食用菌采后劣變機理及調控技術研究進展

劉 芹 孔維威 孔維麗 崔 筱 胡素娟 康源春

（河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所，河南鄭州450002）

食用菌又名蕈、菰、芝、耳、蘑菇，在分類學上隸屬于真菌界中的擔子菌門和子囊菌門。食用菌是指能形成大型肉質或膠質子實體或菌核類組織并能供人們食用或藥用的一類大型真菌[1-2]。食用菌具有豐富的營養價值，富含各種礦物元素、多糖以及人體必需氨基酸[3-5]。此外很多食用菌還具有調節生理平衡、增強人體免疫功能、幫助消化和美容養顏的作用，并對腫瘤、高血壓、糖尿病、肝硬化等具有一定的輔助治療作用[6-7]。世界食用菌泰斗張樹庭教授形容其為“無葉無芽無花，自身結果；可食可藥可補，周身是寶”。

目前市場上流通及消費者所食用的主要是新鮮食用菌。但是新鮮食用菌組織脆嫩且缺乏有效的組織保護，導致貯運過程中容易受到機械損傷和微生物的侵染，從而出現組織褐變、開傘、菇面開裂、菇蓋上翹、軟化、液化、腐爛以及產生異味等劣變現象，嚴重影響了鮮菇的銷售[8-9]。隨著國內外對優質安全農產品要求的提高，對農產品采后劣變調控技術的要求也隨之提高。因此近年來食用菌產業相關科研專家對適合工廠化生產的食用菌采后劣變調控技術進行了大量研究，以保持其商品性狀和營養價值，不斷提高食用菌產品的競爭力。

1 食用菌采后劣變機理

1.1 生理形態變化

食用菌子實體的含水量一般為90%左右，菇體肉質柔嫩，采收后難以長期存放。影響食用菌貯藏期限的因素可分為兩類:食用菌自身因素（水分、采收時間、呼吸作用及微生物活動）和貯藏環境因素（溫度、濕度及氣體）[10-11]。采收后的食用菌發生的變化主要有失重、菌蓋開傘、菌柄伸長、組織褐化、軟化甚至發生腐爛。采收后菇體細胞逐步死亡，附著在菇體表面的各種微生物開始生長繁殖，由于菇體具有充足的水分和營養，所以微生物大量繁殖會很快引起食用菌子實體腐爛。金針菇在貯藏后會發生菌蓋呈水浸狀及菇柄軟化的情況[12]。另外采收后新鮮食用菌仍具有旺盛的生理代謝作用，其形態隨著采后時間的延長而改變。雞腿菇子實體采收后，菌柄會繼續生長，菌蓋開傘，散發成熟孢子。雙孢蘑菇所有的商品屬性中，其外觀是影響消費者購買行為最重要的指標。由于微生物污染或酶活動，雙孢蘑菇極易發生褐變[13]。其中酶活動是果蔬等發生褐變的主要原因。在采摘或運輸過程中發生的機械損傷，細胞膜破裂，導致多酚氧化酶和底物混合，引發褐變反應[14]。

1.2 呼吸作用變化

采收后的食用菌仍具有較強的呼吸作用，導致其快速衰老腐壞[15]。草菇在采收兩小時后菌蓋的呼吸速率急劇上升，所以草菇貨架期很短，在室溫下一天左右便會喪失商品價值。采后子實體呼吸加強主要由于自身營養平衡的需求和降解酶系活性的增加。低溫是降低或抑制子實體采后呼吸強度的關鍵因素。張永濤[16]等通過比較不同保藏溫度（0℃、5℃、10℃、15℃、20℃）雞腿菇呼吸速率的變化，發現在0℃貯藏72 h，可以顯著降低其呼吸強度至10 mg∕（kg?h）（1 kg鮮重在1 h內釋放出CO2的量）以下。雙孢蘑菇的貯藏溫度從4℃升高到20℃時，其呼吸速率從2.5 mg∕（kg?h）增加到了4.7 mg∕（kg?h）[15]。貯藏環境中的氣體成分組成也會影響食用菌的呼吸速率，這也是氣調貯藏延長采后食用菌貯藏時間的原因。較低的O2濃度和較高的CO2濃度可以較好地抑制呼吸作用[17]。YE等對香菇采后保鮮的研究發現，2%O2+10%CO2的氣調環境能有效降低香菇的呼吸速率，同時還能減緩香菇褐變、組織軟化和丙二醛的累積，保持較好的品質[18]。

1.3 酶活性變化

采收后子實體內的酶活動，會使菇體改變顏色，使原來的自然色澤變成紅棕色、褐色或黑色，降低食用菌的商品價值。多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO）是一種含銅的還原酶，廣泛存在于植物體內并與果蔬的褐變有關。多酚氧化酶可以將酚類物質氧化成醌類，進而聚合成黑色素，導致菇體褐化[6]。雙孢蘑菇在貯藏過程中極易發生褐變，色差中的L值即為反應褐變程度的指標，L值越高，顏色越淺。隨著貯藏時間延長，L值逐漸下降，褐變越來越嚴重[12]。超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、過氧化物酶（Peroxidase，POD）及過氧化氫酶（Catalase，CAT）等抗氧化酶與活性氧的清除有關。食用菌在采后衰老過程中，抗氧化酶活性下降，對自由基的清除減少，導致細胞被自由基損害。蛋白酶在草菇子實體低溫自溶過程起重要作用。草菇蛋白酶活性在15～16℃時最低，4℃時較高，這與草菇在常規低溫（5℃）下蛋白質降解和草菇發生軟化、液化、腐敗變質等現象相應[19]。另外草菇體內存在活性很高的多酚氧化酶，這也是草菇容易發生褐變的主要原因。幾丁質酶、β-1，3-葡聚糖水解酶、纖維素酶等相關降解酶系可以降解子實體內的幾丁質、β-葡聚糖、纖維素等大分子物質，破壞細胞的組織結構，加速子實體的軟化，降低其品質[20]。

1.4 細胞膜透性變化

相對電導率和丙二醛（MDA）含量是衡量細胞膜透性的兩個主要指標。采后食用菌在衰老過程中，自由基清除系統活力下降，活性氧代謝失衡，導致代謝產生的自由基發生集聚，從而發生膜脂過氧化，生成MDA[21]。而MDA能夠進入膜脂的水相，與膜蛋白、膜磷脂上的-NH2交聯形成Schiff堿，從而導致細胞膜變硬，流動性降低，通透性增加，從而使膜的功能受損或降低[22]。平菇在貯藏過程中，細胞膜完整性隨著時間的延長逐漸被破壞，相對電導率增加[23]。香菇子實體在采收后，細胞膜通透性和MDA含量都隨著貯藏時間的延長呈現出不斷增加的趨勢[10]。

1.5 采后其他成分變化

采收后食用菌子實體由于不能從栽培基質中獲取養分，其后的生長發育所需的能量來自于自身所儲存的物質。雙孢蘑菇采后貯藏在4℃，空氣相對濕度85%的環境中48 h，總酚含量下降了100×10-3g∕kg，貯藏 8 d后，丙二醛的含量從 0.08×10-6mol∕L 增加到 0.27×10-6mol∕L[24]。同時雙孢蘑菇內的揮發性物質含量也受采后處理方式的影響[11]。食用菌子實體中的脂類含量偏低，并且大部分是不飽和脂肪酸，它是組成細胞膜的主要成分之一，與子實體的抗逆性相關。食用菌在貯藏期間，機體組織中聚集的自由基攻擊這些不飽和脂肪酸，造成膜脂過氧化，破壞細胞結構，不利于食用菌子實體的貯藏[25]。食用菌貯藏過程中的失重，主要是指水分的流失。新鮮食用菌菇體含水量高，且表層缺乏有效的防止水分散失的組織結構，在蒸騰作用的影響下水分散失很快。采收的鮮菇在沒有特殊處理和特殊設備的條件下，以呼吸作用和物理蒸發所引起的生理性失水和物理性失水，是其失重的主要原因。香菇采后失重率逐漸上升，采用較小水分透過率的材料進行包裝后貯藏，則會在一定程度上減少香菇中水分的減少，從而降低失重率[26]。新鮮雙孢蘑菇的含水量為85%～95%。雙孢蘑菇在采后貯藏過程中，由于菇體細胞損傷或內部水轉移，其含水量持續降低。這一生理過程加速了雙孢蘑菇采后品質裂變，如皺縮和失重。雙孢蘑菇貯藏在4℃2 d、7 d和12 d時，其失重率分別為0.07%、0.27%和0.49%[27]。

2 食用菌采后劣變調控技術

食用菌的采后劣變調控技術主要包括低溫氣調、臭氧、輻射、保鮮劑及涂膜等[7，28-29]。

2.1 低溫氣調

低溫不僅能夠抑制食用菌體內酶的活性，降低其代謝速率從而減少營養物質的消耗，并且還能抑制微生物體內酶的活性，抑制其生長，從而保證食用菌的采后品質[30-31]。一般來說，食用菌的最佳貯藏溫度是0～4℃，相對濕度90%～95%[32]。空氣中的氣體成分，尤其是O2和CO2，能明顯影響食用菌的保鮮效果。O2能夠增強食用菌采后的呼吸作用，加速營養物質的分解，從而使食用菌腐爛變質，失去商品價值。氣調技術就是指通過調節食用菌貯藏環境中O2與CO2的濃度，即降低O2濃度，提高CO2濃度，達到抑制其呼吸作用，保持食用菌新鮮品質的目的[33]。LIN等采用高濃度CO2（95%～100%）貯藏雙孢蘑菇，發現高濃度CO2顯著延長了雙孢蘑菇的貯藏時間，降低褐變指數，并且提高了總酚含量和總抗氧化能力[24]。將低溫和氣調相結合是現階段最常用的果蔬品質保持方法，適用于長途運輸農產品，但成本高，對設備的要求比較嚴格[34]。現已研制出一種微氣調保鮮膜和納米薄膜結合低溫冷藏用于食用菌的采后貯藏，取得了較好的效果[1]。

2.2 輻射調控

輻射調控技術是指利用電離輻射產生的β、γ、X射線照射食用菌，達到滅菌、殺蟲、消毒和防霉等效果，同時抑制食用菌的呼吸作用，限制乙烯的產生，以達到延長食用菌保藏期的目的[35]。而且輻射處理屬于“冷殺菌”，處理期間不會因為熱量的產生而對食用菌品質造成傷害，具有成本低、無化學污染、應用范圍廣等特點[36-37]。RIVERA等分別用1.5 kGy和2.5 kGy劑量的陰極射線處理夏塊菌（Tuber aestivum），然后在4℃貯藏，研究射線處理對塊菌菌落情況、感官質量的影響，結果表明，射線處理能夠顯著抑制塊菌表面有害菌落的生長，并且不會影響其感官品質；此外2.5 kGy劑量的陰極射線處理可以延長塊菌的儲藏期至42 d[38]。

2.3 臭氧調控

臭氧（O3）具有極強的氧化能力，能夠通過破壞微生物的細胞壁或細胞膜，影響其正常生理代謝功能來殺死微生物。AKATA等采用2.8 mg∕L、5.3 mg∕L濃度的臭氧處理雙孢蘑菇60 min后發現，需氧菌的對數減少值分別為2.44和3.07。并且臭氧濃度為5.3 mg∕L時，沙門氏菌、單核增生李斯特菌和大腸桿菌的對數減少值分別為3.61、2.80和3.41[39]。臭氧還可以抑制食用菌體內氧化酶的活性、阻礙糖代謝的正常進行并能快速氧化分解食用菌儲藏期間產生的乙烯氣體，從而減緩食用菌衰老的過程，延長其保質期[1]。楊艷芬等的研究結果表明采用O3處理雙孢蘑菇10 min能夠獲得相對較好的保鮮效果，表現為細胞膜通透率和多酚氧化酶活性受到有效抑制，而過氧化氫酶活性保持在較高的水平[40]。邢淑婕等研究臭氧處理對刺芹側耳低溫貯藏的作用，發現臭氧處理后刺芹側耳的細胞膜透性下降、呼吸強度降低、多酚氧化酶活性降低、褐變反應受到抑制。臭氧處理可延長刺芹側耳的貯藏時間，其中處理10 min的刺芹側耳子實體品質保持效果最好[41]。

2.4 保鮮劑法

保鮮劑法是利用化學藥品對食用菌進行處理，抑制食用菌呼吸作用，保持其色澤、防止其開傘、老化、變質[6]。冷藏和氣調保鮮技術能耗高、資金回收期長、設備昂貴、技術不易掌握，不適合于分散小規模生產的農戶；而常見的化學方法價格低廉，但是化學處理容易產生殘留，因此開發綠色、高效的保鮮劑是大勢所趨。張介馳等人采用植酸與VC復配保鮮劑處理滑菇10 min，保鮮膜包裝并于室溫（20℃）貯存6 d，結果顯示該保鮮劑能夠較好地保持滑菇的品質，可顯著抑制其失重率、細胞滲透率、呼吸強度及多酚氧化酶活性[42]。林群英等采用天然植物精油處理金針菇，發現檸檬醛能夠顯著降低金針菇在貯藏過程中的失重率、褐變度，減緩過氧化氫酶活性的降低，同時對黃青霉及木霉產生具有一定的抑制作用[43]。

2.5 涂膜法

涂膜技術是以天然糖類、蛋白質、油脂等為主要原料，通過噴霧、浸漬等方法涂覆于食用菌表面，經干燥形成一層透明可食用的薄膜[31-32]。早在20世紀20年代涂膜技術已用于果蔬的防腐保鮮，之后逐漸擴大到其他食品。根據所用材料的不同涂膜可分為脂質膜、多糖膜、蛋白膜和復合膜[44]。其中多糖類物質除具有來源廣泛，經濟實用的優勢外，還具有防菌、防蟲和無化學殘留的優點，更是成為目前涂膜技術中的研究熱點[45]。目前常用的多糖類涂膜劑有卡拉膠、殼聚糖、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、魔芋葡甘聚糖、樹膠和果膠[46]。其機理是利用天然生物多糖的成膜性、抗氧化劑、抗菌性，在食用菌的表面覆蓋其水溶液或水乳液，經干燥后形成的薄膜既能防止細菌侵害，又能調控水分蒸發，調節食用菌生理生化反應，延緩食用菌衰老及自身腐敗作用[33-34]。

目前應用天然多糖涂膜技術的食用菌主要有雙孢蘑菇、香菇、草菇、杏鮑菇等。涂膜貯藏保鮮效果的好壞主要取決于涂膜的種類和濃度、涂抹時間、儲藏條件以及膜添加劑的濃度。研究表明經天然多糖涂膜后，食用菌子實體失重、營養成分消耗都有所減少，并且能夠控制子實體的呼吸強度，增加抵抗微生物侵染的能力以及延長儲藏期限等[33]。多糖涂膜可分為單一多糖涂膜和復合多糖涂膜。DINANI等分別用羧甲基纖維素（CMC）（質量分數0%～3%）和CaCl2（質量分數0%～2%）處理雙孢蘑菇切片，結果表明CMC涂膜可有效增加吸水性、復水性和抗自由基能力，抑制色差下降且具有一定的劑量依賴性，而CaCl2的濃度影響不顯著，CMC最佳使用濃度為3%[47]。天然多糖雖然具有較好的成膜性和阻氣性，但是在膜的機械強度及抑制某些微生物方面還有待加強。因此通過添加增塑劑、表面活性劑、抗菌劑或是蛋白質、脂類而形成的復合膜能夠彌補這些不足，增強其貯藏保鮮的效果。JIANG等用2%殼聚糖、1.5%百里香油對新鮮香菇進行涂膜處理后在4℃存放16 d，結果表明殼聚糖加百里香油復合涂膜與單一殼聚糖涂膜、單一百里香油涂膜相比具有更好的保鮮效果，其能明顯抑制香菇的呼吸速率，保持硬度，抑制微生物生長[48]。該團隊還分別用殼聚糖、葡萄糖及殼聚糖+葡萄糖（CGC）涂膜新鮮香菇，結果表明CGC涂膜能更好地保持香菇組織的硬度，抑制香菇呼吸率以及減少微生物（如假單胞菌、酵母菌、霉菌）的數量，并能延遲可溶性固形物及抗壞血酸在貯藏期間的變化，從而有效保持香菇的品質并延長其貨架期[49]。此外，在天然多糖涂膜中添加納米材料能夠提高涂膜的抑菌性及抗氧化性能，并能提高涂膜與食用菌之間的結合強度，改善涂膜的氣密性。以海藻酸鈉+納米銀涂膜新鮮香菇，結果表明與單一海藻酸鈉涂膜相比，復合涂膜在保持香菇的理化性質和感官質量方面有更好的作用。在4℃儲藏16 d后發現，海藻酸鈉+納米銀復合涂膜能夠有效抑制失重、褐變，保持硬度，并能夠抑制嗜溫性、嗜冷性微生物及假單胞菌、酵母菌、霉菌的生長[50]。ZHANG等采用葡甘露聚糖∕卡拉膠∕納米SiO2涂膜處理雙孢蘑菇，能夠明顯提高其包裝和保鮮性能。并且納米SiO2的加入能夠減緩紫外線對食物品質的影響[51]。天然多糖涂膜還可與其他調控技術如氣調、包裝方法、微波處理等相結合，能夠獲得更加理想的保鮮效果。LIU等發現高氧環境特別是100%O2非常適合雙孢蘑菇的儲存，在此環境下雙孢蘑菇的呼吸速率、褐變率以及電導率都保持較低的水平，從而可以較長時間的保持雙孢蘑菇的品質[52]。另有研究將新鮮雙孢蘑菇浸泡在1%、2%、3%的海藻酸鈉溶液中，然后放置于4℃生物罐中并通入100%O2，16 d后評價不同濃度海藻酸鈉涂膜對高氧環境中雙孢蘑菇品質、貨架期的影響。結果表明，在低溫條件下，2%海藻酸鈉+100%O2能夠更好地保持子實體硬度，并延緩其褐變、開傘[53]。

3 問題與展望

聯合國糧農組織和世界衛生組織曾提出人類最佳的飲食結構是“一葷一素一菇”。“一菇”就是指食用菌。食用菌營養豐富、風味獨特，具有“三低一高”即低鹽、低糖、低脂肪、高蛋白的特性，受到廣大消費者的青睞[54]。

隨著我國經濟社會發展和人民生活水平不斷地提高，人們對食品品質越來越重視。食用菌因其自身組織脆嫩、含水量高、呼吸強度大等易腐爛的特點，在采后儲運過程中極易受到機械傷害和微生物浸染，嚴重縮短了貨架期，制約了食用菌的銷售流通[55]。我國是食用菌生產大國，食用菌產量和產值在世界排名前列，對食用菌的鮮品質量和安全更加關注，研究出無毒性、無公害、無污染的食用菌品質調控技術，以減少微生物對食用菌的危害是當務之急。食用菌的品質調控技術隨著科技的發展亦不斷進步，但現存的食用菌品質調控方法和技術有優點也有缺點，仍需進一步研究和完善，以滿足市場和人們的需求。