史 宇,孫飛龍,王淑君,念海續(xù)
(西安工程大學 環(huán)境與化學工程學院,西安 710600)
羊肚菌(Morchella esculenta)屬于子囊菌亞門(Ascomycotina),盤菌綱(Discomycetes),盤菌目(Pezizales),羊肚菌科(Morchellaceae),羊肚菌屬(Morchella)[1],又被稱為陽雀菌、木耳蘑菇、羊肚蘑。其子囊果由可孕菌蓋和不孕菌柄2部分組成,菌蓋呈尖頂或圓頂形,菌柄內部中空[2]。因為菌蓋表層有無規(guī)則褶皺形如羊肚,故由此得名。羊肚菌是一種珍貴的藥食兼用菌,因其口感好、味道鮮、營養(yǎng)價值高和保健性強,受到全世界美食者的喜愛,具有良好的發(fā)展前景[3]。
羊肚菌代謝旺盛,菌蓋脆嫩,在采摘和運輸期間易受到擠壓碰撞等機械損傷,出現(xiàn)褐變、變質現(xiàn)象,使其價值遭受嚴重損失。因此,保鮮期短大大制約了其相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
本文就羊肚菌劣變機制和近幾年我國羊肚菌保鮮技術的研究進展進行綜述,同時指出復合保鮮技術將成為未來采后保鮮技術的主要趨勢。
新鮮羊肚菌水分含量高,無角質層保護,極易受到微生物侵染而發(fā)生品質下降現(xiàn)象,而其所含的酶類、酚類化合物和活性氧是導致其發(fā)生褐變衰老的關鍵,也是造成羊肚菌品質劣變的原因。
羊肚菌在貯藏過程中容易受到各類病菌侵染而腐臭變質。HE等[4]提到羊肚菌菌蓋腐爛病的致病菌是長孢雙孢菌。HE等[5]將健康的羊肚菌子實體接種擬青霉之后出現(xiàn)了典型的白色霉菌癥狀。一旦羊肚菌子實體被白色霉菌感染,白色菌絲就能覆蓋整個子實體,使其停止生長。因為白色霉菌病原體對溫度比較敏感,在低溫下發(fā)病率較低,所以要控制在低溫環(huán)境下栽培。
褐變不僅影響產(chǎn)品的感官品質,還對營養(yǎng)和商業(yè)價值都有一定程度的影響。羊肚菌在儲藏中發(fā)生的褐變很大程度上是酶促褐變。環(huán)境適宜時,酚類化合物和多酚氧化酶(PPO)由于膜系統(tǒng)的存在,被阻隔在2個亞細胞區(qū)域而互相無法接觸,不會發(fā)生褐變反應。如果食用菌生理狀態(tài)失調或受到外界因素的干擾(機械損傷、低氧、高溫等),導致細胞膜透性受損,酚類化合物和多酚氧化酶之間的間隔被打破,兩者便會互相接觸,在多酚氧化酶催化作用下,酚類化合物被氧化成醌,醌類物質聚合成褐色物質,最終引發(fā)褐變[6]。
1.2.1 與褐變相關的酶
(1)多酚氧化酶,是一類含銅的金屬蛋白酶,普遍存在于自然界中。它包括單酚酶和二酚酶。其中,單酚酶即酪氨酸酶,二酚酶包括漆酶和兒茶酚氧化酶。它在組織中的存在形式主要有2種:可溶態(tài)和結合態(tài)。可溶性PPO在羊肚菌的酶促褐變中扮演重要角色。PPO與色素的形成有關,PPO的激活是褐變的導火索,PPO活性的提高能加速食用菌褐變。
(2)過氧化物酶(POD),是一類氧化還原酶,此酶的輔基是血紅素,普遍存在于生物界中。它不僅可以分解過氧化氫,避免活性氧的過量積累,而且在有過氧化氫的條件下還能參與酚類等物質的氧化聚合及代謝,引起組織褐變。
1.2.2 酚類化合物
酶促褐變的反應底物是酚類化合物。食用菌中的酚類物質多種多樣,分布廣泛,含量豐富。不同食用菌中酚類物質的含量和同一種食用菌不同部位的酚類物質含量都有差異,而且在褐變反應中起關鍵作用的酚類物質也不相同。李慧娟[7]研究得出慈菇中占主導地位的酚類物質是愈創(chuàng)木酚和兒茶酚,而在雙孢菇中起關鍵作用的是酪氨酸等。
自由基學說關于衰老的觀點:活性氧過度積累是導致衰老的原因之一?;钚匝跏前琌2-·,RO-,ROO-等含氧物質的總稱,具有氧化性強的特點。在正常情況下,由于活性氧的產(chǎn)生伴隨著抗氧化酶系統(tǒng)的清除,體內自由基的含量始終維持在較低水平,但當食用菌處于衰老過程中,平衡被打破,清除速度遠遠低于活性氧上升的速率,造成自由基過度累積,使膜結構喪失完整性,加速其生命進程[14]。
2.1.1 脫水干燥
脫水干燥是傳統(tǒng)有效的保鮮方法之一,通過降低水分活性,抑制微生物生長繁殖,減緩腐敗來實現(xiàn)長時間貯存,同時有利于運輸。羊肚菌的傳統(tǒng)干燥主要包括自然陰干和風干,不僅干燥時間長,還會喪失較多的營養(yǎng)。食用菌的現(xiàn)代常見的干燥技術是熱風、真空和微波干燥等。每種干燥技術都有優(yōu)缺點,應該根據(jù)不同需求選擇特定的干燥技術。熱風干燥適用于大批量干燥處理;如果希望短時高效,可以選用微波干燥;如果是處理附加值較高的產(chǎn)品,可以選用真空干燥。單一的干燥技術往往無法保證食用菌營養(yǎng)成分的完整,為提高食用菌的干燥效率和保持較好品質,人們探索一些采用2種及2種以上干燥方式,可以充分發(fā)揮不同技術優(yōu)勢的聯(lián)合干燥技術。包善飛等[8]采用微波真空干燥技術對洗凈后的新鮮羊肚菌內部進行階段性微波干燥,然后對羊肚菌表面進行鼓風干燥,最終制得含水量低于10%的羊肚菌干。該方法操作簡單、時間短、效率高,可以很好地保留羊肚菌原有的色、香、味、形,制備得到的羊肚菌干無任何添加劑,安全可靠,營養(yǎng)價值高,感官品質好,重金屬含量低,體積小,質量輕,便于貯藏。該方法對其他食用菌也普遍適用。
2.1.2 減壓預冷
減壓保鮮是通過降低容器內的壓強,抑制食物的呼吸強度來實現(xiàn)延緩變質的技術。張沙沙等[9]研究發(fā)現(xiàn)減壓預處理能使呼吸峰延后,好菇率大大增加,生物膜保持完整,感官品質維持良好,可溶性固形物流失較少。在幾種處理方式中,以整理后的羊肚菌采用(800±50)Pa減壓預處理結合低溫的方式效果最佳。但減壓預冷能耗較大,提升了保鮮成本。
2.1.3 自發(fā)氣調保鮮
自發(fā)氣調按照調氣方式的不同分為主動自發(fā)氣調(AMAP)和被動自發(fā)氣調(PMAP)。
主動自發(fā)氣調是在密封包裝中,通入一定比例的初始氣體,依靠食品呼吸獲得平衡的氣體環(huán)境,以實現(xiàn)保鮮的一種氣調方式。黃雪等[10]利用氣調包裝機對保鮮盒中的氣體比例進行置換,發(fā)現(xiàn)主動自發(fā)氣調的O2和CO2比例分別為90%和10%時,可以有效抑制羊肚菌呼吸代謝,減少失重,保持較高的可溶性蛋白質含量和較好的外觀品質,保鮮時間也由對照組的1 d延長至3 d。但充入過高的CO2,就會出現(xiàn)傷害(如脫色白化),同時初始O2比例過高會加速呼吸,進而加快營養(yǎng)物的消耗速率,所以選擇適當?shù)某跏急壤庞欣诟玫乇ur。
被動自發(fā)氣調是通過包裝材料的滲透作用來改變食用菌貯藏的氣體環(huán)境,抑制呼吸速率達到延長食品貯藏期的一種保鮮技術[11]。李萍等[12]在1℃貯藏之前,利用厚度相同但滲透性不同的幾種材料分別對羊肚菌進行包裝處理,結果表明,包裝材料為微孔膜時,儲存效果最佳,可以抑制呼吸強度,有效減緩質量損失的速率,減慢可溶性固形物的降解,降低PPO活性,更好地維持羊肚菌的價值。但氣調包裝材料大部分不能徹底降解,容易污染環(huán)境。
2.1.4 臭氧保鮮
臭氧是一種高效殺菌劑,通過與細胞間酶和細胞成分反應,從而使表面附著微生物失活,具有高活性、安全無殘留和低成本等特點。于晉澤等[13]采用不同濃度的臭氧(3,5,10 μg/mL)熏蒸羊肚菌,隨后立即用聚乙烯包裝并置于1 ℃貯藏。結果發(fā)現(xiàn),貯藏35 d時,用5 μg/mL濃度臭氧處理最能有效降低失重率和呼吸強度,保持可溶性固形物和多酚含量,抑制羊肚菌的PPO活性,較好地維持羊肚菌的POD活性,最大程度上保持其品質完好。目前,關于臭氧對羊肚菌的保鮮濃度方面的研究還很少,為了提高臭氧保鮮效果,還需要進行不斷地試驗。
2.1.5 高壓靜電
高壓靜電場是一種新興保鮮技術,已廣泛應用于羊肚菌保鮮等領域。管俊林等[14]利用高壓靜電處理器對羊肚菌進行一系列電場電壓處理。結果證明,電場電壓為15 kV時,羊肚菌保鮮效果最好,保鮮期延長到20 d,腐爛率大大降低。但是電壓過高會使質量損失率增大,因此選擇適宜的電場強度處理才對羊肚菌的保鮮起作用。
2.1.6 輻照保鮮
輻照保鮮是通過γ輻射、紫外線輻射和電子束等輻射源破壞微生物細胞組織,達到延長貨架期目的的新型綠色保鮮處理技術。輻照保鮮具有殺菌全面、安全無污染等特點。顧可飛等[15]分別用 0,1,2,4,6,8,10 kGy的電子束對自封袋包裝的羊肚菌進行輻照操作。結果顯示,在輻照劑量≤2 kGy時,羊肚菌鮮菇中的粗蛋白、營養(yǎng)元素和必需氨基酸含量等變動幅度不大,生物學形態(tài)保存期長達11 d;但在>2 kGy劑量的輻照下,細胞變得殘缺不完整。該方法不僅適宜能量射線種類少,而且不合理的輻照處理會導致菌體變軟,失水嚴重,所以需對輻照射線的類型、最適劑量和最佳時長進行更深入的研究。
2.2.1 化學保鮮劑保鮮
化學保鮮劑保鮮是利用一些化學試劑對羊肚菌進行處理。郭奇亮等[16]通過向新鮮的羊肚菌噴灑其重量的0.5%~1%的保鮮劑,按重量份計,保鮮劑由以下組分組成:硝酸鈣0.6份、氯化鈉1.4份、酒石酸鉀0.015份﹑硫酸亞鐵3.5份、去離子水1 000份,然后結合真空預冷低溫貯藏。此方法不僅可使羊肚菌的保存期延長至25~28 d,而且對品質損傷較小,商品率高。化學保鮮法具有成本低、操作簡單等優(yōu)點,但有殘留的化學藥劑不僅對身體有害,還容易污染環(huán)境。
2.2.2 殺菌劑保鮮
殺菌劑如微酸性電解水是通過抑制微生物生長繁殖,進而延長食用菌的保鮮期。微酸性電解水具有殺菌能力強、投入低和安全無污染的特點。許瀛引等[17]將羊肚菌浸沒于微酸性電解水后采用紫外線照射,VC含量得到提高,明顯抑制PPO的活性,一定程度改變呼吸效率及蒸騰作用,營養(yǎng)、顏色基本沒有損傷,常溫下保質期可達7 d左右。此方法操作簡便,可實現(xiàn)大規(guī)模操作。
2.3.1 涂膜保鮮
涂膜保鮮是通過涂刷、浸泡等方法,在食品表面覆蓋一層可以減緩水分蒸發(fā)和阻隔氣體交換的薄膜,從而延長食品保質期[18]。近年來,作為涂膜材料的殼聚糖在果蔬保鮮方面應用廣泛,因為它是從自然資源中提取的可生物降解的多糖。李翔等[19]將羊肚菌浸泡在不同濃度(0.5%,0.75%,1.0%,1.25%)的殼聚糖保鮮溶液中1~2 min。結果發(fā)現(xiàn),低溫條件下,0.75%的殼聚糖保鮮液保鮮效果好于其他組,能夠減少水分散失,降低細胞膜的脂質氧化速率,減緩粗蛋白等營養(yǎng)成分的流失,較好地保持羊肚菌的感官品質。楊威等[20]在4 ℃下,采用蒸餾水稀釋后的幾種不同濃度的棘托竹蓀菌絲體提取液對羊肚菌涂膜。結果顯示,用6%的菌絲體保鮮液涂膜能更有效減緩羊肚菌的蒸騰作用和腐爛褐變程度,抑制呼吸作用,使可溶性固形物的流失降到最低,更好地保持完整的細胞膜,最大程度維持羊肚菌的價值。但棘托竹蓀香味濃郁,容易掩蓋本身的風味,且操作繁瑣,不宜推廣實施。
2.3.2 天然提取物保鮮
天然提取物是從動植物體內提取的活性成分,通過抑制細菌的生長來達到保鮮目的[21]。乳酸鏈球菌素是一種新型的天然食品防腐劑,可被人體降解,無毒,無副作用。曹麗萍[22]研究表明將羊肚菌浸沒于乳酸鏈球菌素溶液中能夠減少褐變的發(fā)生,降低呼吸速率,延長羊肚菌保存時間。且該方法操作簡便,易于推廣。
近年來,由于羊肚菌滿足人們對營養(yǎng)豐富,口感爽口的需求,深受消費者的喜愛。但保質期短嚴重阻礙了羊肚菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。雖然以上提及的保鮮技術可以有效地保藏羊肚菌,但也有其自身的局限性。傳統(tǒng)干燥可以較長時間貯存但會損失較多的營養(yǎng)物質;新型的聯(lián)合干燥技術如微波真空干燥可以保持高的復水率,獲得高質量干蘑菇,但真空系統(tǒng)需要高的投入;減壓預冷、自發(fā)氣調等保鮮技術可保持其質地和營養(yǎng)成分,延長貯藏期,但保鮮氣體用量方面的研究還很少;臭氧、輻照、殺菌劑、高壓靜電處理等技術抑菌效果較好,但到目前為止殺菌機理還不完備;化學保鮮劑保鮮操作簡便、成本低,但殘留的化學藥劑易對人體健康造成危害;涂膜保鮮可以抑制細菌,能較好地保持感官品質,但操作繁瑣,不宜大規(guī)模實施。目前,低成本、綠色安全的保鮮技術正逐步取代高成本、有殘留的保鮮方法。多種不同保鮮技術協(xié)同作用的效果往往比單一保鮮技術效果好,所以復合保鮮技術必將成為未來羊肚菌采后保鮮技術的主要趨勢。