不同包装材料对羊肚菌保鲜效果的影响

李萍1,于晋泽2*,张娜2,张志军3,丛方地1,姜宝4

1(天津农学院 基础科学学院,天津,300384) 2(国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津),天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室,天津,300384) 3(天津市林业果树研究所,天津,300384) 4(甘南舟曲天河菌业科技有限公司,甘肃 甘南州,746300)

摘 要 以人工种植羊肚菌为试材,采用3种包装(微孔膜、PE膜和透湿袋)在1 ℃下进行贮藏,定期测定其生理指标及感官品质,筛选最适于羊肚菌保鲜的包装材料。结果表明,与PE膜和透湿袋处理相比,微孔膜包装在贮藏期间可以更有效地减少羊肚菌质量损失,降低呼吸强度,减轻褐变程度,使可溶性固形物含量和多酚含量维持在较高水平,降低多酚氧化酶活性,保持较高的过氧化物酶活性。冷藏35 d,微孔膜包装的羊肚菌感官评分高于空白对照和其他包装材料处理组。微孔膜包装结合1 ℃冷藏处理是羊肚菌最佳保鲜方式,可以有效维持羊肚菌品质,延长贮藏期,在羊肚菌采后保鲜上具有较好的应用前景。

关键词 羊肚菌;保鲜;微孔膜;PE膜;透湿袋

羊肚菌又称羊蘑,富含多种生物活性组分,如多糖、蛋白质、微量元素、氨基酸,深受人们喜爱[1-2]。研究表明,羊肚菌具有抗炎[3]、免疫调节[4]、抗氧化[5]等活性,在药品和保健食品开发和利用方面价值很大,其需求量日益增加。然而,羊肚菌菌盖比较脆嫩,稍微用力触碰就可能导致机械伤,易被微生物侵染而腐烂变质。一些文献报道了延长羊肚菌采后贮藏期的方法。如张沙沙等[6]的研究结果表明,减压预冷的处理方式对羊肚菌具有较好的保鲜效果;杨威等[7]采用6%(质量分数)的棘托竹荪菌丝体保鲜液对羊肚菌进行涂膜处理,抑制了羊肚菌营养成分的过度损失;李翔等[8]发现,利用0.75%(质量分数)的壳聚糖保鲜液对羊肚菌涂膜处理可以减弱羊肚菌的呼吸作用,保持贮藏期间更好的营养价值。但是,实验表明,减压预冷能耗较大,涂膜处理操作比较繁琐。

自发气调包装是通过果蔬自身的呼吸作用和包装材料的渗透作用在包装袋内形成有利于果蔬贮藏的气体环境,通过抑制果蔬的呼吸作用,延缓其衰老,进而延长贮藏期的一种保鲜技术。自发气调包装成本低,操作简便,所需设备简单,是目前国内外果蔬保鲜最有效的方法之一,在草莓[9]、樱桃[10]、鸭梨[11]和鲜切苹果[12]保鲜上已有报道,双孢菇[13]、白灵菇[14]和白玉菇[15]贮藏实验也验证了自发气调包装的保鲜效果。然而,不同果蔬的生理特性具有差异性,对包装内气体浓度的要求也不一样,针对具体果蔬找到适宜的包装材料是对果蔬进行自发气调包装保鲜的关键。自发气调包装对羊肚菌采后保鲜效果的影响报道很少。本文采用3种包装材料(微孔膜、PE膜、透湿袋)结合1 ℃冷藏对羊肚菌进行处理,研究不同包装材料对羊肚菌保鲜效果的影响,以期为羊肚菌采后保鲜技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

羊肚菌:2019年4月2日采自天津市蓟州区宏庄农作物种植专业合作社,品种为六妹。

微孔膜,厚度为0.02 mm,O2渗透系数248 000 mL/(m2·d),CO2渗透系数256 000 mL/(m2·d),透湿性13.4 g/(m2·d);PE膜,厚度为0.02 mm,O2渗透系数7 150 mL/(m2·d),CO2渗透系数23 500 mL/(m2·d),透湿性5.51 g/(m2·d);透湿袋,厚度为0.02 mm,O2渗透系数17 mL/(m2·d),CO2渗透系数51 mL/(m2·d),透湿性62 g/(m2·d),均由国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津)提供。

试剂:焦性没食子酸(纯度>99.0%)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP,平均分子量58 000),上海阿拉丁试剂有限公司;福林酚(BR)、Triton X-100(BR),上海源叶生物科技有限公司提供;邻苯二酚(AR)、聚乙二醇(PEG,平均分子量6 000)、愈创木酚(纯度98%),上海麦克林生化科技有限公司;醋酸钠(AR)、Na2CO3(AR)、醋酸(AR)、甲醇(AR)、95%乙醇(AR)、过氧化氢(AR),天津市化学试剂三厂提供。

1.2 仪器与设备

PAL-1型手持式数显折射仪,日本爱拓公司;CheckPoint II型手持式气体分析仪,丹麦PBI-Dansensor公司;UV-1800型紫外-可见分光光度计,日本岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 羊肚菌预处理及保鲜实验

新鲜羊肚菌采后放入泡沫箱,2.5 h内运输至国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津),1 ℃预冷12 h。挑选无病虫害、无机械伤、大小适宜的羊肚菌,去泥脚后分别装入衬有微孔膜、PE膜、透湿袋的塑料筐内,每袋装羊肚菌300 g左右,扎口,然后置于1 ℃冷库中贮藏。每个处理重复3次,未包装的羊肚菌直接放入塑料筐作为空白对照。分别在 0、7、14、21、28、35 d对羊肚菌失重率、呼吸强度、可溶性固形物含量、多酚含量、褐变度、多酚氧化酶活性、过氧化物酶活性、感官评价及包装材料内O2和CO2浓度变化进行测定。

1.3.2 测定指标和方法

1.3.2.1 失重率

采用称重法测定,按公式(1)计算羊肚菌贮藏期间失重率。

失重率/%=

(1)

1.3.2.2 呼吸强度

参照姜溪雨等[16]方法。每个处理选取150 g左右菌菇(5~6个),准确称量后放入体积为3.0 L保鲜盒内,在 1 ℃冷藏下密闭 4 h。采用手持式气体分析仪测定CO2浓度,按公式(2)计算呼吸强度:

呼吸强度/(mg CO2·(kg·h)-1]=

(2)

式中:G,CO2浓度,%;V,保鲜盒体积减去羊肚菌体积,L;t,测定时间,h;m,羊肚菌质量,kg。

1.3.2.3 可溶性固形物含量

每个处理选取4个羊肚菌,放入研钵,捣碎,取匀浆,经尼龙纱布过滤后用数显折射仪测定。

1.3.2.4 多酚含量

参照孟丽媛等[17]方法,采用Folin-Ciocalteu法测定。

没食子酸标准曲线的绘制:称取0.2 g焦性没食子酸,用75%(体积分数)甲醇定容至50 mL,摇匀,作为母液。从母液中分别吸取0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL,用蒸馏水定容至25 mL,再分别吸取0.5 mL,加入1 mL 10%(质量分数)Folin-Ciocalteu试剂、3.5 mL去离子水,混匀,然后加入3 mL 20%(质量分数)Na2CO3溶液。室温静置2 h显色,在波长765 nm处测定吸光度值,以吸光度为纵坐标,质量浓度c(mg/mL)为横坐标,绘制没食子酸标准曲线为:A=4.090 6c+0.005 2,R2=0.999 5。

样品多酚含量测定:称取羊肚菌3 g(准确至0.000 1 g),加入30 mL 75%(体积分数)甲醇溶液,55 ℃水浴提取3 h,4 ℃ 15 000 r/min离心10 min。取上清液0.5 mL,加入1 mL 10%(质量分数)Folin-Ciocalteu试剂、3.5 mL去离子水,混匀,然后加入3 mL 20%(质量分数)Na2CO3溶液。室温静置2 h,在波长765 nm处测定吸光度值,根据没食子酸标准曲线计算样品多酚含量。

1.3.2.5 褐变度

取菌帽向下0.5~1.5 cm菌柄,切碎,混匀,准确称取5 g置于研钵中,加入10 mL 95%乙醇(体积分数),研磨匀浆,4 ℃ 10 000 r/min离心20 min,取上清液,以95%乙醇(体积分数)做参比,在420 nm波长处测定吸光度。

1.3.2.6 多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)活性

参照曹建康等[18]方法测定。

酶液制备:称取5.0 g羊肚菌,置于研钵中,加入5.0 mL 0.1 mol/L、pH 5.5醋酸-醋酸钠缓冲液,冰浴下研磨匀浆,4 ℃ 12 000 r/min离心30 min,收集上清液即为酶提取液,备用。

PPO活性测定:取1支试管,加入4.0 mL 50 mmol/L、pH 5.5的醋酸-醋酸钠缓冲液和1.0 mL 50 mmol/L邻苯二酚溶液,最后加入100 μL酶提取液,同时立即开始计时。以蒸馏水为参比,在反应15 s时开始记录反应体系在波长420 nm处吸光度值,作为初始值,此后每隔1 min记录1次,连续测定,至少获得6个点的数据,按公式(3)计算多酚氧化酶活性:

多酚氧化酶活性

(3)

式中:ΔOD420,每分钟反应混合液吸光度变化值;V,样品提取液总体积,mL;VS,测定时所取样品提取液体积,mL;m,样品质量,g。

1.3.2.7 过氧化物酶(peroxidase, POD)活性

参照曹建康等[18]方法测定。

酶液制备:称取5.0 g羊肚菌,置于研钵中,加入5.0 mL提取缓冲液(含1 mmol PEG、4%(质量分数)PVP和1%(体积分数)Triton X-100),冰浴下研磨匀浆,4 ℃ 12 000 r/min离心30 min,收集上清液即为酶提取液,备用。

POD活性测定:取1支试管,加入3.0 mL 25 mmol/L愈创木酚溶液和0.5 mL酶提取液,再加入200 μL 0.5 mol/L H2O2溶液,迅速混合启动反应,同时立即开始计时。以蒸馏水为参比,在反应15 s时开始记录反应体系在波长470 nm处吸光度值,作为初始值,此后每隔1 min记录一次,连续测定,至少获得6个点的数据,按公式(4)计算过氧化物酶活性:

多酚氧化酶活性

(4)

式中:ΔOD470,每分钟反应混合液吸光度变化值;V,样品提取液总体积,mL;VS,测定时所取样品提取液体积,mL;m,样品质量,g。

1.3.2.8 感官评价

由经过培训的6人组成评价小组,分别从腐烂、质地、褐变、味道4个方面对羊肚菌进行感官评分,具体标准见表1,取4项得分总和作为结果。

表1 羊肚菌感官评价标准
Table 1 Criteria for sensory evaluation of Morchella

分数腐烂质地褐变味道9~7无水分饱满有弹性菌柄洁白无异味7~5零星水渍稍有弹性菌柄轻微褐变稍有异味5~3点状水渍变软菌柄稍有褐变明显异味3~1片状水渍腐烂严重软烂或萎蔫菌柄褐变严重异味严重

1.3.2.9 包装材料内O2和CO2浓度变化

羊肚菌贮藏期间,用手持式气体分析仪监测3种不同包装材料内O2和CO2浓度变化。

1.4 统计分析

所有指标平行测定3次,用平均值±标准差作为测定结果,IBM SPSS Statistics 22.0进行方差分析,Duncan′s多重比较进行均值间差异显著性分析,P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同包装材料对羊肚菌失重率的影响

因蒸腾作用导致的水分损失是羊肚菌失重的重要原因,失水会造成羊肚菌不同程度的萎蔫,从而失去商品价值。从图1可以看出,随着贮藏时间的延长,空白对照和透湿袋处理的羊肚菌质量损失严重,35 d时失重率分别达到72.81%和52.35%,透湿袋透湿性好,非常容易造成包装内水分的流失。而微孔膜和PE膜包装的羊肚菌失重率仅为0.24%和0.66%,显著低于空白对照和透湿袋处理(P<0.05)。微孔膜和PE膜的透湿性远低于透湿袋,这2种包装材料能够有效抑制羊肚菌质量损失,保持适宜水分。

图1 不同包装材料对羊肚菌失重率的影响
Fig.1 Effects of different packaging materials on the weight loss rate of Morchella

2.2 不同包装材料对羊肚菌呼吸强度的影响

呼吸强度是衡量呼吸作用强弱的重要指标。图2给出了不同包装材料对羊肚菌呼吸强度的影响结果。

图2 不同包装材料对羊肚菌呼吸强度的影响
Fig.2 Effects of different packaging materials on the respiratory intensity of Morchella

由图2可知,在整个贮藏期内,空白对照羊肚菌的呼吸强度高于其他3种包装材料处理组,说明包装处理可以有效抑制羊肚菌的呼吸作用。贮藏7 d,空白对照及各处理组的羊肚菌均达到呼吸高峰,果实代谢加快,营养物质消耗增多,果实进入成熟衰老阶段。其中,空白对照羊肚菌呼吸峰值最高,为154.75 mg CO2/(kg·h),微孔膜处理的羊肚菌呼吸峰值最小,为83.39 mg CO2/(kg·h)。贮藏35 d时,微孔膜包装的羊肚菌呼吸强度最小,说明此包装可以最为有效地降低羊肚菌呼吸作用,减缓营养物质的消耗速率,延缓衰老。赵玉华等[19]研究了微孔膜和PE膜对绿芦笋低温贮藏呼吸强度的影响,得到了相同的结果。

2.3 不同包装材料对羊肚菌可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物含量能直接反映果蔬的成熟程度和品质,也是判断果蔬耐贮藏特性的重要指标之一。

图3 不同包装材料对羊肚菌可溶性固形物含量的影响
Fig.3 Effects of different packaging materials on the content of soluble solids of Morchella

从图3可见,贮藏期间,羊肚菌可溶性固形物含量呈现先上升后下降趋势。前期上升可能与羊肚菌的后熟有关,后期下降主要是由于羊肚菌的呼吸作用,导致营养物质消耗加快,果实甜度降低。贮藏14 d后,空白对照和透湿袋处理的羊肚菌可溶性固形物含量迅速下降。微孔膜处理的羊肚菌在整个贮藏期间,可溶性固形物含量变化最平缓,果实可溶性固形物含量可以较好地得到保持。张松阳[20]也报道了微孔膜可以更好地保持草菇的可溶性固形物含量。贮藏35 d时,微孔膜处理的羊肚菌可溶性固形物含量显著高于空白对照、PE膜及透湿袋处理(P<0.05)且仅比初值下将8.89%,说明微孔膜处理可以有效延缓羊肚菌可溶性固形物含量下降,保持较好品质。

2.4 不同包装材料对羊肚菌多酚含量的影响

果蔬多酚具有抗氧化活性,其含量高低直接影响到果蔬的品质。由图4可以看出,贮藏期间,随着果实成熟度的增加,羊肚菌的多酚含量整体呈现下降趋势。贮藏前14 d,各处理组多酚含量下降较快,此后变化比较平缓。贮藏35 d时,空白对照羊肚菌多酚损失率为36.21%,透湿袋、PE膜和微孔膜处理的羊肚菌多酚损失率分别为38.81%、33.88%、31.83%,微孔膜处理的羊肚菌多酚含量最高,为0.996 mg/g,且显著高于空白对照、PE膜和透湿袋处理(P<0.05),说明微孔膜可以最有效地减少羊肚菌多酚损失,维持较高的抗氧化活性。

图4 不同包装材料对羊肚菌多酚含量的影响
Fig.4 Effects of different packaging materials on the content of polyphenols of Morchella

2.5 不同包装材料对羊肚菌褐变度的影响

褐变会严重降低羊肚菌的商品价值,图5给出了不同包装材料对羊肚菌褐变度的影响结果。

图5 不同包装材料对羊肚菌褐变度的影响
Fig.5 Effects of different packaging materials on the browning degree of of Morchella

食用菌组织中富含酚类物质,由于采后仍进行呼吸代谢活动,使得多酚类物质被氧化成醌类物质,发生褐变反应。从图5可知,随着贮藏时间的延长,羊肚菌的褐变度呈现增加趋势。包装处理组羊肚菌的褐变程度低于空白对照组,说明包装可以延缓羊肚菌褐变。羊肚菌褐变程度大小为:空白对照>透湿袋>PE膜>微孔膜,这一结果与郭嘉明等[21]研究结果一致。微孔膜包装的羊肚菌褐变度在整个贮藏期间处于最低水平,说明此包装材料可以更好地维持羊肚菌的色泽,保持商品价值。

2.6 不同包装材料对羊肚菌多酚氧化酶(PPO)活性的影响

酚类物质在PPO作用下的生化反应是引起果蔬采后贮藏过程中出现组织褐变的主要原因之一。由图6可见,贮藏期间羊肚菌PPO活性呈现先下降后上升再下降的趋势。贮藏前期,PPO活性下降是由于进入低温贮藏环境,PPO活性受到抑制,后期PPO活性上升是由于羊肚菌成熟衰老。冷藏14 d时,PPO活性达到峰值,随后逐渐下降。贮藏35 d时,微孔膜处理的羊肚菌PPO活性为0.868 U/(min·g),显著低于空白对照和其他包装材料处理组(P<0.05),说明微孔膜处理可以有效抑制羊肚菌PPO活性,减弱褐变程度,延长贮藏期。这一结果与李宁等[22]报道的微孔膜处理可以有效抑制白灵菇PPO活性的剧烈变化相一致。

图6 不同包装材料对羊肚菌PPO活性的影响
Fig.6 Effects of different packaging materials on PPO activity of Morchella

2.7 不同包装材料对羊肚菌过氧化物酶(POD)活性的影响

过氧化物酶是果蔬体内普遍存在的一种氧化还原酶,可以分解过氧化氢,从而减少活性氧的过量积累[23]。图7显示了不同包装材料对羊肚菌POD活性的影响结果。

图7 不同包装材料对羊肚菌POD活性的影响
Fig.7 Effects of different packaging materials on POD activity of Morchella

从图7可以看出,贮藏14 d时,羊肚菌POD活性达到峰值,随后呈现下降上升再下降趋势。POD是植物逆境环境下体内酶促防御系统中一个重要的酶,贮藏前期POD活性增加可能是由于进入低温环境,羊肚菌抗逆性增强,后期下降与羊肚菌果实成熟衰老有关。贮藏35 d时,微孔膜处理的羊肚菌POD活性为0.048 U/(min·g),显著高于空白对照和其他包装材料处理组(P<0.05),分别是他们的1.12、1.30和1.85倍,说明微孔膜处理可以较好地维持羊肚菌POD活性,促进羊肚菌自身有效清除体内产生的自由基,延缓衰老。

2.8 不同包装材料对羊肚菌感官评分的影响

由图8可知,随着贮藏时间的延长,羊肚菌感官评分呈现下降趋势,贮藏35 d,微孔膜和PE膜处理的羊肚菌感官分数高于空白对照和透湿袋处理组,空白对照和透湿袋处理的羊肚菌失水严重,质地萎蔫,褐变明显。其中,微孔膜处理的羊肚菌感官分数最高,说明微孔膜包装更有利于保持羊肚菌感官品质。

图8 不同包装材料对羊肚菌感官评分的影响
Fig.8 Effects of different packaging materials on sensory score of Morchella

2.9 包装材料内O2和CO2浓度变化

贮藏过程中,包装内的果蔬会因呼吸作用不断消耗包装袋内的O2,产生CO2,逐渐形成低浓度O2、高浓度CO2的环境,从而抑制呼吸作用,延长保质期[24-25]。从图9可以看出,在整个贮藏期内,3种包装材料内O2浓度大小为:透湿袋>微孔膜>PE膜,CO2浓度大小为:PE膜>微孔膜>透湿袋。透湿袋透湿性最好,透气性最差,对包装内气体的调节能力最差,无法形成低浓度O2和高浓度CO2环境。整个贮藏期间,PE膜内O2浓度最低,CO2浓度最高,但结合前面羊肚菌生理指标的测定结果(PE膜的保鲜效果低于微孔膜)推测,在PE膜内O2浓度过低可能导致部分羊肚菌发生无氧呼吸,产生乙醇、乙醛和有机酸,并不断积聚,从而导致异味。PE膜包装内CO2浓度过高也可能导致羊肚菌遭受高CO2伤害。微孔膜包装内的O2和CO2浓度在整个贮藏期间都比较适宜,结合生理指标测定结果,微孔膜包装使得羊肚菌处于最佳气体环境中,可以最有效减缓羊肚菌品质降低,保鲜效果最好。

图9 不同包装材料内O2(A)和CO2(B)浓度变化
Fig.9 Changes in O2(A) and CO2 (B)concentrations in different packaging materials

3 结论

综上所述,不同包装材料对羊肚菌采后的保鲜效果具有不同影响。通过分析生理指标和包装内气体浓度变化,可以得出,微孔膜包装可以在贮藏期间形成羊肚菌生理代谢最适宜的气体环境,减缓质量损失,降低呼吸强度和褐变度,保持较高水平的可溶性固形物含量和多酚含量,减弱多酚氧化酶活性,维持较高的过氧化物酶活性,保持羊肚菌较高的感官品质。微孔膜包装结合1℃冷藏处理效果最好,在羊肚菌采后保鲜中具有较大的推广价值和应用前景。

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Effects of different packaging materials on the preservation of Morchella

LI Ping 1, YU Jinze2*, ZHANG Na2, ZHANG Zhijun3, CONG Fangdi1, JIANG Bao4

1(College of Basic Science, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China) 2(National Engineering Technology Research Center for Preservation of Agricultural Products, Tianjin Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products, Tianjin 300384, China) 3(Tianjin Research Institute for Forestry and Pomology, Tianjin 300384, China) 4(Gannan Zhou Qu Tian He Fungus Industry Technology Co., Ltd., Gannan 746300, China)

ABSTRACT The study was carried out to screen the most suitable packaging material for the preservation of Morchella. The artificially planted Morchella was used as a test material, and three kinds of packaging (microporous membrane, PE membrane and moisture permeable bag) were used and stored at 1 ℃, of which the physiological indexes and sensory quality were measured periodically. The microporous membrane packaging can reduce the weight loss of Morchella, decrease the respiratory intensity and lessen the browning degree compared with the PE membrane and the moisture-permeable bag. In addition, the soluble solid content and the polyphenol content of Morchella were also maintained at high levels when packed with microporous membrane. Moreover, microporous membrane could effectively lower the polyphenol oxidase (PPO) activity and maintain the higher peroxidase(POD)activity. After 35 days of cold storage, the sensory score of Morchella packed with microporous membrane was higher than those of the control and other packaging treatment groups. Microporous membrane packing combined with cold storage at 1 ℃ showed the optimal effect on maintaining the quality of Morchella and prolonging the shelf, which has a good application prospect in the preservation of Morchella.

Key words Morchella;preservation; microporous membrane; PE membrane; moisture-permeable bag

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.021658

第一作者:硕士,讲师(于晋泽副教授为通讯作者,E-mail:yujinze74@126.com)。

基金项目:天津市企业科技特派员项目(19JCTPJC60600);天津市农业科学院农业部农产品贮藏保鲜重点实验室开放基金(KF2018005);天津市科技计划项目(17YFYZCG00010)

收稿日期:2019-07-12,改回日期:2019-08-12