臭氧处理对金针菇保鲜效果的影响

刘 青,申雨苗,张 瑶,肖海芳,宋元达

(山东理工大学农业工程与食品科学学院,山东淄博 255000)

金针菇作为一种常见的食用菌,含有大量的蛋白质、多种氨基酸、维生素、多糖、矿物质等营养成分,且脂肪含量低,经常食用不仅可改善人体新陈代谢、增强体质,而且可以起到健脑补脑、促进儿童智力发育、提高人体健康水平的作用,因此深受人们的喜爱[1-3]。但是,金针菇含水量高,采后仍进行强烈的代谢活动,导致菌盖开伞、褐变、萎缩、风味质地下降、腐烂等,严重影响金针菇的运输、贮藏及市场价值[4-5]。因此,对采后金针菇进行保鲜处理至关重要。

臭氧具有高效杀菌[6]、抑制呼吸作用[7]、降低代谢水平[8]等作用,同时可将食用菌在贮藏过程中产生的乙稀、乙酸、乙醇等物质氧化为CO2、H2O或无机盐,分解内源乙稀并抑制氧化酶活性[9],且具有高活性、无残留、高渗透性、低成本和半衰期短等显著优点。

目前关于臭氧处理金针菇的研究极少,本文主要探讨不同浓度臭氧气体对金针菇保鲜效果的影响,为臭氧处理在金针菇的保鲜应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

白种金针菇 淄博市海盛市场,选取菇形完整,菌盖呈白色,盖内卷呈半球形,基部修剪干净不粘连的金针菇为实验材料；低密度聚乙烯(LDPE)薄膜保鲜袋 淄博双帆商贸有限公司;邻苯二酚、愈创木酚、碘化钾、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、30%过氧化氢、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠等 分析纯(CP)，国药集团化学有限公司。

UV-2102PCS型紫外分光光度计 上海光谱仪器有限公司;HMTD-4000型电热恒温水浴锅 上海跃进医疗仪器厂;PHS-3C型精密pH计 上海精密科学仪器有限公司;Sigma3-16型离心机 德国Sigma;AUV-220型电子分析天平 常熟市意欧仪器仪表有限公司;2WAJ型阿贝折射仪 上海天平仪器厂;BCD-610W型西门子对开门冰箱 安徽滁州博西华制冷有限公司;HY-40型臭氧发生器 成都毅峰宏原环保科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 金针菇的前处理 采后金针菇30 min内立即送往实验室进行处理,将金针菇随机分成6组,每组含有7束金针菇,直径均为8 cm左右,放置在低密度聚乙烯(LDPE)薄膜保鲜袋中,充入不同浓度的臭氧气体。CK(对照组):不做处理;T1:在装有金针菇的薄膜保鲜袋中通入浓度为8.6 mg/L的臭氧气体;T2:在装有金针菇的薄膜保鲜袋中通入浓度为12.8 mg/L的臭氧气体;T3:在装有金针菇的薄膜保鲜袋中通入浓度为16.6 mg/L的臭氧气体;T4:在装有金针菇的薄膜保鲜袋中通入浓度为21.2 mg/L的臭氧气体;T5:在装有金针菇的薄膜保鲜袋中通入浓度为26.6 mg/L的臭氧气体。

将薄膜保鲜袋密封好,称量每袋的重量,做好标记,放入4 ℃的恒温冷藏室中贮藏,随后分别于第2、4、6、8、10 d分别从每组中取样三次测定金针菇的感官指标、可溶性固形物(TSS)含量、失重率、蛋白质含量、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(PPO)和多酚氧化酶(POD)活性等各项指标。实验平行三次,取平均值。

1.2.2 金针菇贮藏期间各项指标测定方法

1.2.2.1 感官指标 感官评价参考张红娟等[10]的方法,选择食品专业评价员10人(男女比例为1∶1)经专业培训,分别在第0、2、4、6、8、10 d观察不同臭氧浓度处理下金针菇的状态,参照表1的评价标准,根据金针菇包装袋表面冷凝水、色泽、气味、菌盖与菌柄形态等项目进行评分,满分为100分,结果取其平均值,准确至小数点后两位。

表1 金针菇感官评分表Table 1 Scale for sensory evaluation of Flammulian velutipes

1.2.2.2 可溶性固形物(TSS)含量 利用阿贝折射仪进行可溶性固形物含量的测定[2]。称取5.00 g金针菇(鲜菇)进行充分研磨,各加蒸馏水25.00 mL,充分混匀,用4层纱布过滤,为防止纱布表面有微小杂质进入待测液,过滤时弃去前几滴,将滤液收集到烧杯中待用。用滴管将滤液滴加到折射仪上,盖上遮光板,保持仪器水平对准光源,通过目镜观察明暗交界线所处的刻度,进行读数,将读数乘以5,单位为%,以重复测得的平均数作为最终的实验结果。

1.2.2.3 失重率 采用称量法,测出处理前和处理后金针菇的质量,按照公式则可求出失重的百分率。

1.2.2.4 可溶性蛋白质含量的测定 可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250染色法[11]进行测定。

1.2.2.5 丙二醛(MDA)的测定 丙二醛含量采用方蕾等[12]的硫代巴比妥酸法进行测定。

1.2.2.6 过氧化物酶(POD)的测定 过氧化物酶采用胡敏等[13]的分光光度计法进行测定。

1.2.2.7 多酚氧化酶(PPO)的测定 多酚氧化酶采用Liu等[14]的分光光度计法进行测定。

1.3 数据分析

实验测定均重复3次,取平均值,用Origin 8.0软件对实验数据进行制图;用统计分析软件SPSS 22.0对实验数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理浓度对金针菇感官品质的影响

感官品质是评价采后果蔬最直观的一项重要指标。金针菇在贮藏期间,色泽、形态、气味等都呈现下降的趋势。如图1所示,贮藏前2 d,各组外观变化差异性不显著(P>0.05);贮藏2～6 d时,金针菇菌盖颜色逐渐发黄,菌盖下部菌柄色泽呈现褐色,菌柄基部颜色加深;6 d之后,由于金针菇的后熟软化,各项指标迅速降低,用手触碰,有较强黏性,菌柄也逐渐变软。臭氧浓度分别为16.6、21.2和26.6 mg/L处理的T3、T4和T5组金针菇贮藏4～10 d的感官评分与对照组(CK)差异显著(P<0.05)。这说明臭氧处理能有效地延缓金针菇的变质腐烂。在贮藏第10 d时,臭氧浓度为16.6 mg/L处理下的金针菇感官评分最高,为73.34。这是因为在试验过程中发现经臭氧处理后,21.2、26.6 mg/L处理与16.6 mg/L处理的金针菇相比,有菌盖软化快、变褐色快的现象,有过度处理的可能。

图1 不同臭氧处理浓度对金针菇感官品质的影响Fig.1 Effect of ozone treatments on sensory evaluation of Flammulian velutipes

2.2 不同处理浓度对金针菇可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物是果蔬中所有可溶性化合物的总称,主要包括可溶性蛋白质、糖类、氨基酸和脂类化合物等,果蔬采后的呼吸代谢能够消耗其中的营养物质,所以可溶性固形物是鉴定果蔬贮藏品质的一个重要特征[15]。从图2可以看出,随着贮藏时间的延长,可能由于各物质之间进行转化消耗,为菇体的各种代谢活动提供能量,使得其可溶性固形物的含量呈现逐渐下降的趋势。其中,对照组金针菇的可溶性固形物含量下降幅度最大,从最初的6.51%下降至4.02%,均高于臭氧处理的5组。而T3、T4和T5组的金针菇在整个贮藏时间内可溶性固形物含量下降幅度平缓,第10 d时,这三组的可溶性固形物含量分别为:5.66%、5.69%和5.71%,彼此之间差异性不显著(P>0.05)。这与Souza等[8]利用不同浓度臭氧处理采后胡萝卜的研究结果趋势一致。这是由于臭氧气体对金针菇的呼吸强度有一定的抑制作用,使可溶性固形物的消耗减少,从而达到保鲜效果。本实验结果表明,在一定的浓度范围内,臭氧能显著抑制金针菇可溶性固形物含量的下降,臭氧浓度的升高有利于金针菇可溶性固形物含量的保持,当臭氧达到一定浓度(16.6 mg/L)时,已经可以较好地抑制呼吸强度,减少可溶性固形物的损失。

图2 不同臭氧处理浓度对金针菇可溶性固形物含量的影响Fig.2 Effect of ozone treatments on soluble solids content of Flammulian velutipes

2.3 不同处理浓度对金针菇失重率的影响

金针菇的含水量很高,并且极易因为蒸腾作用失去水分，此外呼吸作用导致干物质的消耗也是失重的主要原因。从图3中可以看出随着贮藏时间的延长,金针菇的失重率呈现逐渐升高的趋势。到贮藏10 d时,对照组的失重率为0.24%,而臭氧处理的5组分别是0.149%、0.127%、0.104%、0.102%、0.101%,显著(P<0.05)低于对照组。这是因为臭氧可以使果蔬在成熟过程中释放出来的乙烯、乙醇、乙醛等气体氧化分解,从而减缓果蔬的新陈代谢速度,有效减少蒸腾失水及干物质的损失。武杰等[16]将葡萄根据成熟度分为三组,用浓度为1 mg/L的臭氧进行处理后贮藏在5 ℃的环境中,贮藏期间,各组葡萄的失重率均呈现上升的趋势,第21 d时八成熟、九成熟葡萄的失重率均在1%以下,然而臭氧处理组的失重率均低于对照组(没有充入臭氧气体)。其结果与本文趋势一致。同时,结果显示第10 d时,T3组金针菇与T4、T5组金针菇的失水率无显著差异(P>0.05)。

图3 不同臭氧处理浓度对金针菇失重率的影响Fig.3 Effect of ozone treatments on weight loss of Flammulian velutipes

2.4 不同处理浓度对金针菇蛋白质含量的影响

可溶性蛋白是果蔬中重要的营养物质,对于结构作用来说,可溶性蛋白的渗透调节作用影响细胞保水能力并通过可溶性蛋白的增加而提高,从而保护细胞的生物膜及生命物质。如图4所示,所有组的金针菇在整个贮藏期间其可溶性蛋白质含量均呈逐渐下降的变化趋势。其中经浓度为16.6、21.2和26.6 mg/L臭氧处理后的金针菇蛋白含量下降速率较为缓慢,均显著(P<0.05)低于对照组。经过10 d的贮藏后,对照组的蛋白含量下降到9.76 mg/g,而臭氧处理组的蛋白含量分别是对照组的1.64、1.89、2.11、2.12和2.13倍。这是因为臭氧处理产生的负氧离子具有较强的穿透力,可以进入细胞内,中和电荷,分解内源乙烯,从而抑制细胞内氧化酶活性,使金针菇中的蛋白质含量在贮藏期间下降缓慢,最终保持较高的相对含量。随着臭氧浓度的升高,蛋白降低速率逐渐趋于平缓。

图4 不同臭氧处理浓度对金针菇可溶性蛋白质含量的影响Fig.4 Effect of ozone treatments on the content of soluble protein of Flammulian velutipes

2.5 不同处理浓度对金针菇丙二醛(MDA)含量的影响

MDA作为膜脂过氧化作用的最终产物,其含量大小即为果蔬的受伤害程度[17]。如图5所示,在贮藏期的10 d内,各组金针菇的丙二醛含量均呈现上升趋势。其中,对照组MDA的含量高于臭氧处理的5组,且随着臭氧浓度的升高,对MDA积累的抑制效果也更加明显。这是因为金针菇采收后,打破了细胞内活性氧的循环与平衡,随着过量活性氧自由基的产生,抗氧化物质含量也增加,抗氧化系统酶活性提高,当活性氧自由基过量生成超过防御系统的清除能力,多余无法清理的自由基沉积在细胞体内,使得膜脂过氧进程加剧,导致MDA含量急剧增加。而臭氧处理有效抑制了自由基的产生,从而使膜脂过氧化程度降低。在第10 d,臭氧浓度为16.6、21.2和26.6 mg/L的处理组MDA含量较低,显著(P<0.05)低于其他对照组和其他臭氧处理组,而彼此之间差异不显著(P>0.05)。结果表明臭氧处理可以延缓金针菇内MDA含量的上升,降低细胞膜的损伤,而在一定范围内,高浓度的臭氧处理对金针菇的保鲜效果较好。这与顾青等[18]用臭氧处理采后雷竹笋的研究结果趋势一致。本研究采用浓度为16.6 mg/L的臭氧处理金针菇已经能够达到良好的抑制MDA效果。

图5 不同臭氧处理浓度对金针菇丙二醛含量的影响Fig.5 Effect of ozone treatments on the content of MDA of Flammulian velutipes

2.6 不同处理浓度对金针菇过氧化物酶(POD)活性的影响

POD广泛存在于食用菌中,是一种在逆境或衰老初期表达、清除自由基的关键酶,具有保护植物体抗氧化的作用,是评价金针菇成熟衰老的重要指标[19]。如图6所示,刚采摘的金针菇POD活性较高,在贮藏期间,伴随着金针菇的不断成熟,POD活性呈现下降趋势。对照组金针菇POD活性最低,臭氧处理组酶活性下降较对照组缓慢,其中26.6 mg/L处理的金针菇在整个贮藏期间的POD活性最高,在贮藏10 d时,其POD活性为6.97 U/g min,显著高于对照组和T1、T2组(P<0.05)。可以说明臭氧处理能有效提高和维持POD的活性,抑制自由基产生,从而减慢了金针菇的衰老速度。然而当利用浓度为16.6 mg/L及更高浓度臭氧处理金针菇时,贮藏第10 d时,各组金针菇的POD活性并不显著(P>0.05)。因此16.6 mg/L的浓度能够较好地抑制金针菇的衰老速度。

图6 不同臭氧处理浓度对金针菇POD酶活性的影响Fig.6 Effect of ozone treatments on POD activity of Flammulian velutipes

2.7 不同处理浓度对金针菇多酚氧化酶PPO活性的影响

PPO是引起果蔬褐变的关键酶类,它是一种非活化形式的酶,受外界刺激后构象发生改变,暴露出酶的活化中心,从而使酶具有活性,催化单宁、儿茶酸、黄酮等酚类氧化成醌,再进一步氧化聚合成黑色素,引起酶促褐变,其活性高低一定程度上反应了金针菇在贮藏过程中褐变和衰老程度[20]。如图7可知,在贮藏期间,各组的PPO活性均呈不断增高趋势。表明金针菇组织的褐变程度与PPO活性的上升有关。其中,臭氧处理的五组金针菇在整个贮藏期间PPO活性上升趋势比较平缓,而对照组PPO活性一直表现较高的上升趋势,褐变衰老比处理组快,很快失去商品和食用价值。16.6、21.2和26.6 mg/L的臭氧处理组在整个贮藏期间的PPO活性都保持在较低水平,在贮藏第10 d时分别为16.3、15.8和15.4 U/g min,显著(P<0.05)低于对照组和T1、T2臭氧处理组。李梦钗等[19]用不同浓度的臭氧气体处理冬枣,在贮藏期间臭氧处理的冬枣PPO活性上升趋势均低于对照组,与本实验结果具有相同的趋势。说明臭氧处理可有效地抑制PPO活性的上升,具有较好的保鲜作用。

图7 不同臭氧处理浓度对金针菇PPO酶活性的影响Fig.7 Effect of ozone treatments on PPO activity of Flammulian velutipes

3 结论

实验研究了不同浓度的臭氧处理对金针菇保鲜效果的影响。结果表明,在一定浓度范围内,臭氧处理能有效延缓金针菇的采后成熟和衰老。其中当臭氧处理浓度为21.2和26.6 mg/L时,金针菇的各项指标都反映了较好的贮藏效果,然而感官评分发现有轻微过度处理的可能,过度处理虽然可以更有效地杀灭细菌、抑制呼吸作用和降低新陈代谢速率,同时也可能伤害金针菇的表皮细胞甚至内部组织,因此臭氧处理浓度选择16.6 mg/L为宜。利用此浓度处理可有效抑制采后金针菇的呼吸作用,延迟采后金针菇感官指标的下降,减少金针菇的失重,降低呼吸作用强度,抑制可溶性固形物的下降,保持较高的蛋白质含量,控制MDA含量处于较低水平,延缓PPO活性的上升,并保持较高的POD活性,为以后将臭氧处理应用于金针菇的大批量保鲜处理提供理论依据。