浸水處理對采后香菇褐變和質(zhì)地的影響*

張小燕，吳元元，魏德軍，彭 勇**，王慶國，石晶盈

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018；2.山東惠民齊發(fā)果蔬有限責(zé)任公司，山東 惠民 251700；3.濱州市蔬菜生產(chǎn)辦公室，山東 濱州 256600）

香菇（Lentinus edodes） 營養(yǎng)豐富、味道鮮美，富含多種維生素和礦物質(zhì)，是深受人們喜愛的食用菌之一，具有很高的食用價值和藥用價值[1-3］。然而，香菇采收后，貯藏期間易于褐變、開傘、失水皺縮，從而導(dǎo)致品質(zhì)下降，貨架期短，嚴重制約香菇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

褐變是香菇采后常見的問題之一，許多研究表明香菇褐變與多酚氧化酶活性、貯藏條件、處理手段等有關(guān)[4-6］。酚類底物、多酚氧化酶和氧氣是酶促褐變的3個必要條件，當(dāng)果蔬衰老或受外界條件的影響時，細胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，在有氧氣存在的條件下，酚類代謝酶與底物接觸，從而使組織褐變[7］。許多手段如低溫貯藏、氣調(diào)貯藏、調(diào)節(jié)pH值等可以降低果蔬組織的多酚氧化酶活性，抑制呼吸作用，延長保質(zhì)期[8-10］。然而，不同果蔬內(nèi)部多酚氧化酶活性不同，考察香菇多酚氧化酶的活性有助于更深入了解其褐變的機理。

香菇含水量與其貯藏品質(zhì)密切相關(guān)，生產(chǎn)上，香菇含水量高，貯藏時表面褐變嚴重、易腐爛。而且在銷售過程中，不合理的包裝也容易導(dǎo)致包裝內(nèi)部濕度過高，導(dǎo)致香菇菌蓋表面顏色快速褐變，影響感官品質(zhì)和商品價值。但對于水分影響香菇褐變和品質(zhì)的研究較少，是否多酚氧化酶在起作用仍未有清晰的結(jié)論。因此為了探索水分對香菇表面褐變和質(zhì)地的影響，從水分對香菇顏色、酶活性、微結(jié)構(gòu)等方面，初步研究水分導(dǎo)致香菇品質(zhì)變化的原因，旨在為進一步了解香菇褐變機理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

香菇來自于泰安市省莊鎮(zhèn)香菇生產(chǎn)基地，采收后進行分揀，選取菇體完整、無損傷、大小均勻、表面顏色一致的香菇進行試驗。

1.2 儀器與設(shè)備

CR-400色差計，日本柯尼卡美達能公司；T6新世紀(jì)紫外分光光度計，上海普析通用儀器有限責(zé)任公司；恒溫箱，濟南科達爾實業(yè)有限公司；NMI20-Analyst核磁共振分析儀，上海紐邁電子科技有限公司；Scientz-12N冷凍干燥機，寧波新芝生物科技股份有限公司；JSM-6610LV掃描電子顯微鏡，日本電子株式會社。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設(shè)計

選用大小均勻（菌蓋直徑4 cm～5 cm）、顏色一致的香菇為試驗樣品，菇體整個放入蒸餾水中浸水處理10 min，以不浸水的香菇為對照。分別在浸水0.5 min、1 min、2 min、5 min、10 min 進行取樣，測定表面顏色、含水量、酶活性等指標(biāo)。

1.3.2 香菇表面色澤的測定

共準(zhǔn)備36個香菇，分別在浸水前、浸水0.5 min、1 min、2 min、5 min、10 min進行取樣，每次取樣6個香菇，用色差計測定香菇表面顏色L值、a值、b值，L值表示亮度，a值代表從紅色到綠色，b值代表從藍色到黃色。每個香菇測定2次，比較各取樣時間點香菇表面顏色變化。

1.3.3 香菇重量、含水量、水分狀態(tài)的測定

共準(zhǔn)備36個香菇樣品，分成6組，每組6個香菇樣品，在浸水前稱重，并于浸水后不同時間點取出稱重，以重量增加量表示菇體吸水能力。

不同部位含水量的測定，分為未浸水對照和浸水處理2組，以香菇烘干前與烘干后不同部位（外層菌皮、菌蓋、菌柄）的重量變化計算香菇樣品的含水量。

香菇水分狀態(tài)測定:選擇大小和顏色一致的香菇樣品12個，其中6個樣品浸水2 min，6個樣品未浸水作為對照。把處理后的香菇菌蓋切成10 mm×10 mm×5 mm的小塊，每個香菇取2塊，放入低場核磁共振儀中檢測水分狀態(tài)和分布。參照石芳等[11］的方法，利用核磁共振成像儀中的多脈沖回波序列CPMG測定樣品中的橫向弛豫時間T2，參數(shù)設(shè)定為頻率 21.0 MHz，回波數(shù) 5 000，半回波時間 305 μs，累加采樣次數(shù)8次。測定完后，反演得到T2反演譜，分析各組分T2弛豫時間及各組分比例M2。

1.3.4 香菇多酚氧化酶活性的測定

參照肖菲等[12］的方法，準(zhǔn)確稱取各取樣點、各部位的香菇菌蓋 0.5 g，加入 5 mL 的 0.1 mol·L-1磷酸緩沖液（pH 7.0），勻漿后冰浴攪拌10 min，然后在4℃下10 000 r·min-1離心10 min，取上清液為酶的粗提液，每個處理3次重復(fù)。

取 1 mL 的 0.1 mol·L-1鄰苯二酚、2 mL 的濃度為 0.2 mol·L-1的 pH 5.0 醋酸緩沖液，混勻后，于50℃保溫10 min后加入粗酶液0.5 mL，立即在436 nm下比色測定反應(yīng)體系吸光度，以每分鐘光密度增加0.01為一個酶活力單位。

1.3.5 香菇總酚含量的測定

準(zhǔn)確稱取香菇菌蓋2 g，添加20 mL濃度80%的甲醇進行提取，然后在60℃水浴中提取90 min，再經(jīng)8 000 r·min-1離心10 min，過濾后沉淀繼續(xù)用20 mL的80%甲醇水浴浸提90 min，8 000 r·min-1離心10 min，過濾，最后將2次上清液混合，用80%甲醇定容至50 mL。

取1 mL樣品提取液，加入1 mL福林酚試劑，震蕩混勻后靜置3 min，加入1 mL飽和碳酸鈉溶液，充分混勻后用濃度為80%甲醇定容至5 mL，置于暗處反應(yīng)90 min后，測定765 nm處的吸光度，并以沒食子酸作標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算總酚含量。

1.3.6 香菇的微觀結(jié)構(gòu)

凍干法:將對照和浸水2 min的樣品分別用冷凍干燥機干燥后，經(jīng)過噴金處理在掃描電鏡下觀察。

戊二醛法:將對照和浸水2 min的樣品分別用緩沖液漂洗后，用2.5%戊二醛固定30 min后，用0.1 mol·L-1磷酸緩沖液沖洗數(shù)次，用 30%、50%、70%、90%和100%乙醇梯度脫水，然后于臨界點干燥，經(jīng)過噴金處理后用掃描電鏡觀察。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行處理，結(jié)果以平均值和標(biāo)準(zhǔn)差來表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 浸水處理對香菇菌蓋色澤的影響

浸水處理對香菇菌蓋色澤的影響見表1和圖1。

表1 浸水處理對香菇菌蓋色澤的影響Tab.1 Effect of soaking on the colour of Lentinus edodes cap

由表1和圖1可以看出，隨著浸水時間的延長，香菇表面L值逐漸下降。浸水0～2 min內(nèi)，香菇L值下降迅速；但浸水2 min～10 min，L值變化緩慢，表明浸水短時間內(nèi)可降低香菇表面亮度。從a值和b值也可以看出，浸水處理后，香菇a值和b值快速增加，1 min內(nèi)a值和b值變化最明顯，之后趨于平緩。從△E可以看出，隨著浸水時間的延長，總色差逐漸增加，2 min后變化緩慢。因此，香菇浸水后，水分的進入會導(dǎo)致香菇表面顏色的快速變化，但水分飽和后，顏色變化趨于平緩。

圖1 浸水處理對香菇表面色澤的影響（上面為浸水處理2 min，下面為未浸水對照）Fig.1 Effect of soaking treatment on the colour of Lentinus edodes cap(The top row showed the 2 min soaking treatment,the bottom row is the unsoaked control)

2.2 浸水處理對香菇重量和水分存在狀態(tài)的影響

浸水處理對香菇重量和水分存在狀態(tài)的影響結(jié)果見圖2、圖3和表2。

由圖2可以看出，隨著浸水時間的延長，香菇重量逐漸增加，浸水2 min的香菇重量比未浸水時增加了16.94%，并且香菇重量變化有一個由慢變快再變慢的增長過程。0～0.5 min，香菇重量增加緩慢，0.5 min～2 min，香菇重量快速增加，2 min后香菇重量變化緩慢。由圖3可看出，香菇不同部位吸水能力存在差異，外層菌皮吸水能力最強，2 min內(nèi)含水量從86.37%增加到92.75%，其次是菌柄和菌蓋。

圖2 浸水處理對香菇重量的影響Fig.2 Effect of soaking in water on the weight of Lentinus edodes

圖3 香菇不同部位浸水前后含水量的變化Fig.3 Water content change in different parts of Lentinus edodes before and after soaking

由表2可以看出，香菇中僅含有2種形態(tài)的水，半結(jié)合水和自由水，這與其他果蔬中通常含有3種形態(tài)的水是不一致的[13］，可能由于香菇作為食用真菌，菌絲體內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單、水分存在狀態(tài)單一所致。相比于未浸水香菇，浸水2 min的香菇T22弛豫時間長、M22弛豫組分比例高，半結(jié)合水顯著增加，顯示水分進入了香菇內(nèi)部，導(dǎo)致內(nèi)部水分流動性增強；而浸水前后自由水弛豫時間（T23）變化不大，表明浸水對香菇自由水的影響較小。

表2 香菇浸水前后水分存在狀態(tài)Tab.2 Water status of Lentinus edodes before and after soaking

2.3 浸水處理對香菇多酚氧化酶活性的影響

浸水處理對香菇多酚氧化酶活性的影響結(jié)果見圖4和圖5。

圖4 浸水處理對香菇多酚氧化酶活性的影響Fig.4 Effect of soaking in water on the polyphenol oxidase activity of Lentinus edodes

由圖4可以看出，浸水處理降低了香菇多酚氧化酶（PPO） 活性，浸水2 min后，香菇PPO活性比處理前下降了52.45%。PPO活性反映了果蔬內(nèi)部酚類物質(zhì)氧化的能力，通常情況下，PPO活性越高，果蔬褐變越快。但香菇浸水處理后，雖然表面顏色變化快，但PPO活性顯著降低，表明水分對香菇顏色的影響可能不是PPO酶促褐變造成的。

由圖5可以看出，香菇不同部位PPO活性不同，以外層菌皮PPO活性最強，其次是菌蓋，而菌柄PPO活性最低，僅為菌皮PPO活性的54.36%。浸水處理顯著降低香菇的PPO活性，浸水2 min后，菌皮PPO活性比浸水前下降了39.18%，菌蓋的PPO活性比浸水前下降了23.01%。

圖5 香菇不同部位浸水前后多酚氧化酶活性的變化Fig.5 Polyphenol oxidase activity of different parts of Lentinus edodes before and after soaking

2.4 浸水處理對香菇總酚含量的影響

浸水處理對香菇總酚含量的影響結(jié)果見圖6。

酚類物質(zhì)是多酚氧化酶的重要底物，檢測香菇內(nèi)總酚含量有助于更好地判斷香菇褐變原因[12］。由圖6 可知，香菇在未浸水時總酚含量為 0.045 μg·mg-1，隨著浸水時間的延長，香菇總酚含量呈現(xiàn)下降的趨勢，處理 10 min 后，香菇中總酚含量為 0.039 μg·mg-1。

圖6 浸水處理對香菇總酚含量的影響Fig.6 Effect of soaking in water on the total phenol content of Lentinus edodes

2.5 浸水處理對香菇微觀結(jié)構(gòu)的影響

浸水處理對香菇微觀結(jié)構(gòu)的影響結(jié)果見圖7。

由圖7可以看出，通過凍干法和戊二醛法觀察到的香菇表面結(jié)構(gòu)略有差異，凍干法觀察的浸水前香菇表面菌絲孔隙較多，而浸水后香菇表面菌絲孔隙較少。這可能由于香菇表面浸水后，水分充滿香菇表面，進入內(nèi)部，導(dǎo)致香菇表面菌絲之間發(fā)生重疊，表面孔隙較少。與凍干法不同，浸水前后，戊二醛法觀察到的香菇表面結(jié)構(gòu)差異不大，這可能由于戊二醛法測定時，香菇表面經(jīng)過戊二醛的浸泡依然會變色。

圖7 浸水處理對香菇表面微觀結(jié)構(gòu)的影響（800倍下掃描電鏡觀察）Fig.7 Effect of soaking in water on the microstructure of Lentinus edodes(800 fold SEM observation)

3 討論與結(jié)論

水分是保證香菇品質(zhì)的重要成分之一，也是導(dǎo)致采后香菇腐爛和褐變的重要因素。本試驗研究結(jié)果顯示，外層菌皮中的多酚氧化酶活性最高，菌柄中其活性最低。香菇浸水處理后，表面亮度快速下降，a值和b值顯著增加，然而，浸水處理導(dǎo)致香菇多酚氧化酶活性快速下降。食用菌中存在復(fù)雜的氧化酶體系，催化菇體褐變的主要酶類是多酚氧化酶，根據(jù)作用原理和底物的差異，多酚氧化酶又分為酪氨酸酶、雙酚氧化酶和漆酶[7,14］。吳進菊等[10］研究表明不同食用菌中多酚氧化酶活性不同，食用菌中以雙孢蘑菇多酚氧化酶活性最高，香菇中多酚氧化酶活性僅有20 U·mL-1。劉雅嘉等[4］也發(fā)現(xiàn)香菇多酚氧化酶活性受多巴、沒食子酸和鄰苯二酚等底物種類和環(huán)境條件的影響。因此，浸水對香菇表面顏色的影響可能不是多酚氧化酶作用的結(jié)果。

浸水也影響香菇的質(zhì)量和微觀結(jié)構(gòu)，本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，浸水處理后，香菇重量呈現(xiàn)先慢后快再變慢的變化趨勢，浸水0.5 min～2 min時間段是香菇重量變化最快的階段。同時香菇不同部位吸水能力不同，外層菌皮吸水能力最強，其次是菌柄和菌蓋。浸水處理可以影響農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，通過低場核磁共振可以快速檢測組織內(nèi)部水分狀態(tài)和分布[13,15］，本試驗發(fā)現(xiàn)浸水處理導(dǎo)致香菇內(nèi)部水分狀態(tài)發(fā)生變化，相比于對照，浸水2 min的香菇T22弛豫時間延長、M22弛豫組分比例高。石芳等[11］研究干香菇復(fù)水過程中，半結(jié)合水（T22）是主要的影響因素，而自由水（T23）在復(fù)水完成后變化不大，與本結(jié)果半結(jié)合水起主要作用是相似的。本試驗結(jié)果顯示新鮮香菇中主要是半結(jié)合水和自由水，浸水導(dǎo)致半結(jié)合水顯著增加，表明浸水后水分可快速進入香菇內(nèi)部。

香菇屬于多細胞真菌，由大量菌絲構(gòu)成[12］，從微觀結(jié)構(gòu)上，香菇外層菌皮中分布有大量菌絲，并且，香菇吸水能力的差異與微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)浸水處理導(dǎo)致了表面菌絲發(fā)生折疊，這可能是浸水導(dǎo)致菌皮褐變的主要原因。本試驗結(jié)果為研究水分在香菇品質(zhì)上的影響提供了一定參考依據(jù)，然而，對于香菇采后水分變化、褐變產(chǎn)生的機理，還需要開展廣泛的研究。