《Food Chemistry: X》：Ultrasound technology for edible mushrooms: A review of postharvest changes, applications and prospects
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食用菌作为一种富含营养物质和多种生物活性化合物的膳食来源，受到全球消费者的广泛喜爱。然而，其高水分含量和脆弱表皮使其极易发生品质劣变，导致商业价值和食用价值下降。为延长食用菌的货架期，采后保鲜必不可少。然而，仅靠传统保鲜方法不足以满足对环境友好和可持续实践的需
食用菌作为一种富含营养物质和多种生物活性化合物的膳食来源，受到全球消费者的广泛喜爱。然而，其高水分含量和脆弱表皮使其极易发生品质劣变，导致商业价值和食用价值下降。为延长食用菌的货架期，采后保鲜必不可少。然而，仅靠传统保鲜方法不足以满足对环境友好和可持续实践的需求。本文分析了食用菌采后的生理变化，总结了超声辅助传统方法在品质和效率方面的提升。此外，还讨论了直接超声处理对食用菌微生物负载和生理活性的调控作用。尽管超声技术的商业应用目前面临设备优化相关的挑战，但它有望成为食用菌加工中的重要工具。
1. 引言
食用菌是一类大型真菌，具有悠久的食用历史。其营养价值丰富，含有蛋白质、多糖、维生素及多种生物活性成分，全球产量自21世纪以来显著增长。然而，新鲜食用菌含水量高、表皮脆弱，采后呼吸旺盛且易受机械损伤和微生物侵染，导致货架期短。传统保鲜方法如低温贮藏和热风干燥存在冷害与营养损失等局限。超声波作为一种新兴非热物理技术，具有高效、安全、节能等优势，在食用菌采后保鲜中展现出应用潜力。
2. 食用菌的组成
本节概述食用菌的营养成分与生物活性物质。
2.1 营养价值
食用菌含水量占鲜重80%–90%，碳水化合物占干重50%–60%，蛋白质含量高于多数果蔬，脂肪含量较低。其氨基酸组成因品种而异，富含必需氨基酸。脂肪酸以亚油酸为主。食用菌还含有B族维生素、维生素D及钾、磷、镁等矿物质。
2.2 生物活性成分
食用菌中的生物活性成分主要分为多糖（如β-葡聚糖）、萜类、酚类和活性蛋白。这些化合物具有抗氧化、抗炎、免疫调节及抗肿瘤等活性。不同品种含有特征性成分，如双孢蘑菇中的凝集素、香菇中的香菇多糖等。
3. 采后变化
本节分析食用菌采后的主要劣变机制。
3.1 能量水平挑战
采后呼吸作用消耗ATP，影响代谢。谷氨酸作为鲜味物质，在能量缺乏时加速分解进入三羧酸（TCA）循环。线粒体电子传递存在细胞色素途径和交替途径（AOX），交替途径可减少活性氧产生，但能量生成效率低。
3.2 氧化挑战
活性氧（ROS）过量积累导致氧化胁迫，造成蛋白质氧化和膜脂损伤。乙烯信号通过激活呼吸爆发氧化酶同源蛋白（RBOH）促进ROS生成。脂氧合酶（LOX）活性升高破坏细胞膜，加剧品质劣变。
3.3 微生物挑战
高水分、柔软组织和机械损伤为微生物提供有利条件。变形菌门和厚壁菌门是主要污染菌群，如假单胞菌属可导致腐败并产生异味。
3.4 质地挑战
木质化与自溶是两类质地劣变过程。木质化涉及苯丙烷代谢途径中的苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂醇脱氢酶（CAD）和过氧化物酶（POD）。自溶是程序性细胞死亡，与能量代谢和细胞壁降解酶（如几丁质酶）活性相关。
3.5 颜色挑战
褐变是影响消费者接受度的关键因素。酶促褐变由多酚氧化酶（PPO）、酪氨酸酶（TYR）和POD等介导，非酶褐变如美拉德反应也在加工中发生。抗氧化系统如过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）等可延缓褐变。
4. 超声技术原理
超声波是频率高于20 kHz的机械波，分为诊断超声、高频超声和功率超声。食品工业常用功率超声。换能器通过逆压电效应将电能转为声能。超声在液体中传播时产生空化效应，形成瞬态高温高压、微射流和自由基。此外，海绵效应和声流作用可促进传质。高频超声的化学效应更强，低频超声的物理效应更显著。
5. 超声在食用菌保鲜中的应用
本节讨论超声辅助干燥、冷冻以及直接处理的应用。
5.1 超声辅助干燥
超声可提高干燥效率并改善干制品品质。
5.1.1 增强传质
超声通过海绵效应和微通道形成降低内部水分扩散阻力。研究表明，超声使干燥时间缩短9.52%–42.86%，有效水分扩散系数（D
eff）显著提高，但能量消耗变化不一，取决于作用方式和工艺参数。
5.1.2 保持品质
超声辅助干燥可保留蛋白质、多糖和酚类等活性成分，减少褐变，改善复水性与质构。如超声处理可提高总酚保留率，降低色差ΔE，形成多孔结构以增强脆度。
5.2 超声辅助冷冻-解冻
传统冷冻易形成大冰晶损伤细胞。超声促进冰核形成，产生细小均匀冰晶，减少细胞膜损伤。研究表明，超声可缩短冷冻时间，降低解冻损失，维持硬度和色泽，并减少ROS积累。
5.3 超声处理保持品质
直接超声处理通过物理和化学效应减少微生物并调节生理活动。
5.3.1 降低微生物负载
空化产生的微射流和自由基破坏微生物细胞结构。单独超声对部分腐败菌（如荧光假单胞菌）效果有限，与其他技术如γ辐照、有机酸和乳酸链球菌素联用时协同增效，显著降低食源性病原菌数量。
5.3.2 调节生理活动
超声可抑制呼吸代谢相关酶活性，维持线粒体结构完整性，增强抗氧化能力。转录组研究表明，超声上调丙酮酸激酶基因表达，维持高能状态，同时下调苯丙氨酸代谢基因以延缓褐变。
5.3.3 维持品质属性
超声处理能减缓褐变指数上升，保持白度和硬度，降低失重率，并保留总酚、可溶性糖和蛋白质。不同研究结果间存在差异，可能与处理参数和品种有关。
6. 挑战与未来展望
目前超声应用面临设备放大困难、工艺参数缺乏系统优化以及单独处理效果不稳定等问题。未来应开发智能化超声设备，利用人工神经网络（ANN）和自适应神经模糊推理系统（ANFIS）预测工艺参数，并与其他栅栏技术（如可食涂膜、气调包装）结合，实现协同保鲜。
7. 结论
超声通过空化效应产生物理和化学作用，可提高干燥和冷冻效率，抑制微生物活性，调节采后代谢，从而延长食用菌货架期。尽管设备与工艺仍需优化，超声技术在食用菌保鲜与加工中具有广阔应用前景。
