超声波、微波及其协同作用对金针菇呈味物质释放的影响

崔文甲，曹世宁,2，王文亮*，弓志青，王延圣，贾凤娟

1(山东省农业科学院 农产品研究所，山东省农产品精深加工技术重点实验室，农业部新食品资源加工重点实验室，山东 济南，250100)2(山东农业大学 食品科学与工程学院，山东 泰安，271018)

金针菇(Flammulinavelutipes)又名冬菇、朴菇、毛柄金钱菌，是一种常见的食用菌，含有丰富的蛋白质、氨基酸、糖类、矿物质元素、维生素和粗纤维等，是一种营养价值较高的食品[1]。金针菇味道鲜美，含有丰富的非挥发性呈味物质。金针菇的呈味物质主要是其含有的不易挥发的水溶性成分，包括呈味氨基酸、呈味核苷酸有机酸和可溶性糖等[2]。

食用菌呈鲜呈味物质的提取方法有热水浸提法、酸水解法、自溶法等。随着技术的进步，逐渐出现了一些新的提取方法，包括生物酶辅助提取法、超声波辅助提取法以及微波辅助提取法等[3]。金针菇等食用菌的细胞壁主要由蛋白质、几丁质、纤维素等组成，较为坚固，使得其中的呈味物质较难被充分释放出来，影响了食用菌呈味物质的有效利用和产品的开发[4]。超声波产生的高频强烈振动、高加速度、搅拌作用以及强烈的空化效应等使食用菌中呈味成分更快地进入溶剂，提高提取得率[5]。微波利用分子极化或离子导电效应直接对物质加热，热效率提高，升温快速均匀，从而提高提取效率[6]。目前采用超声波、微波辅助提取食用菌中呈味物质的研究相对较少，且主要集中在工艺优化方面[7-9]。

本研究以金针菇为主要原料，研究超声波、微波及其协同作用对金针菇呈味物质释放的影响，为其深加工提供理论依据，对促进金针菇资源的深度开发具有一定意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜金针菇采购自超市；水合茚三酮、亮氨酸、乙二醇、正丙醇、正丁醇、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵均为分析纯，天津市富宇精细化工有限公司。

1.2 仪器与设备

GZX-9240MBE电热鼓风干燥箱，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；XO-SM100超声微波组合反应系统，南京先欧仪器制造有限公司；LXJ-IIB低速大容量多管离心机，上海安亭科学仪器厂；UV-6100紫外可见分光光度计，上海元析仪器有限公司；L-8900全自动氨基酸分析仪，日本日立公司；Waters515型高效液相色谱仪，美国Waters公司；ICS2500型离子色谱仪，美国Dionex公司。

1.3 方法

1.3.1 热水提取金针菇呈味物质

鲜金针菇洗净、干燥、粉碎。取处理后的干粉1.00 g，加水混匀，提取条件为：提取温度70 ℃，料液比1∶20，提取时间2 h[10]。

1.3.2 超声波辅助提取金针菇呈味物质

鲜金针菇洗净、干燥、粉碎。取处理后的干粉1.00 g，加水混匀，放入XO-SM100超声微波组合反应系统中，提取条件为：超声功率350 W、料液比1∶20、处理时间5 min。

1.3.3 微波辅助提取金针菇呈味物质

鲜金针菇洗净、干燥、粉碎。取处理后的干粉1.00 g，加水混匀，放入XO-SM100超声微波组合反应系统中，提取条件为：微波功率150 W、料液比1∶20、处理时间3 min。

1.3.4 超声波、微波协同提取金针菇呈味物质

鲜金针菇洗净、干燥、粉碎。取处理后的干粉1.00 g，加水混匀，放入XO-SM100超声微波组合反应系统中，提取条件为：超声功率350 W、微波功率150 W、料液比1∶20、处理时间3 min。

1.3.5 游离氨基酸的测定

称取1 mg样品粉末，加入50 mL 0.1 mol/L的HCl，振荡45 min后过滤，滤液加8%的5-磺基水杨酸后充分混匀，10 000 r/min转速下离心15 min取上清液，经0.22 μm微孔滤膜过滤，采用日立L-8900型全自动氨基酸分析仪进行测定[11]。

1.3.6 核苷酸的测定

不同条件处理的提取液经12 000 r/min离心10 min后过0.45 μm滤膜，采用高效液相色谱进行测定[11]。色谱柱：美国Thermo Hypersil GOLD AQ 250×4.6 mm，5 μm；流动相：0.5 mo/L KH2PO4(磷酸调pH=2.3)∶甲醇=99∶1(体积比)；检测波长：254 nm；进样量：10 μL；流速：0.8 mL/min；柱温：28 ℃。

1.3.7 可溶性糖醇的测定

不同条件处理的提取液经12 000 r/min离心10 min后过0.22 μm微孔滤膜，采用离子色谱仪进行测定[12]。色谱柱：Carbo Pac MA1阴离子交换柱(4 mm×250 mm)；流动相：0.48 mol/L NaOH；流速：0.4 mL/min；进样量：25 uL；柱温：30 ℃。

1.3.8 有机酸的测定

不同条件处理的提取液经12 000 r/min离心10 min后过0.22 μm微孔滤膜，采用高效液相色谱检测[13]。色谱柱：美国Thermo Hypersil GOLD AQ 250×4.6 mm，5 μm。流动相：10 mmo/L KH2PO4(磷酸调pH=2.3)∶甲醇=98∶2(体积比)，检测波长：210 nm，进样量：10 μL，流速：0.8 mL/min，柱温：28 ℃。

2 结果与分析

2.1 不同处理方法对金针菇中游离氨基酸的影响

表1是不同处理方法对金针菇中游离氨基酸的影响结果。

表1 不同方法处理金针菇提取液中游离氨基酸的含量Table 1 Free amino acid content from extracting solutionof flammulina velutipes by different methods

从表1可以看出，采用超声波、微波和两者协同作用后的氨基酸总量都要明显高于热水提取。3种处理方法相比，超声微波协同提取的氨基酸最多，其次是微波提取。这是由于通过超声波的作用可以更有效地破坏金针菇的细胞壁，同时微波作用提高了升温传热效率，在超声微波的协同作用下，氨基酸可以更多的释放出来。根据氨基酸的呈味特性，可以将其分为鲜味、甜味、苦味和无味4种[14]。谷氨酸和天冬氨酸是金针菇中的主要呈鲜物质[2]，谷氨酸和天冬氨酸的含量超声微波协同提取略高于微波提取，显著高于超声提取和热水提取，所以通过超声微波的协同作用可以更有效的释放金针菇的鲜味。甜味氨基酸有苏氨酸和丝氨酸，仍然是超声微波协同提取的含量最高。鲜味氨基酸是金针菇味道鲜美的主要原因，而呈甜味的氨基酸与其他鲜味物质相互作用具有提鲜效果，构成金针菇复杂的味感[14]。

2.2 不同处理方法对金针菇中5′-核苷酸的影响

5′-核苷酸是食用菌中重要的呈味物质，不但自身具有一定鲜味，同谷氨酸等呈鲜氨基酸共同作用时，具有强大的助鲜作用。食用菌中的5′-核苷酸主要有5′-肌苷酸(5′-IMP)、5′-胞苷酸(5′-CMP)、5′-鸟苷酸(5′-GMP)、5′-腺苷酸(5′-AMP)、5′-黄苷酸(5′-XMP)和5′-尿苷酸(5′-UMP)等，其中5′-GMP、5′-IMP和5′-UMP是自然状态下常见的3种单核苷酸，具有较强的呈味活性[15]。由表2可以看到，在金针菇中检测出4种呈味核苷酸：5′-CMP、5′-UMP、5′-GMP和5′-IMP。结果显示，提取液中呈味核苷酸的总量超声微波协同提取>微波提取>超声波提取>热水提取。其中5′-GMP是金针菇中含量最高的呈味核苷酸，其含量同样是超声微波协同提取>微波提取>超声波提取>热水提取。这可能是由于高温更有利于5′-GMP的释放[16]。而其他几种5′-核苷酸的含量在经过超声微波处理后相较于热水提取都有不同程度的下降，这可能是由于这些5′-核苷酸的稳定性较差，在高温下易发生分解[17]。如5′-IMP在食用菌中的含量相对于其他核苷酸来说比较少，它一般存在于动物体内，而且极其不稳定，在预处理的过程中极易损失[16]。5′-GMP具有更强的呈味作用，对食用菌的鲜味贡献更大，其与L-谷氨酸钠(MSG)有强烈的增鲜协同作用，其增鲜程度最高可达到单独使用MSG的30倍[3]。因此通过微波提取和超声微波协同提取的方式具有更佳的呈鲜效果。

表2 不同方法处理的金针菇提取液中5′-核苷酸的含量Table 2 5′-nucleotides content from extracting solutionof flammulina velutipes by different methods

2.3 不同处理方法对金针菇中有机酸的影响

表3是不同处理方法对金针菇中有机酸含量的影响。从表中可以看到，金针菇提取液中的有机酸总含量超声微波协同提取>微波提取>超声波提取>热水提取，但是总量的增加并不明显。在有机酸的种类上，金针菇中以丁二酸为主。丁二酸及其钠盐均有鲜味，可用作调味料，如与其他鲜味剂合用，有助鲜效果[13]。有机酸的种类和含量对金针菇独特的呈味效果密切相关[2]。通过超声、微波的辅助处理后，部分有机酸含量降低，其原因可能是在处理过程中参与了化学反应所致，在文献中也有类似的报道[18]。超声、微波处理对有机酸的释放总体上有促进作用，但是因某些有机酸的含量略有下降导致有机酸总量的增加并不明显。

表3 不同方法处理的金针菇提取液中有机酸的含量Table 3 Organic acid content from extracting solution offlammulina velutipes by different methods

2.4 不同处理方法对金针菇可溶性糖醇含量的影响

食用菌中小分子可溶性糖醇是其甜味的主要来源[19]。研究表明，食用菌中的主要可溶性糖醇是甘露醇和海藻糖[20]。对这两种食用菌最主要的可溶性糖醇进行了研究。由表4可以看到，金针菇提取液中的可溶性糖醇的总量仍然是超声微波协同提取>微波提取>超声波提取>热水提取。超声波和微波对可溶性糖醇的释放均有一定的促进作用，超声波微波协同作用对细胞破坏程度更大，从而释放了更多的糖。从表中可以看出，金针菇中甘露醇的含量占到了大部分。表4的结果显示，超声微波协同提取获得的甘露醇和海藻糖都是最多的，超声微波协同提取可以更好地促进金针菇中可溶性糖醇的释放。

表4 不同方法处理的金针菇提取液中可溶性糖醇的含量Table 4 Soluble sugar content from extracting solution offlammulina velutipes by different methods

3 结论

以超声波、微波和超声微波协同3种处理方式辅助提取了金针菇中的呈味物质。3种不同处理方式的提取液中的呈味物质含量都要高于热水提取。3种处理方法相比，金针菇提取液中的游离氨基酸、5′-核苷酸、有机酸和可溶性糖醇的含量都是超声微波协同提取>微波提取>超声波提取。采用超声微波协同的处理方式可以更有效的释放金针菇中的呈味物质。由研究结果可以看出，金针菇中具有丰富的呈味物质和营养成分，通过有效的方式将其释放并加以利用，对促进金针菇资源的深度开发具有一定意义。