红托竹荪(Dictyophora rubrovalvata)属鬼笔目鬼笔科竹荪属真菌,现主要种植于四川、贵州、福建和广西等地区,享有“真菌皇后”之美誉[1]。红托竹荪气息清香、味道鲜美,营养成分丰富,包括氨基酸、多糖、多酚类、黄酮等,具有免疫调节、抗氧化、降血糖、抗肿瘤、调节肠胃等功效[2-5]。红托竹荪为呼吸跃变型食用菌,采后生理代谢活动旺盛,常温下其菌裙易变黄,菌柄易软塌,受外界微生物侵染和机械损伤后易腐烂变质[6]。为减少红托竹荪采后储运过程的浪费和损失,保障红托竹荪产业健康持续发展,解决其保鲜技术难题势在必行。

1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)作为一种乙烯受体抑制剂,能够不可逆地与乙烯受体结合,导致果实组织对乙烯敏感性延迟,抑制果实后熟和衰老,在水果保鲜领域已有广泛应用。近几年来,1-MCP也慢慢被应用于杏鲍菇[7]、草菇[8]、金针菇[9]、秀珍菇[10]等食用菌保鲜,但应用到竹荪的保鲜研究几乎没有。随着活性包装技术的研发,将1-MCP粉末复合到贴纸中,是一种具有应用前景的做法。该方法利用包装箱内的水分使1-MCP缓慢释放,既能实现微环境中1-MCP的长久供应,又能减轻因1-MCP剂量过度而导致的后熟障碍[11]。

静电场技术利用电场放电原理在一定空间内形成一个负离子环境,而负离子具有抑制果蔬新陈代谢、减缓呼吸活动、降低酶活性等作用[12]。根据输出电压可将静电场分为高压静电场(>2.5 kV)和低压静电场(≤2.5 kV)[13],高压静电场技术(high voltage electrostatic field, HVEF)应用过程中存在一定的安全隐患,难以实现产业化应用,故一般采用低压静电场(low voltage electrostatic field, LVEF)技术,具有操作安全、避免物料直接接触放电板等优点,且可以通过影响果蔬的电荷分布与水分活度,从而影响生物体酶活性,最初主要用于海产品及肉类的解冻[14],现已逐渐应用于果蔬保鲜但对于食用菌的保鲜应用刚刚起步,目前仅有对双孢蘑菇、白玉菇的应用,未见针对竹荪的相关研究。综上,本研究选用红托竹荪进行贮藏保鲜实验,以贮藏条件为实验因素,采用1-MCP、LVEF探究低温(4±1) ℃贮藏下对红托竹荪的保鲜效果影响,通过表观形态观察、硬度、质量损失率、相对电导率、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量、色度值、可溶性蛋白含量、总酚含量和还原糖含量等指标,探究1-MCP、LVEF保鲜技术在红托竹荪贮藏保鲜的适用性,以及为红托竹荪保鲜技术的综合利用与开发提供有价值的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验材料红托竹荪于2023年6月14日采自于四川省宜宾市,挑选无病虫害、无机械损伤、大小均一的竹荪,采用冷藏箱快速带回西南大学食品科学学院实验室,贮藏于4 ℃冷库中备用。

1-MCP缓释贴纸,委托成都优鲜农业科技有限公司安喜贴-LS制作,每贴在0.04个立方空间内释放的1-MCP有效体积分数为9×10-7%。

PP保鲜盒长宽高分别为32 cm×22 cm×10 cm,购于北碚区曾德印日用品经营部。

福林酚、愈创木酚、邻苯二酚,二硫苏糖醇,Solarbio公司;碳酸钠、三氯乙酸、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、过氧化氢,国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

HZY-124E电子天平,华志(福建)电子科技公司;CT325K230物性测试仪,美国Brookfield公司;NH310色差仪,深圳市三恩驰科技公司;TGL-18MS高速冷冻离心机,上海卢湘仪公司;SYNERGY H1酶标仪,美国Biotek公司;EMS-30磁力搅拌水浴锅,常州朗越公司;雷磁DDS-307电导仪,上海仪电科学公司;鲜霸BX-2000低压静电场装置,浙江驰力科技公司。

1.3 实验设计

预冷24 h后的竹荪分为以下4组:对照 (CK)组,不经任何处理的红托竹荪为空白对照;1-MCP组:1.5张1-MCP缓释贴纸(经前期试验探究,1-MCP最适浓度为每盒1.5张)处理24 h;LVEF组:仅施加LVEF;1-MCP+LVEF组:1.5张1-MCP缓释贴纸处理24 h后同时施加LVEF。熏蒸结束后,采用PP保鲜盒包装。LVEF实验系统由直流电源、导线和2块镀铜电极板组成。直流电源的输出电压为220 V,上下极板之间的距离为10 cm。4组均在温度为(4±1)℃和相对湿度为75%左右的同一冷库中储存12 d,LVEF系统在整个储藏期内持续工作。在第0、3、6、9和12 d随机选择红托竹荪进行分析,所有实验均重复3次。LVEF工作示意图如图1所示。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 表观形态观察

采用Fujifilm Xs10相机,光圈值f18、ISO200,观测记录红托竹荪贮藏期间褐变、软化、腐烂等情况。

1.4.2 失重率测定

采用称重法测量,测定红托竹荪贮藏前后质量变化,按公式(1)计算失重率。

失重率

(1)

1.4.3 硬度测定

参考徐锦洋等[15]的方法并略作修改。采用全质构(TPA)模式,选用P/2 N探头,压力元件为1 kg,测定条件如下:压缩模式;测前速度3 mm/s,测中、测后的速度均为2 mm/s;压缩20%。取每段红托竹荪的中间部位测定其硬度。

1.4.4 色度值测定

采用色差仪测定红托竹荪色差。记录L*、a*、b*值,总色差ΔE值计算公式如下:

式中:L0*、a0*、b0*,新鲜红托竹荪的亮度值、红绿值、黄蓝值;L*、a*、b*,贮藏期间样品的亮度值、红绿值、黄蓝值;ΔE,贮藏期间样品与新鲜红托竹荪样品的色差值。

1.4.5 还原糖含量

采用3,5-二硝基水杨酸法,参考柳荫等[16]的方法并稍作修改。称取2 g竹荪组织,加20 mL蒸馏水冰浴研磨,于4 ℃、10 000 r/min离心15 min,取上清液1 mL 加入2 mL DNS试剂,沸水浴5 min,蒸馏水定容至15 mL,测定A540。根据标准曲线计算还原糖含量。

1.4.6 总酚测定

参考李瑶[17]的方法并稍作修改。按1∶2的料液比加入体积分数80%的乙醇溶液,研磨后于4 ℃、5 000 r/min离心5 min,收集上清液。分别吸取上述上清液50 μL注入96板孔中,依次加入12 μL 70 g/L Na2CO3溶液和128 μL蒸馏水避光提取90 min,测定A760,以没食子酸作标准曲线,计算总酚含量。

1.4.7 可溶性蛋白含量测定

参考曹建康等[18]的方法,采用考马斯亮蓝法测定。

1.4.8 相对电导率测定

参考李瑶[17]的方法并稍作修改,取2 g红托竹荪组织,加20 mL H2O,1 h后测定电导率P1,煮沸5 min,冷却至室温,测定电导率P2。相对电导率P按照公式(2)计算。

(2)

式中,P1,初始电导率;P2,煮沸后的电导率。

1.4.9 丙二醛含量

参考曹建康等[18]的方法。

1.4.10 抗氧化酶活力测定

抗坏血酸过氧化物酶(ascorbic acid peroxidase, APX)、过氧化氢酶(catalase, CAT) 活力参考曹建康[18]的方法测定。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD) 活力按照南京建成试剂盒方法测定。

1.5 数据分析

利用Excel软件整理试验数据,结果以“平均值±误差”表示。用Origin 2023b软件绘图,并利用SPSS 24.0软件对数据进行差异显著性检验、相关性分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 1-MCP和LVEF对鲜竹荪表观形态的影响

贮藏过程中的表观形态反映红托竹荪随时间增加而产生的颜色、形状变化,从而显示保鲜效果的优劣[19]。由图2可知,随着贮藏时间的延长,红托竹荪的褐变、软化和腐烂现象逐渐加重。CK组在3 d时开始出现轻微变黄现象,1-MCP组菌裙在6 d时开始变黄,而LVEF和1-MCP+LVEF组在9 d时才出现变黄现象。9 d时CK组菌裙软塌且菌柄皱缩,1-MCP组情况稍好,LVEF、1-MCP+LVEF组在外观形态、变色程度上变化最小,保鲜效果显著。LVEF及1-MCP+LVEF处理可显著改善红托竹荪的表观形态,皱缩软化及变黄时间可相对延长3～6 d。

2.2 1-MCP和LVEF对鲜竹荪硬度和失重率的影响

硬度变化反映食用菌内部组织结构的状态情况,与细胞组织内的结构、膨胀压力和可溶性物质含量等相关[20]。由图3-a可知,红托竹荪各处理组的硬度随着贮藏时间的延长均呈下降趋势。在整个贮藏期间,各处理组竹荪硬度均高于CK组,且1-MCP+LVEF组竹荪硬度均显著高于其他组(P<0.05)。贮藏12 d时,1-MCP、LVEF、1-MCP+LVEF组的硬度分别为65.53、94.50、122.95和141.10 N。不同处理方式均能延缓竹荪硬度降低,但1-MCP+LVEF组延缓效果最佳,且优于单一处理组贮藏保鲜效果。

蒸腾作用和呼吸作用是造成食用菌采后质量损失的重要原因。各组竹荪的失重率变化如图3-b所示,经不同处理后的红托竹荪在低温贮藏期间质量损失率呈上升趋势。贮藏第3天,CK组与1-MCP组失重率无显著差异(P>0.05)。贮藏6～12 d,1-MCP+LVEF组失重率显著低于CK、1-MCP、LVEF组(P<0.05)。贮藏期结束时,CK组失重率比1-MCP组高9.83%,比LVEF组高24.43%,比1-MCP+LVEF组高45.88%。可见CK组的质量损失最高,保水能力最弱,1-MCP+LVEF处理可有效保持红托竹荪的质地。

2.3 1-MCP和LVEF对鲜竹荪细胞膜完整性的影响

MDA为细胞膜质的过氧化产物,反映细胞膜氧化受损情况以及细胞膜的完整性[21]。由图4-a可知,在贮藏期间不同处理组竹荪的相对电导率总体趋势为随贮藏时间的延长而上升,但贮藏6 d时,1-MCP+LVEF组的相对电导率呈下降趋势,这可能是由于低压静电场和1-MCP等外源胁迫作用对红托竹荪相对电导率的上升产生一定减缓作用,导致相对电导率轻微降低。CK组的相对电导率上升速度显著高于1-MCP、LVEF、1-MCP+LVEF组(P<0.05)。1-MCP+LVEF组的相对电导率在贮藏9 d后增长速率减缓,这表明1-MCP+LVEF处理有利于维持细胞膜的完整性。由图4-b可知,不同处理对竹荪MDA含量均有影响。贮藏起始时,竹荪MDA相对含量最低。随贮藏时间的延长,各组MDA含量不断积累,且CK组MDA含量始终高于其他处理组。贮藏第12 d,各组MDA含量达到最高值,其中CK组MDA含量显著高于其他处理组(P<0.05),1-MCP、LVEF、1-MCP+LVEF组分别比CK组低56.63%、58.67%和70.45%,可见1-MCP+LVEF处理对于维持竹荪细胞膜氧化受损及完整性效果最佳。

2.4 1-MCP和LVEF对鲜竹荪色度值的影响

红托竹荪表面疏松多孔,菌裙极易软塌贴合菌柄,从而使污染扩散,褐变加剧,故菌裙颜色变化是保鲜的重要指标[19]。由表1可知。L*值显示竹荪的亮度,采后的竹荪体色泽洁白,随贮藏时间延长,竹荪光泽度下降,这是由于水分持续损失,表皮皱缩,致使竹荪表面亮度降低。各处理组的L*值总体高于CK组。贮藏前3天,处理组与CK组L*值差异不大。贮藏至6 d后,LVEF组L*值始终比CK和1-MCP组高(P<0.05),说明LVEF能有效延缓竹荪亮度降低。a*值显示竹荪的红绿程度,数值越大,颜色越红。各组a*值总体呈上升趋势。贮藏3 d时,1-MCP组与CK组无显著性差异(P>0.05),LVEF组a*值比CK组低。贮藏期间,LVEF和1-MCP+LVEF组总体无显著性差异(P>0.05),但1-MCP+LVEF组的a*值在上升过程中最低,表明1-MCP+LVEF处理能有效延缓竹荪色泽劣变。b*值显示黄蓝程度,数值越大,颜色越黄。贮藏期间,CK组b*值随时间延长逐渐上升,其余处理组b*值呈现下降趋势,可见1-MCP、LVEF和1-MCP+LVEF处理有效延缓了竹荪变黄。综合ΔE值来看,贮藏12 d时,1-MCP+LVEF组比CK组和其他处理组低(P<0.05),表明1-MCP+LVEF处理抑制鲜竹荪色泽劣变的效果最佳。

2.5 1-MCP和低压静电场对红托竹荪营养成分的影响

可溶性蛋白是食用菌的营养和功能成分之一,与机体的生理代谢、抗病性密切相关[22]。贮藏期间,各组可溶性蛋白含量总体呈现下降趋势,且LVEF和1-MCP+LVEF组的可溶性蛋白含量均不同程度高于CK、1-MCP组,延缓了可溶性蛋白的降解。贮藏第3天,1-MCP、LVEF、1-MCP+LVEF组与CK组之间无显著性差异(P>0.05)。由图5-a可知,在贮藏期12 d,1-MCP+LVEF组的可溶性蛋白显著高于其他组(P<0.05),CK和1-MCP组的蛋白质损失率最高,分别为70.25%和61.58%。可见,1-MCP+LVEF处理能维持红托竹荪较高的蛋白质水平,对于维持其生理代谢具有良好作用。

多酚类、黄酮类化合物参与果蔬的成熟衰老、逆境胁迫等生理反应,其含量与植物的应激反应密切相关[23]。由图5-b可知,鲜红托竹荪中总酚含量在贮藏3 d迅速降低,可能是切割损伤和低压静电场处理诱导鲜切竹荪的氧化应激反应使其被氧化。贮藏第6～12天期间,1-MCP+LVEF组总酚含量均显著高于其他组(P<0.05)。贮藏12 d时,1-MCP、LVEF、1-MCP+LVEF组的总酚含量分别为CK组的2.01、2.80、4.53倍,说明3种不同处理均能显著维持竹荪较高的总酚含量,减缓竹荪褐变。整个贮藏期间,1-MCP+LVEF组总酚含量始终高于其他3组,说明1-MCP+LVEF处理防止竹荪褐变效果最佳。

贮藏期间红托竹荪中还原糖含量的变化如图5-c所示。除CK组外,各处理组还原糖含量呈现先上升后下降的趋势。这可能是由于贮藏前期,红托竹荪内部的有机物质转化成了还原糖,导致含量有所增加,而还原糖含量下降可能是与果实本身的呼吸作用和衰老进程相关。0～3 d,各组还原糖含量迅速上升,且1-MCP+LVEF组还原糖含量分别为CK、1-MCP、LVEF组的1.90、1.74、1.29倍。这可能是由于1-MCP和LVEF处理对红托竹荪的损伤和刺激不同,外界胁迫作用提高了糖类相关合成酶的活力、调控相关基因的表达,从而引起还原糖的积累[24]。此外,糖类物质也为植物体呼吸代谢提供能量,红托竹荪在不同贮藏时期消耗与产生还原糖的速度不同,这也可能是造成还原糖含量波动变化的原因。贮藏期间3～6 d,各组还原糖含量迅速下降,贮藏期12 d,1-MCP+LVEF组还原糖含量显著高于其他组(P<0.05)。

2.6 1-MCP和低压静电场对红托竹荪贮藏期间抗氧化酶活力的影响

APX、SOD、CAT等抗氧化酶可以减少活性氧的积累,延缓果实的衰老[25]。由图6-a可知,红托竹荪中APX活性呈现上升下降的变化趋势。贮藏第3天,不同处理组APX活性均升高。1-MCP+LVEF、LVEF、1-MCP组的APX活性在贮藏第6天显著高于CK组(P<0.05)。1-MCP+LVEF组的APX活性在贮藏后期显著高于CK组和其他各处理组(P<0.05)。

由图6-b可知,贮藏期间各组红托竹荪的CAT活性呈现先上升后下降的趋势。贮藏第3天时,CK、1-MCP、LVEF、1-MCP+LVEF组的CAT活性达到峰值,分别为1.91、2.70、5.04、5.57 U/g,CK组CAT活性显著低于1-MCP+LVEF组(P<0.05)。贮藏12 d时,各组CAT活性由高到低排序为:1-MCP+LVEF>LVEF>1-MCP>CK。结果表明,1-MCP+LVEF处理可有效延缓红托竹荪中CAT活性的降低。

由图6-c可知,随着贮藏时间的延长,各组红托竹荪的SOD活性呈现先上升后下降的趋势。贮藏6 d时,各组SOD活性达高峰,其中1-MCP+LVEF组峰值分别达到700.75 U/g,比CK组高34.93%,且具有显著性差异(P<0.05)。贮藏12 d时,1-MCP+LVEF组SOD活性最高,值为575.81 U/g,是CK组的1.72倍,1-MCP+LVEF、LVEF组的SOD活性显著高于1-MCP和CK组(P<0.05)。结果证明,1-MCP+LVEF、LVEF、1-MCP处理均可以有效地抑制红托竹荪SOD活性的降低,其中1-MCP+LVEF效果最佳。综合比较,1-MCP+LVEF处理对红托竹荪抗氧化酶活性的保持效果最好,可有效延缓APX、SOD、CAT活性的下降,提高红托竹荪氧自由基清除能力,从而缓解红托竹荪的氧化损伤。

2.7 相关性分析

如图7所示,失重率与硬度、L值、APX和SOD活性呈极显著负相关(P<0.01);硬度与CAT活性、L值呈极显著正相关(P<0.01),与APX和SOD活性呈显著正相关(P<0.05);L值与b值呈显著负相关(P<0.05),与APX和SOD活性呈显著正相关(P<0.05),与CAT活性呈极显著正相关(P<0.01);b值与SOD活性呈显著负相关(P<0.05);还原糖含量与总酚含量、可溶性蛋白含量、MDA含量呈显著正相关(P<0.05);总酚含量与可溶性蛋白含量、MDA含量呈极显著正相关(P<0.01);可溶性蛋白含量与MDA含量呈极显著正相关(P<0.01)。以上测定的13个品质指标间均有着复杂的相关性,说明指标间存在不同的信息交叉和重叠现象,说明不能使用某一个或几个指标直接作为准确评价红托竹荪贮藏品质优劣的主要影响因素,因此,为了全面系统地评价各处理组的红托竹荪贮藏品质,需消除单一指标评价红托竹荪贮藏品质的不足,利用13个品质指标采取主成分分析的方法进行综合评价。

2.8 主成分分析

通过降维将多项指标转化为少数综合性指标,能够保留原有指标的大部分信息。将不同处理组13个指标转化成2个主成分(principal component, PC),累计方差贡献率为95.14%,可以反映红托竹荪样品中的大量信息,结果如表2所示。其中,第1、2主成分特征值分别为10.84和1.51,主成分贡献率分别为83.52%和11.62%,累积贡献率为95.14%,说明前2个主成分反映了原始变量的绝大部分信息,符合分析要求。

图8代表各项指标的载荷分布,总酚、还原糖、可溶性蛋白含量、SOD活性、硬度、L值等指标位于 PC1轴的正半轴,对第一主成分贡献大。相对电导率、总酚等指标有较高载荷,对第二主成分贡献率大。结合因子载荷图(图8)和主成分载荷矩阵(表3)可知,根据载荷大小可知,红托竹荪采后贮藏品质的关键指标是总酚含量、还原糖含量、可溶性蛋白含量、SOD活性、相对电导率和MDA含量。

通过主成分与各指标之间关系可以计算不同品种的主成分得分,依据不同主成分的贡献率,计算各品种的综合主成分得分。将所有指标数据标准化后,以Y1、Y2代表所有指标在主成分权重的综合得分值,然后与对应的方差贡献率相乘累加得出综合评分:F=0.878×Y1+1.721×Y2,综合评分值越高表示品质越好。结果如表4所示,贮藏12 d后1-MCP+LVEF组综合值最高,1-MCP组综合值最低,通过该评价可以为红托竹荪的贮藏保鲜提供一定的依据。

3 结论

本研究采用1-MCP、LVEF及1-MCP+LVEF处理对贮藏过程中红托竹荪的表观形态、营养成分及生理指标等进行全面分析,在此基础上,进一步对影响红托竹荪贮藏品质各生理指标进行相关性分析和主成分分析。相关性分析发现红托竹荪不同组各品质指标间存在显著的相关性,说明各品质指标具有内在的相互关系。主成分分析法进一步分析不同组红托竹荪贮藏品质的综合特征,主成分分析前2个主成分的特征根大于1,可以解释原有数据的信息,综合主成分得分发现1-MCP+LVEF组综合评分最高,1-MCP组综合评分最低,说明1-MCP+LVEF处理综合贮藏品质特性最好。1-MCP+LVEF处理可以有效延缓贮藏期间红托竹荪生理品质劣变,后期可结合基因组学、蛋白质组学等手段,进一步解析不同保鲜处理条件下红托竹荪与褐变相关的代谢通路,明确红托竹荪褐变发生机理。

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Effect of 1-MCP combined with low-voltage electrostatic field composite treatment on the preservation of Dictyophora rubrovalvata

LI Jialin1,2, CHEN Jiaqi1, ZHAO Jichun1,3, LI Fuhua1,3, MING Jian1,2,3*

1(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)2(Yibin Academy of Southwest University, Yibin 644000, China)3(Chongqing Key Laboratory of Speciality Food Co-Built by Sichuan and Chongqing, Chongqing 400715, China)

Abstract In order to investigate the effects of different preservation methods on the storage quality of Dictyophora rubrovalvata, the fresh D. rubrovalvata, from Yibin, Sichuan province, were treated by 1-methylcyclopropene (1-MCP) slow-release stickers and low-voltage electrostatic field (LVEF) and stored in a cold storage at 4 ℃, RH 75%.The appearance, physiological indexes, nutrients and related enzyme activities of Dictyophora rubrovalvata were examined, and correlation analysis and principal component analysis were used to investigate the differences in the storage quality of this mushroom.After 12 days of storage, compared with the CK group, the 1-MCP+LVEF group could alleviate the decrease in hardness and quality loss, effectively increase the retention rate of nutrients such as reducing sugar, total phenolics and soluble protein content, significantly reduce the degree of membrane lipid peroxidation, and maintain the integrity of mushroom cells.Two principal components were extracted, and their cumulative contribution rate reached 95.14% in the principal component analysis, which showed that weight loss rate, hardness, reducing sugar and ascorbic acid peroxidase activity were the key indexes affecting the storage quality of D. rubrovalvata.In conclusion, 1-MCP+LVEF preservation technology can better maintain the postharvest storage quality of D. rubrovalvata.This study aims to provide a theoretical basis for the development of the preservation technology of D. rubrovalvata and a new idea for its storage and marketing.

Key words Dictyophora rubrovalvata;1-methylcyclopropene;low voltage electrostatic field;composite treatment;storage quality

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.038699

引用格式：李佳霖,陈家齐,赵吉春,等.1-MCP结合低压静电场复合处理对红托竹荪保鲜效果的影响[J].食品与发酵工业,2025,51(1):250-258.LI Jialin, CHEN Jiaqi, ZHAO Jichun, et al.Effect of 1-MCP combined with low-voltage electrostatic field composite treatment on the preservation of Dictyophora rubrovalvata[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(1):250-258.

第一作者：硕士研究生(明建教授为通信作者,E-mail: mingjian1972@163.com)

基金项目：宜宾市双城协议保障科研经费科技项目(XNDX2022020009)

收稿日期：2024-01-25,改回日期：2024-03-15