干制方式對大球蓋菇滋味物質的影響

于慧萍，胡 思，黃 文，王 益，劉 瑩

(華中農業大學食品科學技術學院，湖北武漢 430070)

大球蓋菇是我國于1992年從西方國家引進的食用菌新品種，也是聯合國糧農組織推薦發展中國家栽培的一種食用菌，在國際食用菌交易市場尤為暢銷[1-2]。但是，新鮮大球蓋菇的貨架期短，嚴重制約了大球蓋菇產業的發展[2]。目前，大球蓋菇的加工方式主要包括腌漬、罐藏和干制[3]。大球蓋菇干制品因風味濃郁而具有“山林珍品”、“素中之葷”的美譽[2]，但新鮮大球蓋菇在干制過程中常發生風味劣變問題。食用菌獨特的滋味主要來源于其豐富的非揮發性滋味物質，主要包括可溶性糖、有機酸、游離氨基酸和5'-核苷酸等水溶性物質[4]。

干燥方式對食用菌滋味物質的種類及含量影響顯著[4-5]。Li等[6]研究表明冷凍和熱風干燥能最大限度保留杏鮑菇的滋味成分。Pei等[7]研究發現冷凍干燥和微波真空干燥對雙孢蘑菇滋味物質的影響較小。Tian等[8]發現微波真空干燥有利于香菇中滋味氨基酸的保留，并改善了香菇的營養和色澤。目前關于不同干燥方式對大球蓋菇滋味的影響報道較少。

本研究以大球蓋菇為研究對象，采用熱風干燥、冷凍干燥和微波干燥對大球蓋菇進行干制處理，測定不同干燥方式處理的大球蓋菇中有機酸、游離氨基酸和5'-核苷酸等滋味物質的含量，結合電子舌分析不同干燥方式對大球蓋菇滋味物質保留的影響，旨在為大球蓋菇等食用菌干制品的風味提質提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮大球蓋菇 產自四川成都；5'-核苷酸、氨基酸標準品 Sigma公司；甲醇、乙腈 色譜純，賽默飛世爾科技(中國)有限公司；鹽酸、磷酸、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、酒石酸、蘋果酸、抗壞血酸、乙酸、檸檬酸、富馬酸、丁二酸 分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

CT-C型熱風循環烘箱 常州易能干燥設備有限公司；TF-LX型微波干燥機 上海田楓實業有限公司；SCIENTZ-30ND型冷凍干燥機 寧波新芝凍干設備有限公司；ST-04A型多功能粉碎機 永康市帥通工具有限公司；LC-20Acp型高效液相色譜儀 島津公司；1712型精密分析天平 Sarterius公司；Seven Easy pH計 梅特勒-托利多儀器有限公司；HH-S4型數顯恒溫水浴鍋 金壇市醫療儀器廠；L-8900型全自動氨基酸分析儀(Y-029) 日立(HITACHI)公司；Avanti J-E型高速冷凍離心機 美國Beckman Coulter公司；FOX 4000型電子舌 法國Alpha M.O.S公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 干燥工藝 選擇新鮮的大球蓋菇，清洗干凈，然后切成蘑菇片，切片厚度為4 mm，瀝干表面水分的大球蓋菇片濕基含水量92.5%。

熱風干燥：將瀝干水分的大球蓋菇片放入熱風循環干燥箱中，循環風量3450 m3/h，裝載量2 kg/m2，干燥溫度50 ℃，直到樣品的濕基水分含量降到10%時結束干燥。

微波干燥：將瀝干水分的大球蓋菇片放入微波干燥機內，微波頻率2450 MHz，每加熱15 min取出翻動一次，直到樣品的濕基水分含量降到10%時結束干燥。

冷凍干燥：將瀝干水分的大球蓋菇片均勻平鋪在托盤上，置于-18 ℃冰箱預凍12 h，再放入真空冷凍機中(-56 ℃，10 Pa)干燥，直到樣品的濕基水分含量降到10%時結束干燥。

干燥結束后，將上述三種干燥大球蓋菇樣品用粉碎機粉碎，過100目篩，密封保存。

1.2.2 有機酸含量的測定 參照Li等[6]的方法，取0.5 g大球蓋菇粉，加入pH2.65的KH2PO4緩沖溶液25 mL，于75 ℃水浴25 min，待樣品冷卻后用超純水定容至100 mL，10000 r/min離心20 min，收集上清液并過0.22 μm的濾膜，所得濾液用高效液相色譜進行測定。色譜條件：色譜柱：SHIMADZU VPODS C18(4.6 mm×150 mm，5 μm)；柱溫：30 ℃；檢測器：紫外檢測器；流動相：0.01 mol/L KH2PO4(pH2.65)；流速：0.4 mL/min；進樣量：20 μL；檢測波長：214 nm。每個樣品重復3次試驗。

1.2.3 游離氨基酸含量的測定 參照Lee等[9]的方法，取0.5 g大球蓋菇粉溶解在50 mL 0.1 mol/L的鹽酸溶液中，室溫水解45 min后于10000 r/min離心15 min，離心后取上清液，過0.22 μm的濾膜，濾液用全自動氨基酸分析儀進行測定。檢測條件：分離柱Ion Exchange Column(2622sc.pH，4.6 mm×60 mm)，除氨柱Ion Exchange Column(2650L.pH，4.6 mm×40 mm)；柱溫：分離柱(57 ℃)，反應柱(135 ℃)；檢測波長：一通道570 nm，二通道440 nm。每個樣品重復3次試驗。

1.2.4 核苷酸含量的測定 參照Taylor等[10]方法，取0.5 g大球蓋菇粉溶解在25 mL的超純水中，溶解液攪拌煮沸1 min后，冷卻至室溫，10000 r/min離心15 min，收集上清液。下層殘渣按照同樣的方法再次煮沸，離心，收集濾液，最后合并兩次提取的濾液，過0.22 μm的濾膜，取濾液用高效液相色譜進行測定。色譜條件：色譜柱：SHIMADZU VP-ODS C18(4.6 mm×150 mm，5 μm)；柱溫：30 ℃；檢測器：紫外檢測器；流動相：0.02 mol/L KH2PO4：乙腈=99.5：0.5(v/v)，用85%的磷酸溶液調節pH至4.5；流速：1.0 mL/min；進樣量：10 μL；檢測波長：254 nm。每個樣品重復3次試驗。

1.2.5 等鮮濃度值的計算 等鮮濃度(Equivalent umami concentration，EUC)值[11]常用來表征食品的鮮味程度，具體指在100 g干樣品中，采用谷氨酸鈉(Monosodium glutamate，MSG)的含量來表示該樣品中呈鮮物質的總量，按下式計算：

式中：ai為呈鮮氨基酸(谷氨酸或天冬氨酸)的含量，單位為mg/g；aj為呈鮮核苷酸(5'-GMP、5'-IMP、5'-XMP、5'-AMP)的含量，單位為mg/g；bi為呈鮮氨基酸相對谷氨酸鈉的值(谷氨酸=1，天冬氨酸=0.077)；bj為呈鮮核苷酸相對5'-IMP的值(5'-IMP=1、5'-GMP=2.3、5'-XMP=0.61、5'-AMP=0.18)；1218為協同作用常數(濃度單位是g/100 g)。

1.2.6 電子舌分析 精確稱取1.0 g樣品加入50 mL超純水，煮沸20 min，冷卻后12000 r/min離心15 min，取上清液定容至100 mL進行分析。樣品擺放時，每兩個樣品間放1杯100 mL超純水，傳感器在超純水中浸泡10 s；樣品采集時間120 s，每秒1次，每個樣品重復7次，選取穩定后數據做主成分分析(PCA)和雷達圖譜分析[12]。

1.3 數據處理

數據經SPSS 18.0和Origin 9.0軟件統計分析，作圖。數據以均值±標準差(Means±SD)表示。顯著性水平為P<0.05。

電子舌的統計學分析：運用Alphasoft V9.1軟件進行主成分分析和雷達指紋圖譜分析。

2 結果與分析

2.1 不同干燥方式對大球蓋菇中有機酸含量的影響

采用高效液相色譜法測定熱風干燥、微波干燥和冷凍干燥處理的大球蓋菇中有機酸的含量，結果見表1。

表1 不同干燥方式處理的大球蓋菇中有機酸的含量Table 1 Contents of organic acids in Stropharia rugosoannulata treated by different drying methods

有機酸是食用菌中重要的風味組分，參與了氨基酸、酯類、酚類的合成以及芳香物質的代謝過程，其種類和含量的差異影響食用菌獨特的風味[7]。由表1可知，不同干燥方式對大球蓋菇中有機酸種類及含量影響較大。三種干制大球蓋菇樣品中共檢測到7種有機酸，分別是酒石酸、蘋果酸、抗壞血酸、乙酸、檸檬酸、富馬酸和琥珀酸。各干制樣品中總有機酸含量大小排序為冷凍干燥(241.44 mg/g)>熱風干燥(202.52 mg/g)>微波干燥(176.81 mg/g)。這表明大球蓋菇中的有機酸對熱不穩定，冷凍干燥有利于保留大球蓋菇中的有機酸。

三種干燥樣品中每種有機酸含量均存在顯著性差異(P<0.05)。蘋果酸是干燥樣品中含量最為豐富的有機酸，占總有機酸含量的50%以上，其次是酒石酸(27.15～51.98 mg/g)、檸檬酸(16.01～22.72 mg/g)和琥珀酸(9.00～13.68 mg/g)。蘋果酸酸度清新，略帶苦味，檸檬酸酸度溫和爽口，琥珀酸及其鈉鹽是典型的鮮味成分。Dong等[13]發現五種干燥咖啡豆樣品中蘋果酸含量最豐富，其次是酒石酸和檸檬酸。Li等[6]也檢測到熱風干燥、微波干燥、真空干燥、自然晾干和冷凍干燥的杏鮑菇樣品中蘋果酸最為豐富。冷凍干燥大球蓋菇樣品中蘋果酸和檸檬酸的含量顯著高于熱風樣品和微波樣品(P<0.05)，推測可能是在真空冷凍干燥的升華階段，隨著樣品溫度漸漸升高，大球蓋菇內相關酶(如蘋果酸脫氫酶和檸檬酸合成酶)被激活，促進了冷凍干燥樣品中有機酸的生成和積累[14]。但冷凍干燥大球蓋菇樣品中酒石酸的含量顯著低于熱風干燥和微波干燥的樣品(P<0.05)，推測可能是大球蓋菇中含有可以降解酒石酸的相關酶，該酶在低溫干燥過程中保持了相對較高的活性，冷凍干燥過程中樣品的濃縮效應促進了大球蓋菇中酒石酸的降解。而微波干燥和熱風干燥可能由于熱處理溫度較高，氧氣充足，有機酸易被氧化成脂肪酸和氧代有機酸，或促進了脫羧反應的發生，導致部分對熱敏感的有機酸含量低于冷凍干燥樣品。

2.2 不同干燥方式對大球蓋菇中游離氨基酸含量的影響

采用氨基酸自動分析儀測定熱風干燥、微波干燥和冷凍干燥處理的大球蓋菇中的游離氨基酸含量，結果見表2。

表2 不同干燥方式處理的大球蓋菇中游離氨基酸的含量Table 2 The contents of free amino acids in Stropharia rugosoannulata treated by different drying methods

游離氨基酸是食用菌中重要的味覺活性物質，其含量和組成與食用菌的鮮美滋味密切相關。由表2可知，干燥方式對大球蓋菇中游離氨基酸的組成和含量影響較大，在三種干制樣品中共檢測到21種游離氨基酸。熱風干燥處理的大球蓋菇中游離氨基酸總量(73.57 mg/g)顯著高于微波干燥樣品(68.18 mg/g)和冷凍干燥樣品(64.62 mg/g)(P<0.05)。Tian等[8]發現熱風干燥處理的香菇中游離氨基酸含量高于微波干燥樣品。Li等[6]也發現熱風干燥杏鮑菇中游離氨基酸含量高于微波干燥和冷凍干燥處理的杏鮑菇。這可能是因為高溫促進蘑菇中的蛋白質水解產生更多的游離氨基酸，另外，干燥過程伴隨著蘑菇中氨基酸與還原糖發生美拉德反應，造成游離氨基酸的損失，而微波干燥過程中由于微波分子熱運動，較高的溫度導致美拉德反應消耗更多游離氨基酸[15]，造成微波干燥的樣品中游離氨基酸含量低于熱風干燥的樣品。冷凍干燥處理的大球蓋菇游離氨基酸含量最低，這與雙孢蘑菇[7]和杏鮑菇[6]冷凍干燥結果一致，這是因為冷凍干燥屬于低溫干燥，在一定程度上防止蛋白質降解產生游離氨基酸[16]。

根據游離氨基酸味覺特征將其分為苦味、鮮味、甜味和無味四類[17]。鮮味和甜味氨基酸是食用菌中普遍存在的味覺活性氨基酸，它們均能增強食品的風味，緩和苦澀味。其中鮮味氨基酸包括天冬氨酸和谷氨酸，它們是食用菌鮮美滋味的主要來源。干燥方式對大球蓋菇的滋味氨基酸含量影響顯著(P<0.05)，熱風干燥滋味氨基酸含量最高，其次是微波干燥樣品，凍干樣品滋味氨基酸含量最少。三種大球蓋菇樣品中，甜味氨基酸含量最高(22.91～28.48 mg/g)，高于苦味氨基酸(15.70～19.13 mg/g)、鮮味氨基酸(9.00～10.47 mg/g)和無味氨基酸(7.01～7.41 mg/g)。就各單一滋味氨基酸而言，熱風干燥樣品的甜味氨基酸、苦味氨基酸和無味氨基酸含量最高，其次是微波干燥樣品，而凍干樣品含量最少。

Yang等[18]將鮮味氨基酸分為低等(<5 mg/g)、中等(5～20 mg/g)和高等(>20 mg/g)三個等級。大球蓋菇經過微波、熱風和冷凍干燥處理后，鮮味氨基酸含量為分別為9.00、9.82、10.47 mg/g，均處于中等水平。這表明冷凍干燥更有利于保留大球蓋菇中的鮮味氨基酸。

2.3 不同干燥方式對大球蓋菇中5'-核苷酸含量的影響

采用高效液相色譜法測定熱風干燥、微波干燥和冷凍干燥處理的大球蓋菇中的5'-核苷酸含量，結果見表3。

表3 不同干燥方式處理的大球蓋菇中5'-核苷酸的含量Table 3 Contents of free 5’-nucleotides in Stropharia rugosoannulata treated by different drying methods

食用菌因含有多種呈味5'-核苷酸而具有特殊的菌菇風味，其中食用菌中5'-GMP、5'-IMP和5'-UMP具有強烈的呈味作用。由表3可知，不同干燥方式對大球蓋菇中5'-核苷酸的種類及含量有明顯影響。三種大球蓋菇樣品中共檢測到6種5'-核苷酸。三種大球蓋菇樣品中總5'-核苷酸含量大小排序為：凍干樣品(10.66 mg/g)>熱風干燥樣品(9.38 mg/g)>微波干燥樣品(8.80 mg/g)。Li等[6]研究也發現冷凍干燥杏鮑菇中5'-核苷酸含量顯著高于自然干燥、熱風干燥、微波干燥和真空干燥樣品。冷凍干燥過程中蘑菇中的水分先凍結，然后在低溫下冰從固態升華為氣態，防止冷凍干燥蘑菇中大部分核苷酸的降解[19]，相比其它干燥方式，冷凍干燥有利于保存蘑菇中5'-核苷酸。5'-核苷酸對熱敏感，這意味著高溫或長時間的加工可能會降低大球蓋菇中5'-核苷酸的含量。微波干燥由于微波的高頻電力引起干燥樣品中水分子的大量動能被轉移到熱能中，這增加了樣品在非常短的時間內的中心溫度，促使內部水分快速蒸發，中心的高溫可能會導致蘑菇細胞內的5'-核苷酸發生一定程度的降解[15]，這表明微波干燥不利于保存大球蓋菇中5'-核苷酸。

由表3可知，大球蓋菇中5'-CMP的含量最高(4.50～5.74 mg/g)，最 高 可 達5'-核 苷 酸 總 量 的60%以上，5'-AMP含量居中，為2.12～4.38 mg/g，5'-UMP、5'-IMG和5'-GMP含量接近，而5'-XMP含量最少。5'-CMP也是香菇[20]、雙孢蘑菇[7]、杏鮑菇[6]中含量最高的5'-核苷酸。大球蓋菇中的5'-GMP提供肉香味，是一種風味增強劑，可促進鮮味產生，其增鮮效果甚至優于味精。Yang等[18]將對食用菌滋味貢獻很大的5'-IMP、5'-GMP和5'-XMP定義為呈鮮味核苷酸。食用菌中呈鮮核苷酸分為低等(<1 mg/g)、中等(1～5 mg/g)和高等(>5 mg/g)三個等級。熱風干燥和冷凍干燥處理的大球蓋菇中的呈味核苷酸含量均處于中等水平，而微波干燥的大球蓋菇處于低等水平，說明冷凍干燥和熱風干燥的大球蓋菇中具有更多的鮮味5'-核苷酸。

2.4 不同干燥方式對大球蓋菇的等鮮濃度值的影響

常用等鮮濃度(EUC)值來表征食品的鮮味程度，采用熱風干燥、微波干燥和冷凍干燥處理的大球蓋菇的EUC值見圖1。

圖1 不同干燥方式處理的大球蓋菇的EUC值Fig.1 EUC values of Stropharia rugoso-annulata treated by different drying methods

5'-核苷酸與游離氨基酸共同作用時可產生強烈的協同增鮮作用。如呈味核苷酸和谷氨酸鈉(MSG)的混合物對鮮味有協同增效作用，而且少量的5'-核苷酸將很大程度降低MSG或有MSG風味的游離氨基酸的鮮味閾值。由圖1可知，不同干燥方式處理的大球蓋菇的EUC值存在差異，熱風干燥、微波干燥和冷凍干燥大球蓋菇的EUC值分別為229.87、159.50和177.00 g/100 g。Mau等[21]將EUC值分為四個等級：>1000 g/100 g、100～1000 g/100 g、10～100 g/100 g和<10 g/100 g。采用熱風干燥、微波干燥和冷凍干燥處理的三種大球蓋菇樣品EUC值均在第二水平，熱風干燥大球蓋菇樣品中的呈鮮物質含量最高。大球蓋菇中的谷氨酸和5'-GMP的含量對其EUC值有極大貢獻，而熱風干燥處理的大球蓋菇中5'-GMP和谷氨酸的含量最高，表明熱風干燥有利于保留大球蓋菇中的鮮味物質。

2.5 不同干燥方式處理的大球蓋菇的電子舌分析

采用電子舌對不同干燥方式處理的大球蓋菇樣品進行雷達指紋圖譜和主成分分析，結果見圖2和圖3。

圖2 不同干燥大球蓋菇的電子舌雷達指紋圖Fig.2 Fingerprint chart of electronic tongue of Stropharia rugoso-annulata treated by different drying methods

圖3 不同干燥方式處理大球蓋菇的電子舌主成分分析圖Fig.3 PCA of electronic tongue of Stropharia rugoso-annulata treated by different drying methods

電子舌是利用生物材料作為傳感器的敏感膜與味覺物質接觸發生膜電勢變化，從而感測樣品的特征響應信號，進行信號采集和模式識別的檢測技術，具有簡單便捷、客觀準確、重復性好、快速無損在線檢測的優點，現已廣泛應用于食品、環境和油脂檢測[22]。由圖2可知，不同干燥方式處理的大球蓋菇樣品在AHS(酸味)、PKS(基本味)、CTS(咸味)、NMS(鮮味)、CPS(基本味)、ANS(甜味)和SCS(苦味)7種味覺傳感器上信號響應值具有明顯差異，可以通過以上7種傳感器分析不同大球蓋菇樣品之間的滋味差異。三種干燥方式處理的大球蓋菇在7種傳感器上的味覺強度排序為：熱風干燥>冷凍干燥>微波干燥。電子舌雷達圖顯示，熱風干燥樣品的鮮味和甜味等味覺活性強于冷凍干燥樣品，這與化學成分分析結果存在差異，可能是存在其他待發現或待測的呈鮮或增鮮物質，也可能是因各味覺物質之間存在一定的相互作用，例如可溶性糖醇的種類及含量、不同游離氨基酸共同作用或氨基酸與核苷酸協同增效作用等。

主成分分析(PCA)是一種多元統計方法，即對傳感器多指標的原始數據向量進行降維線性分類，通過改變坐標軸來達到區分樣品差異的一種算法[23]。三種干燥方式處理的大球蓋菇的PCA分析結果如圖3所示。由圖3可知，判別指數為89，在80～100之間。PCA分析效果越好，判別指數越大[24]，表明有效區分越好，說明電子舌能夠明顯區分以上三種樣品，且各干制大球蓋菇樣品在滋味上存在明顯差異。判別因子1(PC1)的貢獻率為98.409%，判別因子2(PC2)的貢獻率為1.37%，累計貢獻率達99.779%，說明PC1和PC2可充分體現原始數據的整體信息。電子舌分析的PC1值>PC2值，表明樣品間差異主要體現在PC1上。冷凍干燥與微波干燥樣品距離較小，而與熱風干燥樣品距離較大，表明熱風干燥的大球蓋菇樣品與冷凍干燥、微波干燥樣品之間的區別度較大。

3 結論

通過研究發現，干燥方式對大球蓋菇中滋味物質的含量有一定的影響。熱風干燥、微波干燥和冷凍干燥處理的大球蓋菇中有機酸、5'-核苷酸和游離氨基酸的組成和含量具有明顯差異。熱風干燥處理的大球蓋菇中總游離氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸和EUC值均顯著高于微波干燥和冷凍干燥的樣品(P<0.05)；冷凍干燥的大球蓋菇中總有機酸、鮮味氨基酸、總5'-核苷酸和呈味核苷酸含量均最高；微波干燥的大球蓋菇中總有機酸、呈味核苷酸、總5'-核苷酸含量和EUC值最低。

通過電子舌分析可區分熱風干燥、微波干燥和冷凍干燥處理的大球蓋菇樣品。研究表明熱風干燥和冷凍干燥能夠最大限度保留大球蓋菇干制品中的滋味物質，而微波干燥造成大球蓋菇干制品中的滋味物明顯降低，不適用于大球蓋菇的干制加工。研究結果為新鮮大球蓋菇干燥方式的選擇提供了參考，同時也為大球蓋菇風味產品的開發提供了理論依據。