本文是一篇医药学论文,本研究对3大类、12种常见单一保鲜剂进行筛选,跟踪对比了第0、2、4、6、8天双孢菇白度值、PPO活性和感官评价,最终确定复合生物保鲜剂中抗氧化型保鲜剂为Vc、抑菌型保鲜剂为Nisin、成膜屏蔽型保鲜剂为卡拉胶。
1 前言
1.1双孢菇简介
双孢菇(Agaricus bisporus)又名纽扣蘑菇、白色蘑菇以及洋蘑菇,伞菌目,蘑菇科,蘑菇属,其担子一般产生含有两个异核双核体的孢子,故称之为双孢菇,是世界上商业化栽培规模最大、分布范围最广、生产量最多和最受青睐的食用菌之一(Chen et al., 2017),有“植物肉”、“素中之王”、“世界菇”之称。随着科技的不断发展,国内双孢菇工厂化生产逐渐成为主流,菇房能够精确控制温度、湿度和光线等生长条件(高春燕,2020),从而实现一年四季不间断生产。直至目前,我国双孢菇的产量和产值均居世界第一位,出口量相当大,其中种植最多的省份是福建、山东、河南等省,年栽培总面积6.80亿平方米,产量46万吨(约占全国生产总量75%)。
双孢菇菌肉肥嫩、味道鲜美,具有优良的商品价值。一方面,食用价值很高,具有高蛋白、低脂肪、低热量的特点(Buruleanu et al., 2018);另一方面,药用价值也很高,其对病毒性疾病、胃病等有一定的预防作用,其所含的酪氨酸酶能降胆固醇和血压,其所含的胰蛋白酶、麦芽糖酶和解朊酶有利于食物消化,其发酵提取液中的蘑菇多糖和异蛋白均可抑制肿瘤发生和发展,具有防止血管硬化、提高人体免疫力(Xue et al., 2019)等多种药用功效。
然而,双孢菇结构组织稚嫩多水,再加上表面没有任何保护结构,在采摘过程中就会极易受到机械损伤,同时,采后代谢旺盛,菇体会不断地消耗自身物质进行代谢活动。另外,还会受到各种微生物的侵害,最终导致菇体出现褐变、失水、开伞、异味等一系列变质问题,不宜贮藏,严重影响其营养和商业价值,造成巨大的经济损失,因此解决双孢菇采后贮藏问题刻不容缓。
1.2影响食用菌保鲜效果的因素
1.2.1温度
温度是影响食用菌保鲜效果的首要因素。由于采后食用菌代谢活动旺盛,机体内营养等物质会被酶逐渐分解。低温可抑制子实体酶活力,从而降低生理代谢水平,延长货架期(孙昕,2017)。虽低温可保持一定的新鲜度,但温度过低会冻伤组织(史君彦等,2017),而温度过高,就会加快子实体褐变、衰老甚至腐烂。
1.2.2 相对湿度
相对湿度是影响食用菌保鲜效果的关键因素。食用菌对环境相对湿度水平要求严格,一般在80~100%范围内。由于食用菌品种繁多,最佳相对湿度会因食用菌品种不同而相应变化(曾顺德等,2011)。如果相对湿度过低,食用菌水分会加速流失,出现开伞、褐变等一系列问题,严重影响保鲜效果,最终导致其商品价值大打折扣。
1.2.3 酸碱度
酸碱度能影响酶活性以及微生物活动。导致鲜菇褐变的PPO(Polyphenol oxidase, 多酚氧化酶)可催化酚转化为醌,醌聚合后与氨基酸反应,产生黑褐色物质,形成褐变。PPO最适pH值在4.0~5.0之间,当低于2.5以及高于10,酶结构改变,导致酶活力完全丧失(余华等,2015)。另外,大多数微生物最适pH值为6.0~7.5,过酸过碱环境均会抑制微生物活动,最终实现延长货架期的目的。
1.2.4 环境气体成分
环境气体的种类及浓度也是影响鲜菇贮藏品质的因素。低浓度O2会降低酶活性,而高浓度CO2则会通过反馈机制降低线粒体活性,最终降低食用菌代谢水平(应丽莎等,2013)。鲜菇本身携带的大多数细菌以及霉菌均属于好氧型微生物,在O2缺乏或浓度过低环境中难以生存,因此可通过降低环境中O2浓度来抑制微生物生长和繁殖,进而延长货架期。
2材料与方法
2.1材料与试剂
2.1.1实验材料
新鲜双孢菇(大小一致、无机械损伤和病虫害),购自山东济南奥吉特食用菌开发有限公司;新鲜生姜、大蒜,购自山东省济南市历城区苏家市场;PE保鲜袋(妙洁,规格35×25 cm、厚度0.008 mm),购自山东省历城区华联超市;LW-S500B型无孔包装盒,购自福建厦门鲜元包装有限公司。
2.1.2主要试剂
茶多酚(纯度99%)、ε-聚赖氨酸(纯度95%)、Vc(食品级,纯度99%),TBA(纯度98%)、水杨酸(纯度98%)、曲拉通X-100(化学纯)、磷酸(纯度99%)购自上海源叶生物科技有限公司;L-谷氨酸(纯度99%)、L-精氨酸(纯度99%)、邻苯二酚(纯度99%),TCA(纯度99%)、考马斯亮蓝G-250、H2O2(质量分数30~31%)、DTT(纯度99%)、邻苯二酚(纯度99.5%)、EDTA(纯度99.5%),愈创木酚(化学纯)戊二醛溶液(质量分数25%)购自阿拉丁试剂(上海)有限公司;Nisin(效价1100 IU/mg)购自浙江新银象生物工程有限公司;卡拉胶、黄原胶、果胶、水溶性壳聚糖(均为食品级),购自河南万邦实业有限公司;ABTS(纯度98%)购自上海麦克林生物试剂公司;DPPH(纯度98%)购自北京酷来搏科技有限公司;浓硫酸、浓盐酸、甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠、乙酸乙酯、氢氧化钾、蒽酮(均为分析纯)购自国药集团化学试剂公司;5'-CMP、5'-AMP、5'-UMP、5'-GMP、5'-IMP 购自上海安谱实验科技股份有限公司;氨基酸混标购自和光纯药工业株式会社。
2.3实验方法
2.3.1双孢菇贮藏条件的筛选
2.3.1.1样品处理和实验设计
样品处理:双孢菇采购后立即置于4 ℃冷库中预冷6 h,结束后使用无菌刀片切除多余菌柄,使其高度相同并能平稳放置。
贮藏包装材料筛选:在4 ℃环境下,将处理好的双孢菇分别置于PET无孔包装盒、PE保鲜袋、普通购物袋中,以无包装双孢菇作为对照。每种处理三个重复,每个重复50个子实体,以贮藏第4天双孢菇的白度值、PPO活性和感官评分作为筛选指标,测定结果用平均值±标准偏差表示。
贮藏温度筛选:在无包装条件下,将处理好的双孢菇分别置于4、16、25、37 ℃四种温度环境下,每种处理三个重复,每个重复50个子实体。以贮藏第4天双孢菇的白度值、PPO活性和感官评分作为筛选指标,测定结果用平均值±标准偏差表示。
3结果与分析 ............................. 20
3.1双孢菇贮藏条件筛选结果 ......................... 20
3.2单一保鲜剂的筛选结果 .............................. 21
4讨论 ................................... 45
4.1 双孢菇贮藏条件 ........................... 45
4.2 单一保鲜剂筛选 ....................... 45
5结论 ............................... 48
4讨论
4.1 双孢菇贮藏条件
由于双孢菇采后代谢旺盛,再加上菇体表面洁白,因此褐变现象更为明显。褐变是PPO等酶催化酚形成醌及其聚合物的有害结果(Liu et al, 2014),不仅影响风味和口感,而且降低营养价值;而白度值是双孢菇褐变程度和新鲜度最直观的反映,白度值越低,褐变程度越大,也就越不新鲜,所以选择白度值、PPO活性和感官评价作为双孢菇贮藏条件、单一保鲜剂筛选和单因素实验的指标。
本研究发现,随着贮藏温度的升高,PPO酶活力迅速增大,从而加速酚类物质代谢活动,褐变程度进一步加剧,严重降低了白度值,同时也产生了开伞、变软、发粘和异味等腐败问题,这与谢丽源等人研究结果一致(谢丽源等,2015)。关于包装的研究,主要是为了解决双孢菇在运输、销售等渠道中子实体遭受二次伤害的问题。由于双孢菇表面无任何保护结构,在运输过程中难免会磕碰,导致子实体组织结构受到破坏,进而加剧褐变、衰老和腐败。而PET无孔保鲜盒机械强度较大、材质安全,又能起到气调保鲜的作用,对维持双孢菇营养和商品价值具有重要意义。
5结论
(1)通过对双孢菇表面白度值、PPO活性和感官评价的结果进行分析评判,确定在4 ℃使用PET无孔保鲜盒包装为最佳贮藏条件。
(2)本研究对3大类、12种常见单一保鲜剂进行筛选,跟踪对比了第0、2、4、6、8天双孢菇白度值、PPO活性和感官评价,最终确定复合生物保鲜剂中抗氧化型保鲜剂为Vc、抑菌型保鲜剂为Nisin、成膜屏蔽型保鲜剂为卡拉胶。
(3)通过响应面实验和验证实验,得出复合生物保鲜剂最佳配方浓度为Vc 0.8 g/L、Nisin 0.40 g/L和卡拉胶5.40 g/L。同时通过交互影响白度值响应面分析发现,Vc和Nisin分别与卡拉胶之间的交互作用显著,且具有协同作用。
(4)复合生物保鲜剂能够有效延缓双孢菇子实体硬度下降、失重率和腐烂率的上升,以及细胞膜的降解进程,降低营养、呈味物质和抗氧化功能成分的水解和氧化作用,还能够对机体内活性氧清除系统和褐变代谢活动的关键酶活性进行调节,使其变化处于可接受范围内。
(5)综合来看,该复合生物保鲜剂可以延长货架期2~3天,保证双孢菇子实体在销售过程中均有良好的食用和商品价值。
参考文献(略)