食用菌采后品質變化及物理保鮮技術研究進展

楊永佳，孔芃，景賽，朱璧合，王彩蓮，侯德華，寇莉萍

食用菌采后品質變化及物理保鮮技術研究進展

楊永佳，孔芃，景賽，朱璧合，王彩蓮，侯德華，寇莉萍*

（西北農林科技大學 食品科學與工程學院，陜西 咸陽 712100）

綜述國內外不同物理技術在食用菌保鮮上的研究進展，為進一步提升鮮食食用菌品質及延長其貯藏期提供參考。結合食用菌在貯藏期內出現的品質劣變現象，如褐變軟化、水分流失及營養物質消耗等，總結物理保鮮技術（如低溫保鮮、氣調技術、輻照技術、光照技術、電磁技術等）在食用菌采后的應用，分析不同物理保鮮方法的保鮮機制及應用效果。物理技術可減緩食用菌采后劣變的進程，保持食用菌的新鮮品質，延長其貨架期，將在食用菌保鮮上發揮更大的作用。不同的保鮮方式適用于一定的場景，在實際生產中應結合食用菌的特性、操作條件、經濟效應，選擇適宜的保鮮方式。

食用菌；品質劣變；物理保鮮；貯藏

食用菌具有高蛋白、高膳食纖維、低脂肪、低熱量的特點，是公認的良好營養來源和健康食品[1]。我國食用菌的產量豐富，2021年食用菌產量超4 000萬t，占世界產量的75%以上，主要品種有香菇、平菇、杏鮑菇、金針菇等[2-3]。由于食用菌新陳代謝旺盛，且采后運輸跨度大，因此其貯藏保鮮不易，易出現腐敗變質，在常溫下僅能保存2～4 d，制約了食用菌的產業發展[4]。由此可見，采用適宜的保鮮手段抑制食用菌的生理活動、保持其新鮮品質、延長其貨架期具有非常重要的現實意義。食用菌的保鮮方法包括化學保鮮、物理保鮮及生物保鮮等。其中，化學保鮮能夠短時間達到良好的保鮮效果，但伴隨著化學殘留的風險[5]；生物保鮮具有綠色、天然等優點，但往往難以滿足大規模生產的需求[6]；物理保鮮也存在一些問題，如能耗較高、設備成本昂貴，但它具有無化學殘留、對營養成分破壞小等特性，使其成為主要的食用菌保鮮方式[7]。文中從食用菌采后品質劣變現象及其原因出發，歸納目前用于食用菌保鮮的物理方法，并分析各物理方法的優缺點及適用性，并對物理保鮮技術的發展方向進行展望，以期為食用菌采后保鮮提供參考，更好地促進我國食用菌產業的發展。

1 食用菌采后品質變化

食用菌具有水分含量高、呼吸率高、水平酶活性高、表面缺乏保護結構等特點，在貯運過程中易發生失水皺縮、褐變軟化等品質劣變現象[3]。呼吸速率的增高、對酶促褐變的敏感性增強及微生物侵染的易發性是食用菌采后品質劣變和貨架期縮短的主要原因[8]。食用菌采后品質劣變與其呼吸代謝、能量代謝和活性氧代謝之間關系密切，其中呼吸作用和能量代謝均會產生具有細胞毒性作用的活性氧，這些活性氧分子會對細胞造成氧化損傷，進一步促進其品質的劣變[9-10]。

1.1 感官品質下降

1.1.1 色澤

顏色是影響消費者購買行為的最直觀因素。褐變是食用菌采后品質劣變的普遍現象，菇體邊緣的褐變程度通常比其他部位更嚴重，特別是對杏鮑菇、雙孢菇等白色菇類商品價值的影響較大。食用菌褐變有酶促褐變和非酶促褐變，主要由酚類化合物參與的酶促褐變所致[11]。此外，微生物的入侵也是造成食用菌褐變的一大因素，如食用菌中優勢微生物假單胞菌分泌的細菌毒素不僅會破壞細胞膜，還會參與變色反應[12]。

1.1.2 質構

采后食用菌的質構變化表現為硬度下降、韌度增加。食用菌的木質化和軟化腐爛由自身生理代謝、外部機械損傷及微生物侵染等多種因素所致。食用菌不斷進行呼吸作用，消耗了自身的有機物，使其逐步衰老軟化[13]。子實體經機械損傷后會觸發自噬自溶的應激生理反應，導致細胞壁斷裂、細胞膜消融[14]。同時，暴露于環境中的組織易感染致腐菌，加速軟化發生。韌性增加是由木質素積累所致，表現為菇體呈海綿狀、脆度降低，主要發生在菌柄部位[15]。

1.1.3 風味

風味是評判食用菌品質的重要指標之一。食用菌的風味成分復雜，由多種化合物共同作用產生，其風味與核苷酸代謝、脂肪酸代謝、氨基酸代謝及美拉德反應有關[16]。揮發性物質（如八碳化合物和含硫化合物）是產生食用菌特征性香味的關鍵物質，非揮發性物質（如呈味核苷酸、呈味肽等）主要影響滋味的形成[17-18]。食用菌的風味受到產地、成熟度、加工方式、貯藏條件的影響，出現異味通常表示其品質下降[19]。

1.2 水分流失

水分是影響食用菌風味和口感的關鍵因素，其含量是判斷食用菌新鮮度的重要依據，當食用菌的失水量達到自身質量的5%時，表示已失去商品價值[5]。食用菌采后水分的流失主要由呼吸作用、蒸騰作用及機械損傷所致。失水過多不僅會使子實體表面褶皺、卷曲、開裂，還會使其風味和質量發生變化，導致商品價值下降[20]。

1.3 營養物質消耗

食用菌在采后無法從環境中獲取養分，只得不斷消耗營養物質（如多糖、蛋白質、氨基酸、脂類等）和水分，以維持自身代謝所需能量[21]。菌褶部分消耗了大部分的營養物質，而碳水化合物的消耗會使菇體發生質量損失。在貯藏過程中，細胞壁多糖含量的下降致使食用菌發生軟化。此外，部分蛋白質降解后的游離氨基酸被氧化成醌類物質，也會造成褐變，即食用菌的多種劣變進程是相互關聯的[22]。

2 物理保鮮技術

2.1 低溫保鮮

低溫保鮮包括冷藏保鮮、速凍保鮮和冷凍干燥保鮮等。冷藏是常見的貯藏和保鮮食用菌的方式，能有效抑制菌蓋開傘和菌柄伸長，降低呼吸作用。大部分食用菌適宜的貯藏溫度為0～5 ℃，草菇類高溫型食用菌除外，在貯藏溫度低于10 ℃時草菇會發生軟化、腐爛等冷害現象[23]。冷藏保鮮是一種簡單易行的保鮮方式，但單純冷藏往往只能在短時間內保持其新鮮品質，實際應用中常將冷藏作為基礎保鮮手段，并與氣調技術、輻照技術等聯合使用，從而對食用菌進行保鮮。

速凍保鮮是將食用菌快速降溫至冰點以下，以抑制酶活性和微生物的生長。何政宇等[24]發現?60 ℃靜止空氣凍結可有效降低杏鮑菇的汁液流失率，保持杏鮑菇的品質。冷凍干燥是將食用菌在低溫下進行預凍，然后在真空環境下進行干燥處理，能最大限度地保持食用菌的營養品質和感官品質。經真空冷凍干燥后，猴頭菇的可溶性糖、游離氨基酸等含量能得到有效保留，從而維持了原有風味[25]。速凍保鮮和冷凍干燥保鮮可用于食用菌的長期貯藏，但速凍后食品的水分會析出，且冷凍干燥的成本和能耗較高，這也是不可忽視的問題。

2.2 氣調保鮮

氣調保鮮是在冷藏的基礎上通過改變包裝內氣體成分的比例，以抑制其生理代謝活動，減少營養物質的消耗，它是農產品規模化保鮮的主要方法之一。氣調技術包括主動氣調技術和自發氣調技術，主動氣調技術是根據需要，人為地充入氮氣、二氧化碳、氧氣、氬氣[26]等，以置換出包裝內的空氣。多數研究認為，高濃度CO2和低濃度O2的氣體環境能抑制食用菌的生理代謝。如張沙沙等[27]研究發現，氣調貯藏（體積分數為6%的O2和10%的CO2）延緩了蘭茂牛肝菌呼吸峰的出現，保持了較低的超氧化物歧化酶活性及多酚氧化酶活性。也有研究發現，高濃度的氧氣環境（O2的體積分數≥50%）能抑制食用菌呼吸速率，并減少食用菌膜脂氧化程度，增加酚類物質，從而增大抗氧化性[28-29]。自發氣調是利用果蔬自身的呼吸作用和保鮮袋的透氣性形成動態的平衡氣體環境[30]。李萍等[31]采用3種包裝袋對羊肚菌進行貯藏，研究發現，采用微孔包裝后羊肚菌的可溶性固形物和多酚含量維持在較高水平。氣調庫在生產中已廣泛使用，并發揮著實際效用，但還需進一步探究不同品種食用菌適宜的貯藏溫度、濕度和氣體成分。隨著氣調保鮮技術和材料的發展，基于納米材料、生物活性成分和可生物降解的復合包裝越來越受到關注[32-33]。

2.3 輻照保鮮

2.3.1 γ射線

γ輻射具有很強的穿透力，在食品中常利用鈷60釋放的高能量γ射線破壞微生物的核糖核酸和蛋白質，進行殺菌消毒。Akram等[34]研究發現，采用1.0 kGy γ射線處理能延緩杏鮑菇顏色、質量的下降，采用3.0 kGy γ射線處理則會導致杏鮑菇色澤、質地發生有害變化。Shi等[20]研究了γ射線處理后香菇在冷藏20 d后含水量的變化情況，結果表明，采用1.0 kGy輻照處理后香菇表現出保留水分的能力，而采用2.0 kGy輻照處理會引起水樣滲出和菌蓋萎蔫。

2.3.2 電子束

電子束輻照保鮮技術通過電子加速器產生的電子束射線破壞微生物的DNA、細胞膜結構，使其正常生理功能喪失。一般認為，電子束輻照產生的過量活性氧會造成核苷酸、蛋白質等大分子發生氧化損傷，但經適宜的輻照劑量處理后，低濃度活性氧可激活防御系統，保持果蔬采后的抗氧化特性[35]。張玉等[36]采用電子束輻照對鮮香菇的抗氧化能力進行了研究，發現采用2.0 kGy輻照劑量能減少丙二醛的積累，在貯藏末期其含量比未輻照組低23.94%。還有研究發現，采用0.6～0.9 kGy電子束處理可將滑菇的貯藏期延長3～5 d[37]。

2.3.3 X射線

X射線由高能電子束轟擊重金屬時突然減速時產生，其發射的光子具有連續、廣泛的能譜。Dong等[38]研究發現，采用X射線處理對雙孢菇的貯藏品質和抗氧化能力有著積極作用，在貯藏結束時1.0 kGy處理組的硬度比未處理組的硬度高出43.68%，推測X射線延緩雙孢蘑菇的褐變是通過抑制細胞膜通透性的增加和丙二醛的積累，提高超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性實現的，表明X射線處理是一種有效的雙孢菇保鮮物理方法。

近年來，輻照技術在食用菌保鮮上的處理條件、貯藏期及保鮮效果如表1所示，可以看到，輻照處理能有效抑制微生物的繁殖，并保持食用菌的新鮮品質。輻照處理除了能降低食用菌的微生物負載、延長其貯藏期外，還是一種有效降低食品致敏性的安全手段[42]。目前，在食用菌上用于保鮮的輻射源主要有γ射線、電子束、X射線。不同種類的食用菌種類，其適宜保鮮的輻照劑量存在差異，采用不適宜的劑量反而會對食用菌的營養物質和感官品質產生不利影響[43]。在實際生產中，γ射線的輻照效果顯著，但存在一定操作危險性，不適于規模化生產。與γ射線輻照相比，采用電子束輻照具有加工時間短、加工流程簡單、輻照過程更易啟停等特點，適于產業化和規模化生產[36]。針對X射線的研究集中在抑制食源性致病菌上，它在果蔬中的應用不及γ射線和電子束廣泛。輻照在食品上多用于香料、肉制品等高附加值原料的殺蟲滅菌上，在農產品保鮮的研究正在逐步探索中[44]。

2.4 光照保鮮

2.4.1 紫外線

紫外線（Ultraviolet，UV）是波長為10～400 nm的電磁波輻射。短波紫外光能穿透微生物的細胞膜，引起DNA斷鏈、蛋白質合成受阻，導致微生物死亡。許小璐等[45]研究發現，采用4 kJ/m2UV-C處理，可將與褐變相關酶（如過氧化物酶、超氧化物歧化酶）的活性維持在較高水平，并延緩總酚、可溶性蛋白含量的下降，從而抑制香菇的褐變。不僅可以將紫外線照射作為一種保鮮手段，還可作為增加食用菌中維生素D含量的一種營養強化方式。如蔡繼業等[46]采用0.203 mW/cm2中波紫外線照射香菇2 h，將香菇的維生素D2含量從0 μg/g升至104.87 μg/g，且在貯藏過程中香菇的表觀形態、抗氧化活性都較穩定。紫外光在果蔬保鮮上的應用較早，技術成熟且環保節能，但紫外光無法殺滅已經侵入果蔬內部的細菌和真菌。

表1 輻照技術在食用菌保鮮中的應用效果

Tab.1 Effect of irradiation method on edible fungus preservation

2.4.2 發光二極管

發光二極管（Lighting Emitting Diode，LED）是一種將電能直接轉化為光能的半導體發光元件。目前，針對LED的抑菌機制尚無明確定論。有研究認為，LED致死微生物的機制主要是LED照射激活了微生物的內源性光敏分子（細胞色素、黃素、卟啉等），產生了活性氧。活性氧會損害細胞膜，導致細胞內的成分泄漏。活性氧還能直接滅活酶、損傷蛋白質，導致微生物死亡[47]。LED的殺菌效果與波長、照射劑量、產品表面特性有關，其中紅光和藍光在果蔬保鮮中應用較多。朱凱等[48]研究表明，聯合中短波紫外和LED藍光可有效維持鮮切杏鮑菇的色澤、可溶性糖含量，并抑制細胞膜、細胞壁的降解。相較于傳統光源（高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等），發光二極管技術具有光譜殺菌、操作簡便、壽命長的優點[49]，但LED保鮮所需的時間較長。針對不同類型的食用菌，還需要進一步探索最佳的LED光照參數和處理時間。

2.4.3 脈沖強光

脈沖強光（ Intense Pulsed Light，IPL）是由動力單元和氙燈單元組成的脈沖系統發射的瞬時且高強度的脈沖光能量，會產生光熱反應、光化反應或光物理作用，可直接作用于微生物，達到殺菌的目的。Oms-Oliu等[50]研究發現，采用低通量（4.8 J/cm2）脈沖光處理蘑菇片，在保持顏色、營養物質的含量等方面表現較好，但12、28 J/cm2的脈沖光會引起熱損傷，導致褐變。IPL處理還能延緩雙孢蘑菇的開傘、褐變及膜脂氧化，減緩維生素C和總酚含量的下降[51]。采用IPL技術殺滅果蔬、肉制品、食品包裝材料表面的微生物的效果顯著，但其作用機理較復雜，對作用條件的要求較嚴格[52]。

2.5 超高壓保鮮

超高壓保鮮技術采用100 MPa以上的超高靜水壓處理，以達到鈍化酶、殺菌保鮮的效果。與傳統的熱力高壓滅菌相比，超高壓能保持食用菌的鮮度，且對營養物質、組織結構的破壞較小，符合未來食品加工的要求。超高壓技術常用于果蔬汁的殺菌，在食用菌中應用較多的是干燥和生物活性成分提取[53]。還有一些研究指出，杏鮑菇在200 MPa下保壓9 min后，能保持較好的硬度和色澤，有效延緩其劣變進程[54]。然而，超高壓處理會在一定程度上引起細胞膨壓的下降，甚至破壞細胞膜結構，從而導致硬度下降[55]。

2.6 減壓保鮮

減壓保鮮技術是在氣調保鮮技術上發展起來的，通過減壓設備制造低壓、低氧的氣體環境，同時經壓力調節器進行連續換氣，維持壓力的動態恒定。減壓保鮮通過降低環境中氧的含量，促進食用菌中揮發性氣體向外擴散，減弱食用菌的呼吸作用，減少生理病害的發生[56]。有研究發現，采用25.3 kPa和50.7 kPa減壓處理可延緩杏鮑菇色澤、硬度、可溶性固形物等品質指標的下降[13]。減壓處理還能作為一種逆境脅迫，提高食用菌自身的抗性。孫倩倩[21]研究表明，減壓處理可抑制雙孢蘑菇的呼吸速率、膜透性、丙二醛含量和超氧陰離子生成速率的上升。雖然減壓保鮮可減少果蔬的污染和病害，但因罐體容器的成本較高、罐體材料的耐壓性不足、技術不成熟，阻礙了此項技術的推廣。

2.7 超聲波保鮮

超聲波指頻率大于16 Hz的機械振動產生的聲波，其滅菌機制主要依賴于空化作用[57]。空化作用即超聲波在液體介質中產生大量微小氣泡，隨著超聲波的傳播，氣泡逐漸變大，直至臨界狀態而崩潰破裂，局部產生高溫高壓，從而破壞微生物。超聲技術常應用于果蔬采后的清洗、殺菌、保鮮中，具有安全高效的優點。胡宇欣等[58]研究發現，超聲能通過影響磷酸戊糖的代謝來提高抗氧化能力，改善鹿茸菇的貯藏品質。Zan等[57]研究發現，采用超聲波處理（40 kHz、300 W）能有效維持草菇的感官品質和線粒體完整性。單獨采用超聲處理的效果欠佳，常將超聲與其他方式（如乳酸鈣）聯用，以保持食用菌的品質[59]。

2.8 電磁場保鮮

2.8.1 低溫等離子體保鮮

低溫等離子體（Cold Plasma，CP）是由激發源產生的一種氣體電離現象，被稱為繼固、液、氣后物質存在的第4態。當等離子體接觸食品表面時，會形成強氧化性的多種活性含氧基團，這些高活性物質對微生物的DNA和細胞膜具有強烈的氧化作用[60]。Pourbagher等[61]對雙孢蘑菇進行了介質阻擋放電等離子體處理，在貯藏21 d后，蘑菇的顏色、硬度、抗氧化能力保持較好，微生物數量為未處理組的1/3。包裝內等離子體處理即在裝有食品的包裝內部產生等離子體，在殺菌的同時消除處理后污染的可能。Subrahmanyam等[60]研究發現，采用包裝內高氧（體積分數為80%）等離子體處理后，雙孢菇多酚氧化酶的活性降低了29%，且其菌落總數相較于未處理組的菌落總數減少了1.14 lg(CFU/g)。近年來，CP技術在食品保鮮方面顯示出新的應用前景，但關于CP處理過程中是否形成有毒化合物的研究有限，其處理后食品的安全性尚未得到廣泛驗證。

2.8.2 高壓電場保鮮

高壓電場保鮮技術是一種非熱加工技術，在外加電場下可改變微生物膜電位，釋放活性氧分子，從而對食品進行殺菌保鮮[62]。Yan等[63]研究發現，高壓電場延緩了雙孢蘑菇白度、硬度和總酚的下降，并發現高壓電場是通過誘導多酚氧化酶二級結構的重排，破壞三級結構而導致PPO失活，從而減緩菇體的褐變軟化進程。還有研究報道指出，交流電場（600 kV/m，50 Hz，120 min）能抑制平菇中多酚氧化酶和脂氧合酶的活性，延緩褐變和氧化的進程[64]。

2.8.3 磁場保鮮

磁場保鮮是一種溫和的新型保鮮手段，通過低強度磁場影響細胞膜通透性，降低酶活性，抑制微生物生長[65]。楊末堯[12]研究發現，磁場處理主要通過抑制微生物生長來達到保鮮作用，雙孢蘑菇分別經2 mT的靜磁場和交變磁場處理后，在貯藏末期其微生物總量相較于未處理組的微生物總量分別減少了17.79%、25.08%，且磁場處理不會破壞雙孢蘑菇的正常生理代謝。磁場保鮮技術在果蔬保鮮中具有一定的應用潛力，尤其對于需要營養高、保質期長、安全性高的食品保鮮具有一定優勢。受到成本和技術要求的限制，磁場保鮮技術的應用還有待進一步研究和推廣。

3 結語

采后食用菌在內因和外因作用下會發生褐變軟化、營養流失等不可逆的品質劣變現象，導致其貯藏期大大縮短。通過有效的保鮮處理能減緩食用菌的品質劣變過程，減少損耗率，提高經濟效益。物理技術在保鮮方面應用歷史已久，且扮演著重要角色，它主要借用外力殺滅貯藏環境及食用菌表面的微生物，抑制酶的活性和新陳代謝，且對食用菌的外觀品質和營養物質的影響較小，是高效可行、無殘留的保鮮方式。盡管物理保鮮技術已經取得了顯著進步，但在實際應用中仍然存在一些挑戰，如光照保鮮加工時間長，輻照方法可能使食用菌產生不愉快氣味，減壓保鮮易使食用菌風味減淡，超聲方法會增加食用菌的水分，導致其不耐貯藏。此外，輻照設備、減壓設備成本昂貴，脈沖強光、低溫等離子體等技術的殺菌機制及安全性還未得到確切驗證，這些因素限制了其廣泛應用。總之，各種物理技術都具有其獨特的保鮮作用，但在實際應用中，需要綜合考慮食用菌的特性、操作條件和經濟效應等因素，選擇最適宜的保鮮方式。

綜上所述，物理保鮮技術將繼續在食用菌保鮮中發揮主要作用。為了提升鮮食食用菌品質，應進一步研究和改進物理技術，以提高其經濟效益和技術成熟度。納米材料與物理技術的聯用為食用菌的保鮮提供了全新的解決方案，成為未來研究的一個重要方向。物理保鮮方法的環保性和可持續性將受到持續關注，研究和開發環保型的包裝材料和能源將成為一種趨勢。深入探索保鮮機理，從分子、基因水平等角度揭示物理技術對食用菌營養成分、生物活性的具體影響，進一步推動食用菌保鮮技術的發展，為提高食用菌的貯藏品質和經濟效益提供有力支持。

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Progress in Postharvest Quality Change and Physical Preservation Technologies of Edible Fungi

YANG Yongjia, KONG Peng, JING Sai, ZHU Bihe, WANG Cailian,HOU Dehua,KOU Liping*

(College of Food Science and Engineering, Northwest A&F University, Shaanxi Xianyang 712100, China)

The work aims to review the research progress of different physical technologies in China and abroad in the preservation of edible fungi, so as to provide reference for further improving the quality of fresh edible fungi and prolonging their storage period. According to the quality deterioration of edible fungi during storage, including browning and softening, water loss, and nutrient consumption, the application of physical preservation technology, such as low temperature preservation, atmosphere packaging technology, irradiation technology, light technology, and electromagnetic technology in edible fungi after harvest was summarized. The preservation mechanism and application effect of different physical preservation technologies were also discussed. Physical technology will play a larger role in the preservation of edible fungus because it can delay the deterioration of edible fungi after harvest, retain the fresh quality of edible fungi and extend their shelf life. Different preservation technologies are useful in different situations, and the best preservation technology should be chosen based on the properties of edible fungi, operational circumstances, and financial implications in the real production.

edible fungi; quality deterioration; physical preservation; storage

TS255.36

A

1001-3563(2024)01-0139-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.01.016

2023-07-03

陜西省重點研發計劃（2023-ZDLNY-15）