Preservation of Postharvest Agaricus bisporus by VC/Nisin Composite Coating
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摘要: 为明确抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜处理对采后双孢蘑菇子实体贮藏保鲜的效果，以采后双孢蘑菇为试材，采用0.8 g/L抗坏血酸+0.4 g/L乳酸链球菌素+5.4 g/L卡拉胶的复合保鲜剂浸泡30 s处理。结果表明，复合保鲜剂能够有效地减少贮藏期间双孢蘑菇子实体的腐烂率和失重率，延缓组织褐变，维持较高的硬度水平；同时，能够延缓类黄酮、内源VC、可溶性糖和可溶性蛋白质的降解，进一步研究表明其能够维持双孢蘑菇组织较强的ABTS+、DPPH自由基清除能力。该复合保鲜剂较好维持了采后双孢蘑菇的贮藏品质，为新型食用菌保鲜剂的开发提供了一定的理论指导。Abstract: In order to determine the effect of VC combined with Nisin coating on postharvest Agaricus bisporus fruitum storage and preservation, a composite preservative of 0.8 g/L VC+0.4 g/L Nisin+5.4 g/L carrageenan was used to soak the fruit body of Agaricus bisporus for 30 s. The results showed that the compound preservative could effectively reduce the decay rate and weight loss rate of fruitum of Agaricus bisporus during storage, delay the browning of tissue, and maintain a higher level of hardness. At the same time, it could delay the degradation of flavonoids, endogenous VC, soluble sugar and soluble protein, and further studies showed that it could maintain strong ABTS+, DPPH free radical scavenging ability of Agaricus bisporus tissue. The compound preservative maintained the storage quality of Agaricus bisporus well, and would provide some theoretical guidance for the development of new preservative for edible fungi.
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Keywords:
- Agaricus bisporus /
- coating treatment /
- after harvest /
- preservation effect /
- storage quality
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双孢蘑菇（Agaricus bisporus）又名白色蘑菇、纽扣蘑菇，是世界上分布范围最广和最受欢迎的食用菌之一[1]。双孢蘑菇含水量高、组织柔嫩，外表面无保护结构，在采收过程中极易受伤，受伤处又极易受到微生物的侵害，导致子实体出现褐变、异味和腐烂等一系列品质下降问题，造成巨大的经济损失[2-3]。
目前，利用动植物和微生物体内本身存在或代谢产生的天然物质进行保鲜已经有了较多的研究。抗坏血酸，是植物体内一种具有强抗氧化性的多羟基化合物，对活性氧具有很好的清除能力，对果蔬有较好保鲜效果[4-5]。研究发现，抗坏血酸能够减缓珍稀食用菌竹荪蛋失重率的上升，抑制多酚氧化酶（PPO）活性，使PPO活性峰值延缓出现4 d，同时能够保持竹荪蛋的色泽，维持可溶性蛋白含量[6]。乳酸链球菌素，是乳酸链球菌产生的一种多肽物质，因其可抑制大多数革兰氏阳性菌被广泛应用于贮藏保鲜中[7-8]。有报道称，乳酸链球菌素能够抑制平菇的失重率、丙二醛（MDA）含量的上升，维持PPO活性处于较低水平，阻止了可溶性固形物含量和感官品质的下降[9]；对滑子菇也具有良好的保鲜效果[10]。卡拉胶是一种亲水性胶体，具有良好的粘附性，同时对人体无毒无害，作为涂膜保鲜剂中的成膜剂而被广泛应用[11-12]。鉴于国内双孢蘑菇种植规模的不断加大以及人们对饮食安全需求的提高，开发安全、便捷和高效的天然复合保鲜剂逐渐成为双孢蘑菇物流保鲜领域研究的一大热点。
本文以卡拉胶为成膜剂、抗坏血酸为抗氧化剂以及乳酸链球菌素为抑菌剂制备复合涂膜生物保鲜剂，以白度值、腐烂指数、失重率、硬度、可溶性糖和可溶性蛋白质含量、类黄酮含量、内源VC含量、ABTS+和DPPH自由基清除率等为评价指标，研究复合保鲜剂对双孢蘑菇贮藏品质的影响，以期为双孢蘑菇等食用菌新型天然保鲜剂的开发提供一定的借鉴指导。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
双孢蘑菇（菌盖直径5.0±0.5 cm，新鲜且无病虫害） 山东省济南市历城区苏家市场；抗坏血酸 食品级，纯度99%，上海源叶生物科技有限公司；乳酸链球菌素 食品级，效价1100 IU/mg，浙江新银象生物工程有限公司；卡拉胶 食品级，河南万邦实业有限公司；考马斯亮蓝G-250 超级纯，阿拉丁试剂（上海）有限公司；其他试剂 均为分析纯，国药集团化学试剂公司；LW-S500B型无孔包装盒 规格17.5 cm×13.5 cm×8.0 cm，福建厦门鲜元包装有限公司。
IN612C型低温恒温培养箱 重庆雅马拓科技有限公司；UV-6100型紫外分光光度计 上海元析仪器有限公司；HH-S6型数显恒温水浴锅 江苏金怡仪器科技有限公司；FSH-2型可调高速匀浆机 常州市伟嘉仪器制造有限公司；CR-400型色差仪 河北美能达建材科技有限公司；DTY-ZBJ-40型制冰机 北京德天佑科技公司；TA.XT. Plus 型质构仪 北京微讯超技仪器技术有限公司；TGL-16A型离心机 湖南平凡科技有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 样品的处理
试验前，挑选大小和形状一致、无机械损伤和病虫害的新鲜双孢蘑菇，随后立即置于4 ℃冷库中预冷6 h，预冷结束后迅速使用无菌刀片切除多余菌柄使其能平稳放置。5.4 g卡拉胶粉与1 L室温无菌蒸馏水混匀，浸泡5 h后边搅拌边加热至75 ℃，待其冷却至室温后加入0.8 g抗坏血酸和0.4 g乳酸链球菌素，搅拌均匀即得复合保鲜剂。试验时，用复合保鲜剂将双孢蘑菇浸泡30 s，计时结束后将其移至洁净桌面，待水分蒸发后移入PET无孔保鲜盒中，做好标记后一并置于4 ℃低温恒温培养箱中贮藏。在相同试验条件下，以无菌蒸馏水浸泡为对照组（CK）。
1.2.2 测定指标及方法
1.2.2.1 感官品质指标及方法
白度值：利用色差仪对双孢蘑菇伞盖中固定3个位点（正三角形顶点）进行白度值测定；腐烂指数：根据Renata等[12]的方法；失重率：采用称重法进行；硬度：参考Matser等[13]的方法并修改，利用质构仪对双孢蘑菇菌盖表面进行测定，提前将菇柄去掉使其稳固在质构仪操作台上，选用直径2.00 mm的圆柱形平端探头（P/2），测试点为菌盖中心点，选择压缩测试模式，测前速度1.00 mm/s、测中和测后速度2.00 mm/s，下压深度6.00 mm，接触出发力5.00 g，力-时间关系曲线图像自动生成，以图像最高峰为硬度指标，每次测定随机选取50个子实体。
1.2.2.2 营养品质指标及方法
可溶性糖含量测定：根据Zhou等[14]的方法；可溶性蛋白质含量测定：根据王贵一等[15]的方法；类黄酮含量测定：根据陈洪生等[16]的方法；内源VC含量测定：根据夏国灯等[17]的方法。
1.2.2.3 抗氧化性指标及方法
ABTS+自由基清除率测定：根据贾仕杰等[18]的方法；DPPH自由基清除率测定：根据Qian等[19]的方法。
1.3 数据处理
试验设置三次重复，结果以平均值±标准偏差表示。使用IBM SPSS Statistics 25.0软件对数据进行方差分析，运用Duncan多重比较法对差异显著性进行比较分析，P表示LSD在0.05水平的数据，使用Excel对数据进行绘图。
2. 结果与分析
2.1 抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜对采后双孢蘑菇感官品质的影响
2.1.1 抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜对褐变的影响
白度值，可表示褐变程度，白度值越大，表示颜色越白，褐变越轻[3]，而双孢蘑菇采后极易褐变，因此选用白度值作为子实体褐变程度的评判指标。由图1可知，复合保鲜剂组和CK组的双孢蘑菇白度值随着贮藏时间的延长而逐渐下降。但是复合保鲜剂组在贮藏期内均高于CK组，其数值均在80以上，这对于消费者来说是可以接受的[20]。另外，两组间的差距随贮藏时间增加逐渐变大。具体而言，复合保鲜剂组第8 d较第0 d仅下降了10.3%，这明显要低于CK组（降幅26.3%）；另外，在第8 d保鲜剂组高出CK组21.2%，这说明复合保鲜剂能够延缓双孢蘑菇褐变进程。
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2.1.2 抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜对腐烂指数的影响
由图2可知，总体而言，复合保鲜剂组和CK组双孢蘑菇腐烂指数随贮藏时间延长而逐渐增大，但是复合保鲜剂组始终要低于CK组。其中，复合保鲜剂组腐烂指数在2~8 d内涨幅为23.9%，要明显低于CK组的31.6%；另外，研究发现两种处理间的差距在第6 d达到最大，即复合保鲜剂组低于CK组37.2%。以上说明复合保鲜剂可以降低双孢蘑菇腐烂程度，延长贮藏期。
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图 2 复合保鲜剂对双孢蘑菇腐烂指数的影响Figure 2. Effects of compound preservative on decay index of Agaricus bisporus![]()
图 3 复合保鲜剂对双孢蘑菇失重率的影响Figure 3. Effects of compound preservative on weight loss of Agaricus bisporus![]()
图 4 复合保鲜剂对双孢蘑菇硬度的影响Figure 4. Effects of compound preservative on hardness of Agaricus bisporus![]()
图 5 复合保鲜剂对双孢蘑菇可溶性糖含量的影响Figure 5. Effects of compound preservative on soluble sugar content of Agaricus bisporus![]()
图 6 复合保鲜剂对双孢蘑菇可溶性蛋白质含量的影响Figure 6. Effects of compound preservative on soluble protein content of Agaricus bisporus![]()
图 7 复合保鲜剂对双孢蘑菇类黄酮含量的影响Figure 7. Effects of compound preservative on flavonoid content of Agaricus bisporus![]()
图 8 复合保鲜剂对双孢蘑菇内源VC含量的影响Figure 8. Effects of compound preservative on endogenous VC content of Agaricus bisporus![]()
图 9 复合保鲜剂对双孢蘑菇ABTS+自由基清除率的影响Figure 9. Effect of compound preservative on ABTS+ free radical scavenging rate of Agaricus bisporus![]()
图 10 复合保鲜剂对双孢蘑菇DPPH自由基清除率的影响Figure 10. Effects of compound preservative on DPPH free radical scavenging rate of Agaricus bisporus2.1.3 抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜对失重率的影响
一般认为，双孢蘑菇失重率达5.0%及以上即被视作失去商品价值[21]。抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜对失重率的影响如图3所示。在贮藏期内，复合保鲜剂组和CK组失重率均呈上升趋势，其中，CK组在贮藏第6 d就已超出5.0%，在第8 d更是高达7.7%；而复合保鲜剂组在控制失重率方面表现良好，即2~8 d均在5.0%以下，且均低于CK组。说明复合保鲜剂有利于减少子实体水分的流失，延缓失重率的增加。
2.1.4 抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜对硬度的影响
如图4所示，两组处理双孢蘑菇硬度随贮藏时间延长呈下降趋势，说明子实体细胞壁、细胞膜和细胞膨压水平和状态逐渐变差[22-23]，但其中复合保鲜剂组下降缓慢，并始终高于CK组，并保持较高的水平，尤其是在第4 d（441.7 g），高出CK组38.3%。结合图3失重率的变化，推测CK组在2~4 d内硬度迅速下降的原因可能是子实体失去的水分为细菌滋生提供了有利条件，进而导致几丁质酶等细胞壁降解酶活性增加，加速蘑菇组织软化。而复合保鲜剂具有抑菌活性成分，在一定程度上能够延缓双孢蘑菇硬度的下降。
2.2 抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜对采后双孢蘑菇营养品质的影响
2.2.1 抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜对可溶性糖含量的影响
可溶性糖可调节机体生长、成熟、衰老等多个生理过程[24]，与贮藏性等品质密切相关[25]。如图5所示，可溶性糖含量随着贮藏时间延长而逐渐减少，而复合保鲜剂组损失最小。复合保鲜剂组在整个贮藏期内均高于CK组，特别是贮藏初期（0~4 d），复合保鲜剂能够明显抑制可溶性糖含量的下降，在第2 d复合保鲜剂组要高出CK组30.9%，这可能是因为复合保鲜剂组前期失水较少，代谢平衡还未被完全打破，作为能量提供者的可溶性糖也因此消耗较少。
2.2.2 抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜对可溶性蛋白质含量的影响
可溶性蛋白质作为机体中关键营养和渗透调节物质、以及代谢酶重要组成成分，参与调节多种生理活动，其含量高低能够反映出机体组织的状态[26]。由图6可知，可溶性蛋白质含量一直呈下降趋势，其中，CK组变化幅度最明显并且损失最多，在第8 d仅为第0 d的30.8%；而复合保鲜剂组含量变化缓慢并维持较高的水平，损失幅度低于CK组23.0%，另外，复合保鲜剂组第8 d的含量和CK组第4 d基本一致。综上说明了复合保鲜剂能够延缓可溶性蛋白质的降解。
2.2.3 抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜对类黄酮含量的影响
类黄酮具有清除自由基、抗氧化的作用，与机体成熟衰老、抗性形成等生理代谢密切相关[27]。由图7可知，双孢蘑菇类黄酮含量在前4 d内先急剧上升后缓慢上升，于第4 d达到峰值，高于当天CK组34.1%；而在贮藏期4~8 d内先缓慢下降后急剧下降，这可能因为在贮藏后期自由基逐渐积累，类黄酮参与了自由基清除代谢，另外，膜过氧化作用进一步加剧，子实体细胞膜结构破坏严重，加上机体失水过多，以及微生物代谢产物积累导致贮藏环境呈弱酸性[28]，从而抑制了类黄酮积累，但尽管如此，复合保鲜剂组类黄酮含量依然始终高于CK组。
2.2.4 抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜对内源VC含量的影响
VC具有很强的还原性，是机体内清除自由基的主要代谢物质之一。对贮藏期内双孢蘑菇内源VC含量进行了检测，结果如图8所示，双孢蘑菇内源VC含量总体呈下降趋势。但是复合保鲜剂组内源VC含量在2~8 d内均高于对照组，在第4 d两试验组间差距最大，即复合保鲜剂组含量达到峰值，是当天内CK组的1.2倍，较贮藏前提高了2.2%。以上说明复合保鲜剂能够促进内源VC的产生和积累。
2.3 抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜对采后双孢蘑菇抗氧化的影响
2.3.1 抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜对ABTS+自由基清除率的影响
由图9可知，随着贮藏时间的不断延长，ABTS+自由基清除率呈现先短暂上升后下降的趋势。复合保鲜剂组和CK组均有所上升，但复合保鲜剂组上升幅度要高于CK组；虽然在第2 d后该能力开始下降，但是复合保鲜剂组下降速度要远低于CK组。另外，复合保鲜剂组在整个贮藏期内均高出CK组，在第2 d达到峰值（90.3%），高出当天CK组5.3%。说明复合保鲜剂可有效延缓双孢蘑菇ABTS+自由基清除能力的降低。
2.3.2 抗坏血酸结合乳酸链球菌素涂膜对DPPH自由基清除率的影响
由图10可知，双孢蘑菇DPPH自由基清除率呈现逐渐下降趋势，其中，CK组下降较为迅速，其贮藏末期是第0 d的57.3%，而复合保鲜剂组是缓慢下降，较贮藏初期仅下降了25.2%。另外，复合保鲜剂组始终高于CK组，其与CK组间的差距在贮藏第6 d达到最大，高出CK组16.5%，并且在贮藏末期，涂有复合保鲜剂的双孢蘑菇对DPPH自由基清除率依然高达66.1%。以上表明复合保鲜剂能够在延缓机体DPPH自由基清除能力的下降。
3. 结论
本研究使用配方为抗坏血酸0.8 g/L、乳酸链球菌素0.4 g/L和卡拉胶5.4 g/L的复合涂膜保鲜剂浸泡双孢蘑菇后，在4 ℃低温和PET无孔保鲜盒包装下贮藏至第8 d。与蒸馏水处理组相比较，复合保鲜剂能够延缓双孢蘑菇褐变和腐烂进程，降低失重率，维持较高的硬度水平，同时能够延缓可溶性糖和可溶性蛋白质含量下降；另外，能够促进类黄酮和内源VC的有效积累，并提高对ABTS+和DPPH自由基的清除率，降低氧化损伤，最大程度地保证双孢蘑菇在流通、销售过程中具有较好的商品价值。
本实验围绕双孢蘑菇低温贮藏条件下感官品质、营养品质和抗氧化性的变化进行了分析，未来将针对次级产物代谢和能量水平等方面展开系列研究，以便能够全面的揭示抗坏血酸联合乳酸链球菌素涂膜处理对双孢蘑菇的保鲜作用机理，为食用菌新型天然复合保鲜剂的研发提供理论基础。
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图 2 复合保鲜剂对双孢蘑菇腐烂指数的影响
Figure 2. Effects of compound preservative on decay index of Agaricus bisporus
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图 3 复合保鲜剂对双孢蘑菇失重率的影响
Figure 3. Effects of compound preservative on weight loss of Agaricus bisporus
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图 4 复合保鲜剂对双孢蘑菇硬度的影响
Figure 4. Effects of compound preservative on hardness of Agaricus bisporus
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图 5 复合保鲜剂对双孢蘑菇可溶性糖含量的影响
Figure 5. Effects of compound preservative on soluble sugar content of Agaricus bisporus
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图 6 复合保鲜剂对双孢蘑菇可溶性蛋白质含量的影响
Figure 6. Effects of compound preservative on soluble protein content of Agaricus bisporus
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图 7 复合保鲜剂对双孢蘑菇类黄酮含量的影响
Figure 7. Effects of compound preservative on flavonoid content of Agaricus bisporus
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图 8 复合保鲜剂对双孢蘑菇内源VC含量的影响
Figure 8. Effects of compound preservative on endogenous VC content of Agaricus bisporus
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图 9 复合保鲜剂对双孢蘑菇ABTS+自由基清除率的影响
Figure 9. Effect of compound preservative on ABTS+ free radical scavenging rate of Agaricus bisporus
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