果胶是一类富含半乳糖醛酸的天然高分子化合物,存在于所有的陆生植物之中[1],而果胶寡糖是由2～20个α-1,4-D-半乳糖醛酸残基构成的一类功能性低聚糖,其侧链[2]包含半乳糖、木糖、鼠李糖、阿拉伯糖等。果胶本身没有抑菌活性,但山楂果胶寡糖具有高效而广谱的抗菌活性[3],可以显著抑制细菌、酵母和霉菌的生长,并在适宜浓度下可以完全抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽胞杆菌等微生物的生长[4],在天然食品添加剂领域山楂果胶寡糖表现出了良好的应用前景,但在生鲜食品,特别是食用菌的保鲜中鲜有报道。LI等[5-6]从山楂果胶中提取的寡糖可以显著改善高脂饲料喂养小鼠肝脏的脂肪酸代谢和氧化应激,表明山楂果胶寡糖具有潜在的预防氧化损伤和调节脂质代谢的作用。
香菇营养丰富,具有抗肿瘤、抗氧化、保肝等多种生理活性。然而,香菇在采收后,由于含水量高、组织柔软细嫩、生理代谢旺盛,加之剧烈的呼吸作用和蒸腾作用,导致表皮迅速失水皱缩,同时还伴随着微生物滋生以及严重的褐变,致使其在短期内就失去商品价值[7-11]。
本实验以香菇为试材,通过不同浓度的山楂果胶寡糖处理,研究其对香菇保鲜效果的影响,以期找到新型高效的香菇保鲜剂。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
新鲜香菇采自沈阳农业大学实验农场,选择无病虫害,无损伤,大小形状基本一致,未开伞的香菇,当天送回实验室进行保鲜试验。山楂果胶寡糖为实验室自制;其他试剂均为分析纯。
1.2 试验方法
1.2.1 山楂果胶寡糖的制备
参照王娜等[3]的方法制得山楂果胶。在山楂果胶(1 g/L)中加入果胶酶(0.4 mg/mL),经酶解(45 ℃,2 h),灭活(100 ℃,10 min),离心取上清液,浓缩、冷冻干燥处理后得到山楂果胶寡糖[12]。
1.2.2 山楂果胶寡糖处理对香菇贮藏保鲜效果的影响
将香菇随机分成5组,分别浸泡于质量浓度为0.5、1.0、1.5、2.0 g/L的山楂果胶寡糖溶液中,5 min后常温晾干5 h;对照组浸泡于去离子水中,进行同样处理。将浸泡后的香菇用保鲜袋密封包装,4 ℃贮藏,定期跟踪检查其保鲜效果与品质。
1.3 测定指标与方法
1.3.1 感官评定
参考文献[13]的感官评定标准,对香菇的色泽、硬度、气味3方面进行感官评价,评分标准见表1。
表1 香菇贮藏效果感官评分标准
Table 1 Sensory evaluation standards for shiitake
mushrooms during storage
分值色泽硬度气味4菌盖新鲜,黄褐色,菌褶白色菌盖弹性好味道正常,有香菇味3颜色正常,轻度褐变弹性较好,个别香菇起皱正常,无气味2中度褐变,菌褶颜色变暗发软,开始有软化的症状微有异味1严重褐变,局部腐烂较软,有水渍有强烈异味
1.3.2 品质指标
腐烂指数：若香菇无腐烂则其腐烂指数为0,出现腐烂时按公式(1)计算。根据香菇菇体腐烂面积的大小分为2级(1级：腐烂面积<50%;2级：腐烂面积>50%)。
腐烂指数
(1)
褐变度参照王兆升[14]的方法测定。称取10 g香菇样品,与蒸馏水按质量比1∶10混合,4 ℃匀浆2 min,静置30 s,离心10 min(8 000 r/min,4 ℃),以蒸馏水为对照,于410 nm波长处测得其吸光度,以A410表示香菇的褐变水平。
失重率采用称重法测量；霉菌总数参照GB 4789.15—2016《食品微生物学检验：霉菌和酵母计数》的方法测定；还原糖含量用3，5-二硝基水杨酸比色法[15]测定；维生素C含量用2，6-二氯靛酚滴定法[15]测定。
1.3.3 生理生化指标
总酚含量采用福林酚法[16]测定。
多酚氧化酶参考黄赫雁等[17]的方法测定。准确称取5 g香菇,加入5 mL磷酸缓冲液(50 mmol/L,pH 6.9),匀浆,静置40 min,离心10 min(8 000 r/min,4 ℃),收集上清液即为粗酶液。将5 mL磷酸缓冲液(50 mmol/L,pH 6.9)于40 ℃预热10 min,依次加入1 mL质量分数为20%的三氯乙酸,1 mL于40 ℃预热10 min的粗酶液,1 mL 0.3 mol/L的邻苯二酚,反应3 min,离心5 min(8 000 r/min,4 ℃),取上清液,于波长410 nm处测定吸光度。
1.4 数据分析
所有数据均为至少3次重复实验的平均值。数据采用SPSS 22.0数据分析软件进行显著性分析,统计学显著性被接受为P<0.05。
2 结果与分析
2.1 山楂果胶寡糖对香菇贮藏过程中感官品质的影响
由表2可见,随着贮藏时间的延长,香菇的外观品质,包括色泽、硬度和气味都有所劣化。与对照组相比,一定质量浓度(>0.5 g/L)的山楂果胶寡糖处理明显延缓了香菇贮藏期间感官品质的劣变,且浓度越高保鲜效果越明显。经2.0 g/L山楂果胶寡糖处理的香菇在贮藏20 d后,菌体的感官品质仍保持新鲜,颜色正常,无异味。
表2 山楂果胶寡糖对香菇保鲜的感官评价
Table 2 Sensory evaluation of haw pectin oligosaccharides
on preservation of shiitake mushrooms
项目处理组/(g·L-1)贮藏时间/d05101520色泽对照433220.5433221.0443331.5444332.044433硬度对照432220.5433221.0433221.5433222.044432气味对照443220.5443221.0443221.5443322.044333
2.2 山楂果胶寡糖对香菇贮藏过程中腐烂指数的影响
由图1可见,随着贮藏时间的延长,香菇的腐烂加剧。与对照组相比,质量浓度≥0.5 g/L的山楂果胶寡糖处理明显抑制了香菇的腐烂,且浓度越高抑制作用越强。对照组香菇在贮藏20 d后其腐烂指数为0.085,而经2.0 g/L山楂果胶寡糖处理的香菇在贮藏20 d后其腐烂指数仅为0.015,显著低于对照组,说明山楂果胶寡糖可以显著抑制香菇储藏过程中的腐烂。
图1 山楂果胶寡糖对香菇贮藏过程中腐烂指数的影响
Fig.1 Effects of haw pectin oligosaccharides on decay index
of shiitake mushrooms during storage
2.3 山楂果胶寡糖对香菇贮藏过程中失重率的影响
香菇在贮藏期间蒸腾作用会造成组织水分散失,加之呼吸作用会消耗细胞内有机物,导致了香菇的失重[18]。JIANG等[19]研究表明,可食用的海藻酸纳/纳米银涂层可以降低香菇的失重率。由图2可知,与对照组相比,质量浓度>0.5 g/L的山楂果胶寡糖处理明显抑制了香菇的失重,且浓度越高抑制作用越强。经2.0 g/L山楂果胶寡糖处理的香菇在贮藏20 d后其失重率比对照组降低了41%,说明高浓度的山楂果胶寡糖可减缓香菇储藏过程中的水分流失,从而降低失重率。
图2 山楂果胶寡糖对香菇贮藏20 d后失重率的影响
Fig.2 Effects of haw pectin oligosaccharides on weight loss
rate after 20-days storage of shiitake mushrooms
2.4 山楂果胶寡糖对香菇贮藏过程中霉菌总数的影响
由图3可知,随着贮藏时间的延长,香菇中霉菌的生长速度加快。与对照组相比,质量浓度≥0.5 g/L的山楂果胶寡糖处理明显抑制了香菇储藏过程中霉菌的生长,且浓度越高抑制作用越强。对照组香菇在贮藏20 d后其霉菌总数为8 CFU/g,而经2.0 g/L山楂果胶寡糖处理后的香菇在20 d后其霉菌总数仅为2 CFU/g,显著低于对照组。说明山楂果胶寡糖具有良好的抑菌效果,这可能与其自身的抗菌作用有关[20],详细作用机制有待进一步探讨。
图3 山楂果胶寡糖对香菇贮藏过程中霉菌总数的影响
Fig.3 Effects of haw pectin oligosaccharides on mold count of
shiitake mushrooms during storage
2.5 山楂果胶寡糖对香菇贮藏过程中还原糖含量的影响
还原糖是果蔬采后的重要呼吸底物,随着贮藏时间的延长,含量会逐渐降低[18]。由图4可见,随着贮藏时间的延长,香菇的还原糖含量逐渐降低。与对照组相比,质量浓度≥0.5 g/L的山楂果胶寡糖处理明显提高了香菇还原糖含量,且浓度越高还原糖含量越高。贮藏20 d后,对照组还原糖含量仅为0.7 mg/g;而经2.0 g/L山楂果胶寡糖处理后还原糖含量维持在2.75 mg/g的高水平,显著高于对照组,说明山楂果胶寡糖可有效抑制香菇贮藏过程中还原糖的降解。
图4 山楂果胶寡糖对香菇贮藏过程中还原糖含量的影响
Fig.4 Effects of haw pectin oligosaccharides on reducing sugar
content of shiitake mushrooms during storage
2.6 山楂果胶寡糖对香菇贮藏过程中维生素C含量的影响
由图5可见,香菇的维生素C含量在贮藏过程中逐渐降低。与对照组相比,0.5～2.0 g/L的山楂果胶寡糖处理显著提高了香菇的维生素C含量,且浓度越高维生素C含量越高。经2.0 g/L山楂果胶寡糖处理的香菇在贮藏20 d后维生素C含量达到0.118 mg/g,约为对照组的9.8倍,说明山楂果胶寡糖可有效减少香菇中维生素C含量的损失。
图5 山楂果胶寡糖对香菇贮藏过程中维生素C含量的影响
Fig.5 Effects of haw pectin oligosaccharides on vitamin C
content of shiitake mushrooms during storage
2.7 山楂果胶寡糖对香菇贮藏过程中总酚含量的影响
多酚是香菇中重要的功能性物质,具有抗氧化[21]、抗菌[22]、抗炎[23]等特性。同时,酚类物质的氧化会导致香菇色泽的褐变,影响香菇的商品价值[24]。由图6可见,香菇的总酚含量随着贮藏时间的延长而降低。与对照组相比,0.5～2.0 g/L的山楂果胶寡糖处理明显提高了香菇的总酚含量,且浓度越高总酚含量越高。经2.0 g/L山楂果胶寡糖处理的香菇在贮藏20 d后总酚含量高于对照组约2.4倍,说明山楂果胶寡糖能够抑制香菇储藏过程中酚类物质的氧化变质,从而使香菇具有良好的营养与商品价值。
图6 山楂果胶寡糖对香菇贮藏过程中总酚含量的影响
Fig.6 Effects of haw pectin oligosaccharides on total phenol
content of shiitake mushrooms during storage
2.8 山楂果胶寡糖对香菇贮藏过程中褐变度和多酚氧化酶活性的影响
多酚氧化酶的酶促褐变是香菇褐变的主要因素。多酚氧化酶可将无色的酚类氧化物氧化成红褐色的醌,醌再与氨基酸反应,通过氧化、缩合、重合生成类黑色聚合物,使香菇呈现褐色[25]。由图7可见,山楂果胶寡糖处理可以显著地抑制香菇储藏保鲜过程中多酚氧化酶活性,且浓度越高抑制作用越强。与此相对应,随着贮藏时间的延长,香菇的褐变程度加剧。而与对照组相比,0.5～2.0 g/L的山楂果胶寡糖处理明显降低了香菇的褐变度,且2.0 g/L质量浓度处理的香菇褐变程度最低。这些结果表明,山楂果胶寡糖可以通过抑制香菇的多酚氧化酶活性而降低香菇储藏过程中的褐变程度,从而起到保质保鲜的效果。
a-多酚氧化酶活性;b-褐变度
图7 山楂果胶寡糖对香菇贮藏过程中多酚氧化酶
活性、褐变度的影响
Fig.7 Effects of haw pectin oligosaccharides on PPO activity
and browning degree of shiitake mushrooms during storage
3 结论
本研究将山楂果胶寡糖应用于香菇储藏保鲜中,探究了不同浓度山楂果胶寡糖对香菇保鲜效果的影响。研究结果表明,山楂果胶寡糖处理显著抑制了新鲜香菇储藏过程中外观与营养品质的劣变,且其抑制作用具有一定的浓度依赖性。其中,以2.0 g/L山楂果胶寡糖处理的香菇保鲜效果最佳,处理后的香菇4 ℃贮藏20 d后仍保持较高的感官品质和营养品质。与对照组相比,经2.0 g/L山楂果胶寡糖处理的香菇在贮藏20 d后,其失重率降低了41%,腐烂指数降低了82%,褐变度降低了29%,霉菌总数降低了75%,多酚氧化酶活性下降了40%,总酚含量提升了3.43倍,还原糖含量提升了3.93倍,维生素C含量提高了9.8倍。这些研究结果为山楂果胶寡糖在香菇采后保鲜中的应用提供了有效的基础理论与技术支撑。
[1] CLAUDIA L E,ELIZABETH C M,RENÉ B Q,et al.Pectin and pectin-based composite materials：Beyond food texture[J].Molecules,2018,23(4):942.
[2] ZHU R G,WANG C Y,ZHANG L J,et al.Pectin oligosaccharides from fruit of Actinidia arguta:Structure-activity relationship of prebiotic and antiglycation potentials[J].Carbohydrate Polymers,2019,217:90-97.
[3] 王娜,张陈云,戚雨妲,等.山楂果胶的提取及其食品化学特性[J].食品工业科技,2007,28(11):87-89;92.
WANG N,ZHANG C Y,QI Y D,et al.Extraction and food chemical characterizations of haw pectins[J].Science and Technology of Food Industry,2007,28(11):87-89;92.
[4] 李拖平,李苏红,宋玉蓉,等.山楂果胶寡糖及其复合物对枯草杆菌的抗菌作用[J].食品工业科技,2012,33(10):154-156.
LI T P,LI S H,SONG Y R,et al.Inhibitory effect of haw pectic oligosaccharide and its compounds against Bacillus subtilis[J].Science and Technology of Food Industry,2012,33(10):154-156.
[5] LI T P,LI S H,DU L J,et a1.Effects of haw pectic oligosaccharide on lipid metabolism and oxidative stress in experimental hyperlipidemia mice induced by high-fat diet[J].Food Chemistry,2010,121(4):1 010-1 013.
[6] LI T P,LI S H,DONG Y P,et al.Antioxidant activity of penta-oligogalacturonide,isolated from haw pectin,suppresses triglyceride synthesis in mice fed with a high-fat diet[J].Food Chemistry,2014,145:335-341.
[7] 陈冰洁,乔勇进,张国强,等.香菇采后保鲜技术研究进展[J].食用菌学报,2019,26(3):141-147.
CHEN B J,QIAO Y J,ZHANG G Q,et al.Research progress on postharvest preservation technology of Lentinus edodes[J].Acta Edulis Fungi,2019,26(3):141-147.
[8] LUO D S,WU J H,MA Z,et al.Production of high sensory quality shiitake mushroom(Lentinus edodes) by pulsed air-impingement jet drying(AID) technique[J].Food Chemistry,2020,341:128290.
[9] 钱磊,刘连强,李凤美,等.食用菌生物保鲜技术研究进展[J].保鲜与加工,2020,20(1):226-231.
QIAN L,LIU L Q,LI F M,et al.Research progress on biological preservation technology of edible mushroom[J].Storage and Process,2020,20(1):226-231.
[10] ZHANG K X,PU Y Y,SUN D W.Recent advances in quality preservation of postharvest mushrooms(Agaricus bisporus):A review[J].Trends in Food Science & Technology,2018,78:72-82.
[11] SHINODA K,KONNO N,SUZUKI T.Non-destructive analysis of the moisture content in shiitake mushrooms(Lentinula edodes) using near-infrared imaging at 1 450 nm[J].Mycoscience,2020,61(5):235-239.
[12] 王娜,李军,金山,等.山楂果胶寡糖生成诱导条件的研究[J].食品研究与开发,2008,29(4):1-4.
WANG N,LI J,JIN S,et al.The conditions for the production of pectic oligosaccharides from haw pectin[J].Food Research and Development,2008,29(4):1-4.
[13] 冯建华,徐新明,李继兰,等.香菇采后预处理及气调保鲜技术研究[J].中国食用菌,2010,29(2):51-53.
FENG J H,XU X M,LI J L,et al.Research on the pretreatment and CA technology of Lentinus edodes[J].Edible Fungi of China,2010,29(2):51-53.
[14] 王兆升.鲜切生姜褐变机理及保鲜关键技术研究[D].泰安:山东农业大学,2012.
WANG Z S.Studies on browning mechanism and key preservation technologies of fresh-cut ginger[D].Tai’an:Shandong Agricultural University,2012.
[15] 曹建康,姜微波,赵玉梅.果蔬采后生理生化实验指导[M].北京:中国轻工业出版社,2007.
CAO J K,JIANG W B,ZHAO Y M.Experimental Guidance of Postharvest Physiology and Biochemistry of Fruits and Vegetables[M].Beijing:China Light Industry Press,2007.
[16] GAO M S,FENG L F,JIANG T J.Browning inhibition and quality preservation of button mushroom(Agaricus bisporus) by essential oils fumigation treatment[J].Food Chemistry,2014,149:107-113.
[17] 黄赫雁,韩春然,李煜,等.香菇多酚氧化酶活性测定方法的改进[J].农产品加工,2016(11):32-37.
HUANG H Y,HAN C R,LI Y,et al.Improvement of the determination of polyphenol oxidase activity in mushroom(Lentinus edodes(Berk.) sing)[J].Academic Periodical of Farm Products Processing,2016(11):32-37.
[18] 龙海莹.γ-PGA水凝胶的制备、表征及对香菇保鲜的应用[D].沈阳:沈阳农业大学,2019.
LONG H Y.Preparation,characterization of γ-PGA hydrogel and its application to preservation of mushrooms[D].Shenyang:Shenyang Agricultural University,2019.
[19] JIANG T J,FENG L F,WANG Y B.Effect of alginate/nano-Ag coating on microbial and physicochemical characteristics of shiitake mushroom(Lentinus edodes) during cold storage[J].Food Chemistry,2013,141(2):954-960.
[20] 王巍,牟德华,李丹丹.山楂果胶寡糖的抑菌性能及机理[J].食品科学,2018,39(3):110-116.
WANG W,MOU D H,LI D D.Antibacterial activity and mechanism of hawthorn pectin oligosaccharides[J].Food Science,2018,39(3):110-116.
[21] 曾媛媛,仝涛,黄昆仑.石莼多酚的提取工艺、组成成分分析及生物活性评价的研究进展[J].食品工业科技,2021,42(20):384-390.
ZENG Y Y,TONG T,HUANG K L.Advances in the extraction technology,composition analysis,and biological activity evaluation of polyphenols from Ulva lactuca[J].Science and Technology of Food Industry,2021,42(20):384-390.
[22] LAI C S,PONNUSAMY Y,LIM G L,et al.Antibacterial,antibiofilm and antibiotic-potentiating effects of a polyphenol-rich fraction of Dicranopteris linearis(Burm.f.) Underw.[J].Journal of Herbal Medicine,2021,25(15):100419.
[23] ALAM M K,RANA Z H,ISLAM S N,et al.Comparative assessment of nutritional composition,polyphenol profile,antidiabetic and antioxidative properties of selected edible wild plant species of Bangladesh[J].Food Chemistry,2020,320:126646.
[24] 吴宁,金城,黄菊,等.葡萄籽提取物对香菇保鲜效果的影响[J].食品科学,2013,34(8):299-302.
WU N,JIN C,HUANG J,et al.Effect of grape seed extract on preservation of shiitake mushroom(Lentinus edodes)[J].Food Science,2013,34(8):299-302.
[25] 张佳佳,蒋益虹,邵永华,等.湿冷与臭氧技术在双胞蘑菇保鲜上的应用[J].中国食品学报,2008,8(6):75-81.
ZHANG J J,JIANG Y H,SHAO Y H,et al.The application of humidicool combined with ozone technology in fresh keeping of Agarius bisporus[J].Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology,2008,8(6):75-81.