生物技术在食用菌保鲜中的应用

食品生物技术论文第三篇：生物技术在食用菌保鲜中的应用

 

　　摘要：食用菌兼具营养及药用价值，被公认为“现代保健食品”，已成为继植物性、动物性食品之外的第三类食品——菌物性食品。食用菌含水量高、组织脆嫩，在采收和贮运过程中容易受到损伤，引起褐变、变质或腐烂等，严重影响其食用性和商品价值，因此食用菌保鲜技术受到广泛关注。本文探讨了影响食用菌采后保鲜效果的因素，对近年来国内外食用菌生物保鲜技术的研究进展进行了综述，提出了食用菌生物保鲜技术的未来发展方向。

 

　　关键词：食用菌; 贮藏; 生物保鲜; 技术;

 

　　Research Progress on Biological Preservation Technology of Edible Mushroom

 

　　QIAN Lei LIU Lian-qiang LI Feng-mei ZHANG Yang ZHOU Yong-bin ZHANG Zhi-jun

 

　　Tianjin Tianshou Edible Mushroom Technology Co., Ltd. Tianjin Academy of Agricultural Sciences National Engineering Technology Research Center for Preservation of Agricultural Products, Key Laboratory of Storage of Agricultural Products, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Tianjin Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products

 

　　Abstract：Edible mushroom, recognized as modern functional food, is not only rich in nutrients, but also has a wide range of pharmacological value. It has becoming the third kind of food-fungus food besides plant and animal food. Edible fungi has high water content and brittle tissue, which make it easy to browning, wilting and decaying,ultimately seriously affecting their edible quality and commodity value. Therefore, the fresh-keeping technology of edible mushroom has been widely concerned. This review focus on the recent progress of research on the biological preservation technologies for edible mushroom at home and abroad in the recent years as well as the future prospect of preservation technology for edible fungi.

 

　　食用菌营养价值高，具有“一高三低”的特点，含有多糖类、蛋白质类、萜类等活性成分，表现出抗氧化、抗肿瘤、降血压等功效，被誉为“现代保健食品”[1]。近年来，我国食用菌生产规模逐年扩大，已成为继粮、油、果、菜之后的第五大农产品,食用菌产量占全球总产量的70%以上[2,3]。

 

　　我国食用菌市场以销售鲜菇为主。鲜菇采后新陈代谢旺盛，营养物质消耗快，易导致菌盖开伞、菇柄伸长；含水量高，水分容易蒸发；质地脆嫩，缺乏保护组织，容易受到机械伤害和微生物侵染，引起褐变或腐烂。这些特点大大降低了其食用和商品价值，鲜菇室温下仅有1～3 d的货架期[3,4,5,6,7]。

 

　　随着人们对食用菌食药用价值认识的显著提高，其需求量急剧上升，食用菌质量控制问题也引起广泛重视。为延长鲜菇货架期，需要开发方法简单、成本低廉的保鲜技术，以减少采后损失，提高经济效益[2]。食用菌商业化应用的保鲜技术一般以物理保鲜为主，包括低温冷藏、气调贮藏和减压贮藏等[8,9]，但生物保鲜剂天然、无毒，来源广泛，能够减少能源浪费，符合绿色环保要求，正逐渐受到人们的青睐。

 

　　生物保鲜剂在保持食品原有风味和营养成分的基础上，能够有效抑制或杀灭有害菌，已成为保鲜技术的研究热点[10]。国内外研究学者致力于研究各种生物保鲜剂，并在食用菌保鲜方面取得了显著成效。本文介绍影响食用菌采后保鲜效果的主要因素，对食用菌生物保鲜技术的研究现状进行综述，并探讨今后食用菌生物保鲜领域的重点发展方向。

 

　　1 影响食用菌保鲜效果的因素

 

　　1.1 温度

 

　　一般情况下，温度越高，食用菌代谢活动越强，每升高10℃，其呼吸强度增加1.0～1.5倍[6]。低温可以降低呼吸速率及理化反应速度，延长保鲜期，但温度过低会产生冷害或冻害[6]。一般认为，食用菌最适宜贮藏温度为0～5℃[11,12]。

 

　　1.2 湿度

 

　　食用菌要求较高的环境相对湿度，以95%～100%为宜[11]。环境湿度过低，水分过度散失，易导致变形和变质，降低保鲜效果[11]。

 

　　1.3 水分含量

 

　　含水量直接影响食用菌新陈代谢强度和酶活性等，含水量低有利于保鲜[5,11]。水质影响色泽，若水中含铁或铜超过2 mg/kg，易导致鲜菇褐变[5,11]。

 

　　1.4 气体

 

　　O2促进呼吸代谢，CO2抑制生理活动[5]。O2浓度低于1%(一般小于7%)、CO2浓度大于5%时，能明显抑制食用菌的呼吸作用、开伞和菇柄伸长[6]。国外研究表明，0.1%O2和25%CO2对食用菌保鲜效果较好[6,11]。霉菌和大多数细菌属于嗜氧性微生物，在无O2或低O2环境中难以生存或生长繁殖，降低环境O2浓度能够有效抑制微生物生长，减少腐败变质[13]。

 

　　1.5 酸碱度

 

　　多酚氧化酶是促进鲜菇褐变的一个重要因素，其适宜pH值为4～5,pH值小于2.5或大于10时，多酚氧化酶即失去活性[6,11]。大多数微生物最适酸碱度为6～7.5，调节pH值远离此范围，能够抑制致病菌感染，延长保鲜期[6,11]。

 

　　2 食用菌保鲜原理

 

　　温度、湿度、水分、气体等作为影响食用菌理化特性的关键因素，直接决定了其保鲜效果[6]。食用菌保鲜即采用物理、化学或生物方法，使其呼吸代谢处于最低状态，防止有害微生物侵染，保持食用菌食用、药用和商品价值，延长保鲜期[13]。虽然各种保鲜方法的侧重点不同，但是它们的保鲜原理归纳起来主要包括以下三个方面：（1）降低呼吸作用和新陈代谢强度，抑制衰老和褐变；（2）抑制蒸腾作用，减少水分损失，降低失重率；（3）抑制腐败菌和致病微生物的繁殖[6,7,14]。

 

　　3 生物技术在食用菌保鲜中的应用

 

　　生物保鲜技术主要利用生物天然提取物或微生物菌体及其代谢产物来抑制有害微生物生长，减缓果蔬呼吸速度，降低采后损失，以达到保鲜效果[15]。不同来源的生物保鲜剂对农产品保鲜的作用机理不尽相同，主要包括以下几个方面：（1）在农产品表面形成一层隔离膜，控制水分蒸发，防止腐败菌污染；（2）含有抗菌活性成分，抑制或杀死腐败菌，减缓TVB-N值上升；（3）含有抗氧化活性成分，防止不饱和脂肪酸等氧化造成品质劣变；（4）抑制酶活性，防止变色，维持良好感官效果[10,16,17]。

 

　　3.1 动物源保鲜剂

 

　　3.1.1 壳聚糖

 

　　壳聚糖具有抗菌性、成膜性和激发宿主防御机制的能力，可用于食用菌涂膜保鲜[18]。周兵等[19]研究表明羧甲基壳聚糖涂膜处理能够有效降低香菇呼吸强度，减少MDA含量，降低失重率和PPO活力，减缓还原糖和VC含量的降低，4℃贮藏24 d仍保持较高的感官和营养品质。宋金耀等[20]采用不同浓度壳聚糖涂膜保鲜秀珍菇，18～20℃下壳聚糖处理的秀珍菇感官品质、失重率、呼吸强度等指标均优于对照组，其中0.2%壳聚糖处理效果最佳。Liu等[21]研究了原儿茶酸接枝壳聚糖（PA-g-CS）溶液涂膜处理对杏鲍菇的保鲜效果，贮藏15 d，对照组和壳聚糖组杏鲍菇褐变严重，PA-g-CS组外观较好。PA-g-CS-III（接枝率最高）组杏鲍菇硬度最高，褐变程度、呼吸速率、丙二醛含量、超氧阴离子产生率和过氧化氢含量最低，且抗氧化酶活性较高，多酚氧化酶活性较低。

 

　　3.1.2 蜂胶

 

　　蜂胶对各种细菌、真菌、病菌等均具有抑制或杀灭作用，其良好的成膜性可阻止气体交换、抑制呼吸、降低新陈代谢、减少水分蒸发，从而减少营养物质消耗和品质下降[17,22]。杨鑫等[23]研究表明，蜂胶提取液对杏鲍菇及污染菌均有抑制作用，抑制率与黄酮含量相关性较强，抑制强弱顺序为细菌>杏鲍菇>霉菌，杏鲍菇菌种保藏和子实体保鲜时，添加适量蜂胶提取液，可有效抑制细菌污染。

 

　　3.2 植物源保鲜剂

 

　　3.2.1 精油

 

　　精油是从植物中提取的挥发性芳香物质，主要活性成分为肉桂醛、柠檬醛、丁香酚、麝香草酚等[24]。精油具有杀虫、抗菌、抗氧化和抗癌作用[25]。Gao等[26]研究发现，5μ/L精油熏蒸可有效延缓双孢菇褐变、开伞，增强总酚和抗坏血酸积累，抑制PPO和POD酶活性，增强PAL酶活性，抑制微生物群落总数，有效维持双孢菇品质，延缓衰老进程。Farokhian等[27]研究表明，70%薰衣草油处理的干双孢菇在48℃贮藏19 d，其硬度、失重率、褐变指数、总体可接受性、适销性等方面均表现出较优效果。

 

　　3.2.2 香辛料

 

　　包括生姜、辣椒等有热感和辛辣感的香料，大蒜、洋葱等有辛辣作用的香料，肉桂、丁香等有芳香性的香料，以及百里香、迷迭香等香草类的香料[28,29]。赵梅等[30]采用大蒜提取液处理香菇，发现不同浓度大蒜提取液处理均能抑制香菇呼吸强度、失重、细胞膜透性和腐烂率，延缓衰老腐败，提取液浓度为1∶5（料液比，g/mL）时保鲜效果最佳。Hu等[31]研究发现，采用4-甲氧基肉桂酸处理双孢菇可抑制其失重、开伞、褐变、MDA积累，维持较高CAT和APX活性及内源抗氧化物AsA和GSH含量，有效延长货架期。此外，Hu等[32]研究表明，4-羟基肉桂酸能够通过与底物羟基竞争酶活性位点而抑制蘑菇酪氨酸酶活性，从而延缓蘑菇褐变。

 

　　3.2.3 其他材料

 

　　姜宏志等[33]采用榆耳天然复合防腐剂可延长香菇货架期，经榆耳复合防腐剂处理的香菇21 d失去商品价值，化学防腐剂处理的香菇18 d失去商品价值，而空白组的香菇15 d失去商品价值。Wang等[34]采用不同浓度甜菜碱溶液浸泡处理双孢蘑菇，2℃保存120 d，能够有效抑制开伞率和褐变度，降低失重率和呼吸速率，抑制PPO活性，提高SOD、POD和CAT活性，维持多酚和抗坏血酸含量以及细胞膜结构，2 mmol/L甜菜碱处理效果最佳。

 

　　3.3 微生物源保鲜剂

 

　　某些微生物可通过拮抗或竞争作用抑制其他有害微生物，或通过产生细菌素、有机酸等抗菌活性代谢产物，抑制或杀灭有害微生物；有些微生物能分泌具有成膜性的多糖物质，在果蔬表面形成微气调环境，抑制呼吸作用和水分蒸发，从而达到保鲜效果[17,35]。

 

　　乳酸链球菌素（Nisin）是乳酸乳球菌合成分泌的细菌素，主要通过改变细胞通透性、抑制代谢过程以及酶活性、改变核酸分子结构等过程抑制或杀死靶细胞[17]。邓梦琴等[36]研究了Nisin对平菇贮藏品质的影响，贮藏15 d后，0.4 g/L Nisin处理保鲜效果最好，失重率、PPO活性、MDA含量、褐变度分别低于对照1.22%、7.92 U/(min·g)、0.012μmol/g、5.23，并有效保持可溶性固形物含量和感官品质，延缓了平菇衰老。

 

　　3.4 复合生物保鲜剂

 

　　复合生物保鲜剂是将多种生物保鲜剂混合配成的复合物。复合生物保鲜剂不仅具有单一生物保鲜剂的作用，同时可发挥协同作用，使保鲜效果发挥到最大[16]。其在食用菌保鲜中的应用见表1。

 

　　3.5 生物保鲜技术与其他保鲜技术结合

 

　　Jiang[37]研究了纳他霉素和纯氧处理对4℃贮藏16 d双孢蘑菇的微生物和理化特性的影响。纳他霉素+纯氧处理能够有效保持组织硬度，抑制呼吸强度，延缓褐变和开伞率，抑制PPO、PAL和POD活性，降低酵母菌和霉菌等微生物数量，效率优于纳他霉素或纯氧单一处理。Wrona等[38]以含有焦亚硫酸钠结合柠檬酸、绿茶提取物、肉桂精油和紫胡萝卜提取物等活性物质的包装材料包装双孢菇，结果发现含焦亚硫酸钠结合柠檬酸的活性材料包装的双孢菇褐变受到抑制，色泽良好，贮藏期间二氧化硫含量小于10μg/g；含焦亚硫酸钠结合绿茶提取物的活性材料包装可有效保持双孢菇的色泽，抑制褐变，而其余的活性包装材料未能抑制褐变及延长货架期。

 

　　表1 复合生物保鲜剂在食用菌保鲜中的应用

 

　

　　4 生物保鲜剂研究展望

 

　　与传统的物理和化学保鲜技术相比，生物保鲜技术具有自身优势，目前已在果蔬、水产品保鲜的研究应用方面取得一定成就，其中拮抗微生物和生物提取物保鲜技术的发展空间较大，但基因工程技术保鲜方面发展较晚，相关研究有待加强[47,48]。

 

　　4.1 存在问题

 

　　生物保鲜技术的国内外研究起步较晚，在应用方面仍存在诸多问题，如大多数生物保鲜剂仍处于试验研究阶段，科研与生产脱节，成果转化慢，推广效果差；部分生物保鲜剂含量低，提取工艺复杂，成本较高；某些生物保鲜剂有效成分和作用原理尚未明确；已批准使用的生物保鲜剂品种稀少；转基因食品安全性问题限制了基因工程保鲜技术的发展等[10,15,16,47,48,49]。

 

　　4.2 发展趋势

 

　　随着人们生活水平的提高，食用菌的质量与安全问题备受重视，发展无公害保鲜技术，清除农药残留、减少有害微生物是现阶段亟待解决的问题[13,14]。因此，深入研究食用菌采后衰老机理，开发抑制或延缓衰老的新技术将是未来研究的重点[13]。

 

　　单一生物保鲜剂常常不能有效抑制和杀灭所有微生物，将不同生物保鲜剂综合利用，充分发挥其协同效应，不仅可以增强抑菌效果，而且可以减少单一保鲜剂用量。因此，复合生物保鲜技术是未来研究的主要方向之一[28]。

 

　　食用菌保鲜技术开始向科技发展带动传统保鲜方式升级的方向发展，而冷藏结合气调包装技术仍是常用的保鲜方式，但安全有效的生物保鲜剂的发展，可将化学保鲜剂对人体和环境的不利影响降到最低[8,13]。因此，未来保鲜技术将朝着各种生物保鲜剂结合新型包装及灭菌处理等物理保鲜技术的方向发展[28]。

 

　　5 结论

 

　　随着保健意识的增强，人们对食品的消费需求正从“数量消费”向“质量消费”转变，化学保鲜剂因安全性问题已备受质疑，生物保鲜剂因其天然、安全、无毒等优点，替代化学保鲜剂已成为食品贮藏的必然趋势[15,28]。未来各种新型生物保鲜剂结合气调包装等现代高新技术将被逐渐应用到食用菌保鲜领域，通过综合应用发挥各自优势，达到最佳保鲜效果。相信随着技术的不断提高和研究的不断深入，生物保鲜剂必将在食品保鲜领域拥有广阔的应用前景[16]。

 

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