乳酸钙处理结合纳米包装提升金针菇贮藏品质

张雨，贠建民，毕阳，王霆，刘宏

(甘肃农业大学 食品科学与工程学院，甘肃 兰州，730070)

金针菇(Flammulinavelutipes)学名毛柄金钱菇，隶属伞菌目白蘑科金针菇属，在世界范围内广泛分布，深受东亚地区消费者的喜爱，在食用菌消费量上排名世界第四[1-2]。金针菇作为一种优质的食用菌，不仅拥有独特的风味和滑嫩的口感，而且富含人体所需的多种必需氨基酸和生物活性物质，具有较高的食药价值[3]。其所含的多糖、构菌素、粘多糖等活性物质具有调节机体免疫、抗肿瘤、抗疲劳、降低胆固醇等作用，对人体具有很好的保健功效[4]。然而采后金针菇含水量较高，呼吸代谢和蒸腾作用旺盛，贮运过程中极易发生组织失水、褐变、开伞、菌柄伸长等品质劣变现象，严重制约了金针菇的生产流通，给金针菇产业造成了巨大的经济损失[5]。目前，采后金针菇的常规保鲜方法主要有气调保鲜、辐照保鲜、生物活性涂膜和化学试剂保鲜[6]。其中，气调保鲜效果较好，但对于设备的要求较高；辐照保鲜的安全性一直备受消费者的关注，经辐照保鲜的产品不易被消费者接受；生物活性涂膜保鲜不仅操作繁琐，且成本较高；化学试剂保鲜易出现试剂残留的问题，危害消费者健康。

近年来，随着纳米材料领域的快速发展，纳米包装材料因其独特的组成和结构，表现出良好的阻隔性、抗菌性和生物降解性，其热稳定性和机械性能都有了很大提升，成为了一种延长果蔬保质期的有效手段，受到了国内外专家学者的广泛关注[7-9]。HU等[10]发现，纳米材料能够显著提高猕猴桃的抗氧化酶活性，促进总酚和抗坏血酸的积累，延迟猕猴桃的成熟，可使贮藏期延长到42 d。YANG等[11]利用纳米包装袋保鲜金针菇，发现纳米包装处理能够维持线粒体膜和结构的完整性，降低呼吸速率和能量代谢，从而延缓金针菇衰老。

钙作为果实生长发育和细胞分裂的一种重要元素，不仅具有调控细胞壁合成和细胞极性生长的作用，还具有缓解各种非生物或生物胁迫的作用[12-13],其生物调节作用可促进细胞膜选择性相关功能蛋白的表达，减缓膜脂过氧化作用，增加生物膜的稳定性[14]。钙也可以通过结合生物膜上的蛋白质和脂肪，抑制细胞膜的流动性，维持细胞壁膜结构与功能的稳定，参与调节采后果蔬的生理代谢[15]。目前，钙盐处理的相关研究在茄子[16]、梨[17]和猕猴桃[18]等果蔬的保鲜上均有报道。在食用菌保鲜方面，研究表明乳酸钙结合真空处理能延缓双孢菇劣变，提高贮藏品质[19]。但是钙处理对金针菇采后保鲜方面的研究较少，将钙盐处理结合纳米包装应用于金针菇采后贮藏更是鲜有报道。

因此，本试验通过乳酸钙浸泡处理结合新型纳米材料包装，研究其对金针菇贮藏期间品质变化的影响，旨在为金针菇贮藏期间的减损保质提供理论依据，并为金针菇商业化保鲜提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白色品系金针菇采购于天水众兴菌业科技有限公司，在(4±1)℃下预冷24 h后，挑选菇体形态完整、色泽亮白、菌盖无开伞、无机械损伤的金针菇作为试验材料，冷链运送至实验室。

包装材料：新型聚乙烯基纳米保鲜膜(产品型号：FMSXNMV)，上海复命新材料科技有限公司提供；普通PE保鲜膜，桐城市建兴包装有限公司；PP硬质盒托盘, 规格180 mm×120 mm×30 mm，诸城市万瑞塑胶有限公司。

主要试剂：聚乙二醇6000、交链聚乙烯吡咯烷酮、邻苯二酚、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、聚乙二醇辛基苯基醚、牛血清蛋白、没食子酸等试剂均为分析纯，天津光复精细化工研究所生产。

1.2 主要设备

TGL-16台式高速冷冻离心机，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；WZB系列便携式数显折光仪，上海精密科学仪器有限公司；CI6X系列色度计，爱色丽有限公司；TU-1810系列紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；JFQ-3050H型红外果蔬呼吸测定仪，北京均方理化研究所；HWS-26电热恒温水浴锅，上海一恒科学仪器有限公司；FA1204B电子分析天平，上海佑科仪器仪表有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理方法

将新鲜金针菇随机均分为4组，进行不同处理：对照(CK)组：将金针菇完全浸入蒸馏水中浸泡5 min，捞出沥干后放入PP托盘用PE保鲜膜包装；纳米包装组：蒸馏水浸泡5 min，捞出沥干后放入PP托盘用纳米保鲜膜包装；乳酸钙处理组：在前期预实验的基础上，选用15 g/L的乳酸钙溶液将金针菇浸泡5 min，捞出沥干后放入PP托盘用PE膜包装；复合处理组：用15 g/L的乳酸钙溶液浸泡5 min，捞出沥干后放入PP托盘用纳米保鲜膜包装，每个处理进行3次重复。每个托盘放置约150 g金针菇，将处理后包装好的金针菇放入冷库[(2±1)℃、相对湿度80%～90%]中贮藏，每5 d取样观察并测定相关指标，每个指标测定重复3次。

1.3.2 指标测定方法

1.3.2.1 感官评价

参照SUN等[20]方法，由5位经过培训的人员组成小组，从金针菇的色泽、开伞度、菇体黏度、气味及风味方面进行感官测评，结果以0～5分表示，评价标准详见表1。

表1感官评价评分表Table 1 Sensory evaluation criteria

1.3.2.2 失重率的测定

通过测定贮藏前后包装中的金针菇质量确定质量损失，以质量损失与初始质量的百分比表示[21]。

1.3.2.3 呼吸强度的测定

参照寇晓虹等[22]方法稍作修改，取约150 g金针菇放入果蔬呼吸测定仪中测定，呼吸强度通过公式(1)计算：

(1)

式中：呼吸强度单位为mg(CO2)/(kg·h)；ω1,金针菇呼吸后测得的CO2质量分数，mg/kg；ω0,放置金针菇前测得的空白值，mg/kg；V,呼吸容器的体积，m3；t,金针菇的放置时间，h。

1.3.2.4 白度的测定

白度值测定参照JIANG[23]的方法并修改，利用色度计每隔5 d测定菌盖的白度值，用L值表示，每个处理重复测10次，结果取平均值。

1.3.2.5 丙二醛含量的测定

采用硫代巴比妥酸法[24]，测定3次取平均值，以mmol/kg表示。

1.3.2.6 总酚含量的测定

参照李志啸等[25]方法并修改。称取切碎的金针菇2 g，加入体积分数1% HCl-甲醇溶液，冰浴条件下研磨成匀浆，然后用1% HCl-甲醇溶液洗涤研钵，转移至20 mL刻度试管中，用1% HCl-甲醇溶液定容后混匀，在4 ℃避光提取30 min，于10 000 r/min低温离心20 min，取上清液于760 nm处测定吸光度，以1% HCl-甲醇溶液为对照。以没食子酸作标准曲线用于计算样品中的总酚质量分数(mg/g)。

1.3.2.7 多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)活性的测定

参照曹建康等[26]的方法测定。粗酶液制备：取1 g样品加入2 mL含1 mmol聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)、体积分数4% PVPP和体积分数1% Triton X-100的醋酸-醋酸钠提取缓冲液，冰浴下研磨成浆，于10 000 r/min 冷冻离心20 min，收集上清液保存备用。PPO活性测定：在试管中加入4.0 mL醋酸-醋酸钠缓冲液和1.0 mL 50 mmol/L 邻苯二酚溶液，最后加入500 μL 酶提取液，立即计时，反应15 s后在420 nm处测定初始吸光度，以后每隔60 s测定1次，连续测定360 s。通过公式(2)计算PPO活性：

(2)

式中：ΔOD420,每分钟反应混合液吸光度变化值,min/g；V1,样品提取液总体积，mL；V2,样品提取液体积，mL；m，样品质量(鲜重)，g。

1.3.2.8 营养成分的测定

可溶性固形物含量参照李瑶[27]的方法；可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝法[26]，单位为mg/g。

1.4 数据分析

采用Excel 2010统计数据，所有数据为3次重复试验所得，计算平均值和标准误差；采用Origin 8.0绘制图表；采用SPSS 18.0对数据进行Duncan’s多重比较以及显著性分析，显著性水平设置为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同处理对金针菇贮藏期间感官品质的影响

由表2可以看出，金针菇的感官评分随着贮藏时间的推移呈现下降的趋势。但处理组金针菇的感官评分在贮藏后期明显高于对照组，呈现出显著性差异(P<0.05)。贮藏20 d对照组金针菇感官评分下降至11.4分，表现为菇体表层明显褐变发黏、大量的菌盖增大开伞、失去金针菇特有的芳香味、产生异味，且菌柄出现明显伸长现象，失去原有的商品价值。与对照组金针菇相比，纳米包装组能够明显抑制金针菇的菇体褐变、减少异味生成。乳酸钙处理组在抑制金针菇菌盖开伞、菌柄伸长方面优势明显。但是，乳酸钙处理会使金针菇菌体略微发黄、抑制金针菇芳香味释放。乳酸钙结合纳米包装处理对提高贮藏期间金针菇的感官品质具有协同效应，能够较好地保持金针菇的感官品质，更有利于金针菇保鲜。

表2 金针菇在贮藏期间的感官品质评分Table 2 Sensory scores of the Flammulina velutipesduring storage

注：总体评分中同行肩标不同小写字母表示各处理组差异显著，在P<0.05水平差异显著性

2.2 不同处理对金针菇贮藏期间失重率的影响

失重率高低直接影响食用菌的经济价值和营养价值，是一项衡量食用菌在贮藏期间品质变化的重要指标[28]。金针菇贮藏期间含水量较高且呼吸代谢旺盛，易发生水分蒸发和营养物质消耗，导致失重率明显增加。因此，抑制失重率上升对于提高金针菇贮藏品质具有重要作用。由图1可知，随着贮藏时间延长，不同处理组的金针菇失重率均呈现上升趋势，且在贮藏后期对照组失重率明显高于另外3个处理组。从贮藏第10天起，纳米包装组和乳酸钙处理组的失重率显著低于对照组，表明纳米包装及乳酸钙处理均能够抑制金针菇失重率上升，但二者间没有显著性差异(P>0.05)。贮藏20 d时，对照组、纳米包装组及乳酸钙处理组失重率比同期复合处理组分别高0.75%、0.38%、0.25%，且各处理组间呈现显著性差异(P<0.05)，表明复合处理组对于抑制失重率上升效果最佳，乳酸钙及纳米包装处理组次之，CK组效果最差。

图1 不同处理对金针菇贮藏期间失重率的影响Fig.1 Effect of different treatments on weight loss rate of Flammulina velutipes during storage

2.3 不同处理对金针菇贮藏期间呼吸强度的影响

采后食用菌的呼吸作用与其子实体的生理衰老直接相关，也是一项评价食用菌品质变化的重要指标[29]。采后金针菇通过呼吸作用消耗自身营养物质来提供其生命活动所需的能量。由图2可知，金针菇采后呼吸强度曲线呈现先上升后下降再上升的趋势。贮藏开始时，前期预冷处理抑制了呼吸作用，导致呼吸强度值最低，且各组之间无显著性差异(P>0.05)。随着贮藏时间的延长，CK组和纳米包装组的金针菇在第5天出现第一个峰值，而乳酸钙处理和复合处理延缓了呼吸高峰的出现，使呼吸高峰在第10天出现。随后呼吸作用下降，可能因为包装袋内氧含量下降，减缓了呼吸作用。贮藏后期，金针菇呼吸作用再次增强，可能与微生物侵染有关。在第20天时，CK组、纳米包装组、乳酸钙处理组、复合处理组的呼吸强度分别为60.32、57.19、55.97、53.99 mg CO2/(kg·h)，复合处理组呼吸强度值最低，且与其余3组呈现显著性差异(P<0.05)。由此表明，复合处理能够降低呼吸作用，延缓金针菇衰老，保持较高的贮藏品质。

图2 不同处理对金针菇贮藏期间呼吸强度的影响Fig.2 Effect of different treatments on respiration intensity of Flammulina velutipes during storage

2.4 不同处理对金针菇贮藏期间白度的影响

白度作为衡量金针菇商品价值的重要指标，其值大小与褐变程度直接相关，褐变越严重，L越小，金针菇商品价值越低。由图3可知，金针菇菇盖白度随着时间的延长呈现不断下降的趋势，且在贮藏后期下降更为剧烈。乳酸钙处理后会使金针菇色泽略微发黄，导致0 d时L低于纳米包装组和对照组，但未达到显著性差异(P>0.05)。随着贮藏时间的延长，CK组的白度剧烈下降，使其在贮藏后期显著低于其他各组。贮藏第15天时，乳酸钙处理组的白度比纳米包装处理组低1.63，呈现显著性差异(P<0.05)，表明纳米包装组在延缓金针菇白度下降方面优于乳酸钙处理组。贮藏末期时，CK组、纳米包装组、乳酸钙处理组、复合处理组的白度分别为79.49、83.35、81.94、84.59，各组间均呈现显著性差异(P<0.05)，复合处理能够显著抑制褐变发生，延缓白度下降。

图3 不同处理对金针菇贮藏期间菌盖白度的影响Fig.3 Effect of different treatments on whiteness value of cap of Flammulina velutipes during storage

2.5 不同处理对金针菇贮藏期间丙二醛含量的影响

在果蔬衰老过程中，细胞膜脂过氧化程度增加，丙二醛作为膜脂过氧化产物大量积累，导致多酚氧化酶和酚类物质的区室化分布被打破，使其接触产生褐变[24]。丙二醛含量反映出膜结构的损害程度和组织衰老程度，其含量高低与膜脂过氧化程度直接相关[30]。因此，测定贮藏过程中的丙二醛含量对评价金针菇品质具有重要意义。由图4可知，在贮藏期间，不同处理的金针菇丙二醛含量变化趋势相似，均呈现上升趋势，且贮藏前期上升缓慢，后期上升较快。从贮藏10 d起，CK组处理金针菇的丙二醛含量显著高于另外3组(P<0.05)，表明乳酸钙处理、纳米包装及复合处理均能抑制金针菇的膜脂过氧化程度，减少丙二醛的积累。贮藏至20 d时，复合处理组的丙二醛含量分别比纳米包装组和乳酸钙处理低0.45、0.20 mmol/kg。由此可知，复合处理组对于抑制金针菇丙二醛的积累效果最优，纳米包装与乳酸钙共同处理表现出了一定的协同效应。

图4 不同处理对金针菇贮藏期间丙二醛含量的影响Fig.4 Effect of different treatments on malondialdehyde content of Flammulina velutipes during storage

2.6 不同处理对金针菇贮藏期间总酚含量的影响

酚类化合物作为食用菌中主要的抗氧化物质，对预防癌症和心血管疾病具有明显功效[31]。酚类物质也可以作为底物与多酚氧化酶反应生成醌，醌类物质进一步氧化聚合形成褐色素，进而导致食用菌褐变。总酚含量的测定对评价金针菇品质亦有重要意义。由图5可知，在贮藏期间，金针菇中的总酚含量呈现先上升后下降的趋势。在贮藏第5天，总酚含量达到最高峰，可能与贮藏前切根、预冷等处理造成的外界胁迫有关[32]。贮藏后期，CK组总酚含量显著低于纳米包装组、乳酸钙处理组与复合处理组(P<0.05)，可能参与金针菇酶促褐变，导致其含量降低。贮藏第20天时，复合处理组的总酚含量分别比CK组、纳米包装组和乳酸钙处理组高19.15%、8.51%、10.64%，呈现显著性差异(P<0.05)。由此，表明复合处理对于延缓总酚含量降低，减轻褐变程度效果最优。

图5 不同处理对金针菇贮藏期间总酚含量的影响Fig.5 Effect of different treatments on total phenol content of Flammulina velutipes during storage

2.7 不同处理对金针菇贮藏期间PPO活性的影响

PPO在自然界广泛分布，在大多数果蔬中均有发现。PPO能够催化酚类物质生成深色物质，导致食用菌褐变。因此，控制PPO活性对提高食用菌贮藏品质具有重要意义[33]。不同处理对金针菇PPO活性的影响如图6所示，贮藏前5 d，PPO活性上升很快，可能因为采摘导致金针菇发生损伤，机体为应对外界胁迫，使PPO活性增强，产生更多的酚类氧化产物和木质素类物质用来保护机体[34]。随着贮藏时间延长，PPO活性不断升高，造成菇体褐变严重，此结果与金针菇白度变化相一致。贮藏第5和10天，纳米包装组PPO活性明显低于CK组和乳酸钙处理组，并与之形成显著性差异(P<0.05)。贮藏第20天时，复合处理组PPO活性比纳米包装组和乳酸钙处理组低1.12、1.43 U/g，具有显著差异(P<0.05)。由此可知，纳米包装和乳酸钙浸泡的复合处理在贮藏后期能有效地控制PPO活性，减轻金针菇的酶促褐变，且其效果优于各自单独处理。

图6 不同处理对金针菇贮藏期间PPO活性的影响Fig.6 Effect of different treatments on PPO activity ofFlammulina velutipes during storage

2.8 不同处理对金针菇贮藏期间营养成分的影响

2.8.1 不同处理对金针菇贮藏期间可溶性固形物含量的影响

金针菇贮藏期间可溶性固形物的含量不仅与自身的呼吸代谢程度有关，也与微生物侵染导致的大分子物质降解有关[35]。因此，贮藏期间金针菇可溶性固形物含量的变化可以反映出金针菇的品质变化和新鲜程度。由图7可知，贮藏期间对照组和纳米包装组金针菇可溶性固形物的变化呈现先剧烈下降后上升再下降的趋势，其他2个处理组则呈现持续下降趋势。可溶性固形物含量下降主要由贮藏期间金针菇的呼吸作用消耗导致，而含量上升可能与金针菇失水导致的可溶性固形物相对含量上升以及蛋白质等大分子的降解有关[36]。贮藏第10天时，纳米包装的金针菇可溶性固形物含量为6.7%，与CK组形成显著性差异(P<0.05)，但未与其它处理形成显著性差异(P>0.05)。随着贮藏时间的延长，纳米包装对保持金针菇可溶性固形物的效果不断减弱，复合处理组和乳酸钙处理组的效果不断增强，且优于纳米包装组。在20 d时，复合处理的金针菇可溶性固形物含量分别比纳米包装组和乳酸钙处理组高0.8%和0.4%，与纳米处理组呈现显著性差异(P<0.05)，与乳酸钙处理组差异不显著(P>0.05)。因此，复合处理与其他处理相比，对金针菇可溶性固形物的保持具有更好的效果。

图7 不同处理对金针菇贮藏期间可溶性固形物含量的影响Fig.7 Effect of different treatments on soluble solids content of Flammulina velutipes during storage

2.8.2 不同处理对金针菇贮藏期间可溶性蛋白含量的影响

可溶性蛋白含量是一项评定食用菌衰老的重要指标，因金针菇采收后，子实体内蛋白酶依然活跃，能够分解蛋白产生小分子物质，导致其含量在贮藏期间持续降低[37]。不同处理对贮藏期间金针菇可溶性蛋白的影响如图9所示。

图8 不同处理对金针菇贮藏期间可溶性蛋白含量的影响Fig.8 Effect of different treatments on soluble protein content of Flammulina velutipes during storage

在20 d的贮藏时间内，可溶性蛋白含量呈现不断降低的趋势，且在第10、15、20天时，各处理组的可溶性蛋白含量均显著高于CK组(P<0.05)。由此，我们可知纳米包装、乳酸钙处理及二者复合处理均具有抑制蛋白水解酶的活性，延缓可溶性蛋白含量下降的作用。贮藏第10、15和20天时，乳酸钙处理组可溶性蛋白含量分别比纳米包装组分别高0.70、0.40、0.19 mg/g，在第10和15天呈现显著性差异，表明乳酸钙处理在延缓可溶性蛋白下降方面效果更优。除了第10天外，复合处理金针菇的可溶性蛋白含量均比乳酸钙处理组高，且在第15和20天时，呈现出差异显著(P<0.05)。因此，对于延缓金针菇可溶性蛋白的降低，提高可溶性蛋白含量，复合处理的效果最优。

3 结果与讨论

目前研究表明，钙处理通过维持细胞壁和细胞膜结构与功能的稳定，进而保持果实营养成分，延缓采后果蔬衰老[15]。乳酸钙作为一种绿色安全的保鲜剂，成本低廉，在人体内能够正常代谢，不会对人体产生毒副作用。采后的金针菇通过呼吸作用消耗自身营养物质来维持正常的生命活动，其呼吸强度越高，品质下降越快。本实验发现乳酸钙处理能够延迟金针菇呼吸高峰的出现，降低贮藏期间的呼吸强度，从而提高了金针菇的贮藏品质，这与沈奇等[38]的研究结果相一致。可溶性固形物和可溶性蛋白作为金针菇的重要品质指标，其含量与金针菇的呼吸作用密切相关。乳酸钙处理能够保持较高的可溶性固形物和可溶性蛋白含量，起到抑制内部营养物质降解和转化的作用，也与乳酸钙处理降低金针菇呼吸强度的作用密切相关。乳酸钙处理还具有抑制金针菇菌柄伸长、菌盖开伞的作用，对延缓金针菇后熟具有显著效果。但是，目前对此尚未有深入研究，其机理还需进一步探究。

纳米包装与普通PE包装相比，具有更低的透湿率和透氧率，能够更好地维持包装内低氧高湿的环境[39]。包装内湿度较高能够降低采后金针菇的蒸腾作用，有助于最大程度地降低金针菇质量损失，防止金针菇失水萎蔫。氧气作为酶促褐变和膜脂过氧化的底物，其含量高低直接影响了金针菇的贮藏品质。纳米包装维持的低氧环境能够抑制膜脂过氧化，保持细胞膜系统的完整性，减少PPO和酚类物质接触，从而抑制了酶促反应，延缓了金针菇L的下降。另外，低氧环境能够抑制微生物的生长繁殖，防止其侵染金针菇，减少了金针菇的腐败变质和不良气味的生成。YANG等[11]还发现，纳米包装能够调节金针菇的呼吸作用，减少活性氧积累，增强磷酸戊糖途径中关键酶的活性，从而抑制活性氧的损伤，保持较高的贮藏品质。本实验中纳米包装有效地保持了金针菇的白度，减低了丙二醛含量，抑制了PPO活性，从而保持了较高的感官品质。

乳酸钙处理使菇体内钙离子含量升高，进而起到调控金针菇生理代谢的作用。通过降低呼吸强度和维持细胞壁及细胞膜结构和功能的完整，起到保鲜金针菇的作用。纳米包装则是利用纳米材料的特殊结构，给金针菇提供一个高湿低氧的环境，从而起到保鲜的作用。复合处理首先利用乳酸钙浸泡增强金针菇的抗逆性，再利用纳米材料为金针菇提供低氧高湿的贮藏环境，使其结合了2种保鲜方法的优点，起到协同作用。

综上实验结果表明，纳米包装、乳酸钙处理及其二者复合处理均能提升金针菇的贮藏品质，延缓金针菇采后衰老。纳米包装主要通过抑制褐变、调节活性氧代谢，减少膜脂过氧化，维持了金针菇正常的感官品质；乳酸钙处理通过降低呼吸速率、减少质量损失，从而降低了能量代谢，减少了糖酸及蛋白损失，维持了金针菇的品质；乳酸钙处理结合纳米包装能起到协同作用，更好地保持金针菇的贮藏品质，贮藏期延长至20 d。