不同杏鮑菇菌株工廠化栽培子實體的揮發性風味成分分析及其香氣評價

李巧珍，李曉貝，吳 迪，李正鵬，李 玉，周 峰，楊 焱,*

（1.國家食用菌工程技術研究中心，農業部南方真菌資源與利用重點開放實驗室，上海市農業科學院食用菌研究所，上海 201403；2.上海市農業科學院農產品質量標準與檢測技術研究所，上海 201403）

食用菌中的風味物質使其具有特殊的香氣和鮮味，是很好的調味品，深受廣大消費者喜愛。食用菌的風味包括滋味和香味，滋味是通過味覺系統品嘗到，如甜味和鮮味，主要受所含非揮發性呈味物質影響；香味則是嗅覺系統所感受的，主要受揮發性風味成分影響，如含硫化合物、雜環化合物和一些不飽和醛酮等[1]。食用菌香氣的形成與積累是一個極為復雜的過程，與其遺傳特性、環境因子和生長發育階段等因素密切相關[2]，研究表明不同品種、不同生長部位以及不同發育階段的食用菌，其所含的香味成分和含量均有所差異[3]。Tsai等[4]對大杯香菇、平菇和白靈菇中揮發性成分進行分析發現3 種菇中各香氣成分含量差異顯著。李秦等[5]比較了香菇和平菇子實體中的芳香成分，發現蘑菇醇、3-辛醇、亞油酸、二甲基三硫、3-辛酮和正十六烷為香菇中主要香氣成分，然而平菇中主要香氣成分為酸類物質。陳萬超[6]對7 種不同的商業化香菇品種中的揮發性成分進行分析，發現不同品種揮發性成分和含量差異明顯。李文等[7]對香菇生長過程中的揮發性風味成分組成進行分析，發現不同生長發育階段揮發性風味成分組成存在差異，并明確了影響香菇風味的特征性揮發性風味成分。

杏鮑菇（Pleurotus eryngii），又名刺芹側耳，味道鮮美，口感極佳，具有杏仁香味，被稱為“平菇之王”[8]。由于杏鮑菇特殊的香味，適合保鮮，加工和烹調，深受消費者歡迎，使杏鮑菇的產量一直維持在較高水平[9]。杏鮑菇揮發性風味成分的研究較少，劉璐等[10]對4 類干制食用菌風味成分進行氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析，發現干制杏鮑菇的揮發性成分主要為醛類化合物，相對含量為44.285%；劉璐等[11]對杏鮑菇及其預煮液揮發性成分分析，發現新鮮杏鮑菇和杏鮑菇預煮液的揮發性成分的組成不同；唐秋實等[12]對不同干燥工藝對杏鮑菇品質和揮發性風味成分的影響進行研究，發現不同干燥方式所獲得的樣品揮發性風味成分組成和含量均不同，真空冷凍干燥可以使樣品保持更好的風味；Kashif等[13]對γ輻照對杏鮑菇保存4 周后品質的影響進行分析，發現經過輻照的樣品其揮發性成分和未經輻照的樣品不同。目前工廠化栽培品種眾多，鮮見對工廠化栽培的不同杏鮑菇菌株的揮發性風味物質進行研究。因此本實驗對工廠化栽培的不同杏鮑菇菌株子實體中的揮發性風味成分種類及含量進行分析，結合電子鼻系統，建立雷達指紋圖譜，并以主成分分析法為基礎建立杏鮑菇揮發性風味品質評價模型，進而對不同杏鮑菇菌株的香氣進行評價，為杏鮑菇定向育種及深加工提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

杏鮑菇子實體由上海國森生物科技有限公司統一栽培提供。供試菌株名稱及來源：J.T. 福建嘉田農業開發有限公司；B.X. 浙江百興食品有限公司；G.S. 上海國森生物科技有限公司；J.P. 日本；125、150 上海食用菌所菌種保藏中心；SDF 國盛生物科技有限公司。

正構烷烴混合標準品（C7～C30） 上海安譜科學儀器有限公司；甲醇（色譜級） 美國迪馬科技公司；鄰二氯苯（色譜級） 國藥集團化學試劑有限公司；其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

DHG-9240A型鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；BF00A粉碎機 上海淀久機械制造有限公司；固相微萃取裝置（固相微萃取進樣器、75 μm碳分子篩/聚二甲基硅氧烷萃取頭） 美國Supelco公司；7890A-5975C GC-MS聯用儀 美國Agilent公司；Fox4000氣味分析系統（電子鼻） 法國Alpha MOS公司。

1.3 方法

1.3.1 子實體栽培及處理

栽培培養基：木屑45%、麩皮15%、玉米芯20%、米糠15%、玉米粉5%，含水量65%～67%。栽培瓶為1 100 mL塑料瓶，裝瓶量為750 g。121 ℃滅菌2 h，冷卻至25 ℃以下接種。接種后的栽培瓶在溫度20～23 ℃、CO2含量2 000～3 000 mg/kg、空氣相對濕度75%條件下發菌，待菌絲發滿整個栽培瓶后熟5 d進行搔菌出菇。搔菌后的栽培瓶在16 ℃、相對濕度85%～97%、CO2含量1 000～1 500 mg/kg的栽培房內倒扣8 d，之后翻轉栽培瓶，在相同環境中出菇[14]。待子實體成熟后采收，實驗對不同的杏鮑菇菌株進行3 次栽培，每個品種每次均采用多點隨機抽樣的方式抽取30 瓶子實體，將新鮮子實體切成2～3 mm的薄片，在（50±2）℃的鼓風干燥箱內烘干至含水量低于10%，將3 次烘干的子實體薄片混勻粉碎后過20 目篩，保存在干燥皿中待用。

1.3.2 頂空固相微萃取-GC-MS聯用法

提取方法：準確稱取1 g杏鮑菇干粉于萃取瓶中，加入10 μL 262 mg/L鄰二氯苯溶液作為內標，萃取頭于230 ℃老化20 min后插入萃取瓶中，60 ℃水浴鍋內恒溫萃取45 min[15]。取出萃取頭插入GC-MS進樣口，250 ℃解吸5 min。

GC條件：HP-INNDWAX毛細管柱（30 m×25 mm，25 μm）；升溫程序：進樣口溫度250 ℃，柱初溫50 ℃，以3 ℃/min升至230 ℃，后運行溫度240 ℃；載氣為He，流速1.0 mL/min，不分流。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；發射電流35 μA；離子源溫度230 ℃；掃描速率1.9 scans/s；質量掃描范圍50～550 u。

使用Xcalibur軟件系統處理所得數據后，與NIST譜庫（107k Compounds）和Wiley譜庫（320k Compounds，version 6.0）相匹配，由此對化合物進行鑒定。揮發性物質含量近似于譜圖中相應峰面積占總離子色譜圖面積的比例。保留指數由C7～C30正構烷烴為標準計算而得[16]。

1.3.3 揮發性風味成分相對風味活度值（relative odor activity value，ROAV）評價方法

采用ROAV評價各揮發性風味成分對樣品總體風味的貢獻程度[17]。定義對樣品風味貢獻最大的組分ROAVstan為100，其他各風味成分ROAV按公式（1）計算：

式中：Cri、Ti為各揮發性風味成分的相對含量/%和相對應的感覺閾值/（mg/kg）；Crstan、Tstan為對樣品風味貢獻最大組分的相對含量/%和相對應的感覺閾值/（mg/kg）。

ROAV≥1，該風味成分為樣品的主體風味成分，且在一定范圍內，ROAV越大說明該成分對樣品總體風味貢獻越大；0.1≤ROAV＜1，該成分對樣品總體風味有修飾作用。

1.3.4 電子鼻檢測

準確稱取1.000 g杏鮑菇干粉放入10 mL頂空瓶中，加蓋密封待檢。樣品檢測條件如下：載氣為合成干燥空氣，流速150 mL/min，頂空產生時間600 s，產生溫度50 ℃，攪動速率500 r/min。樣品頂空氣體注射體積500 μL，注射速率500 μL/s，注射針總體積5.0 mL，注射針溫度60 ℃，最后數據采集時間120 s，延滯時間600 s[18]。

1.3.5 揮發性風味成分主成分分析評價

采用IBM SPSS Statistic 20.0軟件對不同杏鮑菇菌株的揮發性風味成分進行主成分分析，求得提取的主成分值，然后依據綜合評價指標（general evaluation indexes，GEI）公式（2）對不同的菌株進行香氣評價[19]。GEI值越大，香氣品質越好。

式中：Fi、λi分別為提取的主成分值及每個主成分對應的特征值。

1.4 數據及圖像處理

不同菌株杏鮑菇子實體中風味成分GC-MS采集數據經NIST 11和Wiley譜庫檢索，采用色譜保留指數及人工解析鑒定化合物結構進行定性分析，根據歸一化法和利用被測化合物和內標物相應的色譜峰面積之比計算被測組分的相對含量；電子鼻系統采集數據分析、ROAV分析采用Excel 2010軟件處理；主成分分析采用IBM SPSS Statistic 20.0軟件處理。

2 結果與分析

2.1 菌株揮發性風味物質鑒定及其ROAV

表1 杏鮑菇菌株工廠化栽培子實體的共有揮發性風味成分及相對含量Table 1 Contents of volatile compounds common to different strains of P. eryngii

續表1

表2 杏鮑菇菌株工廠化栽培子實體的揮發性風味成分的ROAVTable 2 Relative odor activity values (ROAV) of volatile compounds in P. eryngii

7 個不同杏鮑菇菌株工廠化栽培子實體中共檢測到102 種揮發性風味成分，包括6 種烯烴類化合物、5 種酸類化合物、21 種醛類化合物、26 種醇類化合物、14 種酯類化合物、17 種酮類化合物、8 種雜環類化合物、5 種其他類化合物。如表1所示，不同菌株子實體的揮發性風味成分種類及各成分相對含量差異較大。SDF、J.T.、J.P.、B.X.、G.S.菌株分別檢出88、70、74、65 種和76 種揮發性物質，且均以1-辛烯-3-醇相對含量最高，分別為14.96%、27.22%、32.53%、34.80%和21.28%；125菌株共檢出68 種揮發性物質，其中庚烷相對含量最高，達41.17%；150菌株共檢出82 種揮發性物質，其中乙醇和庚烷的相對含量最高，達11.11%和6.89%。

由表1可知，7 種杏鮑菇菌株共有的揮發性物質為36 種，其中烯烴類3 種，即戊烷、庚烷和1-辛烯；酸類1 種，即己酸；醛類9 種，即3-甲基丁醛、戊醛、2-甲基戊醛、己醛、辛醛、反-2-庚烯醛、壬醛、苯甲醛和2-丁基-2-辛烯醛；醇類12 種，即乙醇、1-丙醇、丁醇、異戊醇、戊醇、2,3-二甲基丁醇、3-辛醇、1-辛烯-3-醇、2-丙基戊醇、1-辛醇、反-2-辛烯-1-醇和異雪松醇；酯類3 種，即己酸乙酯、辛酸甲酯和丁內酯；酮醚類和雜環類8 種，即丙酮、2-庚酮、3-辛酮、2-辛酮、1-辛烯-3-酮、2-壬酮、2-戊基呋喃和5-戊基-2(3H)呋喃酮。其中共有成分中占比較大的成分包括庚烷、己醛、2-丁基-2-辛烯醛、乙醇、異戊醇、戊醇、1-辛烯-3-醇、丙酮、3-辛酮和2-辛酮10 種。

對不同杏鮑菇菌株子實體中檢測到的揮發性風味成分的香味閾值進行查詢，共查詢到53 種化合物在水中的香味閾值[20]。由于1-辛烯-3-酮在各品種中相對含量較高且閾值極低，故定義1-辛烯-3-酮ROAVstan為100，其他揮發性物質的ROAV可由1.3.3節公式計算得出。ROAV越大說明該揮發性物質對杏鮑菇整體風味貢獻率越大。由表2可知，除125菌株之外，1-辛烯-3-醇和1-辛烯-3-酮ROAV均大于1，是6 種杏鮑菇菌株共有的主體風味物質。此外，除SDF菌株和125菌株之外的5 個菌株中2,4-壬二烯醛ROAV均大于1，對風味貢獻率均較大；除B.X.菌株之外的6 個菌株中均檢測到巰基乙醇，且ROAV均大于15，對這6 個菌株的風味貢獻率均較大；J.T.菌株和G.S.菌株的3-甲基丁醛和辛醛的ROAV大于1，對風味貢獻率較大；J.P.菌株和B.X.菌株的己酸乙酯、辛醛的ROAV大于1，對風味貢獻率較大；125菌株的異戊酸甲酯的ROAV大于1，對風味貢獻率較大。

2.2 菌株子實體中風味物質電子鼻檢測結果

圖1 杏鮑菇菌株工廠化栽培子實體的電子鼻雷達指紋圖譜Fig. 1 Radar fi ngerprint of electronic nose data of different strains of P. eryngii

圖2 杏鮑菇菌株工廠化栽培的子實體的電子鼻判別函數分析圖Fig. 2 Discriminant function analysis of different strains of P. eryngii

如圖1所示，G.S.菌株與其余6 個菌株的響應信號值有顯著差異，其余6 個菌株響應值較接近。如圖2所示，預判分析DF1及DF2的累計貢獻率達到89.75%，樣品組內離散度小，組間空間距離變大，樣品完全分開，區分效果較好。G.S.菌株與其余菌株的風味差異均較大。

2.3 主要風味物質主成分分析

表3 4 個主成分的特征值和貢獻率Table 3 Eigenvalues, contribution rates and cumulative contribution of the fi rst 4 principal components

表4 主成分載荷矩陣Table 4 Principal component loading matrix

圖3 工廠化栽培的菌株子實體風味成分的綜合評價圖Fig. 3 General evaluation index of volatile fl avor compounds in different strains of P. eryngii

為進一步研究揮發性物質對總體風味的影響并對不同工廠化栽培的杏鮑菇菌株子實體的揮發性風味進行評價，選取共有成分中占比較大和根據ROAV計算的貢獻率較高的17 種揮發性成分進行主成分分析，得到主成分的特征值和特征向量、主成分載荷矩陣，并以主成分分析法構建的風味物質GEI對7 種杏鮑菇菌株進行評價，如表3所示。第1主成分的貢獻率為39.04%，第2主成分的貢獻率為27.67%，第3主成分的貢獻率為16.91%，第4主成分的貢獻率為7.81%，4 個主成分的累計貢獻率達到91.42%，說明前4 個主成分代表了17 個指標91.42%的綜合信息[21]。決定第1主成分大小的為2-丁基-2-辛烯醛、異戊醇；決定第2主成分大小的為異戊酸甲酯、巰基乙醇、2,4-壬二烯醛；決定第3主成分大小的為3-辛酮、戊醇、己醛、3-甲基丁醛；決定第4主成分大小的為丙酮（表4）。根據各主成分的貢獻率，說明對杏鮑菇揮發性風味影響較大的成分依次為2-丁基-2-辛烯醛、3-辛酮、戊醇、丙酮、己醛、異戊酸甲酯、巰基乙醇、2,4-壬二烯醛、3-甲基丁醛、異戊醇。從圖3可以看出，不同工廠化栽培的杏鮑菇菌株子實體的香氣差別較大，香氣品質最優的為G.S.菌株，其次為B.X.菌株、J.P.菌株，品質最差的為150菌株。

3 討論與結論

頂空固相微萃取-GC-MS是一種分析揮發性物質組成的方法，可對樣品中各種揮發性物質進行分離、定性、定量分析。近年來，此技術在食品、植物等香氣成分分析方面已得到了廣泛應用[22-28]。本實驗采用頂空固相微萃取-GC-MS聯用法提取分析杏鮑菇不同菌株工廠化栽培子實體中的揮發性風味成分，鑒定出102 種風味成分；其中醇類化合物相對含量最高，其次醛類化合物和烯烴類化合物，醇類化合物主要以1-辛烯-3-醇為主，醛類化合物主要為己醛，烯烴類化合物以庚烷為主。7 種杏鮑菇菌株工廠化栽培子實體中，檢測到的共有成分達到36 種。共有成分中占比較大的成分有庚烷、己醛、2-丁基-2-辛烯醛、乙醇、異戊醇、戊醇、1-辛烯-3-醇、丙酮、3-辛酮和2-辛酮。評價一種物質對樣品整體風味的貢獻不能僅看相對含量，不同風味物質由于閾值及在樣品基質中濃度的不同，對樣品風味的貢獻不同[29]。共有物質中1-辛烯-3-醇相對含量高且閾值低，所以其ROAV較高，而1-辛烯-3-酮相對含量雖然較低但閾值低，所以其ROAV也較高，2 種物質是除125菌株外的6 種杏鮑菇菌株中共有的主體風味物質。電子鼻分析結果顯示，G.S.菌株栽培子實體的揮發性風味物質與其他品種差異顯著。運用主成分分析研究品種與揮發性成分的相關性，可找出引起品種間風味差異的主要化合物，并能構建揮發性風味評價模型對不同樣品進行評價[30]。本研究主成分分析找出4 個主成分代表了91.42%的樣品信息，可以說明樣品之間的差異。4 個主成分主要指向4 種醛類、3 種醇類、2 種酮類和1 種酯類物質。以主成分分析法構建的風味物質GEI對7 種杏鮑菇菌株進行評價，其工廠化栽培的杏鮑菇子實體香氣品質差別顯著，香氣品質最優的為G.S.菌株。本研究分析不同品種杏鮑菇栽培子實體的風味物質，為杏鮑菇育種和風味成分的開發利用提供了一定的理論指導。