邱銘錳,胡宇欣,林 程,張芳藝,陳天賜,梁嘉辰,江玉姬,陳炳智**
(1.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,福建 福州 350002;2.福州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,福建 福州 350000)
草菇[Volvariella volvacea(Bull.)Singer],隸屬于傘菌綱(Agaricomycetes) 傘菌目(Agaricales) 光柄菇科(Pluteaceae) 小包腳菇屬(Volvariella),又稱蘭花菇、稈菇、中國(guó)蘑菇等,具有抗氧化、抗癌、提高免疫力等特點(diǎn)[1]。據(jù)中國(guó)食用菌協(xié)會(huì)報(bào)道[2],我國(guó)草菇產(chǎn)量為世界之最,2019年產(chǎn)量高達(dá)23.43萬(wàn)噸。新鮮采收后的草菇含水量高,生長(zhǎng)代謝旺盛,品質(zhì)劣變速率快,影響其商品價(jià)值[5]。同時(shí),作為典型的高溫型食用菌,草菇對(duì)溫度極為敏感。低溫貯藏時(shí),細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)空泡化,出現(xiàn)自溶、軟化現(xiàn)象;當(dāng)貯藏溫度較高時(shí)(如常溫或以上),草菇會(huì)發(fā)生菌柄伸長(zhǎng)、菌蓋變大從而出現(xiàn)開(kāi)傘現(xiàn)象,商業(yè)價(jià)值受到嚴(yán)重影響[3-4]。長(zhǎng)期以來(lái),草菇的保鮮問(wèn)題是草菇生物學(xué)研究的熱點(diǎn)之一,更是解決草菇遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵。因此,通過(guò)綜述草菇貯藏保鮮技術(shù)的研究現(xiàn)狀和主要保鮮方法,以期為企業(yè)的草菇工廠化、規(guī)?;ur提供理論參考。
物理保鮮是目前應(yīng)用較廣泛的保鮮方法之一,主要通過(guò)調(diào)節(jié)環(huán)境因素如溫度、濕度、氣體成分等起到一定的保鮮效果[6]。常見(jiàn)的方法包括低溫保鮮、氣調(diào)保鮮、輻照保鮮、超聲保鮮等,選擇合適的保鮮材料能優(yōu)化保鮮效果,提高貯藏品質(zhì)。
1.1.1 低溫保鮮
溫度是果蔬及食用菌保鮮的重要影響因素之一,通過(guò)改變果蔬水份組成,延緩呼吸作用,鈍化氧化酶系活性,從而起到保鮮的作用[7]。不同的食用菌,適宜保鮮溫度也不相同,如低溫型金針菇(Flammulina velutipes) 適宜的貯藏保鮮溫度為5℃、香菇(Lentinus edodes) 為 4℃[8-9]。低溫型秀珍菇 (Pleurotus geesteranus),在4℃左右,貯藏過(guò)程中胱氨酸含量明顯升高,胱氨酸衍生物可以調(diào)節(jié)其衰老進(jìn)程;低溫條件下,秀珍菇子實(shí)體氣生菌絲的生長(zhǎng)速率明顯降低,6 d內(nèi)可以維持較好的色澤;當(dāng)溫度降低至0℃~1℃時(shí),其蛋白質(zhì)減少速率明顯降低,其丙氨酸、精氨酸、組氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、纈氨酸含量基本維持不變[10]。而高溫型草菇(40℃以下),低溫保鮮(<10℃)時(shí)會(huì)受到冷害。
低溫脅迫條件下,4℃、12 h,草菇細(xì)胞膜脂成分發(fā)生改變,表面開(kāi)始滲水、菌膜和菌柄破裂萎蔫,呼吸強(qiáng)度明顯提高,ATP合成酶α-亞基表達(dá)豐度增大,NADH-泛醌氧化還原酶和細(xì)胞色素b-c1復(fù)合物亞基 Rieske(Cytochrome b-c1 complex subunit Rieske)表達(dá)豐度提高,從而促進(jìn)ATP合成,提高草菇呼吸速率;經(jīng)蛋白組學(xué)分析差異蛋白主要參與細(xì)胞過(guò)程(37.04%)和代謝過(guò)程(31.71%),核糖體(28個(gè)) 和RNA轉(zhuǎn)運(yùn)(15個(gè)) 通路受到嚴(yán)重影響,熱激相關(guān)蛋白甘油醛-3-磷酸脫氫酶(Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase) 的蛋白水平變化倍數(shù)為0.43、基因水平為0.25,熱激同源蛋白70(Putative heat shock cognate 70) 合成受到抑制,表達(dá)豐度下降,蛋白水平和基因水平變化倍數(shù)分別為1.86和1.51,表達(dá)受到抑制,出現(xiàn)不耐熱現(xiàn)象,進(jìn)而導(dǎo)致冷害發(fā)生[11]。因此,小于10℃的低溫并不適宜草菇的保鮮,企業(yè)及研究人員通常采用15℃貯藏草菇,既降低草菇采后的呼吸作用,又不讓草菇受到冷害[12]。
1.1.2 氣調(diào)保鮮
氣調(diào)保鮮主要通過(guò)調(diào)節(jié)貯藏環(huán)境中的氣體成分,如O2及CO2的比例,進(jìn)而影響菌類的呼吸作用,以達(dá)到保鮮的效果[13]。劉莎莎等[14]在15℃、90% O2和10% CO2條件下貯藏平菇(Pleurotus ostreatus),發(fā)現(xiàn)平菇色白、硬度大、失水率低、呼吸速率低,可以延緩呼吸高峰出現(xiàn)時(shí)間,褐變相關(guān)酶多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD) 及過(guò)氧化氫酶(CAT) 等活性明顯提高,O2-·與H2O2積累量降低,與對(duì)照組相比,保鮮效果好。余科林等[15]對(duì)保鮮袋做打孔處理,通過(guò)改變保鮮袋內(nèi)氣體成分,調(diào)節(jié)草菇子實(shí)體呼吸速率,從而延緩菌肉褐變速率。在貯藏第6天時(shí),營(yíng)養(yǎng)成分損失率明顯降低,可溶性糖及蛋白可達(dá)13.15 mg·g-1和6.21 mg·g-1、呼吸速率為 988.26 mg·kg-1·h-1,相比對(duì)照組褐變度明顯降低,菇體偏白。
1.1.3 輻照保鮮
輻照主要以紫外線、60Co-γ射線和低劑量的電子束產(chǎn)生的輻射能量,鈍化或破壞酶活性,降低果蔬呼吸速率,降低后熟作用,延長(zhǎng)貨架期[16]。周冉冉等[17]研究發(fā)現(xiàn),2 kGy的60Co-γ射線可有效抑制香菇變軟,保持較好的硬度,菌絲體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)保存較致密,在4℃左右其貨架期可延長(zhǎng)至16 d。Zhao等[18]用不同劑量的60Co-γ射線輻照草菇后,在16℃條件下,可以儲(chǔ)藏7 d,0.8 kGy60Co-γ射線輻照處理結(jié)果最優(yōu),草菇子實(shí)體剖面呈現(xiàn)白色、肉質(zhì)結(jié)構(gòu)緊密、頂部空化現(xiàn)象緩解,細(xì)菌總數(shù)明顯降低(0.048×109個(gè)/g) 與對(duì)照組 (1.98×109個(gè)/g) 相比,可有效延緩草菇采后子實(shí)體后熟衰老,這與謝福泉等[19]研究一致,經(jīng)60Co-γ射線輻照可以延長(zhǎng)草菇貯藏保鮮時(shí)間。
1.1.4 包裝材料
保鮮材料可以調(diào)節(jié)內(nèi)外氣體、濕度,從而起到一定的保鮮作用,也是影響食用菌保鮮期的重要因素。吳國(guó)虹[20]研究了不同包裝材料如PE保鮮袋(0.02 mm)、PE保鮮膜結(jié)合保鮮托盤(0.02 mm)、PE雙封袋(0.08 mm)對(duì)草菇保鮮時(shí)間的影響研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),PE保鮮膜結(jié)合保鮮托盤優(yōu)于PE保鮮袋和PE雙封袋,子實(shí)體褐變度低、剖面白、硬度較高,保鮮效果較好。
1.1.5 超聲保鮮
超聲處理的作用原理是利用高壓、高溫產(chǎn)生的剪切力,破壞微生物細(xì)胞膜和細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),達(dá)到保鮮的目的[21]。李娜[22]發(fā)現(xiàn)15℃、300 W、40 kHZ、脈沖50%超聲處理10 min后的草菇褐變度明顯降低,與對(duì)照組相比,超聲處理后的草菇子實(shí)體菌絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)完整、網(wǎng)間空隙小、老化解體速率延緩,細(xì)胞色素酶(CCO)活性受到抑制,VvCCO基因轉(zhuǎn)錄水平降低;線粒體結(jié)構(gòu)、功能保存較為完整,基粒片層可見(jiàn)、內(nèi)脊清晰、膜流動(dòng)性強(qiáng)、呼吸強(qiáng)度明顯降低,ATP和ADP含量處于較高水平,草菇貯藏期明顯延長(zhǎng)。
生物保鮮多用天然提取物或微生物菌體及代謝產(chǎn)物等物質(zhì),如淀粉、聚賴氨酸鹽、殼聚糖、精油、乳酸鏈球菌素等,這些物質(zhì)通常具有高效、廣譜抑菌性及抗氧化性等特點(diǎn),通過(guò)抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖,起到保鮮作用[23]。
1.2.1 淀粉
淀粉類物質(zhì),無(wú)毒無(wú)害,對(duì)氧氣,水及脂類物質(zhì),有較好的選擇透過(guò)性[24]。張榮飛等[25]研究使用馬鈴薯淀粉,電噴霧復(fù)合涂膜雙孢蘑菇(Agaricus bisporus),使其能保持較好的感官性狀;淀粉涂膜處理雞腿菇(Copyinds comatus) 后,發(fā)現(xiàn)其多酚氧化酶(PPO)活性降低,木質(zhì)化程度下降,能保持較好的感官品質(zhì)。Zhao等[26]將熱塑性淀粉(TBS)、聚乳酸(PLA)、聚己二酸丁二醇脂(PBAT) 復(fù)配,隨著TBS含量增加,薄膜對(duì)水蒸氣24 h的透過(guò)率可達(dá)到612.31 g·m-2,草菇游離水分含量增加、硬度大,TBS含量影響膜結(jié)構(gòu),能最大程度控制環(huán)境中的濕度、降低微生物的活性,在20℃時(shí)可將草菇保鮮期可延長(zhǎng)至72 h。
1.2.2 聚賴氨酸鹽
聚賴氨酸鹽是一種新型廣譜抑菌劑,對(duì)革蘭氏陰性菌和陽(yáng)性菌都能起到較好的殺菌效果[27]。李捷[28]研究表明,在4℃條件下,聚賴氨酸(ε-PL) 可以明顯抑制假單胞菌(Pseudomonas) 的繁殖速率,延緩雙孢蘑菇褐變及斑點(diǎn)化,維持較佳的感官品質(zhì)。草菇表面菌相豐富,Wang等[29]發(fā)現(xiàn),草菇的腐爛主要由細(xì)菌引起,其中假單胞菌、嗜麥芽單胞菌(Pseudomonas maltophilia) 和土壤芽孢桿菌(Solibacillus) 隨著腐爛時(shí)間延長(zhǎng),相對(duì)豐度明顯增加,生物標(biāo)志物數(shù)量高達(dá)22.37%。楊國(guó)輝等[30]發(fā)現(xiàn)0.3 g·L-1的聚賴氨酸結(jié)合1-MCP可以減少草菇貯藏過(guò)程中的水樣斑問(wèn)題,菇體外膜褐變度明顯減低、萎縮自溶現(xiàn)象延緩,多酚氧化酶(PPO)和過(guò)氧化氫酶(CAT) 活性鈍化,草菇可維持較好的感官品質(zhì)、色澤較亮,可溶性固形物損失率降低,能較好保持采后鮮菇品質(zhì)。
1.2.3 殼聚糖
殼聚糖結(jié)構(gòu)線性與纖維素相似,成膜性好,可以在食用菌表面形成一層薄膜,降低呼吸強(qiáng)度,提高商品價(jià)值[31]。不同類型的殼聚糖,對(duì)各種食用菌均有一定保鮮效果。羧甲基殼聚糖涂膜處理后的杏鮑菇能維持較好的色澤、硬度,氧化酶的活性受到抑制,保持較優(yōu)的感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì);N-取代羧甲基殼聚糖處理的雙孢蘑菇失水率、酶活、呼吸強(qiáng)度等均低于其他組,優(yōu)勢(shì)明顯;托拉斯假單胞菌(Pseudomonas tolaasii)作為平菇主要致病菌,菇體表面易出現(xiàn)褐斑,經(jīng)殼聚糖處理后,托拉斯假單胞菌細(xì)胞膜破裂,內(nèi)容物外滲,大大降低平菇發(fā)病率,菇體無(wú)農(nóng)藥殘留、安全性高[32-34]。張松陽(yáng)等[35]發(fā)現(xiàn)1.0%的殼聚糖溶液浸泡處理草菇0.5 min后,草菇軟腐率、褐變率、黃變率均比對(duì)照組明顯下降,感官品質(zhì)顯著提高,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如可溶性固形物和維生素等含量變化幅度減小,營(yíng)養(yǎng)損失率低。
1.2.4 植物精油
王娟等[36]分別使用海藻酸鈉-桉葉油復(fù)合膜,海藻酸鈉單一膜和普通PE膜對(duì)雙孢蘑菇進(jìn)行保鮮試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)添加桉葉油的復(fù)合膜可以有效降低雙孢蘑菇子實(shí)體的衰老和致病腐爛程度;吳華等[37]研究發(fā)現(xiàn)0.1 mL·kg-1花椒精油和0.5 mL·kg-1丁香精油熏蒸處理金針菇后,保藏至15 d仍能維持較好的感官品質(zhì)。吳華等[38]發(fā)現(xiàn)月桂烯、α-蒎烯、異松油烯3種植物精油對(duì)草菇主要害蟲(chóng)雙額巖小糞蠅有一定抑制效果,這種植物精油不僅可以無(wú)公害防治害蟲(chóng),而且對(duì)草菇菌絲生長(zhǎng)無(wú)影響,有望用于草菇保鮮過(guò)程中的防蟲(chóng)步驟。
化學(xué)保鮮,一般用一定濃度的化學(xué)藥品浸泡鮮菇,抑制或殺滅菇體表面有害微生物,鈍化酶活性,從而使鮮菇具有較好的品質(zhì),延長(zhǎng)保存期[39]。
1.3.1 1-甲基環(huán)丙烯
1-甲基環(huán)丙烯 (1-methylcyclopropene,1-MCP),新型乙烯受體抑制劑,可以與乙烯受體上的金屬離子位點(diǎn)結(jié)合并激發(fā)其活性,以抑制乙烯前體物質(zhì)的形成,從而抑制內(nèi)源性乙烯的生成,降低后熟作用,而且1-MCP在有效濃度范圍內(nèi),對(duì)人、畜無(wú)任何毒害作用,已在果蔬中廣泛應(yīng)用[40]。Chen等[41]使用1-MCP (0.25 μL·L-1、0.50 μL·L-1、0.75 μL·L-1、1.00 μL·L-1、1.25 μL·L-1)不同濃度處理草菇后,發(fā)現(xiàn)0.75 μL·L-1處理可以極顯著維持草菇硬度,推遲呼吸高峰的出現(xiàn)、表面色調(diào)角變化值小,菇體飽滿,無(wú)明顯顏色變化,具有典型的草菇香味。
1.3.2 特異性泛素結(jié)合酶E2抑制劑
Gong等[42]發(fā)現(xiàn)特異性泛素結(jié)合酶E2抑制劑,可以抑制草菇產(chǎn)生自溶現(xiàn)象。草菇在低溫脅迫條件下,子實(shí)體容易發(fā)生自溶現(xiàn)象,β-葡萄糖苷酶表達(dá)異常,24 h后表達(dá)上升了23.34%,其中抑制劑D-1,5-葡萄糖酸內(nèi)酯處理后的草菇,24 h左右還未發(fā)生自溶現(xiàn)象,β-葡萄糖苷酶和酪氨酸酶活性受到抑制,提高了草菇保鮮期。特異性泛素結(jié)合酶E2作為一種新型食品添加劑,在草菇保鮮中具有較好的應(yīng)用價(jià)值。
基因工程技術(shù)通過(guò)DNA分子雜交,改變草菇遺傳性狀,相對(duì)比傳統(tǒng)的保鮮方法,基因重組可以定向改善草菇菌種的穩(wěn)定性[43]。耐低溫單孢草菇菌種VH3、泰國(guó)單孢NO.1草菇經(jīng)分子雜交后,得到132株耐低溫雜合子,通過(guò)出菇試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),雜交草菇菌膜明顯增厚(最厚4.41 mm)、必需氨基酸占比增加(26.17%)、產(chǎn)量明顯提高,在0℃具有一定耐低溫能力[44]。
陳炳智等[45-47]發(fā)現(xiàn),草菇MADS-box轉(zhuǎn)錄因子編碼的Vvrin1基因會(huì)調(diào)控草菇成熟衰老進(jìn)程,伸長(zhǎng)期Vvrin1基因表達(dá)達(dá)到峰值,可以影響草菇菌絲生長(zhǎng)速率和形態(tài);當(dāng)Vvrin1基因過(guò)表達(dá)時(shí),草菇菌絲顏色更深、更容易老化,氣生菌絲更濃密,當(dāng)Vvrin1基因表達(dá)受到干擾時(shí),草菇菌絲稀疏,氣生菌絲相對(duì)減少,顏色較暗,進(jìn)而影響后熟衰老,調(diào)控草菇開(kāi)傘進(jìn)程。該基因有望用于篩選不易成熟衰老的草菇品種的分子標(biāo)記。Yan等[48]研究發(fā)現(xiàn),采后草菇在低溫和氧脅迫條件下,活性氧(O2-)及過(guò)氧化氫(H2O2)含量急劇上升,這與NADPH氧化酶復(fù)合物相關(guān),隨著草菇衰老速率的增加,vvnoxb、vvrac1和vvbema基因表達(dá)上調(diào),且呈現(xiàn)正相關(guān),當(dāng)活性氧(ROS) 表達(dá)量降低時(shí),可以抑制vvnoxb、vvrac1和vvbema基因表達(dá),影響草菇菌絲衰老。
食用菌富含多種營(yíng)養(yǎng)成分,具有高蛋白、低脂肪、礦質(zhì)元素及膳食纖維豐富的特點(diǎn),新鮮采收后的食用菌,含水量高,生長(zhǎng)代謝旺盛,品質(zhì)劣變速率快,影響其商品價(jià)值[49]。近年來(lái),食品安全問(wèn)題層出不窮,人們對(duì)食用菌的保鮮方法,已經(jīng)開(kāi)始向安全、綠色、環(huán)境友好型轉(zhuǎn)變,降低環(huán)境成本、提高使用安全水平是目前食用菌保鮮行業(yè)亟待解決的問(wèn)題。
隨著我國(guó)草菇規(guī)?;肮S化栽培技術(shù)的進(jìn)一步精深,產(chǎn)量穩(wěn)步提高,對(duì)草菇保鮮技術(shù)的要求越來(lái)越嚴(yán)格、重要。溫度敏感型的草菇,采后容易發(fā)生低溫自溶、高溫開(kāi)傘及褐變現(xiàn)象,主要可以通過(guò)相對(duì)低溫結(jié)合新型保鮮劑,降低子實(shí)體呼吸速率及微生物的生長(zhǎng)繁殖,從而達(dá)到保鮮的目的,復(fù)合保鮮已成為廣泛使用的保鮮方法[50]。除了提高保鮮技術(shù)外,新鮮草菇采收時(shí)間要適時(shí),采后及時(shí)預(yù)冷、通風(fēng)去濕,延緩呼吸作用,表面適當(dāng)干燥有利于延長(zhǎng)保鮮期[51]。還可以借助分子技術(shù)如基因敲除技術(shù),改善草菇高溫開(kāi)傘、低溫自溶的性狀,為企業(yè)提供優(yōu)良菌株,獲得更優(yōu)質(zhì)的草菇品質(zhì)。