兩種干燥方式對白玉蕈非揮發性風味物質的影響

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(1.南京農業大學食品科技學院,江蘇 南京 210095；2.南京財經大學食品科學與工程學院,江蘇 南京 210046)

兩種干燥方式對白玉蕈非揮發性風味物質的影響

吳方寧1,裴斐1,李丹1,胡秋輝1,2,趙立艷1,*

(1.南京農業大學食品科技學院,江蘇 南京 210095；2.南京財經大學食品科學與工程學院,江蘇 南京 210046)

為研究干燥工藝對白玉蕈非揮發性風味物質的影響,本研究以白玉蕈為原材料,采用高效液相色譜法測定并比較了熱風干燥和真空干燥對白玉蕈中可溶性糖、游離氨基酸、有機酸和5′-核苷酸的含量的影響,并運用等效鮮味濃度(Equivalent Umami Concentration,EUC)對熱風干燥和真空干燥后樣品的鮮度進行評價。結果表明:熱風干燥后白玉蕈中可溶性糖、呈味氨基酸和有機酸含量顯著低于真空干燥(p<0.05),氨基酸總量無顯著性差異(p>0.05),但5′-核苷酸含量顯著高于真空干燥(p<0.05)；兩種干制品的EUC均在第二水平,但熱風干燥顯著高于真空干燥85.88g/100g(p<0.05)。本研究可為開發不同的白玉蕈加工產品提供理論依據。

白玉蕈,風味物質,干燥,高效液相色譜法,EUC

白玉蕈(whiteHypsizygusmarmoreus),是真姬菇(Hypsizigusmarmoreus)的一個白色變種,因其味道鮮美,具有海鮮味,又稱“海鮮菇”[1]。白玉蕈營養成分齊全,含有多糖和生育酚等各種功能性成分[2-3],是一種具有很高營養價值和藥用價值的食用菌。

食用菌的風味包括滋味和香味。滋味通常指呈味物質,如甜味、鮮味等,主要取決于所含的一些非揮發性呈味物質,包括可溶性糖、游離氨基酸、小肽、有機酸和核酸代謝產物,而香味則取決于食用菌含有的揮發性芳香物質,主要包括揮發性八碳化合物、含硫化合物以及醛酸酮酯類等[4-5]。由于白玉蕈獨特的風味,可將其作為休閑食品、飲料、菌提液和調味料等開發[6]。

干燥作為食用菌被廣泛應用的加工貯藏方法之一,主要有熱風干燥、真空干燥、真空冷凍干燥和微波真空干燥[7]。其中,真空冷凍干燥產品品質好,但設備投資成本很高,微波真空干燥具有快速、高效、低溫等特點,但受限于干燥終點難判斷和排濕困難,并沒有被工業化推廣[8]。由于熱風干燥和真空干燥過程易操作,適應性強,通用性好,成本較低,是目前應用最為廣泛的干制方法[9]。

近年來,各種食用菌的風味物質及等效鮮味濃度(Equivalent Umami Concentration,EUC)[10]被廣泛報道[11-12],但對其干燥工藝后的風味變化特別是非揮發性風味物質的研究還鮮有報道。黃建立[13]等對銀耳微波真空干燥機理及品質特性的研究發現,真空冷凍干燥和微波真空干燥后多糖含量均高于熱風干燥和真空干燥；谷鎮[14]曾研究了7種干燥方法對香菇及杏鮑菇的風味成分的影響,發現真空干燥能較多保留此兩種食用菌的非揮發性風味物質。目前尚無對白玉蕈風味變化的研究報道。為研究干燥工藝對白玉蕈非揮發性風味物質的影響,本實驗采用熱風干燥和真空干燥,測定并比較了干燥后白玉蕈中可溶性糖、游離氨基酸、有機酸和5′-核苷酸的成分及含量,并運用等效鮮味濃度對此兩種干燥方式后白玉蕈的鮮味等級進行評價,旨在為此種食用菌資源更深入的開發和利用提供參考。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

白玉蕈 購于南京市衛崗農貿市場,由福建瑞星生物科技有限公司生產。

果糖、海藻糖、甘露醇、6種有機酸標準品、6種核苷酸標準品、冰乙酸(色譜級)和10%四丁基氫氧化銨 阿拉丁試劑(上海)有限公司；17種氨基酸標準品 上海源葉生物科技有限公司；鄰苯二甲醛(OPA) 美國Sigma公司；乙腈和甲醇(HPLC級) 國藥集團化學試劑有限公司；硼酸和β-巰基乙醇(AR級) 上海凌峰化學試劑有限公司。

表1 流動相梯度洗脫程序(體配比)Table 1 Elution gradient of the mobile phase(volume ratio)

Agilent 1200高效液相色譜儀(配有四元泵、VWD檢測器、柱溫箱和化學工作站) 美國Agilent公司；Alltech 3300型蒸發光散射 Grace公司；Anke TDL-5低速離心機 上海安亭科學儀器廠；N-1001旋轉蒸發儀、CA-1111冷卻水循環裝置 上海愛郎儀器有限公司；DTC-22真空泵 日本ULVAC公司；PB602-N電子精密天平、AL10分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；HH-6數顯恒溫水浴鍋 江蘇國華電器有限公司；KQ-250DB型數控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；DHG-9030A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科技有限公司；真空干燥機 上海精宏實驗設備有限公司；500g多功能粉碎儀 上海兆申科技有限公司；Sep-pak-C18固相萃取柱(500mg,6mL) 美國Waters公司。

1.2實驗方法

1.2.1 白玉蕈的預處理 將新鮮白玉蕈去污清洗瀝干,按下述干燥方法對其處理后用粉碎儀粉碎,過60目篩,移至干燥器中保存備用。

1.2.2 干燥工藝 新鮮的食用菌干制加工過程一般要求干制品水分控制在10%～13%[15]。經測定,本實驗所用白玉蕈的含水率為92.04%(采用105℃常壓干燥法,按GB/35009.3-2003標準測定)。兩種干燥工藝具體操作過程如下:

熱風干燥:設置溫度60℃,將新鮮白玉蕈均勻鋪在電熱恒溫鼓風干燥箱隔板上,直至物料水分降至濕基的10%左右結束干燥,整個干燥過程約進行13h；

真空干燥:設置溫度60℃,將新鮮白玉蕈均勻鋪在真空干燥箱隔板上,開啟真空泵,真空度達到0.1Mpa,直至物料水分降至濕基的10%左右結束干燥,整個干燥過程約進行11h。

1.2.3 可溶性糖的測定

1.2.3.1 樣品的制備 根據Ajlouni[16]等所述方法并稍作修改。稱取0.3000g粉末樣品,精確至0.0001g,加入50mL體積分數80%的乙醇,于50℃水浴中震蕩提取0.5h,4500r/min離心15min,傾出上清液,殘渣用同樣方法提取2次,合并3次上清液,真空旋轉蒸發儀濃縮至干,經體積分數70%乙腈溶液溶解定容,0.45μm濾膜過濾后待用。

1.2.3.2 HPLC-ELSD外標法 色譜條件:色譜柱Sugar-D(4.6×250mm,5μm,Nacalai Tesque Inc.)；柱溫40℃；流動相為乙腈-水(75∶25,v/v)；流速1.0mL/min；漂移管溫度55℃；氮氣流速2.5L/min；進樣量20μL。

1.2.4 游離氨基酸的測定

1.2.4.1 樣品的制備 參照Zhou[17]等的方法并稍作修改。稱取0.2000g粉末樣品,精確至0.0001g,加入10mL蒸餾水于沸水浴中浸提25min,4500r/min離心后傾出上清液,經0.45μm濾膜過濾。取1mL濾液過活化的Sep-pak-C18固相萃取柱,用5mL體積分數10%的乙醇洗脫。洗脫液經旋轉蒸發至干,1mL超純水溶解,0.45μm濾膜過濾后待用。

1.2.4.2 OPA柱前衍生化HPLC法 取140μL濾液與20μL OPA衍生化試劑混合,室溫下反應2min,進行HPLC分析。

OPA衍生化試劑:100mg OPA,加入1mL色譜級甲醇,100μL β-巰基乙醇,再加入9mL 0.4mol/L的硼酸緩沖溶液(pH=10.2)混勻,避光配制,4℃保存。

色譜條件[18]:色譜柱Zorbax Eclipse XDB-C18(250×4.6mm,5μm,Agilent)；柱溫40℃；流動相A為乙腈-甲醇-水(45∶45∶10,v/v/v)；流動相B為磷酸鹽緩沖液(0.1mol/L Na2HPO4-NaH2PO4緩沖液,pH=7.5)；梯度洗脫(表1)；檢測波長338nm；流速1.0mL/min；進樣量20μL。

氨基酸標準品配制:精確稱取各氨基酸標準品,分別用超純水配制成不同濃度梯度的溶液,按上述方法衍生化法后上機,制作標準曲線。

表2 兩種干燥技術對白玉蕈可溶性糖含量的影響(n=3)Table 2 The influence on the soluble sugar of white Hypsizygus marmoreus by two drying methods(n=3)

注:數值均為“平均數±標準差”(n=3)；數據單位為mg/g子實體干重；*為顯著性差異(p<0.05)。下同。

1.2.5 有機酸的測定 參考谷鎮[14]的提取方法并稍作修改。精確稱取0.5000g干粉,加入10mL 0.02mol/L的KH2PO4(pH=2.55),于45℃下超聲提取0.5h,4500r/min離心15min,上清液經0.45μm濾膜后待用。

有機酸的測定采用HPLC外標法[19]。色譜條件:色譜柱Zorbax Eclipse XDB-C18(250×4.6 mm,5μm,Agilent)；柱溫25℃；流動相為KH2PO4(0.01mol/L,pH=2.55)-甲醇(95∶5,v/v)；檢測波長210nm；流速0.6mL/min；進樣量20μL。

1.2.6 呈味的5′-核苷酸的測定

1.2.6.1 樣品的制備 參考Taylor[20]等方法并稍作修改。具體過程如下:取0.5000g干粉,精確至0.0001g,加入15mL超純水,煮沸1min,冷卻,4500r/min離心15min,殘渣重提一次,合并兩次上清液,旋轉蒸發儀濃縮定容,過0.45μm濾膜后,上機測試。

1.2.6.2 HPLC法 采用HPLC外標法[21]測定呈味核苷酸的含量。色譜條件:色譜柱Zorbax Eclipse XDB-C18(250×4.6 mm,5 μm,Agilent)；柱溫25℃；流動相為超純水-甲醇-冰乙酸-四丁基氫氧化銨(894.5∶100∶5∶0.5,v/v/v/v)；檢測波長254nm；流速0.6mL/min；進樣量20μL。

1.2.7 等效鮮味濃度評價體系及等級

1.2.7.1 等效鮮味濃度評價體系 Yamaguchi[22]等提出等鮮濃度(Equivalent Umami Concentration,EUC)表示某種食品的鮮味物質含量,可對食品的呈鮮作用進行感官評價。EUC:指在100g干物質中,用谷氨酸鈉(MSG)的量來表示呈鮮物質的總量。他們研究表明呈味氨基酸與谷氨酸鈉按一定比例混合,既可以顯著提高鮮味效果,又具有增鮮和協同作用,計算公示如下:

Y=Σ aibi+1218(Σ aibi)(Σ ajbj)

2013年，習近平總書記提出共建絲綢之路經濟帶和21世紀海上絲綢之路戰略構想，將“一帶一路”倡議提升為國家戰略。倡議中的“貨幣流通”強調加強區域貨幣合作的重要性，在沿線國家營造良好的金融合作環境，有利于跨境人民幣業務發展。

Y:等鮮濃度(g/100g)；ai:呈鮮氨基酸的量(Glu或Asp,g/100g)；bi:呈鮮氨基酸相對谷氨酸的值(Glu=1,Asp=0.077)；aj:呈鮮核苷酸的量[5′-AMP,5′-GMP,5′-IMP,5′-XMP,g/100g]；bj:呈味核苷酸相對5′-肌苷酸的值(5′-IMP=1,5′-AMP=0.18,5′-GMP=2.3,5′-XMP=0.61)；1218:協同作用常數。

1.2.7.2 等效鮮味濃度等級 Mau[23]等將等鮮濃度分為四個水平,借以更直接地評價食用菌的呈鮮特性:第一水平EUC>1000g MSG/100g,第二水平為100～1000g MSG/100g,第三水平為10～100g MSG/100g,第四水平EUC<10g MSG/100g。

1.2.8 統計分析方法 數據分析采用IBM SPSS Statistics 19軟件進行統計分析及T檢驗,p<0.05表示差異有顯著性。

2 結果與分析

2.1兩種干燥方式對白玉蕈可溶性糖的影響

食用菌含有很多鮮甜味成分,而甜味的主要成分是可溶性糖,其含量直接影響著食用菌的滋味與口感[24]。吉田博[25]測定了31種菇類中游離糖(醇)的含量,發現其主要成分是海藻糖和甘露醇。本實驗采用Sugar-D和ELSD測定的可溶性糖的結果見表2。

由表2可以看出,兩種干燥方式處理后,白玉蕈的可溶性糖主要為海藻糖,均大于100mg/g。果糖含量沒有顯著性差異(p>0.05),但真空干燥后甘露醇、海藻糖含量均顯著高于熱風干燥(p<0.05)。可溶性糖總量相差15.33mg/g,差異顯著(p<0.05),這與黃姬俊[26]對香菇微波真空干燥的研究中真空干燥的多糖保留率高于熱風干燥的結果基本一致。真空條件下蕈體處于缺氧狀態,減緩了可溶性糖與氨基化合物的Maillard反應[27],這可能是真空干燥可溶性糖含量顯著高于熱風干燥(p<0.05)的主要原因。

氨基酸是人體進行新陳代謝的重要物質,不僅具有各生理功能,也是重要的味覺活性物質。天門冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)和絲氨酸(Ser)等作為食用菌的增鮮劑,是賦予蘑菇特征風味的主要呈味氨基酸[28]。本實驗共檢測了17種氨基酸,結果見表3。

從表3中可以看出,在兩種干制品中,呈味氨基酸Glu和Ala的含量均較高,且Glu和Asp無顯著性差異(p>0.05)。研究表明,Glu和Asp是類似味精的鮮味物質,可呈現出食用菌最典型的蘑菇風味[29]。DAA相差1.55mg/g,差異顯著,(p<0.05),TEAA無顯著性差異(p>0.05)。熱風干燥后Ala、Gly 、Ser和Ile顯著低于真空干燥(p<0.05),這可能是由于熱風干燥中的Ala、Gly和Ser等氨基酸比真空干燥更容易發生Strecker降解[30]或與糖類發生Maillard反應造成的。隨著時間的延長和溫度的升高,蕈體中蛋白質會被各類蛋白酶、肽酶及氨肽酶降解,造成氨基酸含量增加,而溫度是影響各類蛋白質降解酶的重要因素[31],由于兩種干燥方法的溫度相同,各類酶的活力相當,蛋白質被分解后,TEAA無顯著性差異(p>0.05)。另外,Met為含硫氨基酸,加工過程中極易遭到破壞,從表中可以看出,真空干燥更能減小對其損失。

表4 兩種干燥技術對白玉蕈有機酸含量的影響Table 4 The influence on the organic acids of white Hypsizygus marmoreus by two drying methods

表5 兩種干燥技術對白玉蕈呈味核苷酸含量的影響Table5 The influence on the flavor nucleotides of white Hypsizygus marmoreus by two drying methods

注:ND代表未檢出。

2.3兩種干燥方式對白玉蕈有機酸的影響

有機酸與酚類、氨基酸、酯類及芳香族化合物的合成代謝過程密切相關,其種類和含量在一定程度上也影響著白玉蕈的風味,如丁二酸可作為食品的增鮮劑,蘋果酸含量增加會降低食品的鮮味[32-33]。本實驗測定了六種有機酸,結果如表4。

表3 兩種干燥技術對白玉蕈游離氨基酸含量的影響Table 3 The influence on the free amino acids of white Hypsizygus marmoreus by two drying methods

注:TEAA(Total Essential Amino Acids)是指賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、精氨酸、組氨酸的總和；DAA(Delicious Amino Acids)是指天門冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸的總和；TAA(Total Essential Amino Acids)是指17種氨基酸的總和。

從表4中可以看出,經兩種干燥方法處理后,丁二酸含量均最高,是兩種白玉蕈干制品的主要有機酸。真空干燥樣品中丁二酸含量顯著高于熱風干燥(p<0.05),約為熱風干燥的兩倍。除蘋果酸無顯著性差異外(p>0.05),真空干燥中其它五種有機酸含量均顯著高于熱風干燥(p<0.05),這與縱偉[34]等研究的葡萄干經不同干燥方法處理后幾種多元酸的變化趨勢基本一致。熱風干燥有機酸總量顯著低于真空干燥60.82mg/g(p<0.05),這可能是因為熱風干燥中有機酸遭氧化轉變為脂肪酸和氧代有機酸[30]或者在受熱過程發生脫羧反應[35],導致其含量降低。

2.4兩種干燥方式對白玉蕈5′-核苷酸的影響

植物中含有豐富的三磷酸腺苷(Adenosine Triphosphate,ATP),可在ATP酶、肌激酶、核苷酶等各種特定生物酶作用下發生降解,生成相應的核苷酸。5′-核苷酸是典型的呈味物質,其中5′-GMP、5′-IMP、5′-XMP和5′-AMP是呈鮮味物質,特別是5′-GMP和5′-IMP對食用菌具有蘑菇特征風味的貢獻最大[36]。本實驗共測定了5′-GMP和5′-IMP在內的六種核苷酸,除5′-XMP均未檢出外,其它五種5′-核苷酸的檢測結果見表5。

從表5中可以看出,兩種干制品中,表現出白玉蕈特有鮮味的核苷酸5′-GMP含量偏低,且無顯著性差異(p>0.05)。熱風干燥后核苷酸總量比真空干燥多1.19mg/g,差異顯著(p<0.05),這可能是由于真空條件會影響各類ATP降解酶的活性[26],導致真空干燥中ATP降解較少,核苷酸總量較低。兩種白玉蕈干制品中,只有5′-IMP差異顯著(p<0.05)。真空干燥中未檢出5′-IMP,可能是因為5′-IMP是熱敏性的呈味核苷酸,加熱易分解[37],而且真空條件會影響IMP降解酶的活性,可見加工方式對呈味核苷酸的種類及含量都會產生影響。

2.5等效鮮味濃度分析

將各呈鮮味氨基酸(Glu和Asp)和5′-核苷酸(5′-AMP,5′-GMP,5′-IMP和5′-XMP)的含量代入EUC的計算公式,所得結果如下表6。

表6 兩種干燥技術后白玉蕈的EUC值Table 6 EUC of white Hypsizygus marmoreus after two drying methods

注:單位為g/100g子實體干重。

從上表可以看出,雖然熱風干燥和真空干燥后EUC均在第二水平,但是兩者相差85.88g/100g,差異顯著(p<0.05),說明兩種干燥技術對白玉蕈的非揮發性特征風味物質的呈鮮特性有顯著性影響。與真空干燥相比,熱風干燥能較大保留白玉蕈的鮮味物質含量。

3 討論

通過HPLC法測定并比較白玉蕈經熱風干燥和真空干燥后各非揮發性風味物質的含量,結果表明:兩種干燥方式對白玉蕈的非揮發性風味物質中可溶性糖、DAA、有機酸和5′-核苷酸的影響均有顯著性差異(p<0.05)。由于熱風干燥過程中氧氣的存在,使一些可溶性糖和DAA發生較多的Maillard反應,促進有機酸的氧化,造成熱風干燥后白玉蕈中可溶性糖、呈味氨基酸和有機酸總量顯著低于真空干燥15.33、1.55和60.82mg/g(p<0.05)；ATP在各種特定生物酶作用下生成核苷酸,真空條件降低了各類酶的活性,減弱ATP的降解,導致熱風干燥中5′-核苷酸含量顯著高于真空干燥1.19mg/g(p<0.05)。

本實驗研究發現,熱風干燥和真空干燥對EUC的影響有顯著性差異(p<0.05),雖然兩種白玉蕈干制品的EUC均處在第二水平,但熱風干燥的EUC值約為真空干燥的兩倍。真空干燥中大多數鮮味物質和甜味物質含量較高,如Ala、Gly 、Ser、丁二酸、海藻糖、甘露醇等,但熱風干燥產品中對特征風味貢獻最大的呈味核苷酸5′-AMP、5′-GMP和5′-IMP含量較高,它們與呈鮮味游離氨基酸Glu和Asp的協同作用,有效地增強了白玉蕈的鮮味特性。

綜上所述,真空干燥更好地保留了可溶性糖、呈味氨基酸和有機酸等非揮發性成分,此干燥方法更有利于運用到白玉蕈休閑即時食品的開發中；熱風干燥更好地保留了白玉蕈的核苷酸類物質,EUC較高,此法更適于白玉蕈調味料的開發。本實驗為白玉蕈的進一步開發利用提供了強有力的科學依據及實踐參考。

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The Influence of Two Drying Methods on Non-volatile Taste Components of WhiteHypsizygusmarmoreus

WuFang-ning1,PeiFei1,LiDan1,HUQiu-hui1,2,ZHAOLi-yan1,*

(1.College of Food Science and Technology,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China；2.College of Food Science and Engineering,Nanjing University of Finance and Economics,Nanjing 210046,China)

The influence of Hot-air Drying(HD)and Vacuum Drying(VD)on non-volatile taste components of whiteHypsizygusmarmoreuswas studied in this paper. The soluble sugar,free amino acids,organic acids and 5′-nucleotides of whiteHypsizygusMarmoreuswere determined and compared by HPLC after drying. Equivalent Umami Concentration(EUC)was used to evaluate the two drying methods. The results as followed:The content of soluble sugar,flavor free amino acids and organic acids of VD samples were significantly(p<0.05)higher than the HD samples,no significant difference of the total amino acids content was found between HD and VD,but the content of 5′-nucleotides of VD samples was significantly(p<0.05)lower than HD samples. EUC of HD and VD samples both were in the second level,but HD was significantly(p<0.05)higher than VD,a difference of 85.88g/100g. This study provided reference for the processing of the whiteHypsizygusmarmoreus.

whiteHypsizygusmarmoreus;taste components;dying;HPLC;EUC

2013-12-13 *通訊聯系人

吳方寧(1988-)，女，碩士研究生，研究方向：食品營養與化學。

國家現代農業產業技術體系建設專項(CARS-24)。

TS201.2

A

1002-0306(2014)17-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2014.17.001