包装膜透气性对双孢蘑菇保鲜效果及呼吸代谢的影响

2023-12-11 06:58汤天瑾王晓彤吕玥霖朱文立朱俊向
食品科学 2023年21期
关键词:双孢贮藏期透气性

汤天瑾,王晓彤,齐 杰,吕玥霖,朱文立,朱俊向,3,4,吴 昊,3,4,*

(1.青岛农业大学食品科学与工程学院,山东 青岛 266109;2.青岛特种食品研究院,山东 青岛 266109;3.山东省特种食品技术创新中心,山东 青岛 266109;4.农业农村部特种食品加工重点实验室(部省共建),山东 青岛 266109)

双孢蘑菇(Agaricus bisporus)是世界第一大栽培和消费类食用菌,有“世界菇”之称。双孢蘑菇营养丰富、味道鲜美,是良好的抗菌和抗氧化成分来源,具有巨大的营养和药用价值[1]。相较于一般采后果蔬,新鲜双孢蘑菇具有高水分、强呼吸、高酶活性等特点,且缺少角质层保护,采后易出现失水、褐变和腐烂变质等问题,采后损失率高达30%[2]。因此,如何减少双孢蘑菇采后损失、延长货架期,是双孢蘑菇产业化需要面临的关键问题。

双孢蘑菇属于呼吸跃变型,其采后易出现衰老问题。为解决这一问题,目前常用的方法之一是采用低温贮藏。虽然该方法可以抑制双孢蘑菇的呼吸作用,但仅能在一定程度上缓解品质劣变。为更好地保证采后双孢蘑菇品质,行业内多使用低温联合气调包装(modified atmosphere packaging,MAP)[3]。目前,MAP常用包装材料有聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)、聚丙烯和聚乙烯(polypropylene,PE)[4]。这些材料可以通过自身气体透过性来调节包装内果蔬的呼吸代谢。选择适宜透气性的MAP材料来包装果蔬,可以使包装内建立起低O2、高CO2气氛微环境[5]。例如,王祖莲等[6]对韭黄的贮藏研究结果表明,中高透气性PE薄膜可以有效维持包装内气体相对稳定,延长货架期至42 d。类似的结果也能在西兰花[7]、‘阳光玫瑰’葡萄[8]、‘玉露香’梨[9]、干蒜[10]、花椰菜[11]、‘翠香’猕猴桃[12]、‘巨峰’葡萄[13]、龙眼[14]等果蔬包装保鲜研究中得到。

在双孢蘑菇保鲜领域,不同透气性的包装膜同样有类似发现。例如,Pogorzelska-Nowicka等[15]研究发现,透气性较高的微孔聚砜膜包装可以降低双孢蘑菇的呼吸速率,保持较高的抗氧化水平。Sun Bingxin等[16]的研究则表明,高透气性包装能与双孢蘑菇呼吸作用相匹配,优于低透气性尼龙/低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE)包装和中透气性穿孔尼龙/LDPE包装。此外,于珂[17]也发现,具有中等透气性的PE包装可以维持双孢蘑菇贮藏末期的白度、VC和可溶性固形物含量,保证采后品质。综上所述,选择适宜透气性的包装膜可以有效抑制双孢蘑菇的呼吸作用,延缓成熟衰老,有助于保持其采后品质。

此外,食用菌呼吸作用是一种强大而灵活的反应网络。在有氧条件下,蔗糖在糖酵解作用下降解成丙酮酸,产生少量三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)。随后,通过三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA)将丙酮酸“燃烧”,将水分解成CO2和烟碱酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NADH),并释放出少量能量。这些NADH会经电子传递链,通过一系列氧化还原反应产生更多ATP,供给生物体生命活动[18]。目前研究证明,包装可以通过改善采后食用菌的能量代谢,以保证充足的能量供应,延缓其采后衰老。Yang Wenjian等[19]研究表明,纳米包装材料可通过维持双孢蘑菇高能量代谢相关酶的活性,保证充足的能量供应,改善脂质过氧化,并延缓采后双孢蘑菇的变质。马宁等[20]发现,纳米包装材料在冷藏期间通过延缓金针菇线粒体复合体IV活性的下降,改善能量代谢,从而延缓了包装内金针菇的衰老。Yan Ming等[21]通过透射电子显微镜观察发现,纳米复合材料包装下的双孢蘑菇在贮藏18 d后仍然可以保持明显的管状嵴和较为完好的双层膜结构,表明其可以通过维持采后双孢蘑菇的线粒体结构来保证较为充足的能量供应,以应对采后逆境。然而,目前关于包装透气性对双孢蘑菇呼吸能量代谢的影响尚不清楚,需要进一步探讨。

因此,本实验以双孢蘑菇为研究对象,选用不同透气性的包装材料,研究其对采后双孢蘑菇的贮藏品质及呼吸能量代谢的影响,为采后双孢蘑菇包装技术研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

双孢蘑菇为‘蘑菇W192’(闽认菌2012007),产自山东临沂瑞泽生物科技有限公司。

PE基保鲜膜CRM1C、BXD3C和BXD4C购买于上海复命新材料科技有限公司;聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride,PVDC)购买于旭化成家庭用品株式会社。

琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase,SDH)、α-酮戊二酸脱氢酶(α-ketoglutarate dehydrogenase,α-KGDH)、丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)、磷酸果糖激酶(phosphofructokinase,PFK) 北京索莱宝公司;Ca-Mg-ATPase和Ca-ATPase试剂盒 南京建成生物科技有限公司;其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

DDS-307A电导率仪 上海佑科仪器公司;JFQ-3150H果蔬呼吸测定仪 北京均方理化科技研究所;i-GASTRA7100气体透过测定仪、C360M水蒸气透过率测试仪 济南兰光机电技术有限公司;SpectraMax I3X多功能荧光酶标仪 美国Molecular Devices有限责任公司;1100高效液相色谱系统(配有可变波长紫外检测器) 美国Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 保鲜膜透气性的测定

参考祝爱萍等[22]的研究,以减重法测定薄膜的水蒸气透过率。测试面积50 cm2、测试温度23 ℃、膜两侧测试相对湿度差90%。另外,参考宁月辉等[23]的研究,利用压差法测定薄膜的CO2和O2透过量,测试面积4.9 cm2、测试温度23 ℃、测试相对湿度0%。

1.3.2 样品处理

双孢蘑菇采摘后立刻运往实验室,开始于4 ℃下分装预冷24 h。挑选无明显机械损伤、菌盖洁白、大小均一的双孢蘑菇,置于PE保鲜盒(18 cm×13 cm×6 cm)中。分别使用PVDC、CRM1C、BXD3C、BXD4C对保鲜盒进行包装处理,对照组为无包装膜处理,各组均设置4 批次平行,每批次样品量2.4 kg。将所有保鲜盒置于4 ℃冷库中贮藏,相对湿度90%。贮藏期间每3 d取双孢蘑菇,测定质量损失率、呼吸强度和相对电导率,另取双孢蘑菇菌盖部分并去除和菇柄相连部分进行液氮冻存,处理当天记为第0天,贮藏持续15 d。

1.3.3 质量损失率的测定

质量损失率以称质量法进行测定,并根据公式(1)计算。

1.3.4 褐变度的测定

参考Zhang Liming等[24]的方法依次取每个包装内双孢蘑菇,吸干表面水分,用色差仪测定双孢蘑菇菇冠表面的L值、a值、b值,根据公式(2)和公式(3)计算褐变度(browning index,BI)。

1.3.5 呼吸强度的测定

参考朱红等[25]方法测定包装内各组双孢蘑菇呼吸强度。连接呼吸罐和气体进出口,调零之后将双孢蘑菇放入呼吸罐,开泵测量,读数稳定之后记录时间t,及t时刻与初始时刻CO2浓度的差值ΔP/(mg/L),根据测定结果按公式(4)计算呼吸强度。

式中:m为样品质量/kg;V为呼吸罐体积/L;t为呼吸时间/min;T为呼吸测定仪显示温度/℃。

1.3.6 可溶性固形物质量分数的测定

使用数显糖分折光仪测定可溶性固形物质量分数,取5 g双孢蘑菇样品放入研钵后磨碎,经过离心后取上清液测定。

1.3.7 VC含量的测定

参考陈代良等[26]的方法测定VC含量。称取5 g双孢蘑菇样品,加入10 mL 50 g/L三氯乙酸溶液研磨,定容至100 mL后摇匀混合,静置提取10 min。取1.0 mL提取液加入1 mL 50 g/L三氯乙酸溶液、1.0 mL无水乙醇,混合摇匀后,加入0.5 mL体积分数0.4%磷酸-乙醇溶液、1.0 mL 5 g/L红菲啰啉-乙醇溶液、0.5 mL 0.3 g/L三氯化铁-乙醇溶液。放入30 ℃水浴反应60 min,于534 nm波长处测定吸光度,VC含量通过公式(5)计算。

式中:m0为根据标准曲线求得的提取液中的VC质量/μg;V为样品提取液总体积/mL;Vs为测定时所取提取液体积/mL;m为样品质量/g。

1.3.8 丙二醛含量测定

丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量测定参考Hu Yonghua等[27]方法。取2 g双孢蘑菇样品,加入5.0 mL 100 g/L氯乙酸溶液,研磨后于10 000×g、4 ℃离心20 min,收集上清液。取1.0 mL上清液,加入1.0 mL 6.7 g/L硫代巴比妥酸溶液,沸水浴中反应20 min,冷却,再离心一次。取上清液,分别在450、532 nm和600 nm波长处测定吸光度。MDA含量按公式(6)计算。

1.3.9 相对电导率的测定

参考Li Beibei等[28]方法,取5 g双孢蘑菇样品,加20 mL去离子水,煮沸20 min,根据公式(7)计算相对电导率。

式中:P0为加入去离子水后立刻测得的电导率/(μS/cm);P1为静置10 min后的电导率/(μS/cm);P2为煮沸20 min后测得的电导率/(μS/cm)。

1.3.10 SDH、α-KGDH、PK、PFK、Ca-ATPase、Ca-Mg-ATPase活力测定

SDH、α-KGDH、PK、PFK、Ca-ATPase、Ca-Mg-ATPase活力均采用相应试剂盒进行测定。

1.3.11 能荷的测定

参考Luo Shufen等[29]方法采用高效液相色谱法测定。取2.0 g双孢蘑菇样品,加入6.0 mL预冷高氯酸溶液(0.6 mol/L)冰浴提取20 min,然后4℃、16 000×g离心15 min。收集得到上清液,然后迅速调节pH值至6.5,并冰浴沉淀,过0.45 μm滤膜后上样,测定ATP、二磷酸腺苷(adenosine diphosphate,ADP)、单磷酸腺苷(adenosine monophosphate,AMP)的含量。色谱柱为反相C18柱(Polaris C18-A,5 μm×450 mm×4.6 mm),检测波长为254 nm。流动相为包含0.06 mol/L磷酸氢二钾和0.04 mol/L磷酸二氢钾的混合溶液(pH 7.0)。等度洗脱。流速:1.0 mL/min。进样量:20 μL。柱温:30 ℃。通过外标法定量样品中ATP、ADP和AMP含量,能荷通过公式(8)计算。

式中:cATP、cADP、cAMP分别为ATP、ADP和AMP含量/(mg/g)。

1.4 数据统计与分析

测试样品至少3 次重复。实验结果以平均值±标准偏差表示,采用SPSS Statistics 26软件进行单因素方差分析,采用DPS 7.5软件以Duncan检验进行差异显著性分析,P<0.05表示差异显著。通过Origin 2021 pro和GraphPad Prism 8软件绘图。

2 结果与分析

2.1 不同包装膜的透气性

由表1可知,PVDC包装的氧气透过量为(44.1±0.9)cm3/(m2·24 h·0.1 MPa),二氧化碳透过量为(207.2±7.3)cm3/(m2·24 h·0.1 MPa),水蒸气透过率为(1.7±0.6)g/(m2·24 h),这3 个指标均显著低于其余3 种包装膜(P<0.05),说明PVDC保鲜膜的透气性最差。BXD3C和BXD4C包装膜的氧气透过量、二氧化碳透过量及水蒸气透过率接近,差异不显著;CRM1C包装膜的氧气透过量、二氧化碳透过量和水蒸气透过率分别为(25 585.1±1 694.6)cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)、(92 899.6±6 246.9)cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)和(7.8±0.1)g/(m2·24 h),显著高于PVDC、BXD3C和BXD4C包装膜(P<0.05)。

表1 4 种包装膜的透气性Table 1 Permeability of four packaging films

2.2 不同透气性包装对双孢蘑菇贮藏期间呼吸强度、BI、质量损失率及外观的影响

如图1A所示,未经包装的双孢蘑菇在整个贮藏期间呼吸强度明显高于各包装组。在贮藏第12天,对照组和PVDC组出现第2个呼吸高峰,而BXD3C、BXD4C和CRM1C包装组仅在此时出现第1个呼吸高峰,且在贮藏末期(15 d),CRM1C组呼吸强度仅分别为PVDC、BXD3C、BXD4C包装组的88.8%、65.0%、83.8%。这表明不同透气性的包装对采后双孢蘑菇的呼吸代谢影响不同。除PVDC外,其余3 种包装可延迟双孢蘑菇的呼吸高峰的出现。

图1 不同透气性的包装膜对采后双孢蘑菇贮藏期间呼吸强度(A)、BI(B)、质量损失率(C)的影响Fig. 1 Effects of films with different permeabilities on respiratory intensity (A), BI (B), and mass loss rate (C) of Agaricus bisporus

如图1B所示,在整个贮藏期内,对照组BI增长速率一直较快,自第6天起明显高于其余包装组,且CRM1C组BI明显低于其他包装组,在第15天,PVDC组的双孢蘑菇BI为CRM1C包装组的1.12 倍,BXD3C和BXD4C次之,分别是CRM1C包装组的1.09 倍和1.08 倍。以上结果说明不同透气性包装均可以有效减缓采后双孢蘑菇褐变,其中CRM1C包装组褐变程度最低,而PVDC组褐变程度最为严重。

由图1C可知,随着贮藏时间延长,对照组和各包装组的双孢蘑菇质量损失率逐渐增加,其中对照组的双孢蘑菇在第3天质量损失率就超过5%。各包装组双孢蘑菇在贮藏第15天质量损失率平均值均未超过5%,说明上述4 种包装均可有效抑制采后双孢蘑菇质量损失。

由图2可以看出,从贮藏的第6天开始,PVDC组双孢蘑菇表面出现明显水分凝聚现象,而对照组则开始出现明显的失水萎缩。9 d以后各处理组的褐变越来越明显;在贮藏末期(第15天),对照组已经严重失水萎缩,而各包装组都有水露凝结现象出现,其中PVDC包装组褐变最为明显。相比对照组,各种包装都能够有效防止采后双孢蘑菇的失水萎缩。其中,CRM1C可以有效延缓采后双孢蘑菇在15 d内的褐变现象,保持其良好的采后贮藏感官特性。

2.3 不同透气性包装对双孢蘑菇VC含量和可溶性固形物质量分数的影响

如图3A所示,双孢蘑菇在整个贮藏期内VC含量呈下降趋势。然而,相较于对照组,各包装组的VC含量始终较高,尤其是在第9天和贮藏期结束时,在CRM1C包装下的双孢蘑菇VC含量分别为(21.45±0.04)mg/100 g和(17.08±0.56)mg/100 g,明显高于其他包装组。在整个贮藏期内,透气性最好的CRM1C包装组双孢蘑菇VC含量一直维持在较高水平,在一定程度上减轻了包装内双孢蘑菇的氧化损伤。

图3 不同透气性的包装膜对采后双孢蘑菇贮藏期间VC含量(A)及可溶性固形物质量分数(B)的影响Fig. 3 Effects of films with different permeabilities on VC (A) and soluble solids (B) contents of Agaricus bisporus

如图3B所示,随贮藏时间延长,对照组双孢蘑菇可溶性固形物质量分数呈现先增加后降低再升高的趋势。在整个贮藏期内,采后双孢蘑菇因为呼吸作用消耗自身的有机物来产生能量,因此包装组可溶性固形物质量分数随时间延长而降低。然而,CRM1C组可以维持相对较高的可溶性固形物质量分数,在第6天时,CRM1C包装下双孢蘑菇的可溶性固形物质量分数为(5.8±0.2)%,明显高于其他包装组。

2.4 不同透气性包装对双孢蘑菇MDA含量和相对电导率的影响

MDA是细胞膜脂质过氧化的最终产物,膜脂质过氧化会导致生物膜透性增加,造成细胞电解质泄漏和相对电导率增加[30]。如图4所示,随着贮藏时间延长,双孢蘑菇MDA含量和相对电导率均呈上升趋势,贮藏9 d之后,对照组明显高于包装组。贮藏15 d后,CRM1C包装的双孢蘑菇MDA含量平均值仅为1.2 μmol/kg,相对电导率分别比PVDC、BXD3C及BXD4C包装组低12.3%、11.0%、6.1%,并在贮藏过程中始终维持在58%以下。

图4 不同透气性的膜包装对采后双孢蘑菇贮藏期间MDA含量(A)和相对电导率(B)的影响Fig. 4 Effects of films with different permeabilities on MDA content (A)and relative conductivity (B) of Agaricus bisporus

2.5 不同透气性包装对双孢蘑菇PK和PFK活力的影响

如图5A所示,在贮藏第3~9天,CRM1C包装组双孢蘑菇PK活力保持上升趋势,在第9天达到峰值,PVDC、BXD3C和BXD4C包装组的双孢蘑菇PK活力呈现先降低后上升的趋势,第9天的PK活力分别仅为CRM1C组的0.91、0.83 倍和0.85 倍。如图5B所示,与第0天相比,第6天时,除CRM1C组外,其余各组双孢蘑菇PFK活力均有所下降。在贮藏第6~15天,CRM1C组PFK活力维持在40.0 U/g以上,在第12天达到最大值,分别是对照组、PVDC组、BXD3C组和BXD4C组的1.8、3.2、1.9 倍和2.6 倍。

图5 不同透气性的包装膜对采后双孢蘑菇贮藏期间PK(A)和PFK(B)活力的影响Fig. 5 Effects of films with different permeabilities on the activities of PK (A) and PFK (B) in Agaricus bisporus

2.6 不同透气性包装对双孢蘑菇α-KGDH和SDH活力的影响

如图6A所示,在整个贮藏期内,各组双孢蘑菇α-KGDH活力呈先上升后下降趋势,其中在贮藏第12天,CRM1C组双孢蘑菇α-KGDH活力分别为对照、PVDC、BXD3C及BXD4C组的1.8、1.2、1.6 倍和1.5 倍,在贮藏第15天,CRM1C包装组双孢蘑菇α-KGDH活力明显高于其他组,而对照、PVDC、BXD3C及BXD4C包装组之间的α-KGDH活力差异不明显。如图6B所示,在贮藏的前3 d,所有组SDH活力都有一定幅度的下降,贮藏第3~9天,对照组双孢蘑菇SDH活力下降速度较快,在第12天达到峰值(60.4±3.2)U/g。BXD3C和BXD4C组SDH活力均在第6天出现峰值,CRM1C组双孢蘑菇SDH活力在3 d之后基本保持不变,且均超过(63.7±1.0)U/g。

图6 不同透气性的包装膜对采后双孢蘑菇贮藏期间α-KGDH(A)和SDH(B)活力的影响Fig. 6 Effects of films with different permeabilities on the activities of α-KGDH (A) and SDH (B) in Agaricus bisporus

2.7 不同透气性包装对双孢蘑菇Ca-ATPase、Ca-Mg-ATPase活力及能荷的影响

ATPase可以影响ATP合成与分解的偶联循环,从而维持细胞内ATP含量的稳定,确保生物体的正常代谢[31]。如图7A所示,所有组Ca-ATPase活力在整个贮藏期内呈现先升高后降低的趋势,CRM1C包装组双孢蘑菇Ca-ATPase活力在贮藏第9天达到(7.5±0.2)U/g,分别是PVDC、BXD3C和BXD4C包装组的1.2、1.3 倍和1.4 倍。如图7B所示,在贮藏前6 d,对照组和各包装组Ca-Mg-ATPase活力不断上升,到第6天达到峰值。在贮藏第15天,对照组、PVDC、BXD3C和BXD4C双孢蘑菇Ca-Mg-ATPase活力分别仅为CRM1C组的41.6%、50.6%、32.0%和46.7%。

图7 不同透气性的包装膜对采后双孢蘑菇贮藏期间Ca-ATPase活力(A)、Ca-Mg-ATPase活力(B)和能荷(C)的影响Fig. 7 Effects of films with different permeabilities on the activities of Ca-ATPase (A) and Ca-Mg-ATPase (B), and energy charge (C) in Agaricus bisporus

植物体内的能荷反映了其能量水平和代谢状态。如图7C所示,在贮藏前6 d,除了PVDC包装组的能荷一直下降外,其他所有组都表现为先下降后上升。6 d之后,各组能荷水平出现不同程度的下降,其中对照组下降最快。CRM1C包装组双孢蘑菇在第12天和第15天能荷分别为0.908±0.005和0.899±0.003,维持了贮藏末期双孢蘑菇较高的能荷水平,分别比对照、PVDC、BXD3C、BXD4C包装组高7.0%、1.3%、2.8%、1.3%和8.7%、2.0%、2.0%、1.2%。以上结果表明,高透气性的CRM1C包装可以有效维持包装内采后双孢蘑菇的能荷水平。

2.8 相关性分析

如图8所示,在本研究条件下,双孢蘑菇呼吸强度与质量损失率呈极显正相关(P<0.01),且与VC含量呈极显负相关(P<0.01)。同时,BI和MDA含量、相对电导率呈现极显正相关(P<0.01),而与可溶性固形物质量分数和VC含量呈极显负相关(P<0.01)。呼吸强度和BI呈显著正相关(P<0.05),而BI和能荷也呈现极显负相关(P<0.01)。此外,双孢蘑菇呼吸强度和PK、SDH活力之间分别呈现显著、极显著负相关性,而BI与PK、SDH、PFK、Ca-ATPase、Ca-Mg-ATPase活力呈现极显负相关(P<0.01),与α-KGDH活力呈显著负相关(P<0.05)。能荷与SDH、α-KGDH、Ca-ATPase、Ca-Mg-ATPase活力呈极显正相关(P<0.01),与PK活力呈显著正相关(P<0.05)。总体来说,本研究表明,不同透气性膜包装下的双孢蘑菇的呼吸和能量代谢与其贮藏理化指标、能荷状态以及关键酶活力之间具有密切相关性。

图8 不同透气性膜包装下采后双孢蘑菇各指标之间的相关性Fig. 8 Correlation analysis among indexes of postharvest Agaricus bisporus packaged in films with different permeabilities

3 讨 论

采后双孢蘑菇由于其高含水量和跃变型呼吸类型,易因为呼吸作用和蒸腾作用造成营养物质损耗和水分散失,严重影响其营养水平和感官品质[32]。本研究利用PVDC、CRM1C、BXD3C和BXD4C共4 种保鲜膜在4 ℃下对双孢蘑菇进行包装贮藏,结果表明,CRM1C透气性最好,BXD3C和BXD4C透气性次之,PVDC阻隔性最好。与对照组相比,所有包装均可以有效控制采后双孢蘑菇的质量损失和可溶性固形物质量分数的变化。PVDC薄膜的透水性较差,这使得包装内湿度快速达到饱和,导致双孢蘑菇在贮藏过程中更容易产生水露凝结。另一方面,CRM1C包装组由于其较高的透湿性,表现出比其他组更高的质量损失率,但在贮藏期内,包装内双孢蘑菇的质量损失率仍保持在5%以下。双孢蘑菇外观对其商业品质至关重要,而BI是衡量其外观品质的代表性指标。本研究表明,高透气性的CRM1C可以明显降低贮藏期内BI的增加速率。柳俊超等[33]的类似研究也发现,高透气性的PE包装膜可以有效延缓鲜切豇豆外观劣变,延长商品贮藏期。

果蔬采后褐变是由酶促和非酶促因素引起的,其中酶促褐变是主要原因。酶促褐变发生在植物组织受到外部胁迫,细胞膜完整性丧失,细胞分区分布被破坏,造成多酚氧化酶与多酚底物接触,从而导致褐变[34]。本研究表明,与其他处理方法相比,高透气性的CRM1C包装处理可以有效降低双孢蘑菇在贮藏期的相对电导率和MDA含量。相关性分析表明,BI、MDA含量和相对电导率呈极显著正相关(P<0.01)。在高通透性的CRM1C包装下,双孢蘑菇细胞内的电解质渗漏得到有效控制,膜脂质过氧化程度得到缓解,膜结构和功能保持良好。斯跃洲等[7]的研究也表明,较薄的高透气性PE基膜可以有效地抑制采后西兰花中MDA的积累和相对电导率的升高,从而保持其商业价值。陈学玲等[35]也发现,高透过性PVC比透气性稍差的LDPE、PE膜可以更有效地抑制菜心MDA的积累,有利于减缓其衰老。此外,在本研究中,高透气性的CRM1C包装可保持双孢蘑菇中相对较高的VC含量,因此可提高双孢蘑菇中活性氧的清除效率,增强其抗氧化能力,从而降低膜脂质过氧化程度,抑制MDA的生成,进一步延缓BI的增加[36],从而保持了采后双孢蘑菇相对良好的外观,延缓了其贮藏过程中的品质恶化。

呼吸强度是衡量采后作物呼吸代谢的重要指标,对保持采后果蔬品质有着重要意义。本研究结果表明,对照和PVDC组在第6天和第12天出现双峰型呼吸漂移,第一个高峰可能与双孢蘑菇成熟有关,而第二个高峰可能代表双孢蘑菇衰老的开始,相同的现象在前期研究中也有过报道[37-38]。与对照组相比,高透气性CRM1C包装可以有效抑制采后双孢蘑菇的呼吸强度,推迟呼吸高峰的出现。由图5可知,高透气性CRM1C包装对双孢蘑菇糖酵解途径限速酶活性影响较大,PK和PFK活力较其他包装组一直处于较高水平。PFK催化糖酵解中的第二次磷酸化反应,是确保糖酵解自发进行的关键酶。PK催化磷酸烯醇丙酮酸的不可逆磷酸化反应,进而生成丙酮酸和ATP,这是糖酵解放能阶段[39],高透气性CRM1C包装通过维持较高的PFK和PK活性,保证了贮藏期间双孢蘑菇糖酵解的有效进行和放能,具有重要意义,有助于机体应对采后胁迫并增强其抗逆能力。作为呼吸作用的准备阶段,糖酵解途径的高速运转会导致大量有机底物的分解,结合图1和图3可知,CRM1C包装可同时保持双孢蘑菇较低的呼吸强度和较高的可溶性固形物含量。这表明高透气性的包装下双孢蘑菇糖酵解途径较为活跃,同时也能够保持较低的总呼吸强度,避免有机底物的过度消耗,保证糖酵解呼吸途径的运转效率,同时为TCA循环提供充足的反应底物,保证呼吸作用其他路径正常运行。图8表明呼吸强度与PK活力呈显著负相关,同样说明高透气性包装可以有效维持糖酵解的进行。

有氧呼吸是双孢蘑菇在采后贮藏期间呼吸作用的主要形式,线粒体是有氧呼吸的主要场所,TCA循环和电子传递链是有氧呼吸底物氧化的两个重要途径。α-KGDH催化TCA循环第四步,将α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶A和还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,琥珀酰辅酶A作为TCA反应中磷酸化的底物,在琥珀酸硫激酶作用下,转移高能磷酸基团至ADP生成ATP[40]。本研究中,高透气性CRM1C包装在6~15 d内保持较高的α-KGDH活力,表明有利于采后双孢蘑菇加快底物水平磷酸化,促进ATP合成,这与能荷和α-KGDH活力相关性分析结果吻合。此外,在贮藏末期的第12天和第15天,高透气性CRM1C包装有效维持了采后双孢蘑菇的SDH活力。SDH参与TCA循环,并且位于线粒体内膜上,发挥电子传递的作用,是能量代谢中重要的一环[41]。与其他处理相比,CRM1C包装可以有效保持采后双孢蘑菇SDH活力,说明高透气性包装对保证采后双孢蘑菇能量供应以应对外界胁迫具有重要意义。

ATP等能量物质在采后果蔬的生理代谢中起到重要作用,能荷水平是衡量其采后抗逆能力的重要指标。通过有氧呼吸,经电子传递链和氧化磷酸化作用,在线粒体中合成大量ATP,为各种生命活动提供能量。与其他包装组相比,CRM1C组在贮藏末期的第12、15天保持了更高的能荷水平,与之相对应,也保持了较低的MDA含量和相对电导率。相关性分析结果也表明,能荷与MDA含量、相对电导率呈负相关。可以看出,CRM1C组可以通过保持包装内采后双孢蘑菇较高的能荷水平,保证双孢蘑菇子实体能量供应,降低膜脂氧化终产物水平,维持细胞膜结构和功能的完整性。前期研究证明,采后果蔬的能量代谢和膜完整性存在直接关系[42],较低的能量水平会导致脂氧合酶和磷脂酶D活性增加[43],进而导致细胞膜氧化和水解,破坏细胞内的区室化分布,造成生理功能紊乱,不利于采后贮藏[44]。

4 结 论

本研究结果表明,PVDC、CRM1C、BXD3C和BXD4C 4 种包装材料中CRM1C的透气性最好,其次为BXD3C和BXD4C,而PVDC的阻隔性最好。与对照组相比,使用这4 种包装可以有效减缓采后双孢蘑菇的质量损失率和BI的上升,减少VC的降解和膜内电解质的泄漏,并保持较低的呼吸强度,从而维持采后双孢蘑菇的商品价值。在贮藏第15天,与其他包装相比,CRM1C包装组MDA含量、相对电导率和呼吸强度更低,PK、PFK、α-KGDH、SDH、Ca-ATPase和Ca-Mg-ATPase的活力及能荷水平更高。因此,高透气性的CRM1C包装能够有效维持呼吸代谢中限速酶的高活力,使糖酵解、TCA、电子传递链通路高效运行,保持更高的能量水平,延缓膜脂过氧化进程,减少贮藏过程中营养物质的消耗,从而延缓双孢蘑菇采后衰老劣变。

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