外源褪黑素对平菇采后生理及挥发性风味物质的影响

高帅平1,王安建1*,田广瑞1,李顺峰1,楚卓举2,魏书信1,崔国梅1,刘丽娜1,许方方1

1(河南省农业科学院 农产品加工研究中心,河南 郑州,450002)

2(河南农业大学 食品科学技术学院,河南 郑州,450002)

摘 要 为探究外源褪黑素(melatonin,MT)对平菇采后的保鲜效应,以“奇美969”平菇为试验材料,采用浓度为50、100、150 μmol/L的MT进行喷涂处理,以不做任何处理为对照,将所有供试平菇于4 ℃条件下贮藏10 d,并对贮藏期间的质构、营养、理化性质和挥发性风味化合物等指标进行测定。结果表明,100 μmol/L MT处理组平菇质构保持最好,贮藏10 d时,硬度和咀嚼性分别为7.35 N和39.99 mJ,为对照的1.57倍和1.61倍(P<0.05),100 μmol/L MT处理能更好地维持可溶性蛋白质和还原糖的含量,抑制多酚氧化酶活力,降低丙二醛和超氧阴离子水平,提高超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活力。气相色谱-离子迁移谱共分析鉴定出37种挥发性化合物,其中,平菇的特征风味物质主要为3-辛酮、(E)-2-辛烯醛、1-辛烯-3-酮等八碳化合物和正己醛,主成分分析结果显示,100 μmol/L MT处理能有效维持平菇贮藏后期挥发性化合物的稳定性,保留平菇的特征风味。

关键词 平菇;褪黑素;保鲜;抗氧化;挥发性风味物质

平菇(Pleurotus ostreatus)又名侧耳,其富含蛋白质、多糖、氨基酸等营养物质,以及萜类、酚类、类固醇等生物活性成分,具有增强人体免疫、舒筋活络等保健功能,且味道鲜美,是最受人们喜爱的食用菌之一[1]。平菇因含水量较高,质地柔嫩,呼吸和蒸腾作用强盛,通常情况下货架期只有2~3 d,每年因腐烂变质造成的损失高达20%以上[2]。探究绿色高效的保鲜方法,延长货架期并提高贮藏品质,成为当前促进平菇产业发展的关键。

褪黑素(melatonin,MT)是一种可以在动物和植物体中生成的内源激素,它参与了机体的多种生理过程[3]。现有研究发现,许多蔬菜和水果中都产生内源褪黑激素,并且MT在果蔬采后生理变化中起着非常重要的作用[4]。生吉萍等[5]研究表明,MT处理有效提高了番茄果实抗病相关的酶活性和贮藏品质。WANG等[6]研究表明,MT能维持菠菜较高的还原糖和可溶性蛋白质含量,减少丙二醛(malondialdehyde,MDA)的积累,提高抗氧化能力,延长保鲜期。亦有研究表明,MT通过调控次生代谢和抑制氧化损伤,延缓了甜樱桃果实褐变与腐烂[7]。同时,外源MT对食用菌采后影响研究方面也取得了一定进展。贾乐等[8]研究发现,MT处理有效维持了香菇采后品质,最佳处理浓度为0.50 mmol/L。LI等[9]研究表明,MT能够调节双孢蘑菇呼吸状态,提高线粒体的氧化磷酸化,延缓采后衰老。然而,目前关于MT对平菇采后品质调控及生理变化影响尚未见系统报道。

因此,本研究以河南主栽品种“奇美969”平菇为试材,采用50、100、150 μmoL/L的MT对鲜平菇进行喷涂处理,以未经处理的平菇为对照,通过测定贮藏期间对照和处理平菇的质构、营养物质、膜脂过氧化和生理指标等,并结合气相色谱-离子迁移谱联用技术(gas chromatography-ion mobility spectrometry, GC-IMS)分析挥发性风味物质的变化规律,考察MT处理对平菇采后品质、生理生化及风味的影响,以期为植物激素MT作为新型平菇保鲜剂在保持平菇贮藏品质方面的应用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

平菇“奇美969”,河南获嘉平菇生产基地;MT、交联聚乙烯吡咯烷酮、四唑氮蓝、蛋氨酸,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;Na2HPO4、NaH2PO4、乙二胺四乙酸、H2O2、硫代巴比妥酸、对氨基苯磺酸、α-萘胺、盐酸羟胺、邻苯二酚、三氯乙酸、抗坏血酸、考马斯亮蓝G-250、牛血清白蛋白、葡萄糖、3,5-二硝基水杨酸、NaOH、酒石酸钾钠、结晶酚、亚硫酸钠等,国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

YS-XCAB/气调保鲜试验箱,杭州屹石科技有限公司;TMS-Pro质构仪,美国Food Technology公司;UV1800紫外分光光度计,岛津仪器(苏州)有限公司;FlavourSpec 1H1-00053型GC-IMS仪(配备分析软件包括Laboratory analytical viewer(LAV)和3款插件以及GC×IMS Library Search 1.0.3),德国G.A.S公司;A11冷冻研磨机,艾卡(广州)仪器设备有限公司;Revco ExF24086V超低温冰箱,美国Thermo公司。

1.3 实验方法

选取成熟度相同、大小一致、朵型完整、无机械损伤的平菇作为试验试材,每18朵作为1组,共分成4组。将配好的50 μmoL/L的MT溶液均匀喷涂在平菇表面、背面及根部,自然风干后进行贮藏,记为50 μmoL/L MT组;100 μmoL/L的MT溶液处理记为100 μmoL/L MT组;150 μmoL/L的MT溶液处理记为150 μmoL/L MT组;以未经MT处理的1组记为对照组。将以上各组统一置于2 ℃、相对湿度85%气调箱内,预冷12 h后,进入为期10 d的贮藏期。每2 d取样1次,每处理组取3个平行共9朵平菇样品进行实验,每次实验结束后,取每组平菇的菇片用液氮进行冻样处理,然后将其转移至-80 ℃冰箱冻存,用于后续理化指标的测定。

1.4 指标测定

1.4.1 硬度和咀嚼性

将试样置于质构仪P/50探头下压缩进行TPA测定,感应元量程为2 500 N。测试参数:测试高度30 mm,测试速度60 mm/min,形变量30%,起始力5 N,间隔时间1 s。每个处理测试重复10次,取平均值。

1.4.2 可溶性蛋白

参考BRADFORD[10]的方法,采用考马斯亮蓝染色法进行测定。

1.4.3 还原糖

参考曹建康等[11]的方法,采用3, 5-二硝基水杨酸法进行测定。

1.4.4 多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)

参考GAO等[12]的方法,采用邻苯二酚法测定。

1.4.5 MDA

参考HU等[13]的方法,MDA采用硫代巴比妥酸法进行测定。

1.4.6 超氧阴离子(superoxide anion,·O2-)

参考XU等[14]的方法进行测定。

1.4.7 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)

参照XU等[14]的方法测定,以1 min内A510nm增加0.01为一个酶活力单位(U)。

1.4.8 过氧化氢酶(catalase,CAT)

参照AEBI[15]的方法测定,以1 min内A240nm增加0.01为一个酶活力单位(U)。

1.4.9 抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)

参考HU等[16]的方法测定,以1 min内A290nm减少0.01为一个酶活力单位(U)。

1.4.10 挥发性风味物质分析

参考赵丽丽等[17]的方法并做适当调整,选取指标较好的100 μmoL/L MT组及对照组,取0、6、15 d的样品,分别记为0 d、MT-6 d、CK-6 d、MT-15 d和CK-15 d,采用GC-IMS进行平菇采后挥发性风味物质分析。精确称取(1.0±0.005) g平菇样品于20 mL具有聚四氟乙烯隔垫密封的顶空瓶中,将顶空瓶于60 ℃以250 r/min的转速加热孵化20 min;不分流顶空进样200 μL。进样针温度85 ℃,进样前清洗时间30 s,进样后清洗时间5 min。GC条件:MXT-5柱(15 m×0.53 mm×0.53 μm);色谱柱温度40 ℃;载气为高纯氮气(≥99.999%)。载气流速程序为初始2.0 mL/min,保持2 min,在2~10 min线性增至10.0 mL/min,在10~20 min线性增至100.0 mL/min,然后停止流动,总运行时间为20 min。IMS条件:漂移管长度98 mm;漂移管温度60 ℃;漂移气为氮气(纯度≥99.999%);漂移气流速150 mL/min;管内线性电压500 V/cm;放射源β射线(氚,3H);正离子模式;光谱平均扫描次数12次。

每个挥发性化合物的保留指数(retention index,RI)是使用正酮C4~C9作为外部参考计算得到的,RI计算按公式(1)进行[18],并结合GC×IMS Library Search软件内置的2014 NIST数据库和IMS数据库对挥发性风味物质进行定性分析。同时根据面积归一法计算各挥发性风味物质的相对含量[18]

(1)

式中:RI(X),目标挥发性化合物的保留指数;RI(Z)和RI(Z+1),目标挥发性化合物流出前后的正构酮所含碳原子数目的保留指数;R(X),目标挥发性化合物的保留时间;R(Z)和R(Z+1),目标挥发性化合物流出前后的正构酮所含碳原子数目的保留时间。

1.5 数据处理

实验中每项数据至少设置3个平行,采用SPSS 22.0软件进行ANOVA分析,测试方法为Duncan检验,以P<0.05表示差异显著,采用Origin 2021软件对数据进行图像处理。

2 结果与分析

2.1 MT处理对平菇质构的影响

硬度是评价食用菌采后贮藏品质和商品价值的重要指标之一。如图1-a所示,随着贮藏时间的延长,各组平菇硬度均呈下降趋势,其中,贮藏初期(0~2 d),除100 μmol/L MT处理组的平菇硬度表现小幅上升外,其他组则出现平稳或小幅下降。贮藏2 d后,所有处理组硬度明显下降,其中,MT处理组硬度均显著高于对照(P<0.05)。至贮藏期结束时,50、100、150 μmol/L MT处理组平菇硬度分别较对照提高了30.0%、57.3%和41.8%,表明MT处理有效延缓了组织软化。整个贮藏过程中,100 μmol/L MT处理组的硬度始终维持最高水平,表明该浓度对平菇硬度的保护作用最为显著。

a-硬度;b-咀嚼性

图1 MT处理对平菇质构的影响

Fig.1 Influence of MT treatment on the texture properties of Pleurotus ostreatus

注:不同字母表示组间差异显著(P<0.05)(下同)。

咀嚼性可以综合反映食用菌的质地特性,涵盖硬度、弹性及内聚性,与食用品质直接相关[19]。如图1-b所示,各组平菇咀嚼性均随贮藏时间延长而下降,其中,对照组咀嚼性下降幅度最大,由89.81 mJ降至10 d时的24.38 mJ,降幅达72.8%;而50、100、150 μmol/L MT处理组在贮藏结束时的咀嚼性分别比对照组升高了22.9%、61.1%和37.3%。100 μmol/L MT处理组的咀嚼性(39.98 mJ)显著高于其他处理组(P<0.05),进一步验证了其对质构特性的最佳维持效果。

2.2 MT处理对平菇营养物质含量的影响

可溶性蛋白质是评价食用菌营养价值的重要指标之一。如图2-a所示,贮藏初期(0~2 d),各组平菇的可溶性蛋白质含量均下降,其中对照组下降速度最快,由初始的1.56 mg/g下降至2 d时的1.04 mg/g,降幅达33.3%。贮藏2~10 d期间,各组可溶性蛋白质含量小幅上升后于4 d开始逐渐下降,MT处理组显著高于对照组(P<0.05)。贮藏结束时,100 μmol/L MT处理组可溶性蛋白质含量最高,表明100 μmol/L MT处理可以有效抑制平菇可溶性蛋白质的分解。

a-可溶性蛋白质含量;b-还原糖含量

图2 MT处理对平菇营养物质含量的影响

Fig.2 Influence of MT treatment on nutrient content of P. ostreatus

还原糖是食用菌呼吸代谢的底物,也是机体重要的营养物质之一[20]。如图2-b所示,各组平菇还原糖含量均呈先上升后下降趋势,于2 d时达到峰值。整个贮藏期间,100 μmol/L MT处理组还原糖含量显著高于其他处理组(P<0.05),而50 μmol/L MT处理组与对照组、150 μmol/L MT组无显著性差异(P>0.05),表明100 μmol/L MT处理可以提高平菇贮藏期间的还原糖含量。

2.3 MT处理对平菇采后PPO活力和MDA含量的影响

PPO是催化酶促褐变的关键酶,其通过氧化酚类物质生成醌类化合物,进而聚合形成褐色螯合物[21]。如图3-a所示,各组平菇PPO活力在贮藏期间呈先上升后下降的趋势,并于4 d时达到峰值。其中,对照组和50 μmol/L MT处理组的PPO活力升高幅度最为显著,均达到初始值的1.9倍,显著高于其他2个MT处理组(P<0.05)。100 μmol/L MT处理组在整个贮藏期间表现出最低的PPO活性,较初始值仅升高10.8%,表明100 μmol/L MT处理能有效抑制PPO活性(抑制率达83.2%)。

a-PPO活力;b-MDA含量

图3 MT处理对平菇PPO活力及MDA含量的影响

Fig.3 Influence of MT treatment on PPO activity and MDA content of P. ostreatus

MDA作为膜脂过氧化反应的最终产物,其积累程度可反映细胞膜受损状况。如图3-b所示,各组平菇MDA含量在贮藏期间呈上升趋势,但对照组积累速率显著高于MT处理组(P<0.05)。贮藏结束时,对照组MDA含量达到0.56 μmol/g,较初始值0.17 μmol/g增加了2.3倍。100 μmol/L MT处理组的MDA含量较初始值仅提高了88%,显著低于其他各组(P<0.05)。

2.4 MT处理对平菇采后·O2-含量和SOD活力的影响

如图4-a所示,贮藏初期(0~2 d),所有处理组平菇中·O2-含量均快速积累,约为初始值4.54 μg/g的2.7倍,且组间无显著差异(P>0.05)。此后,MT处理组呈现下降趋势,而对照组持续上升至4 d达到峰值13.31 μg/g。值得注意的是,100 μmol/L MT处理组在贮藏4~10 d期间始终维持最低·O2-水平,较同期对照组降低19.7%~35.8%(P<0.05),表明该浓度能有效抑制平菇中·O2-的积累。

a-·O2-含量;b-SOD活力

图4 MT处理对平菇·O2-含量及SOD活力的影响

Fig.4 Influence of MT treatment on ·O2- content and SOD activity of P. ostreatus

SOD是机体抗氧化系统的重要酶类,可催化·O2-转化为H2O2和O2。如图4-b所示,不同处理组SOD活力变化呈现2种不同趋势,100、150 μmol/L MT处理组SOD活力先下降,并于4 d降至最低值后回升;而对照组和50 μmol/L处理组则先表现为下降后上升,并于贮藏后期再次呈现下降趋势。贮藏结束时,100 μmol/L处理组SOD活力最高,为0.93 U/g FW,较初始值提升17.7%,显著高于对照组(P<0.05)。

2.5 MT处理对平菇CAT活力和APX活力的影响

CAT和APX构成抗氧化防御系统的关键组分。CAT通过直接催化H2O2分解为H2O和O2,可迅速降低细胞内H2O2浓度;而APX则在低H2O2条件下以抗坏血酸为还原剂,通过抗坏血酸-谷胱甘肽循环清除H2O2[22]。由图5-a可知,各组平菇CAT活力均随贮藏时间延长呈下降趋势。对照组CAT活力在贮藏初期(0~2 d)急剧下降74.1%,显著低于MT处理组(P<0.05)。100 μmol/L MT处理组在贮藏中期(2~8 d)维持相对较高的CAT活力(14.7~16.9 U/g FW),较同期对照组高0.61~1.78倍(P<0.05)。平菇中APX活力变化如图5-b所示,贮藏初期(0~2 d),各组均缓慢下降,且组间无显著差异(P>0.05)。贮藏2 d后,各组APX活力均开始上升,其中,100、150 μmol/L MT处理组表现出较早的应激响应,均于4 d时达到峰值,较对照组和50 μmol/L MT处理组6 d达到峰值提前2 d。贮藏结束时,100 μmol/L MT处理组APX活力维持在最高水平(2.2 U/g FW),较对照组高出37.5%(P<0.05)。

a-CAT活力;b-APX活力

图5 MT处理对平菇CAT活力及APX活力的影响

Fig.5 Influence of MT treatment on CAT activity and APX activity of P. ostreatus

2.6 MT处理对平菇挥发性风味物质的影响

通过GC-IMS结合NIST5014数据库和IMS数据库,在100 μmol/L MT和对照组的平菇样品中共检测到51个信号峰,鉴定出37种挥发性化合物,包括醛类(13种)、酮类(11种)、醇类(6种)、杂环类(4种)、酯类(2种)及酸类(1种)。部分化合物因浓度差异呈现单聚体(M)和二聚体(D)信号。通过峰体积归一化法计算各化合物相对含量,结果显示不同处理组平菇样品中挥发性物质组成存在显著差异。

如表1所示,平菇中醛类和酮类化合物含量较丰富,相对含量分别达到34.1%~44.4%和39.5%~50.0%。醛类化合物是平菇中含量较丰富的挥发性成分,其低气味阈值和强协同作用对风味形成具有重要贡献[23]。新鲜平菇(0 d)中主要醛类物质及其风味特征如下:相对含量最高的是正己醛(15.7%),主要贡献脂肪和果香味,MT-6 d处理组显著升高至19.8%(P<0.05),而其他处理组与0 d无显著差异(P>0.05)。 (E)-2-辛烯醛,含量居第二位(10.61%),赋予平菇黄瓜、青草香味,贮藏期间各组均显著降低(P<0.05),但组间差异不显著。其他醛类如反-2-庚醛、正戊醛等,含量较低(<5%),贮藏期间波动较小,主要贡献果香与辛辣味。食用菌中酮类化合物主要由脂质氧化生成,其中,具有八碳结构的3-辛酮具有典型的蘑菇味[24]。平菇样品中酮类化合物及其风味特征如下:相对含量最高的是3-辛酮,0 d时相对含量为23.9%,主要以二聚体形式存在,MT-10 d组显著升高至38.5%,较0 d增加61.0%(P<0.05)。样品中另一种八碳化合物是1-辛烯-3-酮,赋予平菇蔬菜香味,0 d相对含量5.3%,贮藏10 d后MT与对照分别降至4.9%和4.4%。4,5-二甲基-3-羟基呋喃-2-酮,主要呈现焦糖甜味,0 d相对含量10.3%,6 d时急剧降至MT组的1.2%和对照的1.3%(P<0.05),这也是平菇贮藏过程中甜味降低的主要原因之一。平菇样品中醇类化合物相对含量为7.5%~11.3%。其中,1-辛烯-3-醇作为具有典型蘑菇风味的特征性八碳醇[24],其相对含量在新鲜样品(0 d)中为2.14%,贮藏过程中,MT处理组呈现先上升后下降趋势,于第6天达到峰值4.1%;而对照则表现上升趋势,至第10天时上升至4.2%。醇类化合物相对含量也较高的是正戊醇,赋予平菇香膏味,0 d样品中相对含量为3.4%,经10 d贮藏后,MT组与CK组分别提高至3.9%和3.8%,两者分别与0 d 和6 d时的水平呈显著差异(P<0.05)。异丁醇与正丙醇两者共同呈现酒精味,在新鲜样品中相对含量为1.9%,贮藏至10 d时,MT组与CK组分别显著升高至3.2%和3.3%(P<0.05)。杂环类化合物相对含量范围为3.8%~5.0%,主要包括2-甲氧基-3-甲基吡嗪、2-甲基吡嗪和四氢呋喃等具有烤坚果风味的组分,其中2-甲氧基-3-甲基吡嗪在贮藏过程中含量显著增加(P<0.05)。酯类化合物(果香味)相对含量较低(<2%),在贮藏期间保持稳定(P>0.05),推测其对整体风味起协调作用。酸类化合物以冰乙酸为主(相对含量<1.5%),其贮藏过程中新产生的酸辣味可能影响后期食用品质。

表1 不同处理平菇样品中挥发性化合物的GC-IMS结果比较

Table 1 Comparative analysis of volatile compounds in differently treated P. ostreatus samples by GC-IMS

序号化合物相对含量/%0 dMT-6 dCK-6 dMT-10 dCK-10 d醛类43.87±4.33a44.38±3.12a40.05±3.04b34.14±1.53c35.97±2.00c1正庚醛-D1.07±0.05ab1.31±0.51a1.14±0.35a0.56±0.11bc0.49±0.05c2正庚醛-M1.35±0.14b1.83±0.25a1.78±0.22a1.22±0.14b1.17±0.16b3反-2-庚醛-D4.44±0.99a2.89±0.43b2.45±0.32bc1.8±0.10c2.55±0.26bc4反-2-庚醛-M2.51±0.09b2.99±0.21a2.58±0.15b2.36±0.09b3.04±0.03a5正己醛-D11.18±0.61bc13.67±0.82a11.71±0.92b10.42±0.30c10.07±0.49c6正己醛-M4.55±0.12c6.15±0.05a5.27±0.15b5.33±0.09b5.31±0.24b7正戊醛-D3.78±0.37c5.19±0.07a4.40±0.29b3.41±0.13cd3.33±0.13d8正戊醛-M1.83±0.16c2.69±0.11a2.22±0.06b2.36±0.09b2.58±0.06a9(E)-2-辛烯醛-M4.26±0.50a2.50±0.14c2.57±0.15b2.49±0.12b2.66±0.10b10(E)-2-辛烯醛-D6.35±1.38a1.90±0.22b2.82±0.21b1.92±0.11b2.25±0.16b11异丁醛1.47±0.07b2.31±0.24a1.58±0.07b1.58±0.18b1.51±0.22b122-甲基丙烯醛0.52±0.11c0.87±0.06b1.07±0.13a0.53±0.09c0.36±0.09c13正丁醛0.56±0.04b0.38±0.01d0.46±0.02c0.16±0.01e0.65±0.01a酮类43.33±5.3c39.50±1.77d46.14±2.46b50.02±1.64a45.70±2.12b11-辛烯-3-酮-D4.71±0.10a2.78±0.14c4.04±0.49ab3.51±0.61bc3.39±0.49bc21-辛烯-3-酮-M0.62±0.11c1.06±0.08b1.34±0.10a1.45±0.07a1.05±0.17b33-辛酮-M0.39±0.01c0.70±0.03a0.59±0.03b0.65±0.04ab0.66±0.04a43-辛酮-D23.52±0.86d29.24±1.14c34.30±1.56b37.85±0.47a34.28±0.94b5二丙基甲酮0.57±0.07c0.37±0.03d0.91±0.05b1.08±0.12a0.81±0.09b63-甲基-2-戊酮-M0.06±0.01d0.21±0.04b0.14±0.02c0.26±0.02b0.38±0.05a73-甲基-2-戊酮-D0.23±0.01e0.81±0.08c0.41±0.04d1.32±0.11b1.57±0.09a82-丁酮-D0.70±0.06c0.90±0.08ab1.01±0.07a0.85±0.03b0.65±0.04c92-丁酮-M0.36±0.05a0.38±0.02a0.41±0.04a0.40±0.01a0.35±0.02a104,5-二甲基-3-羟基-2,5-二氢呋喃-2-酮10.28±3.81a1.16±0.11b1.34±0.05b1.23±0.12b1.22±0.05b11丙酮1.89±0.21a1.59±0.02ab1.65±0.01b1.42±0.04bc1.34±0.14c醇类7.48±0.78c10.89±0.47a8.31±0.55b9.01±0.68b11.28±0.88a11-辛烯-3-醇-M0.09±0.02b0.47±0.05a0.47±0.03a0.51±0.06a0.43±0.06a21-辛烯-3-醇- D2.05±0.25b3.68±0.11a2.13±0.32b1.46±0.29c3.74±0.39a3正戊醇3.45±0.37bc3.62±0.17abc3.37±0.07c3.88±0.04a3.81±0.17ab4异丁醇-M0.90±0.05c1.33±0.04a1.12±0.02b1.33±0.02a1.41±0.05a5异丁醇-D0.34±0.04d1.15±0.06a0.65±0.09c0.97±0.15ab0.88±0.09b6正丙醇0.65±0.05b0.64±0.04b0.57±0.02b0.86±0.12a1.01±0.12a杂环类3.83±0.7c4.01±0.41b3.82±0.37c4.86±0.33a4.97±0.45a12-甲氧基-3-甲基吡嗪-D0.70±0.18b0.79±0.10b0.72±0.03b1.58±0.12a1.41±0.16a22-甲氧基-3-甲基吡嗪-M1.08±0.44b2.10±0.25a1.67±0.27a2.18±0.18a1.71±0.50a3四氢呋喃0.79±0.04a0.19±0.02d0.30±0.02c0.18±0.02d0.59±0.07b42-甲基吡嗪1.26±0.04a0.93±0.04c1.13±0.05b0.92±0.01c1.26±0.02a酯类1.04±0.06b0.97±0.16c1.17±0.10a1.12±0.11a1.09±0.08b1异戊酸异丁酯0.29±0.04c0.32±0.01c0.31±0.01c0.73±0.05a0.66±0.01b2乙酸仲丁酯0.75±0.02ab0.65±0.15b0.86±0.09a0.39±0.06c0.43±0.07c酸类0.27±0.05d0.39±0.03c0.34±0.04cd0.67±0.03b0.80±0.03a1冰乙酸0.27±0.05d0.39±0.03c0.34±0.04cd0.67±0.03b0.80±0.03a

注:-M表示单体;-D表示二聚体;同一行中不同小写字母表示显著性差异(P<0.05)。

基于GalleryPlot插件构建的挥发性化合物指纹图谱,如图6所示,可直观反映不同贮藏阶段的风味物质差异。图谱中斑点亮度与化合物浓度呈正相关[25],未鉴定物质采用阿拉伯数字编号。A框为所有样品共有挥发性化合物的特征峰区域,包含12种共有化合物,已定性9种,以醛、酮类化合物为主,包括3-辛酮、正己醛、2-丁酮、戊醛、反-2-庚醛等。B框为新鲜平菇样品中相对含量较高或独有的挥发性化合物特征峰区域,检出13种化合物,已定性9种,其中4,5-二甲基-3-羟基呋喃-2-酮、(E)-2-辛烯醛、丁醛、1-辛烯-3-酮、四氢呋喃的相对含量显著高于贮藏组(P<0.05)。C框为中期贮藏挥发性化合物特征峰区域,11种化合物在贮藏6 d时显著富集,已定性8种,包括庚醛、异丁醛、2-甲基丙烯醛、2-丁酮、1-辛烯-3-醇、异丁醇等。D框为后期贮藏挥发性化合物特征峰区域,15种化合物在贮藏末期相对含量显著升高,其中已定性11种,主要包括3-辛酮、二丙基甲酮、2-甲氧基-3-甲基吡嗪、异戊酸异丁酯、乙酸等。

图6 不同处理平菇挥发性风味物质的指纹图谱

Fig.6 Fingerprint of volatile flavor compounds in P. ostreatus under different treatments

综合以上分析,新鲜平菇中的主要风味物质有3-辛酮、正己醛、4,5-二甲基-3-羟基呋喃-2-酮、(E)-2-辛烯醛、1-辛烯-3-酮和1-辛烯-3-醇等,经过贮藏,3-辛酮和1-辛烯-3-醇相对含量显著上升,4,5-二甲基-3-羟基呋喃-2-酮及(E)-2-辛烯醛相对含量显著下降,正己醛和1-辛烯-3-酮相对含量保持相对稳定;相比对照组,100 μmol/L MT处理可以显著提升贮藏中期的正己醛、1-辛烯-3-醇相对含量(P<0.05),以及贮藏后期的3-辛酮、1-辛烯-3-酮相对含量(P<0.05),同时,能显著降低四氢呋喃和2-甲基吡嗪相对含量(P<0.05),并抑制正丙醇、冰乙酸(P<0.05)等有害物质相对含量的升高。

主成分分析(principal component analysis,PCA)是通过线性变换实现数据降维的多元统计方法,可以直观显示样品差异,样本距离越大,其差异越明显[26]。基于Dynamic PCA插件对不同处理平菇的挥发性物质信号峰体积进行分析,前3个主成分即PC1、PC2、PC3的方差贡献率分别为49%、21%和13%,累计方差贡献率达83%,超过80%阈值,表明其可有效表征原始变量信息。如图7所示,不同处理呈现明显分组趋势,根据分值可分为4组,0 d样品独立聚集于PC2负半轴附近;MT-6 d与CK-6 d样本在PC1轴邻近分布,表明短期贮藏时处理间差异较小;MT-10 d、CK-10 d虽然均分布于PC2轴附近,但两者显著分离,且MT-10 d较CK-10 d距离0 d样品更近,MT处理组在贮藏后期(10 d)与新鲜样品(0 d)的挥发性物质组成保持较高相似性,这可能是由于MT处理通过抑制微生物生长,减少了代谢衍生物的积累,从而更好地保留了初始风味特征。

a-PC1-PC2;b-PC1-PC3

图7 不同处理平菇挥发性风味物质的PCA得分图

Fig.7 PCA score plot of volatile flavor compounds in P. ostreatus under different treatments

3 讨论与结论

平菇采后依然是一个活体,旺盛的呼吸作用会消耗大量的营养物质,释放呼吸热与水分,造成高温高湿的环境,加剧机体内酶促反应和氧化反应,加上失水、微生物侵染及生理代谢失调,最终导致色泽、质构和风味的劣变,严重影响其商品价值和食用品质。MT是一种天然植物激素,能调节植物诸多生理过程,现作为新型保鲜剂成为果蔬采后保鲜领域的研究热点。

硬度和咀嚼性是评价平菇质构的重要指标,本研究发现,MT处理可以有效抑制平菇硬度和咀嚼性的下降,从而延缓组织软化,维持平菇质构特性,这一结果与吴夏明等[27]在草莓中的研究一致,MT处理同样延缓了果实硬度下降。同时,MT处理可以保持平菇贮藏期间的可溶性蛋白质和还原糖含量,维持代谢底物和抑制蛋白质分解,有利于保持机体的生命活动和营养价值,防止品质劣变,这一结果与张鹏等[28]在花椰菜中的研究相类似。酶促褐变和膜脂过氧化是影响平菇采后品质的重要原因,PPO可以通过氧化酚类物质生成醌类化合物,进而聚合形成褐色螯合物,而膜脂过氧化则会对细胞膜产生损伤,MDA作为膜脂过氧化的最终产物,其积累程度可反映细胞膜受损状况。在本研究中,MT处理可以有效抑制PPO活性,降低MDA水平,从而减缓酶促褐变,保护细胞膜结构的完整性,黄鸿晖等[25]亦发现MT减缓了草莓果实中MDA的积累,表明MT可能通过相似的机制减缓不同果蔬的膜脂过氧化过程。果蔬在成熟衰老过程中会产生大量的活性氧(reactive oxygen species,ROS),·O2-作为ROS的关键组分,可通过诱导脂质过氧化、蛋白质氧化及DNA损伤等途径加速细胞衰老[21],造成细胞结构破坏与功能丧失,进而影响机体的正常生命代谢活动,而SOD、CAT、APX等抗氧化酶类,能使ROS代谢维持在较低水平,有效缓解ROS对细胞的氧化损伤[29]。本研究结果表明,MT处理可以提升平菇中SOD、CAT、APX活力,增强抗氧化系统防御能力,有效降低·O2-水平,减少氧化应激导致的细胞损伤,从而延缓平菇的衰老进程。WANG等[6]亦发现MT可以提高机体抗氧化能力来延长菠菜货架期,贾乐等[8]在香菇中也得到相同结果。本研究发现,100 μmol/L MT在维持平菇品质及理化性质方面效果最优,而150 μmol/L处理效果次之,这可能与高浓度MT引发的生理抑制有关。对比已有研究,MT的最适浓度因物种和处理方式而异,如香菇[8]、草莓[27]及花椰菜[28]分别为50、300、50 μmol/L,这种差异可能源于不同果蔬的细胞渗透性、MT受体敏感性及采后代谢途径的差异。

风味是体现平菇特色的关键因素之一,采用GC-IMS技术对平菇挥发性风味物质进行测定分析,共鉴定出37种挥发性化合物,其中,醛类和酮类化合物是主要的挥发性成分,醛类化合物以其低气味阈值和强协同作用对风味形成具有重要贡献[23],酮类化合物则主要由脂质氧化生成[24]。分析表明,平菇的特征风味物质主要为3-辛酮、(E)-2-辛烯醛、1-辛烯-3-酮和1-辛烯-3-醇等八碳化合物及正己醛,贡献蘑菇香、脂肪香和果香风味,该结果与王霆等[30]的双孢菇风味物质变化研究类似。另外,异丁醇、正丙醇和冰乙酸的相对含量在贮藏过程中显著升高,且主要呈现酒精味和酸辣味,因此,其可能是平菇贮藏过程中品质劣变产生的不良风味的主要来源。相比对照组,100 μmol/L MT处理可以显著提升3-辛酮、1-辛烯-3-酮、1-辛烯-3-醇及正己醛等化合物的相对含量(P<0.05),并抑制正丙醇、冰乙酸(P<0.05)等有害物质相对含量的升高,表明100 μmol/L MT处理能有效提升平菇的特征风味,并减少贮藏期间异味的产生。PCA结果显示,MT-10 d组的挥发性物质组成与鲜样(0 d)的相似性高于对照组,表明100 μmol/L MT可能通过抑制微生物代谢和氧化反应,减少不良风味物质的生成,从而更好地保留平菇原始风味特征。

综上所述,100 μmol/L MT处理能有效保持平菇贮藏期间的硬度和咀嚼性,延缓可溶性蛋白质和还原糖含量的下降,降低PPO活力、MDA水平和·O2-含量,并提升SOD、CAT、APX活力,从而延缓平菇采后衰老,提高贮藏品质。GC-IMS共鉴定出37个挥发性化合物,包括醛类13种、酮类11种、醇类6种、杂环类4种、酯类2种及酸类1种。鲜样中醛类(如正己醛)、酮类(如3-辛酮)和醇类(如1-辛烯-3-醇)占比最高,贡献蘑菇香与脂肪香风味。贮藏末期,醛类相对含量明显减少,而酮类和醇类则显著上升,PCA结果表明,100 μmol/L MT处理平菇样品中挥发性化合物组成更接近鲜样,该处理能较好地保持平菇的特征风味。本研究为MT在食用菌采后保鲜中的应用提供了理论依据与技术参考,但关于MT受体通路相关分子机制及商业化应用,尚需进一步探究。

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Effect of exogenous melatonin treatment on postharvest physiology and volatile flavor compounds of Pleurotus ostreatus

GAO Shuaiping1, WANG Anjian1*, TIAN Guangrui1, LI Shunfeng1, CHU Zhuoju2, WEI Shuxin1, CUI Guomei1, LIU Lina1, XU Fangfang1

1(Research Center of Agricultural Products Processing, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, China)

2(College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

ABSTRACT To investigate the effect of exogenous melatonin (MT) on the postharvest preservation of Pleurotus ostreatus, this study used the cultivar “Qimei 969” as the experimental material, and used MT treatments at the concentration of 50, 100, and 150 μmol/L, with no MT spray as the control, and then stored all tested groups at 4 ℃ for 10 days, and measured the texture, nutritional composition, physicochemical properties, and volatile flavor compounds of P.ostreatus during storage.The results showed that the texture was best in 100 μmol/L MT treatment group, and the hardness and chewiness were 7.35 N and 39.99 mJ respectively at 10 days of storage, which were 1.57 times and 1.61 times those of the control group (P<0.05).The 100 μmol/L MT treatment was able to better maintain the content of soluble protein and reducing sugar, inhibit polyphenol oxidase activity, reduce malondialdehyde and superoxide anion levels, and enhance the activities of superoxide dismutase, catalase, and ascorbate peroxidase.Gas chromatography-ion mobility spectrometry analysis identified 37 volatile compounds.The characteristic flavor compounds of P.ostreatus were primarily C8 compounds, specifically 3-octanone, (E)-2-octenal, 1-octen-3-one, and n-hexanal.Principal component analysis revealed that the 100 μmol/L MT treatment effectively maintained volatile compound stability in P.ostreatus during the late storage period, preserving its characteristic flavor profile.

Key words Pleurotus ostreatus;melatonin;preservation;antioxidant;volatile flavor compounds

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.043889

引用格式:高帅平,王安建,田广瑞,等.外源褪黑素对平菇采后生理及挥发性风味物质的影响[J].食品与发酵工业,2026,52(9):299-308.GAO Shuaiping, WANG Anjian, TIAN Guangrui, et al.Effect of exogenous melatonin treatment on postharvest physiology and volatile flavor compounds of Pleurotus ostreatus[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(9):299-308.

第一作者:硕士,助理研究员(王安建研究员为通信作者,E-mail:309294051@qq.com)

基金项目:河南省科技攻关计划项目(242102110348);河南省科技攻关计划项目(242102111068);河南省农业科学院科技创新团队专项(2025);河南省重点研发专项(231111112500)

收稿日期:2025-07-14,改回日期:2025-09-30