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天麻保鲜技术研究进展

2021-12-05王彩云黄晓旭成忠均李恒谦张翔宇

农业工程 2021年11期
关键词:保鲜期保鲜剂天麻

王彩云,侯 俊,黄晓旭,柳 敏,王 永,成忠均,李恒谦,张翔宇

(1.毕节市中药研究所,贵州 毕节551700; 2.贵州省大方县扶贫开发办公室,贵州 毕节551700)

0 引言

天麻(Gastrodiaelata)为国家三级保护物种,是与蜜环菌共生的兰科天麻属多年生草本植物,药用部位为其块茎,富含酚类、多糖、苷类和黄酮等化学物质,具有增智、镇静、镇痛、安神、息风止痉、增强免疫、平抑肝阳、降血压、祛风通络和催眠等作用,可用于治疗肢体麻木、头痛眩晕、小儿惊风、健忘、抽搐、破伤风和癫痫等病症[1-9]。

天麻既是中药材,又是天麻面、天麻片、天麻酒、天麻糕点、天麻丝、天麻茶、天麻糖和药膳等食品的加工原料[10]。2018年1月11日国家卫生计生委发布的《国家卫生计生委食品司关于就党参等9种物质作为按照传统既是食品又是中药材物质开展试生产征求意见的函》中同意将天麻列入食药物质目录,鲜食天麻便更受欢迎,天麻也逐步从传统的单一炮制销售模式转变为生鲜天麻与炮制品共同销售模式[11-12]。但在生鲜天麻销售中存在以下瓶颈问题。一是天麻采收期很短,并且集中于立冬后至翌年清明节前,最佳采收期为11月或来年的3月[13-14]。二是新鲜天麻含水量高,酶活性较强,呼吸强度大,营养成分消耗快,采收后常温条件下最多能存放3~5 d,不能长时间贮藏[15]。三是产地销量有限,外销又缺乏有效的贮运保鲜技术,贮藏及长途运输中易受到新壳梭孢菌、间座壳属、链格孢属和镰刀菌属等病原菌的感染而引起霉烂、变质,因此市场上销售的天麻以干制品居多[16]。但是干制天麻存在以下问题。一是天麻干制后收缩率大,组织结构发生改变,表面皱缩明显,感官质量差,硬度极大、复水性差,食用前需发泡,极不方便[17]。二是天麻干制后质硬、口感差,做成的菜品形味、口感欠佳。三是天麻干制后不能保持原有风味,其维生素、蛋白质、矿质元素、酚类物质和多糖等营养成分会有不同程度的损失[18]。四是部分企业或者药农为了改善天麻药材色泽,延长贮藏期,在干制天麻时通常会加入硫磺熏蒸,其中的硫残留会对人体产生一定的毒害作用[19]。

随着新鲜天麻价值的发现及需求量的增加,保鲜贮藏技术已成为限制其产业发展的瓶颈[20]。研究天麻保鲜既能保持良好的商品性状及营养价值,节约企业运营成本,还能延长产品供应货架期,平衡淡旺季需求,满足天麻鲜食消费习惯,丰富产品结构,而且可以充分开发天麻的保健功能,对提高药农的经济收入,助推天麻产业发展有着重要意义。本文综述天麻保鲜技术研究现状,以期为天麻的保鲜技术研究提供参考,促进天麻产业发展。

1 储运中存在的问题

1.1机械损伤

天麻块茎脆弱极易受到机械损伤,若有伤口会导致病原菌入侵,加快腐烂及褐变。因此,天麻采挖时需先揭开覆盖物,刨开表层泥土,然后小心取出菌材及填充料,最后轻轻地取出天麻,这样依次取出才能得到完整、无损的天麻,有效避免感染及机械损伤。天麻取出后需将麻种、箭麻分类安置,轻拿轻放,运输和装载过程中应置于无菌的软体介质中,尽量避免剧烈振荡,以防顶芽和麻身受损。

1.2贮藏环境

天麻在贮藏过程中,对环境条件有要求。合适的水分、湿度、温度和洁净度等有利于减少病原菌感染,有效延长保鲜期。陆春云等[21]研究表明,无营养来源、无污染、疏松透气、不长时间积水的介质,如木屑、泥沙等湿度为65%左右时,有利于鲜天麻的贮藏。黄万兵等[15]对天麻保鲜中的相关生理特性变化规律进行研究,发现鲜天麻在保鲜过程中先消耗体内淀粉等糖类物质,然后再消耗脂类、蛋白等;先消耗酸性蛋白然后再消耗碱性蛋白,碱性蛋白的消耗量远大于酸性蛋白,表明合理地保持环境水分,适度降低天麻的含水量可以降低鲜天麻的呼吸作用、延长鲜天麻的保存期。

1.3酶促褐变

天麻块茎中含有丰富的酚类化合物,这类化合物容易被氧化成醌或发生氧化聚合、偶联、加成、重排、裂环等反应[22]。陆春云等[23]研究发现,新鲜天麻块茎切碎后呈乳白色,3 d以后逐渐变为褐色,天麻块茎切碎后在55 ℃烘干至恒质量粉碎后得到的粉末颜色由黄白色到褐色,推测是切碎的鲜天麻块茎暴露在空气中,酚类成分被氧化所致。

1.4采后病虫害

病害是影响天麻采后贮藏的重要因素。软腐病、黑腐病、芽腐病和褐腐病等病菌通常会造成天麻块茎的腐烂,为天麻的主要采后病害[14]。尖孢镰刀菌(Fusariumoxysporum)、绿色木霉(Trichodermaviride)等病原菌通过潜伏性感染或者块茎创口入侵,使天麻块茎迅速腐烂,并在4~5 d内扩展到整个块茎。天麻的虫害相对较少,贵州产区主要虫害为蚂蚁、蛴螬、蝼蛄等,其中以蚂蚁危害最为严重。

2 保鲜技术

国内外有关天麻保鲜方面的研究报道相对较少。目前天麻的保鲜大部分是先将天麻煮熟,再通过真空包装、低温冷藏、添加保鲜剂等方法进行保鲜,能在一定程度上延长天麻的保鲜时间,按原理可分为物理保鲜法、化学保鲜法和生物保鲜法。

2.1物理保鲜技术

物理保鲜方法有60Go-γ辐照、臭氧杀菌、包装、低温冷藏、微波处理和超高压处理等方式,但是60Go-γ辐照,处理设备安置条件要求严格,一般厂家无法达到安装条件。目前对新鲜天麻的物理保鲜多采用臭氧、低温冷藏、气体贮藏和超高压处理等方式。

2.1.1臭氧处理

臭氧的氧化作用和抑菌作用均较强,且易分解,安全性较高,近年作为新型安全的食品消毒剂在食品保鲜、贮藏中得到广泛应用[24-27]。孙海燕等[28]研究发现,臭氧处理天麻的保鲜效果优于常规薄膜包装。

2.1.2低温贮藏

低温贮藏可适当降低鲜天麻的呼吸作用,延缓衰老,延长保鲜期,尤其低温冷藏配合气调贮藏技术,能将天麻保鲜期延长至42 d,且能较好地保持天麻的药用价值[29]。

2.1.3气调贮藏技术

气调贮藏技术是指通过改变贮藏环境的气体成分使之不同于正常空气中的一种贮藏方法,可分为人工气调贮藏(CA储藏)和自发气调贮藏(MA贮藏),现已被广泛应用于天麻保鲜研究中。贵阳学院[30]提出,带泥天麻通风晾晒至表面干燥后,装入聚乙烯微孔薄膜保鲜袋中并通入臭氧(浓度15~40 mg/m3)与二氧化碳(浓度85%~98%)混配气体灭菌24 h,2~3 ℃预冷24 h后低温贮藏,并定期通入臭氧抑菌,保证贮藏环境的臭氧浓度达到40~60 mg/m3,能将天麻保鲜期延长至150 d,营养成分和水分损失小,可食率高于90%。贵州省科创气体有限公司[31]提出,在稀释气体(氮气)和功效气体(由二氧化碳、氧气、气态水和氢气组成,体积比为2 000~10 000∶3 000~10 000∶5~10∶1~3)体积比为80~95∶5~20,最有利于天麻保鲜。陈娜等[29]研究发现,1%~3%O2+5%~7%CO2+90%~94% N2气调组合能不同程度地减少丙二醛的积累,抑制多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶活性的上升,使甘肃康县天麻的天麻素与对羟基苯甲醇总含量得到有效保持。

2.1.4包装

不同的包装方式及包装材料对天麻的保鲜效果有差异。杨顺强等[17]探讨了不同包装方式对昭通乌天麻的保鲜效果,结果发现,不同的包装方式其保鲜结果有差异:牛皮纸信封包装水分散失快,外观形态差,保鲜效果不佳;塑料袋包装水分散失少,能维持鲜天麻品质及良好的外观形态,保鲜效果好;真空包装天麻的腐烂率高,变质速度快,最不利于天麻保鲜。文欢等[18]研究了室温敞放、微孔膜密封、真空保藏对新鲜天麻的感官品质、失水率及有效成分含量的影响,结果发现:室温敞放天麻的水分散失严重、外观较差,但其活性成分下降较缓慢;微孔膜密封保藏天麻的含水量能得到有效保持,其自身特性及外观形态维持较好;真空保藏仅能在4 d内维持其品质,第5天即开始产生腐烂变质气味。于丽娟等[32]研究发现,使用纳米果蔬保鲜袋能有效延长天麻保鲜期。采用PE20保鲜袋对天麻进行贮藏的保鲜效果最佳,有效地防止了天麻的腐烂和失水萎蔫[20]。

2.1.5超高压处理

食品超高压技术是将食品真空包装后置于超高压容器腔中,在较低温度或常温下以水或其他液体作为压力传递介质,在一定的温度和超高压下保压一段时间,从而导致食品结构中离子键和氢键等非共价键的破坏或形成,最终改变其生物高分子物质的理化性质,从而达到改善食品品质、酶钝化或食品灭菌保鲜等目的,是近年兴起的一项新技术[33]。该方法在延长食品储藏期同时,还能保持食品的营养成分。

在国外,超高压技术已经得到广泛应用,但国内还处于起步阶段。孙海燕等[28]研究发现,300 MPa、30 ℃下超高压处理10 min,鲜切天麻的呼吸强度和失重率能得到有效抑制,硬度和色泽得到有效保持,总糖和VC含量的下降速度减缓,保鲜期能延长至20 d,表明超高压技术作为一种新型保鲜技术有利于鲜切天麻保鲜。

2.2化学保鲜技术

化学保鲜是指利用化学物质喷洒、涂抹或浸泡天麻,通过抑制或杀死表面、周围环境中的微生物,以达到保鲜的目的。因其操作简便,在常温运输和贮藏中多运用此法。目前使用较多的是保鲜剂。保鲜剂处理是保证天麻品质的重要技术手段之一,其中保鲜剂有化学保鲜剂和生物保鲜剂。

2.2.1化学保鲜剂

化学保鲜剂如壳聚糖、山梨酸钾、双乙酸钠、薄荷精油、焦亚硫酸钠和柠檬酸等。1-甲基环丙烯(1-MCP)二氧化氯、甲壳素等化学保鲜剂处理在天麻保鲜中已有大量研究,能够有效延缓腐败、延长货架期、保证天麻质量,其中1-MCP、壳聚糖处理是目前为止最为常见的处理办法。1-甲基环丙烯(1-MCP)通过与乙烯竞争结合乙烯受体的方式,使乙烯失去与受体结合的机会,从而抑制与乙烯相关的生理生化反应,起到延缓成熟与衰老的作用。1-MCP抑制植物内源和外源乙烯作用的效果特别突出,具有无毒无味、使用方便、安全高效等优点,已被广泛应用于水果、蔬菜、中药材等产品的贮藏保鲜中[34-37]。

为了研究各种化学保鲜剂对天麻的保鲜效果,延长鲜天麻货架期,国内外学者开展了大量研究。陈琛等[38]研究了壳聚糖、异抗坏血酸钠、柠檬酸3种化学保鲜剂对天麻样品的质量损失率、硬度、软化腐烂率,以及维生素C(Vc)、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、可溶性固形物(SSC)、可滴定酸、天麻素、丙二醛(MDA)含量、呼吸强度的影响,发现3种保鲜剂均能使贮藏期间天麻的感官品质、营养品质下降速率得到延缓,使保鲜期得到延长,其中保鲜效果最佳的为异抗坏血酸钠。曹森等[16]探讨了冷藏条件下保鲜剂乙醇、咪鲜胺和二氧化氯对天麻贮藏品质的影响,结果发现3种保鲜剂均能够降低新鲜天麻的腐烂率,其中贮藏效果最好的为二氧化氯(ClO2)浸泡,不仅能抑制天麻的腐烂率上升,延缓天麻多糖、腺苷、可溶性固形物、硬度、对羟基苯甲醛、天麻素及对羟基苯甲醇含量的下降,降低天麻的呼吸强度,更好地保持POD活性、PPO活性、APX活性和CAT活性,且天麻在贮藏180 d时的腐烂率仅为18.78%。马骏等[39]研究常温下不同熏制时间及1-甲基环丙烯(1-MCP)剂量对贮藏天麻的保鲜效果,结果发现保鲜效果较好处理为在容积3 L的PE薄膜保鲜袋中天麻量1 250 g、1-MCP用量3袋、熏蒸时间12 h,此时天麻的呼吸强度等得到有效抑制,多糖、维生素C、蛋白质的消耗速度延缓,腐烂指数受到显著抑制,能有效减轻天麻的失水萎蔫状况,延长天麻贮藏期至31 d以上。吴仲珍等[40]研究发现,通过1.5%壳寡糖浸泡可提高天麻抗氧化能力,有效延缓天麻衰老,保持其品质良好。曹森等[41]筛选出能有效维持鲜切天麻商品价值的复合保鲜剂,其配方为壳聚糖质量分数0.90%、茶多酚质量分数1.25%、抗坏血酸质量分数0.20%、柠檬酸质量分数0.50%,能有效保持PPO和POD活性,延缓多糖和天麻素含量的下降。王晶宇等[42]研究发现,蒸制处理且添加0.15%异Vc钠能有效保鲜天麻,且能使天麻原有气味得到保持,成本低廉、操作简单。于丽娟等[32]研究发现,采用壳聚糖和薄荷精油进行涂膜处理,有利于云南新鲜天麻保存期的延长;添加薄荷精油有助于减轻天麻外观形态的变化,而不添加薄荷精油则有助于保持天麻的抗氧化性酶(POD/SOD)活性和水分。

2.2.2生物保鲜剂

生物保鲜剂为大蒜、丁香、肉桂、茴香、八角和花椒等提取物,目前研究较为广泛,但是该类保鲜剂气味较重,可食性不佳。陈琛等[38]研究了体积分数相同的夏枯草、茶多酚、溶菌酶提取物3种生物保鲜剂对天麻样品酶活、有效成分含量、感官质量等的影响,发现3种保鲜剂均能一定程度地保持新鲜天麻贮藏期间的营养品质及感官品质,延长保鲜期,其中效果较好的为夏枯草提取物。贺君宇等[43]以草豆蔻、花椒、肉桂、八角、丁香和高良姜等佐料的有效成分提取物为原料,制备出一种生物保鲜剂,研究发现该保鲜剂能较好地杀灭和抑制酵母菌、细菌、霉菌3种鲜天麻内生菌,可抑制鲜天麻保存过程中总可溶性固形物含量和硬度的降低,有效减小鲜天麻的腐烂率和腐烂指数。四川赤健中药科技有限公司[44]利用产酸菌种混淆乳杆菌、乳酸克鲁维酵母、黑曲霉、蔓生假丝酵母和乳酸乳球菌制备发酵液,研究鲜切天麻的保鲜,结果显示该方法能延长鲜天麻的常温储存保鲜期至2个月以上。

2.3生物保鲜技术

天麻的生物技术保鲜主要是指应用组织培养技术保鲜天麻,此方法虽能在一定程度上延长天麻保鲜期,但所能保存的样本量极少,技术复杂。陈琦等[45]研究发现,采用组织培养技术保存天麻,能够防止杂菌的感染,长时间维持一定的生长状态。

2.4综合防治

综合防治可以有效减轻天麻采后病害并延长货架期。真空贮藏且添加保鲜剂对天麻的保鲜效果最好,保鲜时间最长[42]。

3 结束语

在天麻的保鲜研究中,学者已开展大量工作,也取得突破性的进展,但最长也只仅能将保鲜期延长至5个月,且气调贮藏技术成本过高,1-MCP等保鲜剂价格昂贵,好多企业无力运营。目前,生产上使用最多的仍是低温保存或者埋在土里不采收,腐烂率得不到有效控制。如何将物理保鲜方法、化学保鲜方法、生物保鲜方法进行结合,如何选用安全有效的生物保鲜剂,如何降低天麻种植企业的保鲜贮藏成本,增加经济收入等问题,将是以后研究的重点。另外,在完善、创新保鲜方法的同时,更应该注重天麻抗性品种的选育。在天麻生产和栽培中,根据当地气候和栽培条件,选育具有抗病虫能力的天麻新品种,减少病虫害的伤害,也能延长天麻保鲜期。

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