聚乙烯纳米膜包装对金针菇贮藏过程中品质特性和营养成分的影响

Effects of nano-polyethylene film packaging on quality characteristics and nutritional components of Flammulinavelutipes during storage

摘要

目的 探究聚乙烯纳米包装对金针菇采后贮藏过程中品质特性和营养成分的影响。 方法 以白色品系金针菇为试验材料，采用聚乙烯纳米膜包装处理金针菇，以无包装CK组、PE膜包装组作为双对照，在4 ℃下开展为期18 d的保藏试验，每隔3 d取样一次，动态测定了金针菇主要品质指标（失重率、菌柄伸长率和白度）以及营养成分（总糖、蛋白质、维生素C、粗多糖、黄酮、多酚）含量。 结果 在贮藏期间，纳米膜包装组的金针菇失重率、菌柄伸长率均显著低于对照组，白度显著高于对照组（P<0.05），营养物质保留量均显著高于对照组（P<0.05）。贮藏18 d后，处理组金针菇总糖、蛋白质、维生素C、粗多糖、黄酮、总酚含量分别比PE包装组显著高出14.6%、20.2%、20.5%、9.7%、8.3%和29.9% （P<0.05）。 结论 纳米包装能有效延缓金针菇采后贮藏过程中的质量损失、菌柄伸长、褐变等品质劣变现象和营养损失，对维持金针菇品质特性和营养物质含量有重要意义。

Abstract

Objective To study the effects of polyethylene nano-packaging on the quality characteristics and nutritional components of Flammulina velutipes during storage. Method A white strain of F.velutipes was used as the test material.The stain was packaged in polyethylene （PE） nano-film.The unpackaged CK group and the PE film packaged group were used as double controls.The storage experiment was carried out for 18 days at 4 ℃.Samples were taken every 3 days and the main quality indicators （weight loss，elongation and whiteness of the stalk） and nutritional components （total sugars，protein，vitamin C，crude polysaccharides，flavonoids and polyphenols） were determined dynamically. Result During storage，the weight loss and stalk elongation of F.velutipes in the nano-film packaging group were significantly lower than those in the control group，the whiteness was significantly higher than that in the control group （P<0.05），and the retention amount of nutrients was significantly higher than that in the control group （P<0.05）.After 18 days of storage，the contents of total sugars，protein，vitamin C，crude polysaccharides，flavonoids and total phenolics in F.velutipes were significantly higher than those in the PE packaging group by 14.6%，20.2%，20.5%，9.7%，8.3% and 29.9%，respectively （P<0.05）. Conclusion Nano-packaging could effectively delay the quality deterioration and nutritional loss such as weight loss，stalk elongation and browning of F.velutipes during storage and was of great importance in maintaining the quality characteristics and nutritional content of F.velutipes.

Graphical abstract

关键词

金针菇 / 聚乙烯纳米膜 / 营养成分 / 品质特性 / 贮藏保鲜

Key words

Flammulina velutipes / polyethylene nano film / nutritional components / quality characteristics / storage

金针菇（Flammulina velutipes）又名朴菇、冬菇，因其滋味鲜美、质地爽滑脆嫩而深受消费者喜爱^［1］。作为一种药食两用的食用菌，金针菇含有糖类、蛋白质、维生素等多种营养物质。此外，金针菇含有的多酚、黄酮类化合物、多糖等活性成分具有抗氧化、抗肿瘤、免疫调节等多种功能^［2-3］。然而，金针菇在采后持续生长发育，呼吸和新陈代谢旺盛，需要不断消耗自身营养物质维持一定的生命活动^［4-5］，此过程极易发生失水、皱缩、开伞、褐变、菌柄伸长等现象，这使金针菇在采后贮藏过程中伴随着一系列的品质劣变和营养损失现象，严重影响了金针菇货架期和商品价值^［6］。目前，应用于食用菌的常规保鲜方式主要有气调保鲜、臭氧保鲜、化学保鲜、涂膜保鲜、辐照处理^［7-9］等，但是这些方法在实际应用中存在成本高、化学保鲜剂残留、涂膜操作复杂繁琐等问题。因此，开发一种新的保鲜技术是非常有必要的。

纳米材料因具有抑制微生物生长、阻隔水分、抑制乙烯产生等特点，而被广泛应用于果蔬保鲜领域^［10-11］。据报道纳米包装有利于保持竹笋色泽，可以有效减少竹笋木质素含量，减缓采后竹笋衰老，使之保持较好的食用品质^［12］。徐庭巧等^［13］研究发现，纳米膜可以使杨梅的腐烂率明显降低，有利于提高杨梅果实的贮藏品质。马清华等^［14］制备了一种SiO₂/TiO₂纳米膜，用于双孢菇保鲜，结果表明纳米膜可以有效抑制双孢菇呼吸作用，降低失重率，抑制微生物生长，对减缓双孢菇品质劣变是非常有效的。Fang等^［15］探究了纳米材料对金针菇采后贮藏稳定性的影响，发现纳米包装可以较好地保持金针菇贮藏品质，抑制其菌盖开伞和菌柄伸长等现象，且增加了可溶性固形物的保留量。姚亚明等^［16］发现纳米包装可以减少金针菇的褐变、腐烂程度，能够很好地保持金针感官品质和贮藏品质。然而，在金针菇保鲜领域，相关研究多集中在金针菇保鲜方法和贮藏品质稳定性上，而对金针菇贮藏过程中品质特性和营养成分的变化规律报道较少。

因此，本研究采用一种新型聚乙烯为主基材的商品化纳米膜作为包装材料，在4 ℃开展贮藏保鲜试验，分析贮藏期间金针菇营养和活性物质的变化规律，探讨纳米包装对金针菇的营养和活性物质的保留情况，从而筛选有效的保鲜方式，为金针菇采后贮藏保鲜提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验所用白色品系金针菇，购自上海雪榕（甘肃）生物科技股份有限公司，冷链运送至实验室，低温（4±1）℃预冷12 h后，挑选色泽洁白、菌柄长度一致，形态完整、未开伞、无机械损伤的金针菇，作为试验材料。

聚乙烯纳米锁鲜膜（0.035 mm），上海复命新材料科技有限公司；普通PE保鲜膜（0.035 mm），山东省桐城市建兴包装有限公司；PP托盘，规格192 mm×127 mm×20 mm，北京林兴得塑料制品有限公司。

福林酚，北京索莱宝科技有限公司；浓盐酸、浓硫酸、苯酚、葡萄糖、硫酸铜、硫酸钾、硼酸、草酸、2，6-二氯酚靛酚、盐酸、氢氧化钠、无水乙醇、没食子酸、无水碳酸钠、亚硝酸钠、硝酸铝等均为分析纯，天津光复精细化工研究所生产。

1.2 试验仪器与设备

Ci6x便携式色度仪，爱色丽有限公司；TGL-16台式高速冷冻离心机，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；K9840自动凯氏定氮仪，山东济南海能仪器有限公司；TU-1810系列紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；HWS-26电热恒温水浴锅，上海一恒科学仪器有限公司；FA1204B电子分析天平，上海佑科仪器仪表有限公司；SB-5200DTD超声波清洗机，宁波灵芝生物科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品包装

将新鲜金针菇随机分为3组，每个托盘放置约150 g，分别按照对照（CK）组、PE包装组、纳米包装组进行包装。每个处理重复3次。将包装好的金针菇放入冷库中（4±1）℃、相对湿度80%~90%贮藏18 d，每3 d取样观察并测定各项指标，每个指标重复测定3次，结果取平均值。

1.3.2 指标测定方法

1.3.2.1 失重率的测定

参考Wang等^［17］的方法，通过称量金针菇在储存前后的质量差来计算失重率，结果表示为质量损失相对于初始质量的百分比。

失重率（%）=\frac{\mathrm{初始}\mathrm{质量}-\mathrm{测定}\mathrm{时质}\mathrm{量}}{\mathrm{初始}\mathrm{质量}}\times \mathrm{100}

1.3.2.2 菌柄伸长率的测定

参考李波等^［18］的方法，结果表示为取样时菌柄长度变化相对于初始长度的百分比。

菌柄伸长率（%）=\frac{\mathrm{测定}\mathrm{时菌}\mathrm{柄长}\mathrm{度}-\mathrm{初始}\mathrm{菌柄}\mathrm{长度}}{\mathrm{初始}\mathrm{菌柄}\mathrm{长度}}\times \mathrm{100}

1.3.2.3 白度的测定

参考钱书艺等^［19］的方法，利用Ci6x便携式色度仪测定金针菇菌盖的白度值，用L值表示，每个处理重复测10次，结果取平均值。

1.3.2.4 总糖含量的测定

参考GB/T15672-2009《食用菌中总糖含量的测定》，称取0.25 g金针菇样品，加入50 mL水和15 mL浓盐酸，100 ℃水浴中水解3 h。冷却至室温后过滤，再用蒸馏水洗涤滤渣，合并滤液及洗液，定容至250 mL。采用苯酚-硫酸法在490 nm处测定其吸光度，以葡萄糖标准曲线计算样品中总糖含量，结果以百分含量表示（%）。

1.3.2.5 蛋白质含量的测定

参考GB5009.5-2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》，采用凯氏定氮法测定。称取0.2 g金针菇样品，加入0.4 g硫酸铜、6 g硫酸钾及20 mL硫酸进行消化后加入50 mL蒸馏水，用全自动凯氏定氮仪测定样品中蛋白质含量（g/100g）。

1.3.2.6 维生素C含量的测定

参考曹建康等^［20］的方法，采用2，6-二氯酚靛酚滴定法测定^［20］，称取1 g样品，加入20 g/L草酸溶液，冰浴研磨至浆状后，用20 g/L草酸溶液定容至10 mL，提取10 min，用已标定的2，6-二氯酚靛酚溶液滴定至终点，根据滴定消耗量，计算样品中维生素C的含量（mg/g）。

1.3.2.7 粗多糖含量的测定

参考NY/T1676-2008《食用菌中粗多糖含量的测定》，称取0.5 g金针菇样品，加入5 mL水和20 mL无水乙醇，超声提取30 min，于4 000 r/min离心10 min，弃去上清液，不溶物中加入50 mL蒸馏水，沸水浴提取2 h，取上清液定容。采用苯酚-硫酸法在490 nm处测定其吸光度，以葡萄糖标准曲线计算样品中粗多糖含量，结果以百分率表示（%）。

1.3.2.8 黄酮含量的测定

参考孔梓璇等^［21］的方法，稍作修改，称取1 g金针菇样品，加入10 mL 80%乙醇，在60 ℃下超声提取60 min，8 000 r/min、25 ℃离心10 min，取上清液定容，采用NaNO₂-Al（NO₃）₃比色法^［22］，在510 nm处测定吸光度值，以芦丁标准曲线计算样品中黄酮含量（mg/g）。

1.3.2.9 总酚含量的测定

称取1 g金针菇样品，加入10 mL 80%乙醇，在60 ℃下超声提取60 min，8 000 r/min、25 ℃离心10 min，取上清液定容，采用福林酚法^［23］在760 nm处测定吸光度，以没食子酸制作标准曲线，以此计算样品中的总酚含量（mg/g）。

1.4 数据分析

采用Excel 2010软件进行数据处理，利用Origin 2019软件进行绘图，使用SPSS 22.0软件，采用Duncan法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同包装对金针菇贮藏期间品质特性的影响

2.1.1 不同包装对金针菇贮藏期间失重率的影响

失重率是衡量金针菇衰老程度的重要指标，金针菇水分含量高，采后呼吸代谢作用旺盛，此过程在消耗自身营养物质的同时，也伴随着水分蒸发导致失重率增加^［24］。这对于称质量售卖的金针菇，不仅造成了品质劣变，而且也带来了经济价值的损失。由图1可以看出，随着贮藏时间的增加，3组金针菇的失重率均呈现上升趋势，其中，CK组的失重率明显高于其他两组，在贮藏第3天时，失重率就高达13.56%，完全失去了其商品价值^［25］。这是由于CK组菇体暴露于空气中，造成的水分含量急剧下降。在贮藏到第18天时，纳米包装组失重率仅为0.42%，比同期PE包装组低了53.8%。说明纳米包装减缓了金针菇呼吸作用和蒸腾作用，可以减少金针菇采后贮藏过程中的质量损失，这与陈少霞等^［26］的研究结果一致。

2.1.2 不同包装对金针菇贮藏期间菌柄伸长率的影响

菌柄伸长会造成金针菇采后品质劣变，由图2可知，所有处理组的金针菇菌柄伸长率随着贮藏时间的延长呈上升趋势，CK组由于没有包装保护，发生皱缩现象，故菌柄伸长量在第3天后趋于平缓。在贮藏末期时，纳米包装组菌柄伸长率最小为0.05%，其次是CK组为0.09%，PE包装组菌柄伸长率最大为0.24%，相较于CK组和PE包装组，纳米包装组的菌柄伸长率分别低了44.4%和79.2%，呈现显著差异（P<0.05）。据陈晓东等^［27］报道，较高CO₂和较低O₂可以有效抑制金针菇采后生命活动，纳米包装通过控制包装袋气体比例，使之处于一个高CO₂低O₂的微环境，起到延缓菌柄伸长的作用。

2.1.3 不同包装对金针菇贮藏期间白度的影响

白度是评价食用菌商品价值的重要指标之一，也是消费者能直观感受的品质指标。L值的大小直接反映了褐变程度的高低，L值越大，说明褐变程度越小，菇体越洁白^［28］。由图3可以看出，在整个贮藏期间，不同包装处理的金针菇白度值呈下降趋势，说明菇体褐变程度增加。CK组白度值迅速下降，在贮藏12 d时仅为78.85，这是由于菇体直接与空气接触，氧化作用剧烈。研究表明，白度值在80以下时，蘑菇的外观已经不能被消费者所接受，失去了食用菌的商品价值^［29］。PE包装组和纳米包装组的白度值在贮藏期内均高于80，在贮藏第18天时，纳米包装组的白度值为86.7，分别比PE包装组和CK组显著（P<0.05）高出7.34%和18.95%。说明纳米包装能有效抑制金针菇采后褐变现象，且效果优于其他两组。据报道，纳米包装维持的低O₂环境能抑制膜脂过氧化作用^［30］，这可能减少了多酚类化合物和氧化酶接触，从而延缓L值的降低，减少了褐变程度。

2.2 不同包装对金针菇贮藏期间营养成分的影响

2.2.1 不同包装对金针菇贮藏期间总糖含量的影响

金针菇在采后仍是活的有机体，需要消耗糖类物质进行有氧呼吸，维持自身的生命活动；同时，由于食用菌存在后熟作用^［31］，在没有外界能源作补充时，糖类物质也会转化成纤维素来组成自身机体结构，造成总糖含量降低。由图4可以看出，随着贮藏时间的延长，各组总糖含量整体呈下降趋势，纳米包装组的总糖含量下降幅度均小于PE包装组和CK组，这与单楠等^［32］的研究结果一致。在贮藏前期，总糖含量下降程度较小，从第6天开始迅速降低，这可能与金针菇呼吸强度增加有关^［33］，PE包装组总糖量在第15天时，略有上升，这可能是由于菇体采后失水引起相对含量上升。在第18天时，纳米包装组的总糖含量为4.62%，较PE包装组和CK组分别高出了14.6%和46.7%，差异显著（P<0.05）。说明纳米包装能有效降低金针菇呼吸速率，延缓金针菇菇体纤维化，对减少金针菇采后糖类物质消耗、维持总糖含量有明显作用。

2.2.2 不同包装对金针菇贮藏期间蛋白质含量的影响

蛋白质是食用菌重要的营养指标之一。图5反映了不同包装对金针菇贮藏期间蛋白质含量的影响，在整个贮藏期内，各组金针菇蛋白质含量呈下降趋势，这是由于食用菌采后缺乏氮源，并且子实体内存在蛋白酶，导致蛋白质被分解为多肽、蛋白胨和氨基酸^［34］。在贮藏前6天，蛋白质含量下降缓慢，纳米包装组与PE包装组含量差异不显著（P>0.05），从第6天开始，CK组与PE包装组的蛋白质含量迅速降低，同期纳米包装降幅平缓，蛋白质保留量最高，与杨燕婷等的报道一致^［35］，这时菇体发生褐变和自溶，蛋白质降解速率加快。在第18天，CK组、PE包装组、纳米包装组的蛋白质含量分别为0.64%、1.68%、2.02%，纳米包装的蛋白质保留量显著高于CK组和PE包装组（P<0.05），说明纳米包装能有效减缓蛋白质的降解，最大程度保持金针菇营养和品质。金针菇在采后产生乙烯，会促进蛋白酶活性增加^［36］，使蛋白质含量下降，而与纳米包装可以分解环境中的乙烯并且抑制内源乙烯的产生，从而降低蛋白酶活性，减缓相关代谢生理活动^［37］，使蛋白质含量维持在一个较高水平。

2.2.3 不同包装对金针菇贮藏期间维生素C含量的影响

维生素C是果蔬体内重要的营养物质，有抗氧化作用，可以清除体内自由基，延缓机体衰老，其含量的变化可以作为金针菇贮藏期内营养价值的评价指标。

由图6可知，随着贮藏时间的延长，各组金针菇的维生素C含量均呈现下降趋势，在贮藏前3天，维生素C含量降幅较缓，从第6天开始，含量迅速降低，与尹敏等的研究结果相一致，这是由于金针菇在采后衰老过程中发生氧化反应消耗维生素C所致。PE包装组维生素C含量在第12天时略有上升，这可能是金针菇贮藏朗间成熟衰老导致的菌柄伸长增加了VC含量^［39］。在整个贮藏期内，纳米包装组维生素C含量一直高于PE包装组和CK组，在第18天，三者维生素C含量分别为5.28、4.38、2.61 mg/100g，相较于CK组和PE包装组，纳米包装组的维生素C含量是二者的1.21和2.02倍。由此可见，纳米包装可以有效保留维生素C含量，维持金针菇的营养价值。

2.2.4 不同包装对金针菇贮藏期间粗多糖含量的影响

许多研究表明，金针菇多糖具有抗氧化、免疫调节、抗肿瘤、延缓衰老、改善记忆等作用，是金针菇重要的生物活性物质之一，多糖代谢会造成食用菌保健价值降低^［40-41］。不同包装对金针菇粗多糖含量的影响如图7所示，在整个贮藏过程中，多糖含量呈下降趋势，其中，CK组降幅最大，在第18天时，多糖含量由开始的1.34%降为0.27%，降幅高达79.8%，PE包装组和纳米包装组多糖保留量分别为0.72%和0.79%，三者含量差异显著（P<0.05），说明纳米包装能够有效减缓金针菇多糖代谢速率，更好地保持金针菇活性物质含量和营养保健价值。这可能是由于纳米包装减少了氧气透过率，降低了呼吸作用和相关生理活动速率，一方面减少了呼吸作用对糖类底物的消耗，另一方面抑制了自由基产生，从而减少了多糖的消耗^［42］。

2.2.5 不同包装对金针菇贮藏期间黄酮含量的影响

黄酮类化合物是金针菇体内重要的生物活性物质，属于次生代谢产物，具有抗氧化、抑制微生物生长、抗肿瘤等作用^［43-44］。由图8可知，在贮藏期间，金针菇黄酮含量变化呈现先上升后下降的趋势，在第3天出现一个峰值，与高帅平等^［45］报道的结果一致，可能与金针菇后熟促进次生代谢有关，在贮藏后期，由于呼吸作用旺盛黄酮被氧化致使含量下降。在贮藏前期（0~9 d），纳米包装组与PE包装组黄酮含量差异不明显（P>0.05），从第12天开始直至贮藏结束，纳米包装组黄酮含量均显著高于PE包装组（P<0.05）。在第18天时，CK组的黄酮含量为0.41 mg/g，PE包装组的黄酮含量为0.60 mg/g分别比纳米包装组低36.9%和7.6%，说明纳米包装能减少采后贮藏过程中黄酮的消耗，对保持金针菇活性物质有一定作用。这可能是纳米包装能减少氧气透过量，减少金针菇氧化反应，提高了黄酮保留率。

2.2.6 不同包装对金针菇贮藏期间总酚含量的影响

酚类物质是食用菌体内一类重要的化合物，具有抗氧化、抗菌、消除炎症等作用。图9说明了不同包装对金针菇贮藏期间总酚含量的影响，随着贮藏时间的延长，总酚含量整体呈下降趋势，这是由于多酚容易被酶氧化成醌类物质，醌类物质进一步被氧化产生黑色素，从而造成总酚含量的降低和菇体褐变^［46］。且下降幅度依次为CK组>PE包装组>纳米包装组。在整个贮藏期内，纳米包装组总酚含量均显著高于另外两组（P<0.05）。在第18天时，纳米包装组、PE包装组、CK组含量分别为 0.87、0.67、0.44 mg/g，三者差异显著（P<0.05），纳米包装组总酚保留量分别是PE包装组、CK组的1.29、1.98倍，由此可知，纳米包装可有效减缓金针菇贮藏过程中总酚含量的损失。方东路等研究发现^［47］，纳米包装能够使多酚氧化酶的活性维持在一个较低的水平，从而减缓多酚氧化，对保持多酚含量有重要作用。

3 结论

本研究以无包装CK组、PE膜包装组作为双对照，纳米膜包装组作为处理组，在4 ℃进行金针菇保鲜试验，通过动态测定金针菇采后贮藏过程中品质特性与营养指标的变化，探讨了纳米包装对金针菇的保鲜效果。结果表明，纳米包装可以有减少金针菇采后质量损失，抑制菌柄伸长，显著降低了金针菇褐变程度，对延缓金针菇采后衰老进程、保持品质特性有重要作用；同时，纳米包装有效降低了金针菇总糖、蛋白质、维生素C、粗多糖、总酚、黄酮等营养物质在贮藏过程中的消耗，提高了营养物质的保留量，保证金针菇的营养价值不受损失，有利于延长金针菇的货架期。

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基金资助

国家重点研发计划项目(2018YFD0400205)