短期缺氧处理提升食用硬皮地星（Astraeus odoratus）采后品质并降低褐变相关酶活性

《Food Chemistry: X》：Short-term anoxia improves postharvest quality and reduces browning-related enzyme activity in edible Astraeus odoratus mushroom

　　

短期缺氧处理是一种新兴的改良气调保鲜策略，本研究旨在探讨其对食用野生蘑菇硬皮地星（Astraeus odoratus）采后品质的影响。研究人员将蘑菇置于纯氮气（N2，99.99%）环境中进行9小时缺氧处理，随后在10±2°C、相对湿度80–85%条件下贮藏9天，并以常压空气处理作为对照。研究结果表明，缺氧处理显著降低了贮藏期间的失重率（p<0.05），并保持了较高的内部色泽亮度（L*值）。缺氧处理还抑制了多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和过氧化物酶（peroxidase，POD）的活性，从而延缓了褐变进程。此外，缺氧处理的蘑菇在贮藏期间维持了较低水平的丙二醛（malondialdehyde，MDA）和过氧化氢（H2O2）含量，同时表现出较高的抗氧化活性（包括DPPH自由基清除能力和铁离子还原抗氧化能力（ferric reducing antioxidant power，FRAP））。相关性分析和主成分分析（principal component analysis，PCA）进一步证实了缺氧处理对蘑菇品质的多维调控作用。研究结论表明，9小时短期缺氧处理是一种环保、非化学的采后保鲜方法，能够有效延长硬皮地星的货架期，为野生食用菌的品质保持提供了新的技术途径。

论文解读

一、研究背景与意义

硬皮地星（Astraeus odoratus）俗称气压计地星，是泰国北部和东北部地区广泛食用的一种野生食用菌，因其独特的质地和风味而备受青睐，市场价格高于栽培蘑菇。该菌种营养组成与常见食用菌相当，幼嫩子实体中蛋白质、脂肪、粗纤维和碳水化合物含量分别约占干重的14.0%、2.7%、10.8%和44.9%。其粗提物被报道具有抗氧化、抗菌、抗糖尿病和抗癌等生物活性。然而，作为一种外生菌根真菌，其子实体发育高度依赖降雨和土壤湿度等环境条件，仅在雨季可获取，供应受限。更为关键的是，硬皮地星在常温条件下的货架期极短，仅约1–2天，主要归因于其高呼吸速率、高含水量以及缺乏有效保护结构以抵御水分流失和微生物侵染。这些因素导致采后品质快速劣变，包括褐变、脱水和细胞结构破坏。尽管市场需求旺盛，但因其采后稳定性差，向远距离市场分销受到严重限制。

蘑菇的衰老本质上是一个氧化过程，涉及细胞和亚细胞结构的降解。活性氧（reactive oxygen species，ROS）如过氧化氢在脂质过氧化和膜损伤中发挥关键作用，从而加速衰老进程。短期缺氧处理作为一种重要的改良气调保鲜策略，已在芦笋、菠萝、西兰花、荔枝和香蕉等多种园艺产品中被证实能够维持品质并延长货架期。然而，关于采后处理对野生食用菌效果的研究证据仍然有限。因此，本研究旨在系统探究短期缺氧处理对硬皮地星采后品质的影响，并评估褐变进程和氧化稳定性的变化。

二、研究设计与主要技术方法

研究人员从泰国帕尧府当地市场采集处于未成熟阶段的硬皮地星子实体，选取直径2.0–2.5 cm、平均鲜重7±2 g的样品。将蘑菇随机分为两组，每组1200 g置于5 L塑料容器中，分别以加湿纯氮气（99.99%）或环境空气以100 mL·min^?1的流速持续通气9小时，分别作为缺氧处理和对照，直至容器内O₂浓度低于0.05%（v/v）。处理后蘑菇置于10±2°C、相对湿度80–85%条件下贮藏9天，每3天取样测定各项指标。主要技术方法包括：色泽测定采用色差仪记录CIE Lab色空间的L值；褐变色素含量通过80%甲醇提取后在420 nm处测定吸光度；呼吸速率采用密闭容器法结合气体分析仪测定O₂消耗和CO₂产生速率；电解质渗漏率通过电导率仪测定；丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法测定；过氧化氢含量采用分光光度法测定；总酚含量采用Folin–Ciocalteu法测定；抗氧化活性采用DPPH自由基清除法和FRAP法评估；多酚氧化酶和过氧化物酶活性分别以儿茶酚和愈创木酚为底物进行测定。统计分析采用独立样本t检验（p<0.05），并运用Pearson相关分析和主成分分析进行多元关系评估。

三、研究结果

3.1 缺氧处理对蘑菇色泽、褐变色素和失重率的影响

贮藏期间所有处理组的子实体内外表面L值均随贮藏时间延长而下降。缺氧处理组在贮藏第6天和第9天的内部色泽L值显著高于对照组（p<0.05），外部色泽虽无显著差异但缺氧组略高。褐变色素方面，对照组在贮藏9天后褐变指数最高，缺氧处理组褐变速率略低。失重率方面，对照组贮藏结束时失重率达12.72±0.72%，而缺氧处理组仅为10.93±0.39%（p<0.05）。失重率的降低可能归因于缺氧处理抑制了呼吸代谢活性，减少了水分蒸发，同时细胞结构的保持也限制了组织内水分的迁移和扩散。

3.2 缺氧处理对蘑菇O₂消耗和CO₂产生速率的影响

贮藏期间O₂消耗总体呈下降趋势，但在第9天出现短暂回升，缺氧处理组尤为明显。CO₂产生在贮藏初期略有增加后逐渐下降。尽管呼吸参数存在波动，缺氧处理组仍表现出较低的褐变发展和失重率。由于未测定乙醇和乙醛等发酵代谢产物，无法确定缺氧处理后是否发生了发酵代谢，因此仅将气体交换变化解释为处理相关的呼吸行为改变。

3.3 缺氧处理对电解质渗漏、丙二醛和过氧化氢含量的影响

电解质渗漏率在两组中均随贮藏时间增加，但缺氧处理组增幅较小，从约11.65%升至49.31%，而对照组从19.19%升至59.57%，表明缺氧处理延缓了膜退化。丙二醛含量同样呈上升趋势，对照组从约0.51增至15.60 μmol·L^?1，缺氧组仅增至10.20 μmol·L^?1，提示脂质过氧化程度降低。过氧化氢含量在缺氧组中始终低于对照组，贮藏末期约为0.35 mg·g^?1 DW，而对照组为0.44 mg·g^?1 DW。这些结果表明缺氧处理减轻了氧化损伤并延缓了膜完整性丧失，而膜完整性的维持可限制酶促褐变和水分损失。

3.4 缺氧处理对多酚氧化酶和过氧化物酶活性的影响

多酚氧化酶活性在两组中均随贮藏时间增加，但缺氧处理组在整个贮藏期间保持显著较低的活性水平（p<0.05），差异在后期更为明显。过氧化物酶活性也呈现类似趋势，对照组增幅更大，缺氧组始终低于对照（p<0.05）。多酚氧化酶是蘑菇酶促褐变的关键酶，其活性强烈依赖分子氧，缺氧处理通过限制氧的可利用性抑制了该酶活性。过氧化物酶参与H₂O₂依赖的氧化反应，缺氧组较低的H₂O₂积累可能限制了其活性。较低的褐变相关酶活性与观察到的褐变减少趋势一致。

3.5 缺氧处理对总酚含量和抗氧化能力的影响

总酚含量在贮藏期间有所波动。第0天缺氧处理组总酚含量显著低于对照组（p<0.05），但第3、6、9天两组间均无显著差异，表明9小时缺氧处理未能在后续有氧贮藏中持续维持较高的酚类物质含量。DPPH自由基清除活性在两组中均呈先升后降趋势，缺氧处理组始终高于对照组。FRAP值虽无显著差异，但缺氧组略高。缺氧处理组增强的抗氧化能力可能与低氧条件下氧化代谢的调节有关，低氧环境可增强采后产品的抗氧化防御系统。

3.6 采后品质属性的多元关系分析

Pearson相关分析显示，多酚氧化酶、褐变色素、丙二醛和电解质渗漏之间存在显著正相关，表明酶促褐变、脂质过氧化和膜破坏在贮藏期间同步发生。呼吸速率（CO₂）与多酚氧化酶、褐变色素和电解质渗漏呈显著负相关，提示代谢活性降低与褐变延缓及膜稳定性增强相关联。主成分分析中，第一主成分（PC1，65.5%）代表品质劣变轴，多酚氧化酶、褐变色素、丙二醛和电解质渗漏呈正载荷，而CO₂产生速率和外部L*值位于负侧。第二主成分（PC2，12.9%）主要由总酚含量决定，与褐变簇分离，表明酚类物质主要贡献于抗氧化能力而非直接调控褐变程度。得分图显示缺氧处理组与对照组在贮藏后期明显分离，对照组与褐变–氧化损伤簇紧密关联，而缺氧组更接近CO₂产生速率和总酚含量方向，表明代谢活性较低且氧化稳定性较高。

四、结论与展望

本研究证实，9小时短期缺氧处理能够减少硬皮地星蘑菇的褐变并维持采后品质。处理后的蘑菇在贮藏期间维持了较高的抗氧化活性和较低水平的丙二醛、过氧化氢含量以及多酚氧化酶和过氧化物酶活性。研究结果表明，短期缺氧处理对细胞产生了可逆的氧化损伤效应，并激活了抗氧化活性。9小时短期缺氧处理可作为延长硬皮地星货架期的有效方法，是一种可与低温贮藏联合使用的环保型应用方案。该研究为野生食用菌品质保持提供了技术支撑，并为增强其生物活性提供了新的采后处理途径。