不同培養基對平菇香氣成分的影響

許佳妮，張劍飛，袁 婭，楊小蘭，明 建,3,*

（1.西南大學食品科學學院，重慶 400715；2.四川省農業科學院蠶業研究所，四川 南充 637000；3.西南大學 國家食品科學與工程實驗教學中心，重慶 400715）

不同培養基對平菇香氣成分的影響

許佳妮1，張劍飛2，袁 婭1，楊小蘭1，明 建1,3,*

（1.西南大學食品科學學院，重慶 400715；2.四川省農業科學院蠶業研究所，四川 南充 637000；3.西南大學 國家食品科學與工程實驗教學中心，重慶 400715）

以8 種不同組成的培養基培養的平菇為研究對象，采用固相微萃取、氣相色譜-質譜聯用技術測定不同培養基對平菇香氣成分的影響，并通過主成分分析法對香氣成分進行對比。結果表明：8 種培養基生產的平菇香氣成分存在較大差異，大部分培養基平菇香氣種數分布在26～35 種之間，主要是醇類、酯類、醛類物質，其中醇類物質含量達到總量的一半以上。通過主成分分析法提取了6 個主成分以代表8 種培養基平菇的112 種香氣成分，6 個主成分累積貢獻率超過92%，其中主成分綜合得分較高的是C組培養基和A組培養基，即70%棉籽殼、30%桑枝屑（棉籽殼含水率18%、陳桑枝屑含水率20%）培養基和100%棉籽殼（棉籽殼含水率18%）培養基。

平菇；香氣；培養基；氣相色譜-質譜聯用；主成分分析

平菇（Pleurotus ostreatus (Fr.) Kummer）隸屬擔子菌綱，傘菌目，側耳科，側耳屬食用菌，是世界上栽培廣泛的食用菌之一[1]。平菇富含碳水化合物、蛋白質、氨基酸、維生素、礦物質等營養成分，可以增強機體免疫功能，改善人體的新陳代謝，預防高血壓、高膽固醇血癥和癌癥等疾病，營養價值和藥用價值極高[2-4]。平菇的栽培方法簡單，相比于其他食用菌，平菇菌絲分解有機物質的能力強、適應性廣，傳統的平菇培養基主要是棉籽殼和玉米芯[5]。平菇味道鮮美，其風味由非揮發性成分和揮發性成分構成，主要來源于其中的水溶性物質，如多元醇[6-7]。為更全面了解平菇的化學組成、風味特征和藥理作用，近年來，平菇的風味成分成為新的研究熱點[8-10]。目前，國內對平菇研究主要集中于在選育、栽培和增產方面[11-13]，關于平菇及其培養基的研究多集中于培養基組成與平菇產量間的關系[14-16]，而關于培養基組成對平菇香氣成分的影響研究報道較少。

主成分分析是數學上對數據降維的一種方法，其基本思想是設法用一組較少的互不相關的綜合指標來代替原來眾多的且具有一定相關性的指標，其目的是簡化數據和揭示變量間的關系。目前主成分分析作為一種多元分析技術已廣泛應用于不同物質香氣成分的綜合分析中[17-18]。此前，本實驗室已對不同培養基的平菇營養成分、多酚含量及抗氧化活性進行了研究[19]，在此基礎上本實驗采用固相微萃取，結合氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯用技術測定該8 種培養基生產的平菇香氣成分，并通過主成分分析方法對香氣成分進行對比，了解不同培養基平菇典型的賦香物質，旨在為選擇平菇培養基配方、改良平菇風味提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

選取形態相似、無損傷、無病蟲害的8 種平菇樣品，培養基見表1，清洗，瀝干后打漿，立即測定。

表1 8 種平菇培養基組成Table1 Eight different culture media for Pleurotus ostreatus tus

1.2 儀器與設備

固相微萃取裝置、二乙基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/ CAR/PDMS）50/30 μm萃取頭 美國Supelco公司；QP2010氣相色譜-質譜聯用儀、DB-FFAP彈性石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm） 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品的制備

采用固相微萃取方法制備樣品[20]：稱取5 g待測樣品，轉移至15 mL頂空瓶中，加入磁力攪拌子（轉速500 r/min），使用DVB/CAR/PDMS 50/30 μm萃取頭、固相微萃取裝置在40 ℃條件下頂空吸附30 min后，將萃取頭插入GC進樣口，解吸5 min。

1.3.2 色譜條件

色譜柱：DB-FFAP石英毛細柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣：氦氣（He，純度99.999%）；進樣口溫度230 ℃；無分流進樣；升溫程序：起始溫度40 ℃，保持5 min，以7 ℃/min升至140 ℃，再以10 ℃/min升至230 ℃，保持8 min。

1.3.3 質譜條件

接口溫度230 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；電子電離源；電子能量70 eV；質量掃描范圍m/z 35～350。

1.4 數據分析

將GC-MS分析圖譜經計算機和人工把每個峰與NIST Library和Wiley Library進行匹配檢索定性，匹配度和純度大于800（最大值1 000）作為鑒定結果，結合有關文獻[21-22]確認香氣物質的各個化學成分，按峰面積歸一化法算出樣品中各個組分的相對含量（組分峰面積占總峰面積的百分比）。主成分分析采用SAS 9.2軟件，根據香氣相對含量求得貢獻率較高的幾個主成分，得到各主成分的特征向量并進一步計算出各主成分得分。

2 結果與分析

2.1 8 種培養基平菇香氣成分分析

表2 8 種培養基平菇香氣成分及相對含量表Table2 Aroma components and relative contents in Pleurotus osratus from eight different culture mediaa

續表2

續表2

由表2可知，由于培養基組成不同，8 種平菇樣品芳香物質的種類差異較大，但各實驗組主要集中26～35 種。平菇芳香物質分為9大類，包括烷烴類（0.10%～4.84%）、烯烴類（0.39%～4.48%）、醇類（36.53%～68.29%）、醛類（0.66%～13.71%）、酸類（0.00%～0.33%）、酯類（3.98%～34.39%）、酮類（3.29%～42.88%）、芳香族類（0.00%～0.15%）和其他。

2.1.1 不同培養基對平菇芳香物質種類的影響

在相同的分析條件下，不同培養基平菇各類芳香物質的種類存在很大的差異。實驗組A檢出香氣成分30 種，其中烷烴類10 種、烯烴類1 種、醇類4 種、醛類5 種、酸類1 種、酯類5 種、酮類2 種、其他2 種，無芳香類檢出。實驗組B檢出香氣成分29 種，其中烷烴類5 種、烯烴類3 種、醇類5 種、醛類5 種、酸類1 種、酯類6 種、酮類2 種、其他2 種，無芳香類檢出。實驗組C檢出香氣成分43 種，其中烷烴類4 種、烯烴類3 種、醇類7 種、醛類6 種、酸類1 種、酯類15 種、酮類2 種、芳香類2 種，其他3 種。實驗組D檢出香氣成分39 種，其中烷烴類4 種、烯烴類3 種、醇類7 種、醛類4 種、酸類1 種、酯類16 種、酮類1 種、其他3 種，無芳香類檢出。實驗組E檢出香氣成分32 種，其中烷烴類9 種、烯烴類3 種、醇類4 種、醛類4 種、酸類1 種、酯類7 種、酮類2 種、其他2 種，無芳香類檢出。實驗組F檢出香氣成分26 種，其中烷烴類3 種、烯烴類2 種、醇類3 種、醛類8 種、酸類1 種、酯類6 種、酮類1 種、其他2 種，無芳香類檢出。實驗組G檢出香氣成分35 種，其中烷烴類4 種、烯烴類4 種、醇類3 種、醛類10 種、酯類10 種、酮類2 種、芳香類1 種、其他1 種，無酸類檢出。實驗組H檢出香氣成分16 種，其中烷烴類1 種、烯烴類3 種、醇類2 種、醛類1 種、酯類5 種、酮類3 種、芳香類1 種，無酸類檢出。從以上分析可以看出，實驗組C、實驗組D香氣種數明顯高于其他培養基平菇，最高可達到43 種；而實驗組H香氣種數最少，僅有16 種；大部分香氣種數分布在26～35 種之間。

2.1.2 不同培養基對平菇芳香物質相對含量的影響

由表2各類芳香物質相對含量可知，各實驗組香氣成分主要由醇類、酯類、醛類物質構成，其中醇類物質含量達到總量的一半以上。

在參試平菇芳香物質相對含量中，大部分平菇醇類相對含量集中在52%～69%之間；其中最高的是實驗組A，相對含量高于68%；最低的是實驗組E，其相對含量僅為實驗組A的53%。大部分平菇酯類相對含量集中在13%～29%，相對含量差異較大；其中最高的是實驗組C，相對含量高于34%；最低的是實驗組A，其相對含量約為實驗組C的11.7%。實驗組A、B、E、F、G醛類相對含量較高，集中在9%～14%，最高可達13.71%；實驗組C、D、H醛類相對含量較低，最低不足0.7%。

2.1.3 不同培養基對平菇芳香物質成分的影響

大部分培養基平菇共有成分17 種，其中包括烯烴類2 種，即苧烯（0.76%～3.85%）、8-甲基癸烯（0.03%～0.13%）；醇類3 種，即二甲基硅烷二醇（0.93%～2.24%）、1-辛烯-3-醇（13.27%～35.87%）、3-辛醇（17.78%～33.70%）；醛類5 種，即己醛（3.61%～6.31%）、正-2-庚烯醛（0.90%～1.79%）、苯甲醛（0.4 6%～1.4 5%）、反-2-辛烯醛（1.29%～2.92%）、2-十一碳烯醛（0.42%～0.58%）；酸類1 種，即乙酸（0.04%～0.33%）；酯類5 種，即乙酸-3-甲基丁酯（1.87%～15.33%）、丁酸異戊酯（1.00%～13.15%）、3-乙酸辛酯（0.23%～1.50%）、辛酸乙酯（0.22%～2.12%）、2-乙基己基亞硫酸己酯（0.06%～0.08%）；酮類1 種，即3-辛酮（3.27%～30.64%）。除共有成分外，各培養基平菇特有成分較多，這主要是由于培養基中不同的小分子揮發性成分發生轉移，從而使不同平菇具有不同的香氣特征[23]。

2.2 8 種培養基平菇香氣主成分分析

表3 6 個主成分的特征值及其貢獻率Table3 Eigenvalues, contributions and cumulative contributions of

利用SAS軟件INSIGHT模塊對各培養基平菇香氣成分的相對含量進行主成分分析，得到6 個主成分。由表3可知，前6 個主成分的累計貢獻率已達到92.91%，滿足所取各主成分的累積貢獻率大于85%的要求[24]，說明分析結果在較少損失量的前提條件下起到了降維作用，可見此6 個主成分足以說明該數據的變化趨勢。

表4 6 個主成分的特征向量Table4 Eigenvectors of 6 principal components

續表4

續表4

從表4可以看出，引起風味變化的主要化合物，對第1主成分貢獻最大的是辛酸甲酯，其次為庚酸甲酯、乙酸己酯、7-十四碳炔、丁酸異戊酯，即第1主成分代表的是以辛酸甲酯、庚酸甲酯、乙酸己酯、7-十四碳炔、丁酸異戊酯為組合的風味化合物；同理可得，第2主成分代表的是以p-甲基甲酸-4-硝苯基酯、甲氧基苯基杇、3-乙酸辛酯、辛酸乙酯為組合的風味化合物；第3主成分代表的是以2-十一碳烯醛、乙酸-3-甲基丁酯、1-辛烯-3-醇、苧烯為組合的風味化合物；第4主成分代表的是二甲基硅烷二醇和1-辛醇；第5主成分代表的是3,7-二甲基壬烷和2,2,4,6,6-五甲基庚烷；第6主成分代表的是苯甲醛和反-2-辛烯醛。

表5 6 個主成分得分及綜合得分Table 5 Scores and comprehensive scores of 6 principal components

圖1 8 種培養基平菇香氣主成分散點圖Fig.1 Aroma principal component biplot for Pleurotus ostreatus from eight different culture media

根據表2中平菇香氣成分的相對含量、表3中前6 個主成分的特征值及貢獻率和表4中各香氣成分的特征向量計算出8 種培養基平菇各主成分得分及綜合得分。由表5可知，實驗組C綜合評價最高，其次是實驗組A，實驗組H最差。由圖1可知，除實驗組B、F、H相離較近外，實驗組A、C、D、實驗組E和實驗組G都相距較遠。

3 結 論

平菇栽培方法簡單，菌絲分解有機質能力強，適應性廣；目前平菇栽培原料趨向多元化，為降低平菇栽培成本提供了新渠道。袁婭等[19]研究表明，不同培養基平菇的營養價值和藥用價值存在較大差異，培養基的組成與平菇的食用品質密切相關。根據研究，各培養基平菇樣品檢出香氣成分種類集中在26～35 種，共分為9大類，主要由醇類、酯類、醛類物質構成，醇類物質含量達到總量的一半以上。但由于培養基不同，平菇芳香物質的種類存在很大的差異，最高可達43 種，最低僅為16 種；同時，各培養基平菇芳香物質種類的相對含量差異較大，其中醇類相對含量范圍為36.53%～68.29%，酯類為3.98%～34.39%，醛類為0.66%～13.71%。大部分培養基平菇香氣物質共有成分僅有17 種，其特有成分較多。此外，本實驗采用主成分分析方法，將8 個培養基平菇的112 種彼此相關的香氣成分簡化為6 個彼此不相關的綜合指標（主成分），他們代表了92%以上的樣品信息，可以說明樣品之間的差異。平菇的香氣物質組成成分種類繁多，應用主成分分析方法可以找出平菇主要的風味物質種類；同時根據各主成分得分亦可得出不同培養基平菇的典型賦香物質，這些揮發性風味物質的不同組合在一定程度上反映了各培養基平菇風味的差異。此外，綜合得分是主成分分析的精華所在，據此對各培養基平菇綜合香氣品質進行排序，得出綜合品質較高的為實驗組C、A，即70%棉籽殼、30%桑枝屑（棉籽殼含水率18%、陳桑枝屑含水率20%）培養基和100%棉籽殼（棉籽殼含水率18%）培養基。培養基組成不同使得平菇具有不同風味特征，因此在實際生產中應根據平菇的實際用途選擇培養基組成。

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Effects of Different Culture Media on Aroma Components of Pleurotus ostreatus

XU Jiani1, ZHANG Jianfei2, YUAN Ya1, YANG Xiaolan1, MING Jian1,3,*
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2. Sericultural Research Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Nanchong 637000, China; 3. National Food Science and Engineering Experimental Teaching Center, Southwest University, Chongqing 400715, China)

In the present study, the aroma components of Pleurotus ostreatuses from eight different culture media were investigated by solid phase micro-extraction (SPME) followed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and analyzed by principal component analysis. Results showed that Pleurotus ostreatuses from various culture media presented a large difference in their aroma components. The number of aroma components identified in most of them was from 26 to 35, mainly including alcohols, esters and aldehydes, while the content of alcohols accounted for more than half of the total aroma compounds. Six principal components with a cumulative contribution rate of more than 92% to the aroma were extracted indicating 112 kinds of aroma components from Pleurotus ostreatuses cultured in eight different culture media. In addition, the aroma components of Pleurotus ostreatuses cultured in media C and A had higher comprehensive scores than six other media in the principal component analysis.

Pleurotus ostreatus; aroma components; culture medium; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS); principal components analysis

TS201.2

A

1002-6630（2015）04-0086-06

10.7506/spkx1002-6630-201504016

2014-10-09

國家自然科學基金面上項目（31271825）；國家現代農業（蠶桑）產業技術體系建設專項（CARS-22）

許佳妮（1990—），女，碩士研究生，研究方向為食品科學。E-mail：xujiani199008@163.com

*通信作者：明建（1972—），男，教授，博士，研究方向為食品化學與營養。E-mail：mingjian1972@163.com