双孢蘑菇（Agaricus bisporus）是世界上最常见的蘑菇品种，因其独特的营养价值、感官特性和药用价值而深受消费者喜爱。但是双孢蘑菇非常容易腐烂，在室温下的货架期仅为1～3 d，在冷藏条件下的货架期约1 周左右。如何保持双孢蘑菇的采后品质、延长其货架期是研究人员关注的一个热点。
短期厌氧处理不仅能够减少果实的病害发生率，还能够抑制果蔬的呼吸速率，提高果蔬的贮藏品质，延长果蔬的货架期。尽管CO2气体在抑菌防腐、延缓果蔬成熟衰老方面有着突出表现，但是在前期预实验中发现纯CO2短期厌氧处理后的双孢蘑菇在货架期内褐变严重，但低水平的CO2结合N2进行短期厌氧处理是否能对双孢蘑菇的贮藏保鲜产生积极的影响还不清楚。因此，沈阳农业大学食品学院的王佳莉、唐建新、孙炳新*等拟在前期纯N2厌氧处理的基础上，利用不同水平的CO2（5%、10%、20%）对双孢蘑菇进行短期厌氧处理，探究短期厌氧处理条件下CO2水平对双孢蘑菇采后生理及品质的影响。
1、顶空气体分析结果
包装盒内O 2 和CO2相对含量变化如图1所示，包装内部环境一直处于超低氧（O2相对含量低于1%）的状态，20% CO2处理组的CO2含量从第4天开始趋于平衡，N 2 、5% CO2处理组和10% CO2处理组大概在第10天达到平衡。所有处理组的CO2含量在到达平衡后约在21.8%～24.8%之间波动。气体环境是影响食用菌呼吸作用的重要因素，本课题组前期的研究发现当双孢蘑菇处于低O2高CO2环境中时，能够有效降低蘑菇的呼吸速率，延长其货架期。
2、CO2水平对双孢蘑菇呼吸速率的影响
双孢蘑菇采后的呼吸速率如图2所示，第0天的呼吸速率为145.33 mg/（kg·h），4 个处理组均在第3天出现呼吸峰值，本课题组之前的研究发现，短期厌氧处理（纯N 2 ）在前3 d能够显著抑制蘑菇的呼吸速率。CO2是有氧呼吸的主要产物，伴随着CO2浓度的升高，会起到抑制呼吸的作用。在12 d前，CO2处理组双孢蘑菇的呼吸速率显著低于N 2 组（P＜0.05），且对呼吸速率的抑制作用与CO2含量呈剂量-效应关系，CO2含量越高，抑制作用越明显；5% CO2处理组和10% CO2处理组在第9天的仍维持较高的呼吸速率，与第0天（145.33 mg/（kg·h））相差不大，分别为136.30 mg/（kg·h）和134.22 mg/（kg·h），20% CO2组抑制呼吸作用程度最高，但呼吸强度太低可能导致蘑菇的能量代谢不足，导致贮藏效果反而不好。
3、CO2水平对双孢蘑菇质量损失率的影响
双孢蘑菇的质量损失率如图3所示，质量损失率随着贮藏时间的延长而增大。其中20% CO2处理组前3 d的质量损失率最小，可能与其呼吸速率最低有关，该条件下样品呼吸受到抑制，代谢速率减慢，质量损失率减小；从第9天开始，其质量损失率显著高于其他处理组（P＜0.05），但其呼吸速率仍保持最低水平，并没有因为其保持最低的呼吸速率而维持最小的质量损失率，与上文推测的一样，低于双孢蘑菇最低的呼吸强度，贮藏效果反而不好；其他3 组在整个货架期的质量损失情况维持较好。
4、CO2水平对双孢蘑菇色泽和外观的影响
从图4中可知BI与亮度呈相反的变化趋势，并且蘑菇的褐变程度随着时间的延长而增大。其中，5% CO2处理组贮藏末期的L*值保持最好（80.08），BI也最低（36.16），表明该条件处理蘑菇的贮藏保鲜效果最好。20% CO2处理组的L*值下降最快，褐变程度更高，表明长时间的高CO2处理环境给双孢蘑菇的保鲜带来了不利影响。
贮藏期双孢蘑菇的外观变化如图5所示，双孢蘑菇的菌盖的颜色变化与亮度和BI的结果一致。N 2 组双孢蘑菇菌盖仅在贮藏末期出现褐变；5% CO2处理组双孢蘑菇的菌盖和菌柄在整个货架期均未发生明显褐变；10% CO2处理组双孢蘑菇从第9天开始从菌柄处出现褐变；20% CO2处理组双孢蘑菇菌盖从第3天开始发黄，贮藏末期菌盖褐变严重。综合来看，5% CO2处理组双孢蘑菇的保鲜效果最好，20% CO2处理组双孢蘑菇保鲜效果最差。
5、CO2水平对双孢蘑菇质构特性的影响
双孢蘑菇的硬度和弹性变化如图6所示，所有处理组双孢蘑菇的硬度都高于初始硬度，这与Song Lili和Polenta等的报道一致。研究发现CO2处理对酥梨、‘红地球’葡萄、轮南白杏、四川仔姜等的硬度维持有很好的效果。硬度和弹性的维持主要取决于细胞壁的机械强度和细胞的膨压，而机械强度和细胞的膨压与果蔬组织内大分子物质和水分含量密切相关。双孢蘑菇硬度和弹性的变化也与蘑菇的高水分含量有关。弹性是指果蔬在受到外力压缩后发生形变，在去除外力后所能恢复的程度，与果蔬新鲜程度有很大的关联，各处理组中5% CO2处理组的弹性维持效果较好。
6、CO2水平对双孢蘑菇相对电导率和MDA含量的影响
如图7所示，所有处理组的相对电导率随贮藏时间的延长逐渐增加，其中20% CO2处理组从第9天开始显著高于其他组，原因可能是包装内部长时间高水平CO2（＞20%）对蘑菇的组织结构造成了伤害，导致蘑菇的细胞膜损伤破裂，加速了相对电导率的升高。所有处理组在前9 d的MDA含量没有出现显著性差异，且与初始值相比变化不大；在12 d，10% CO2处理组和20% CO2处理组与5% CO2处理组出现显著性差异（P＜0.05）。贮藏期20% CO2处理组MDA积累最多，膜脂过氧化最严重，相对电导率最高，电解质渗漏最严重，细胞膜透性最高，可能是长时间的高CO2环境对双孢蘑菇产生了毒害作用，导致其细胞受损最严重，这也解释了其保鲜效果差的原因；5% CO2处理组蘑菇的MDA积累最少，相对电导率最小，新鲜程度最好；N 2 组蘑菇品质保存较好，仅次于5%CO2处理组。结果表明长时间高水平的CO2逆境胁迫对蘑菇的细胞的损伤是不可逆的，因此蘑菇在高水平的CO2环境下贮藏不宜超过9 d。
7、CO2水平对双孢蘑菇抗氧化物质含量的影响
如图8A所示，抗坏血酸含量在贮藏期间呈现快速下降趋势，其中N 2 处理组和5% CO2处理组双孢蘑菇的抗坏血酸含量下降相对缓慢，表明这两组蘑菇的抗氧化活性较高。20% CO2和10% CO2处理组的抗坏血酸含量在贮藏中后期下降明显。抗坏血酸能被氧化聚合生成有色物质，又与氨基酸、蛋白质等含氮化合物反应，加速褐变。因此，推测20% CO2和10% CO2处理组的褐变可能也与较低的抗坏血酸含量有关。
如图8B所示，总酚相对含量在贮藏期先升高后下降，在Lin Qiong等也发现了类似的结果。20% CO2处理组蘑菇在贮藏第6天总酚相对含量大量增加，可能是因为高水平CO2造成的环境胁迫导致蘑菇自由基产生与清除系统失衡，从而需要更多的总酚来清除自由基以缓解环境胁迫导致的氧化损伤。黄酮类化合物在植物中起到抗氧化剂、抗菌剂等作用。
如图8C所示，类黄酮相对含量在贮藏期也呈现出先升高后下降的趋势，可能是厌氧处理激活了查耳酮合酶，使类黄酮相对含量出现上升趋势，而后出现的下降趋势可能是其参与反应消耗了一部分，也可能是因为贮藏后期微生物发酵产生乳酸使pH值下降，抑制了类黄酮的生成。N 2 处理组和5% CO2处理组蘑菇总酚和类黄酮相对含量的上升和下降幅度不大，推测可能是环境胁迫压力较小及蘑菇氧化损伤较轻的缘故。
8、CO2水平对双孢蘑菇味觉值的影响
如图9所示，所有组分的苦味和甜味随着贮藏时间的延长而下降；人体酸味阈值为-13，咸味阈值为-6，蘑菇的酸味味觉值变化范围为-47.67～-38.43，咸味味觉值变化范围为-12.85～-9.88，所有处理组蘑菇在整个贮藏期间酸味味觉值和咸味味觉值均低于其阈值，在此不作讨论。本实验主要关注蘑菇的鲜味变化情况，贮藏期所有组分蘑菇鲜味物质处于波动状态，在贮藏第3天升高，第6天下降，第9天又升高，蘑菇的初始鲜味味觉值为12.04，贮藏第12天，5% CO2处理组和10% CO2处理组鲜味物质保持较好，贮藏第15天，10% CO2处理组仍保持10.61的鲜味味觉值。说明低水平的CO2短期厌氧处理对保持双孢蘑菇鲜味具有效果。
结 论
不同水平的CO2短期厌氧处理对双孢蘑菇的采后生理和品质有着重要的影响。低水平CO2厌氧处理在降低双孢蘑菇的呼吸速率和质量损失率、抑制褐变、维持硬度和弹性、延缓细胞的氧化损伤和保持蘑菇鲜味等方面有着积极的效果。尤其以5% CO2处理组保鲜效果最好，10%CO2处理组次之，20% CO2处理组保鲜效果最差。此外，尽管CO2气体对双孢蘑菇呼吸作用的抑制效果明显，但是高水平的CO2可能也加速了蘑菇细胞的氧化损伤。综上，CO2气体在厌氧处理中扮演的重要角色，低水平的CO2处理对双孢蘑菇的保鲜是积极有效的。然而，在选取高水平CO2作为处理条件时需要谨慎。
01.
通信作者
孙炳新，男，博士， 副教授， 沈阳农业大学食品学院 副院长， 辽宁省食品质量与安全学会理事长。美国罗格斯大学（Rutgers University）食品包装实验室访问学者。主要从事食品包装与农产品贮藏保鲜等方面的研究，主持辽宁省科技厅揭榜挂帅课题、科技特派团、博士启动等 科研 课题 8 项，在Postharvest Biology and Technology、Scientia Horticulturae、《食品科学》、《中国食品学报》和《包装工程》等国内外期刊发表科研论文30余篇。
02.
第一作者
王佳莉，沈阳农业大学，食品加工与安全专业硕士研究生，研究方向为食用菌保鲜技术。
本文《二氧化碳短期厌氧处理对双孢蘑菇采后生理及品质的影响》来源于《食品科学》2022年43卷17期255-262页，作者：王佳莉，唐建新，英丽美，张云鹤，孙炳新。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210802-013。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅
图片来源于文章原文及摄图网。
为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上，将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于 2022年12月3-4日 在河南郑州共同举办“2022年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。
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