草菇采后生物学特性变化及保鲜技术研究进展

李瑞容 林俊芳 郑倩望 邹 苑 郭丽琼*

（1 华南农业大学食品学院生物工程系，广东广州 510640；2 广东省微生态制剂工程技术研究中心，广东广州 510640）

草菇（Volvariella volvacea）又名兰花菇、麻菇、苞脚菇，属于真菌门（Mycobionta）担子菌纲（Polyporales）伞菌目（Agaricales）光柄菌科（Plamceae）小包脚菇属（Volvariella）。中国是草菇栽培的发祥地，也是全球草菇的最主要栽培国家，产量占全球总产量的80%以上（Bao et al.，2013）。草菇生长在热带和亚热带地区，是一种典型的高温型食用菌，在28～35 ℃的相对高温和80%～90%的相对湿度下形成子实体。草菇的子实体生长发育分为6 个阶段，即针头阶段、小纽扣阶段、纽扣阶段、蛋状阶段、伸长阶段和成熟阶段。在蛋形期采收，草菇的营养价值和药用价值最高，保鲜效果最好。

草菇味道鲜美，香味浓郁，肉质脆嫩，具有较高的营养价值和药用价值（刘学铭 等，2011；Xu et al.，2019）。但是，草菇是最不易贮藏的食用菌之一，其低温自溶和高温开伞的特性极大地缩短了货架期（Jamjumroon et al.，2012）。草菇采收后48 h 内就会迅速发生质量劣变，经济效益大大降低，不仅影响了子实体的采后贮藏与运输，而且严重制约了草菇产业的发展。基于前人对草菇保鲜技术的研究，本文对草菇的采后生物学特性及保鲜技术两方面进行综述，以期为草菇的有效保鲜、延长货架期提供参考。

1 草菇采后的生物学特性

1.1 开伞

由于出菇季节温度较高，草菇子实体采收后，自身的新陈代谢活动较为旺盛，24 h 内菌盖会继续伸长，子实体很快破膜开伞，从卵形子实体变成伞状体。开伞后，草菇的蛋白质、核酸、碳水化合物等营养物质含量均低于纽扣期和蛋形期。研究发现，草菇菌柄的伸长、开伞可能与bZIP 转录因子、MADS-box 转录因子、vv-exp基因以及转录因子VvHox1基因的调控有关（陈志宏 等，2014；卢园萍 等，2015；陈炳智 等，2018a；孟丽 等，2018）。

1.2 褐变

酶活性通常被认为是果蔬褐变的主要原因（Toivonen &Brummell，2008）。研究发现，过氧化物酶不是引起草菇褐变的主要原因，草菇在贮藏过程中发生的褐变现象主要与多酚氧化酶（PPO）活性、VC 含量、总酚含量有关（荣瑞芬 等，2009；Chen et al.，2019）。在酶催化体系中，酚类底物在PPO 的作用下氧化形成黑色素的醌类物质，加速草菇褐变。一般来说，PPO 催化酚类化合物的反应分两步：①单酚羟基化成二酚；② 酚类物质氧化成醌（Toivonen &Brummell，2008）。

此外，在搬运和运输过程中，草菇还容易受到机械损伤而导致褐变（Quevedo et al.，2016），组织中细胞膜的破裂会导致多酚底物与多酚过氧化物酶接触，从而开始褐变反应。

1.3 低温自溶

草菇是一种不耐低温的食用菌，当温度低于10 ℃菌丝体会迅速自溶，子实体会发生软化、液化甚至腐烂等自溶现象。因此，为了延长货架期，许多研究者通常使用低温敏感型的草菇菌株V23、较耐低温的菌株VH3 来研究草菇的自溶现象。草菇低温自溶的原因可分为蛋白质水平、生理代谢水平、基因表达水平3 个方面。

从蛋白质水平上看，草菇的低温自溶可能与蛋白酶相关（陈明杰 等，1995；李世贵 等，2000）。蛋白酶会使蛋白质发生降解，导致草菇大分子蛋白减少，小分子蛋白增多。这也提示草菇低温自溶和品质劣变与其蛋白酶活性密切相关，蛋白酶活性越高，草菇越易腐烂。此外，低温胁迫下Mn-SOD的表达可以抵抗草菇冷害的发生，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等组成的抗氧化酶系统能更有效地清除活性氧（ROS），以增强草菇的低温耐受性（姜威，2014）。

从生理代谢水平上看，较高的海藻糖含量有助于增强草菇对低温胁迫的耐受性（万鹏，2012）。海藻糖磷酸化酶（TP）基因可能是海藻糖代谢的关键基因，在低温胁迫下更倾向于合成海藻糖（Zhao et al.，2018）。因此，通过添加外源海藻糖可以显著改善低温贮藏下草菇子实体的感官特性。类似地，在草菇栽培过程中添加甘露糖醇在一定程度上可改善子实体的低温耐受性（Zhao et al.，2019）。

草菇的基因组测序和基因注释，为在基因组水平上研究草菇低温自溶过程的功能基因奠定了基础（Bao et al.，2013）。草菇的低温自溶作用与一种泛素结合酶E2（UBE2）密切相关，UBEV2 是UBE2的一种类型，UBEV2 可能通过泛素化核糖体蛋白来减少蛋白质的翻译（Gong et al.，2015，2016，2020），因此，通过抑制UBEV2 来改善草菇的耐低温胁迫能力，为今后研究UBE2 抑制剂进行草菇保鲜，提高其市场占有率提供了新思路。

2 草菇的保鲜方法

近年来，关于草菇保鲜的研究取得了一些进展，贮藏方法可分为4 类：相对低温保鲜、物理保鲜、化学保鲜和分子技术保鲜。物理保鲜包括气调包装、辐照保鲜和超声波结合湿度保鲜等，化学保鲜包括保鲜液洗涤、涂膜保鲜和臭氧保鲜等。

2.1 相对低温保鲜

草菇对温度变化极其敏感，当贮藏温度过高，呼吸代谢加强，草菇表面的细菌多样性明显增多，由厚壁菌、杆菌、芽孢杆菌、类芽孢杆菌、赖氨酸芽孢杆菌、假单胞菌、单胞菌和土壤芽孢杆菌组成的细菌群落会加速草菇的腐烂（Wang et al.，2019）。当贮藏温度过低，会出现低温自溶现象，温度越低自溶现象越明显（段学武 等，2000）。因此，草菇的最适贮藏温度应控制在15 ℃左右（巫光宏 等，2004），可以抑制厌氧和引起腐烂的细菌，并有效保持草菇的外观和营养品质，延长其贮藏时间。

2.2 物理保鲜

2.2.1 气调包装 气调包装（MAP）是通过改变包装内的气体成分及其比例来延长产品的保质期，已广泛地应用于水果、蔬菜等食品的保鲜（Caleb et al.，2013）。果蔬和食用菌在采后贮藏过程中会吸收O2和释放CO2，MAP 中O2浓度的降低及CO2浓度的增加能够抑制微生物的生长。对于新鲜食用菌来说，气调包装保鲜被认为是一种有效、简单、经济的包装方法。薄膜包装保鲜是一种有代表性的气调保鲜方式，但是逯连静（2011）研究表明薄膜包装对草菇没有起到保鲜效果，由于水分和气体没有及时排出膜外，反而加速了草菇劣变。

打孔膜包装技术是指利用不同材料的保鲜膜包装，且在膜上均匀打一定孔径和孔数，将包装内的气体和水分排出，降低膜内的湿度，减少挥发性代谢产物积累，从而延长食用菌的贮藏期。近年来气调包装在草菇保鲜中的应用如表1 所示。

表1 不同气调包装材料对草菇采后保鲜的效果

2.2.2 辐照保鲜 辐照保鲜技术是利用γ 射线、紫外射线或电子束等处理食品，破坏微生物细胞组织的DNA、核酸和细胞膜，以此抑制微生物或害虫的生长，最大程度地保持食品的感官和营养特性（Roberts，2014）。美国食品药品管理局已证实γ射线辐照是一种安全的食品加工技术，γ 射线（高达1 kGy）是野生食用菌保持品质及延长货架期的有效方法（Fernandes et al.，2013）。60Coγ 射线辐照处理草菇可明显改善草菇软化，降低褐变度、失重率和呼吸速率，抑制草菇的开伞和丙二醛积累，减少微生物种群，保持细胞膜完整性，延缓衰老（叶蕙 等，2000；谢福泉 等，2005）。谢福泉等（2005）研究表明，0.4 kGy 剂量辐照对草菇的保鲜效果较好，可将草菇贮藏期延长至6 d。Hou 等（2018）在16 ℃和55%～60%相对湿度下采用0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 kGy 剂量的60Co γ 射线分别辐照处理草菇，结果表明0.8 kGy 剂量辐照对草菇的保鲜效果最好，能延长其货架期至7 d。但逯连静（2011）的研究表明，电子束（1.0～2.5 kGy 剂量）辐照不能延长采后草菇贮藏期，反而加速了草菇的劣变。

2.2.3 超声波结合湿度保鲜 超声波保鲜技术在液体中会产生瞬间高温及温度变化、瞬间高压和压力变化，即形成空化效应。破碎的气泡造成的冲击波会产生破坏力极强的剪切力，破坏生物的细胞壁和细胞膜结构，以改善食品品质、减少化学和物理损伤，从而延长保质期（Guerrero et al.，2017）。

相对湿度（RH）作为产品水分损失的指标，对草菇蒸腾速率有显著影响。贮藏时较高的RH 有利于减少草菇采后过程中的质量损失，如95% RH环境与75% RH 环境相比更利于草菇采后贮藏（李娜，2018）。

因此，超声波与湿度相结合可以实现草菇提质保鲜的目的。Li 等（2017）研究了不同超声波处理时间结合相对湿度对草菇子实体采后品质的影响，结果表明在15 ℃、95% RH 环境下，超声波处理10 min 可延长草菇的保鲜时间至72 h，可以保持草菇的感官品质，减少草菇失重率和MDA 含量的增加，降低了蛋白酶的活性，在一定程度上延缓了草菇在后熟过程中可溶性总糖和蛋白质含量等营养物质的消耗，抑制褐变相关的PPO（286.11 U·g-1）活性，同时抑制参与呼吸代谢途径的SDH（3.62 U·mg-1）、PGI（0.038 U·mg-1）、CCO（9.29 U·mg-1）和G-6-PDH/6-PGDH（69.87μmol·g-1·min-1）活性。

2.3 化学保鲜

2.3.1 保鲜液洗涤 目前应用于草菇保鲜的化学保鲜液洗涤主要有1-甲基环丙烯（1-MCP）、脱氢醋酸钠、VC、半胱氨酸、氯化钠、柠檬酸溶液等（表2）。

表2 不同保鲜液洗涤对草菇采后保鲜的效果

2.3.2 涂膜保鲜 涂膜保鲜是通过浸泡、喷洒具有良好成膜能力的材料，在食用菌的表面形成一层可食性薄膜，从而阻止水分损失、抑制呼吸作用等生理活动的保鲜方法。壳聚糖因其成膜性好、天然无毒、可降解以及抗菌性优良，在涂膜保鲜方面已得到广泛应用，一般使用浓度为0.5%～2.0%（m/V）。伍国明（2009）研究表明，在15 ℃条件下贮藏，先微波加热杀菌（462 W，20 s）再结合2%（m/V）天然保鲜剂（壳聚糖∶黄原胶=1V∶1V）涂膜草菇，可延长草菇保鲜期至9 d以上。祝美云等（2010）研究表明，经壳聚糖（1.0%，m/V）、大豆分离蛋白（5.0%，m/V）和海藻酸钠（0.6%，m/V）复合涂膜后，草菇的感观品质较好，减缓了失重率、可溶性固形物及VC 含量的损失，货架期15 d 时仍保持较好的食用品质。

2.3.3 臭氧保鲜 臭氧（O3）主要通过强氧化性杀灭食用菌表面的微生物，钝化酶活性和抑制食用菌的呼吸，还可以分解食用菌成熟过程中释放的乙烯，减缓衰老的进程，从而延长贮藏时间，实现保鲜作用（Ali et al.，2014；Akata et al.，2015）。臭氧是一种安全的抗菌剂，过量的臭氧可以分解为氧气，不会残留和积累任何有毒物质，可以保持食物的营养和理化特性。董华强等（1998）研究表明，用浓度为5×10-6的臭氧处理草菇2 s，失重率最低（1.17%），可保持较低的开伞率（8%）和软腐率（4%），并维持较高水平的过氧化物酶活性，可溶性蛋白和游离氨基酸含量，可延长保鲜期至 10 d。将草菇浸泡在自制的臭氧水中1 min，并在15 ℃下贮藏能有效降低草菇的失重率，抑制褐变，延长保鲜期（贾文君 等，2006）。

2.4 分子技术保鲜

基于基因工程改造技术，选育耐受低温和抗冷冻害的优良草菇新品种以改善其低温保鲜特性是当前的研究热点。郭丽琼等（2005）将源于瑞典的北极云杉卷叶蛾幼虫抗冷冻蛋白基因（THP）转化整合进草菇基因组，选育的草菇菌株耐低温能力明显增强。陈建中（2013）采用基因组重排技术选育出3 株具有明显的耐低温性、软化/液化现象明显推迟的草菇菌株，其子实体在10 ℃条件下贮藏期延长了33%以上。Liu 等（2011）采用EMS诱变获得了2 株耐冷菌株Em-16 和Em-18，在27 ℃条件下2 株菌株的生物学效率分别为24.55%和23.61%，分别比对照菌株V41 提高46.1%和40.5%，其子实体在16 ℃下的贮藏时间更长。He等（2018）通过原生质体融合并结合生物特性筛选和分子测定，成功获得了2 株耐低温菌株VP1 和VP2，子实体在16 ℃时可以延长贮藏时间；杂交菌株VP1 具有较高的生物学效率（31.53%），而亲本菌株的生物学效率仅为9.38%。

为了突破传统育种的瓶颈，采用基因重组分子技术可以缩短筛选过程，显著提高草菇的耐低温特性。Zhu 等（2016）经过4 轮基因组重组和耐低温性能测试，筛选出了具有高遗传稳定性的3 株菌株VF1、VF2 和VF3，子实体的保质期在10 ℃贮藏下分别延长至20、28、28 h，比最耐低温菌株V23的贮存时间分别提高了25%、75%和75%。

3 草菇保鲜技术研究存在的问题与 展望

虽然上述保鲜技术在一定程度上能保持草菇的品质，但是这些技术都有着自身限制性。如贮藏温度15 ℃时草菇的呼吸代谢强度依然很高；采用辐照保鲜的技术成本高，并且剂量率应控制在一定范围内，安全防护比较严格。对于化学保鲜，用保鲜液洗涤或涂膜处理草菇可能增加其水分活度，为微生物数量的增加提供了可能性。臭氧保鲜虽然简便易行，但控制不当会对草菇菇体造成伤害，加快衰老进程，用量控制不好也会出现卫生安全问题。气调保鲜对设备要求高，操作过程较复杂。采用分子技术进行耐低温品种选育，也存在品种较多筛选不便的问题。

目前，草菇最有效的贮藏方法是通过打孔的纳米包装、超声波结合湿度保鲜以及采用化学方法进行保鲜。基于草菇低温自溶的机理，采用UBE2 抑制剂来改善其耐低温胁迫能力给未来研究提供了新方向，建议培育耐低温菌株，在低温下贮藏，再采用物理保鲜（MAP、超声波）或化学保鲜相结合的复合保鲜方式，可实现草菇提质保鲜、延长货架期的目的。