PE20(66 cm×60 cm,20 μm)保鮮膜 國家保鮮工程技術(shù)研究中心(天津);其他試劑 均為分析純。

UV-2550紫外分光光度計(jì) 日本Shimazhu公司;Microfug?20R centrifuge高速冷凍離心機(jī) 美國貝克曼庫爾特有限公司;pHS-25型數(shù)顯酸度計(jì) 上海虹益儀器儀表有限公司;PAL-1型迷你數(shù)顯折射計(jì) 日本愛拓有限公司;Check PiontⅡ便攜式殘氧儀 丹麥丹圣有限公司;CR400-色差儀 日本柯尼卡美能達(dá)有限公司;AUW120D型電子分析天平 日本島津有限公司;精準(zhǔn)控溫保鮮庫 國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理 選擇大小基本一致、無病蟲害、無機(jī)械損傷的新鮮花菇進(jìn)行處理,每組6 kg花菇(每個處理3個平行,每個平行2 kg)分四組,其中將一組花菇置于低密度聚乙烯(厚度:0.08 mm,體積:1 m3)帳內(nèi),在參考張洪翠等[7]的方法上,通過預(yù)實(shí)驗(yàn)篩選后,采用濃度為350 μL/L(乙醇溶液體積與帳內(nèi)體積之比)的乙醇對樣品進(jìn)行熏蒸處理2 h(25±2) ℃;另兩組分別于濃度為25 mg/L二氧化氯(ClO2)和20 g/L大豆分離蛋白(SPI)的溶液中浸泡10 min后(均是通過前期課題組預(yù)實(shí)驗(yàn)所得處理?xiàng)l件),瀝干(處理濃度均為預(yù)實(shí)驗(yàn)最佳濃度)。處理結(jié)束后,根據(jù)課題組前期預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,將花菇在陰涼處通風(fēng)30 min后轉(zhuǎn)入(4±0.5) ℃的環(huán)境中預(yù)冷8 h后裝入PE20保鮮膜內(nèi),扎袋后于(2±0.5) ℃貯藏。每5 d對樣品各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測定,結(jié)果取平均值,測定周期為20 d。

1.2.2 指標(biāo)測定方法

1.2.2.1 感官品質(zhì)評價 參照趙偉璐等[10]測定方法,略有改動,由6名感官評價小成員對貯藏末期(20 d)時的花菇的質(zhì)地、風(fēng)味等感官指標(biāo)進(jìn)行評價,具體評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 感官品質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory quality evaluation standard

1.2.2.2 腐爛率的測定 以表面流水或長霉記作腐爛花菇,采用計(jì)數(shù)法測定花菇的腐爛率,計(jì)算公式如下:

腐爛率(%)=(腐爛花菇朵數(shù)/花菇總朵數(shù))×100

1.2.2.3 呼吸強(qiáng)度的測定 呼吸強(qiáng)度的測定均參照張鵬等[11]的方法進(jìn)行測定。

1.2.2.4 丙二醛(MDA)含量的測定 取1 g花菇樣品,加入5 mL 100 g/L三氯乙酸溶液,研磨勻漿后,在4 ℃,10000 r/min離心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,冷卻后,分別測定450、532和600 nm波長,參照Li等[12]的方法進(jìn)行計(jì)算。

1.2.2.5 亮度(L*)的測定 采用CR400-色差儀進(jìn)行測定。L*值越大則花菇顏色越白,L*值越小則花菇越黑。隨機(jī)取12個花菇,在花菇菌蓋表面每隔120°取三點(diǎn)進(jìn)行測定,結(jié)果取平均值。

1.2.2.6 多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)活性的測定 PPO活性測定:稱取2 g花菇,加入10 mL 50 mmol/L pH5.5的磷酸鈉緩沖液中,冰浴研磨,在4 ℃ 10000 r/min離心20 min后取上清液1 mL,加入1.5 mL 50 mmol/L、pH5.5的乙酸-乙酸鈉緩沖液和1.0 mL 50 mmol/L鄰苯二酚溶液,以緩沖液為參比,同時開始計(jì)時。在反應(yīng)30 s時測其在波長398 nm處的吸光值,并每間隔30 s記錄1次,連續(xù)測定后,參考張群等[13]測定方法進(jìn)行計(jì)算。

POD活性測定:稱取2 g花菇,加入10 mL 50 mmol/L pH5.5的磷酸鈉緩沖液中,冰浴研磨,在4 ℃ 10000 r/min離心20 min后取上清液0.5 mL,加入3.0 mL 25 mmol/L的愈創(chuàng)木酚溶液,再加入0.5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)1% H2O2溶液迅速混合啟動反應(yīng),同時開始計(jì)時。將反應(yīng)混合液倒入比色杯中,以蒸餾水為參比,在反應(yīng)30 s時測其在波長460 nm處的吸光值,并每間隔1 min記錄1次,連續(xù)測定后,參考張群等[13]測定方法進(jìn)行計(jì)算。

1.2.2.7 超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性的測定 SOD、CAT和APX活性測定均采用試劑盒方法進(jìn)行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Origin Pro 2017軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,采用SPSS 19.0軟件的Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行數(shù)據(jù)差異顯著性分析及聚類分析法來分析各樣品抗氧化酶系統(tǒng)的變化(P<0.05為差異顯著,P<0.01為差異極顯著,P>0.05為差異不顯著)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對花菇感官評價的影響

食用菌的感官評價對于消費(fèi)者的購物選擇具有強(qiáng)烈的引導(dǎo)作用。圖1表明,貯藏20 d時,各處理組感官評價得分均明顯高于CK組,說明不同處理均能夠影響花菇的外觀新鮮度、色澤、硬度、水分、黏度、異味、香味持久性等感官指標(biāo),保持花菇的品質(zhì)。乙醇組在黏度、異味、香味持久性方面感官評價得分均明顯低于ClO2和SPI組,這與Yan等[14]研究結(jié)果相似。乙醇組在色澤上表現(xiàn)較好,得分明顯高于ClO2組。SPI組的花菇新鮮、色澤好、硬度較高、水分散失較少,黏度、異味較低,香味持久性好,且均好于其他處理,可能是因?yàn)镾PI在果蔬表明能夠降低空氣與水分之間的表面張力,形成乳化界面,減緩花菇蒸騰和呼吸作用,減少水分和營養(yǎng)物質(zhì)損失,SPI還具有改善果蔬風(fēng)味和抑制大腸桿菌、李斯特菌、沙門氏菌等微生物的活性[15],因此導(dǎo)致異味較低。各處理組貯藏末期(20 d)時綜合評價大小順序?yàn)?SPI組>ClO2組>乙醇組>CK組,說明各處理均能減緩貯藏期花菇品質(zhì)的下降,其中SPI組效果最好。

圖1 不同處理對花菇感官評價的影響Fig.1 Effects of different treatmenton sensory properties of shiitake

2.2 不同處理對花菇腐爛率和呼吸強(qiáng)度的影響

腐爛率是判斷食用菌貯藏效果的最直觀標(biāo)準(zhǔn)之一。由圖2A可知,在0～5 d內(nèi),CK組腐爛率上升,其余各處理組腐爛率維持較低水平,貯藏10 d時,CK組腐爛率為8.14%,繼續(xù)貯藏腐爛率急劇上升,其余各組上升速率較慢。乙醇組在貯藏15 d時腐爛率開始加速上升,推測是因?yàn)橘A藏時間過長,乙醇揮發(fā)所導(dǎo)致。貯藏20 d時,CK組腐爛率高達(dá)37.48%,分別是乙醇、ClO2組和SPI組的2.05、3.26和2.84倍,且顯著(P<0.05)高于其余各組。因此,乙醇、ClO2組和SPI組均能很好地降低貯藏期間花菇的腐爛率。

圖2 不同處理對花菇腐爛率(A)和呼吸強(qiáng)度(B)的影響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幾乎停止,呼吸作用成為新陳代謝的主要形式,但呼吸作用一方面會消耗食用菌自身的營養(yǎng)物質(zhì),另一方面呼吸過程中產(chǎn)生的熱量也會影響貯藏品質(zhì)[16],因此降低食用菌貯藏期間呼吸強(qiáng)度和推遲呼吸高峰具有重要意義。圖2B表明,貯藏期間,各處理組呼吸強(qiáng)度均呈現(xiàn)先上升后下降再上升趨勢,前期的上升可能為花菇受到低溫脅迫所導(dǎo)致,而后期的上升則是因?yàn)榛ü剿ダ弦?。CK組呼吸高峰出現(xiàn)在15 d,而其余各處理組呼吸高峰都位于15 d后,同時在貯藏期內(nèi),處理組的峰值都顯著(P<0.05)低于CK組,其中乙醇處理組峰值降低了13.39%,ClO2組峰值降低了19.66%,SPI組峰值降低了27.64%。由此可知,各處理組均能推遲花菇呼吸高峰的到來,降低花菇呼吸高峰峰值,其中SPI處理組效果更好。

2.3 不同處理對花菇MDA含量的影響

丙二醛(MDA)含量是衡量果蔬衰老程度的常見指標(biāo),其值可以反應(yīng)膜脂過氧化程度[17]。圖3顯示,花菇MDA總體呈現(xiàn)上升趨勢。貯藏0～10 d內(nèi),乙醇組MDA含量均低于其余各處理組,但與SPI組無顯著性(P<0.05)差異。10 d時乙醇組MDA含量迅速上升,原因?yàn)橐掖紦]發(fā)導(dǎo)致。貯藏20 d時,CK組、乙醇組、ClO2組和SPI組MDA含量分別為7.95、5.36、5.12和4.18 mmol·g-1,且SPI組顯著(P<0.05)低于其余各組?？芍?短期貯藏下,乙醇熏蒸和SPI處理均能夠較好的抑制花菇 MDA含量的上升,而長期貯藏則是SPI效果更好。

圖3 不同處理對花菇MDA含量的影響Fig.3 Effects of different treatmenton MDA content of shiitake

2.4 不同處理對花菇亮度和PPO活性的影響

色澤判斷花菇在貯藏期間顏色變化的重要指標(biāo),也是花菇商品性的直接體現(xiàn)。圖4A所示,0 d時花菇亮度為54.08,隨后各處理組亮度不斷下降,其中CK組下降幅度劇烈,乙醇組和SPI組亮度變化較小,貯藏20 d時,各處理組亮度下降幅度分別為47.95%、22.01%、30.75%和17.99%。多酚氧化酶(PPO)是一類含Cu2+的酶,其會將內(nèi)源酚類物質(zhì)氧化為鄰醌,鄰醌發(fā)生聚合作用形成醌或與蛋白質(zhì)等物質(zhì)結(jié)合形成高分子后形成和褐色素,產(chǎn)生褐變[10]。由圖4B可得,花菇的PPO活性隨著貯藏時間延長呈現(xiàn)上升的趨勢,在貯藏5～20 d內(nèi),不同處理的花菇的PPO活性大小關(guān)系為CK組>ClO2組>乙醇組>SPI組,且在貯藏20 d時各處理組PPO活性分別為4.95、3.45、4.14和3.07 U·g-1,且各組間差異顯著(P<0.05)。綜上所述,乙醇和SPI處理能夠有效地維持花菇貯藏期間色澤,抑制花菇褐變的發(fā)生。

圖4 不同處理對花菇亮度(A)和PPO活性(B)的影響Fig.4 Effects of different treatmenton L*(A)and PPO activity(B)of shiitake

2.5 不同處理對花菇抗氧化酶系統(tǒng)的影響

如圖5A所示,CK、乙醇和ClO2處理組超氧化物歧化酶(SOD)活性均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢,SPI處理組SOD活性則持續(xù)上升。貯藏10 d時,CK和乙醇組SOD活性到達(dá)峰值,而ClO2和SPI的SOD活性高峰分別出現(xiàn)在15和20 d。貯藏20 d時SPI組活性達(dá)到159 U·g-1,分別為CK組、乙醇組和ClO2組的1.43、1.14和1.09倍。表明三種處理均能能保持貯藏期間花菇的SOD活性,且SPI處理能夠推遲SOD活性高峰的出現(xiàn),延長花菇貯藏壽命。由圖5B可知,CK組花菇過氧化物酶(POD)活性在貯藏0～5 d急劇下降,在5～10 d上升,隨后繼續(xù)下降,20 d時活性達(dá)到最低。乙醇、ClO2和SPI處理組POD活性在貯藏前期比較穩(wěn)定。貯藏15時,乙醇組、ClO2組和SPI組POD活性達(dá)到峰值,POD活性大小關(guān)系為:SPI組>乙醇組>ClO2組。圖5C顯示,貯藏前5 d,除乙醇組外,其余各組過氧化氫酶(CAT)活性具有小幅度上升,且差異不顯著(P>0.05),這可能由于溫度脅迫,花菇為了適應(yīng)新環(huán)境呼吸作用強(qiáng)度加劇所導(dǎo)致,而乙醇組CAT活性下降可能與乙醇的化學(xué)特性有關(guān),其機(jī)理需要進(jìn)一步研究。貯藏10 d時,CK組CAT活性達(dá)到峰值142 U·g-1,而其余各種CAT活性峰值均出現(xiàn)在貯藏15 d,且活性峰值均高于CK組。由圖5D可知,花菇剛采摘時抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性為9.85 U·g-1,隨后各處理組總體均呈現(xiàn)下降趨勢,貯藏20 d時,CK、乙醇、ClO2和SPI處理組APX活性分別為3.77、5.96、5.15和7.52 U·g-1,下降幅度為61.72%、39.49%、47.72%和23.65%。

圖5 不同處理對花菇SOD活性(A)、POD活性(B)、CAT活性(C)和APX活性(D)的影響Fig.5 Effects of different treatment on SOD activity(A),POD activity(B),CAT activity(C)and APX activity(D)of shiitake

3 結(jié)論與討論

本文以花菇為試材,探討不同處理對花菇貯藏品質(zhì)及抗氧化酶系統(tǒng)的影響,研究表明:乙醇、二氧化氯、大豆分離蛋白處理均能夠抑制花菇貯藏期間腐爛率、呼吸強(qiáng)度和MDA含量的上升,延緩亮度和花菇抗氧化酶系統(tǒng)酶活性的下降,但SPI處理能夠更好地維持花菇貯藏期間抗氧化酶系統(tǒng)活性。

二氧化氯(ClO2)主要是通過殺死微生物及阻止蛋氨酸生成乙烯的方式延長果蔬的保鮮期[6]。李梅等[18]研究ClO2浸泡處理對雙孢菇采后品質(zhì)及相關(guān)酶活性的影響,結(jié)果表明ClO2浸泡處理能夠有效地降低雙孢菇呼吸強(qiáng)度,推遲呼吸高峰,維持雙孢菇貯藏品質(zhì)。乙醇的保鮮機(jī)理是通過其對果蔬細(xì)胞的強(qiáng)滲透性使得微生物體細(xì)胞蛋白質(zhì)永久失活、變異,減少果蔬營養(yǎng)成分消耗,同時,乙醇還可以通過抑制乙烯的生物合成,降低呼吸強(qiáng)度,從而達(dá)到延長果蔬貯藏壽命的目的[7]。研究表明,乙醇處理雙孢菇可以顯著抑制雙孢菇呼吸強(qiáng)度,延緩失重率和菌落總數(shù)上升,抑制VC和可溶性蛋白含量的下降[7]。大豆分離蛋白(SPI)含有豐富的人體必需氨基酸,具有彈性好、可塑性強(qiáng)、低透氧性和生物相容性高等特點(diǎn),除此之外還能有效地抑制大腸桿菌、李斯特菌、沙門氏菌等微生物的活性,是一種有效食品添加助劑[8]。Eswaranandam等[15]研究表明SPI涂膜處理鮮切哈密瓜,能夠有效地為此哈密瓜的風(fēng)味和色澤。本文研究了不同處理對花菇貯藏品質(zhì)及抗氧化酶系統(tǒng)的影響。

食用菌的感官評價對于消費(fèi)者的購物選擇具有強(qiáng)烈的引導(dǎo)作用。結(jié)果表明三種處理均能夠有效地維持花菇貯藏感官品質(zhì)。其中乙醇組在黏度、異味、香味持久性方面表現(xiàn)較ClO2和SPI處理組差,可能是貯藏時間過長,乙醇揮發(fā)后,后期存活的微生物重新繁殖所導(dǎo)致,這與Yan等[14]研究結(jié)果相似,但乙醇組在色澤上表現(xiàn)較好,這是因?yàn)橥饩壱掖伎梢砸种票奖彼峤獍泵傅幕虮磉_(dá),阻斷相應(yīng)酶的合成途徑,從而抑制酶促褐變進(jìn)程。SPI處理組的花菇新鮮、色澤好、硬度較高、水分散失較少,黏度、異味較低,香味持久性最好,可能是SPI在果蔬表明能夠降低空氣與水分之間的表面張力,形成乳化界面,減緩花菇蒸騰和呼吸作用,減少水分和營養(yǎng)物質(zhì)損失,除此之外,SPI還具有改善果蔬風(fēng)味和抑制大腸桿菌、李斯特菌、沙門氏菌等微生物的活性[15]。