蕈菌挥发性芳香物质研究概述*

陈 兴，张天栋，杨乾栩，段焰青，凌 军，朱保昆

（云南中烟工业有限责任公司技术中心，云南 昆明 650231）

天然芳香物质是从自然界带有天然香味的植物或动物中，采用物理或化学方式分离或提炼出来的芳香产物，其开发和利用是目前香料工业的重要基础[1]。香料工业发展百余年来，包括植物花、果实、种子、根在内的大量生物材料被用于香精、香料的筛选和分离[2]。

微生物是天然芳香物质的主要来源之一，自1923年首次对微生物产香进行报道以来，从微生物中寻找天然挥发性芳香物质的技术与应用得到了快速发展[3-4]。蕈菌作为一种重要的生物资源，不仅具有独特的食用、药用价值，而且具有怡人而独特的香味，其化合物组成包括多种酯类、醇类等食用香料物质，具有潜在的工业开发和利用价值，在天然香料开发方面日益受到重视[5]。

1 具有天然香韵的蕈菌

蕈菌，作为一种能产生肉质子实体的大型真菌，因富含蛋白质、微量元素、膳食纤维以及多糖、生物碱等次生代谢产物，千百年来受到人们的广泛关注，在许多国家都被作为重要的食物和药物资源加以保护和利用[6]。在营养和保健价值之外，其丰富而独特的芳香特征也是蕈菌受到消费者青睐的重要原因。在古罗马，蘑菇因具有令人愉悦的风味而被喻为“上帝的食物”[7]；块菌（Tuberspp.）更是因其丰富浓郁的独特芳香而被视为食物中的珍品[8]；香菇（Lentinus edodes） 在我国具有悠久的栽培历史，其重要特征之一也在于其区别于其他食物材料的丰富菌香气息，不仅可以增加食欲，刺激消化液的分泌，而且可促进人体对于营养成分的吸收和利用[9]。

除上述种类之外，大量蕈菌均表现出丰富多样的芳香特征[2]：丝膜菌（Cortinarius suaveolens） 具有强烈的橙花香气，这种芳香气息即使在干燥后也能很好的保持；美味蜡伞（Hygrophorua agathosmus）具有樱桃月桂的香气；橙红口蘑（Tricholoma aurantium） 具有特殊的黄瓜清香；浓香乳菇（Lactarius camphoratus）因具有特殊的柠檬香气而令人感到清爽和愉快，在欧洲这种蕈菌被制成干粉用作特殊的风味食品添加剂；肉色杯伞（Clitocybe geotropa）具有类似薰衣草的芳香；野菇（Agaricus arvensis） 具有茴香籽香气而被认为是极具开发潜力的芳香物质来源；深凹杯伞（Clitocybe gibba） 具有类似杏仁的坚果香气；黄油口蘑（Tricholoma equestre）、香杏丽蘑（Calocybe gambosa）、壮丽环苞菇（Catathelasma imperiale） 则具有复杂的谷物香气；硫磺色口蘑（Tricholoma sulphureum） 具有浓郁的炭烧香味。此外还有大量蕈菌如紫丁香蘑（Lepista nuda）、变红丝盖伞 （Inocybe erubescens）、松乳菇 （Lactarius deliciosus）、牛舌菌（Fistulina hepatica） 等因具有多样化的果香气息而受到人们的喜爱和关注；银白离褶伞（Lyophyllum connatum） 和盔盖小菇（Mycena galericulata）则具有水果和谷物混合的清香；蒜叶小皮伞（Marasmius alliaceus） 具有蒜香气息；洁小菇（Mycena pura） 和美丽粘草菇 （Volvariella speciosa）具有类似萝卜的清甜气息；白林地菇（Agaricus sylvicola）、香粘褶菌（Gloeophyllum odoratum） 则具有类似八角的浓郁香气。

大量富含特殊香气的蕈菌为生物源天然芳香物质的搜寻和筛选提供了巨大的选择空间，对蕈菌芳香化合物和气味组分的深入探究，亦将为香精、香料工业的发展带来新的机遇。

2 蕈菌中的挥发性芳香物质

鉴于各种食（药）用蕈菌独特的营养保健和风味特征，对其挥发性芳香物质的鉴定分离一直是国内外的重要研究领域，目前已有超过200种蕈菌中的挥发性化合物被分离和鉴定出来[7]。1936年，Murahashi从松口蘑（Tricholoma matsutake） 中分离出其主要的风味化学物质并命名为松蕈醇（1-辛烯-3-醇）[10]，此后在其他蕈菌中也先后分离鉴定出该化合物，表明以1-辛烯-3-醇为代表的大量八碳化合物是构成美味牛肝菌（Boletus edulis）、双孢蘑菇（A－garicus bisporus）、平菇 （Pleurotus ostreatus） 浓郁菌香气息的核心要素[2]。进一步的研究证实，松蘑醇的香味特征会因其空间异构特征而呈现出较大差别，R（-） 异构体呈现出显著的菌香气息，而S（＋） 则呈现出类似霉菌和青草的气息[10-11]。目前这种具有浓烈蘑菇和草药芳香的香料，已被大量应用于饮料、糖果、食品等领域，展现出蕈菌芳香物质开发的光明前景。

构成特殊菌香气息的主要成分1-辛烯-3-醇，在不同食用菌中的含量差异明显，双孢蘑菇中其含量可以占到总挥发成分的78%，而在鸡油菌、红乳菌、牛肝菌中的含量则较低[12-14]。除1-辛烯-3-醇外，构成很多蕈菌独特风味的八碳化合物还包括1-辛醇、3-辛醇、2-辛烯-1-醇、1-辛烯-3-酮、3-辛酮等多种化合物[15-16]，其形成途径类似，均是在脂肪酸氧化酶的作用下由亚油酸转化而来，鲜香菇中1-辛烯-3-醇（占23.07%）、1-辛醇（2.30%）、3-辛醇（11.43%）、2-辛烯-1-醇 （2.29%）、2-乙基-1-己醇（1.84%）、5-甲基-3-庚醇 （0.03%）、3-辛酮（3.17%）等八碳化合物是其主要风味物质，尤以1-辛烯-3-醇对鲜香菇风味的贡献最大[12]。

除八碳化合物外，柠檬烯、笨甲醇、苯甲醛、对茴香醛、乙酸苄酯、苯乙醇等对食用菌特殊芳香气味的构成也有所贡献[10-11]，食用菌的特殊香气来源于复杂的化学物质的综合作用。白毛红蛋巢菌（Nidula niveotomentosa）因能产生大量覆盆子酮而被用于工业生产；斜盖菇（Clitopilus prunulus）、梭柄松苞菇（Catathelasma ventricosum）、突顶口蘑（Tricholoma virgatum） 中含有的2-壬烯酮可用于调配黄瓜、西瓜、甜瓜、柑橘等香味。异同长喙壳（Ceratocystis variospora） 因含有丰富的香叶素而表现出丰富的水果香气；香杯伞（Clitocybe odora）因含有丰富的茴香醛而具有明显的茴香香气。一项针对贝壳状小香菇（Lentinellus cochleatus） 的研究揭示，对茴香醛、对苯甲酸甲酯、对甲氧基肉桂酸酯以及对甲氧基肉桂酸甲酯是构成该菌茴香香气的主要化学物质，显示出构成食用菌特殊香气的复杂的化学基础[2，17-18]。此外，以 1，2，3，5，6-亚硫杂环庚烷为代表的含硫杂环化合物，也被鉴定为构成蕈菌香气的重要构成成分之一[12，19]。

吴时敏[7]在2009年总结了多种蕈菌的挥发性芳香物质后指出，大型真菌中富含人工合成困难、价格昂贵的萜类或外源性含硫挥发物，展现出极高的资源多样性和开发利用价值，同时，蕈菌相较于高等植物更为多样的培养模式，极大降低了其天然产物分离的难度和成本，为天然风味化合物的筛选和香精香料化学工业的可持续发展提供了新的机遇。

3 蕈菌中芳香物质的来源与转化

针对1-辛烯-3-醇的研究进一步发现，其在蕈菌中主要来自于C16和C22不饱和脂肪酸，在脂肪酸氧化酶的作用下降解产生。蕈菌中典型挥发性芳香物质的合成主要通过3个主要反应实现[20-21]：亚油酸和亚麻酸等游离脂肪酸的产生，主要由三酰甘油醇、磷脂、半乳糖酯等在酰基水解酶的作用下水解完成；多不饱和脂肪酸的氢过氧化作用，多不饱和脂肪酸中的顺，顺-1，4-戊二烯体系在脂肪氧合酶的作用下产生共轭氢过氧化物衍生物；多种酶的共同作用，脂肪氧合酶与裂解酶、氧化还原酶、异构酶、双键还原酶、酯合成酶等共同作用完成。

Husson等[22]针对双孢蘑菇中的1-辛烯-3-醇合成过程研究发现，利用亚油酸作为底物，双孢蘑菇匀浆可以在脂肪氧合酶和氢过氧化物酶的作用下产生1-辛烯-3-醇，每克双孢蘑菇匀浆可以生产380 μg的1-辛烯-3-醇。Tressl等[23]的研究也证实，蘑菇（Agaricus campestris）子实体的匀浆同样可以将亚油酸转化为1-辛烯-3-醇等八碳化合物，当反应过程中通过添加酒精或加热破坏酶的活性时，蘑菇挥发性芳香物质的合成过程即可终止。Tressl等[23]、Wurzenberger等[24]、Assaf等[25]对食用菌产香的过程进行了深入研究，进一步明晰了亚油酸氢过氧化物10-HPOD是亚油酸转化为1-辛烯-3-醇的关键中间产物。

含硫化合物是丰富蕈菌香韵的另一挥发性化合物，其产生过程主要源于γ-谷氨酰胺在γ-谷氨酰胺转肽酶的作用下释放出蘑菇糖酸，后经S-烷基L-半胱胺酰亚砜裂解酶催化产生[2]。除此之外，蕈菌干燥过程中的美拉德反应，也可以促成香菇中的蛋白氨基酸和含硫非蛋白氨基酸，与多糖及其分解产物共同生成2，6-二甲基吡嗪、2-戊基呋喃、十六醛等更为复杂的挥发性芳香物质，从而表现出焦香、花香、果香混合的多层次复杂风味特质[26]。

4 环境对蕈菌中芳香物质的影响

研究揭示，蕈菌中挥发性芳香物质及其含量不仅与物种种类密切相关，而且会因蕈菌的生长地域、环境、栽培机制以及加工和储存方式不同而呈现出巨大差异。近年来我国学者在这方面开展大量工作，在蕈菌芳香物质的形成及其对环境变化的响应方面取得了一定进展。

殷朝敏等[27]对侧耳属14种蕈菌干品中的挥发性香味成分进行了鉴定，发现了41种化合物，其中壬醛和2-壬烯醛的蜡香、甜桔香、脂肪香和花香形成了榆黄蘑的特殊香气，2-辛烯醛和正辛醛尖刺的脂肪、肉味以及蜂蜜香气对红平菇的香气有修饰作用，正己醛和2-戊基呋喃决定了佛罗里达侧耳中果香、奶酪香、酸性乳制品等特殊香气，糙皮侧耳中的2-辛烯醛、正己醛、壬醛和苯乙醛使其展现出特殊的花香和巧克力香气。

王勃等[28]针对云南产青头菌不同发育阶段中的挥发性成分进行了分析，发现在幼菇期和成熟期的青头菌子实体中苯甲醛的含量较高，赋予了这个时期青头菌杏仁香气和粉香香韵，而具有青香、蜡香和蔬菜香气的3-辛酮是青头菌子实体成熟期的主要芳香物质，此外具有豆香、果香气息的2-戊基呋喃对构成青头菌成熟期的丰富香韵也有所贡献。

黄小菲等[29]对西南地区不同产地松茸的挥发性化学物质进行了研究，表明1-辛烯-3醇、亚油酸、亚油酸甲酯、2-乙基己醛等在个体样品中含量较高，但含量差异显著，除此之外，各地松茸样品中均能发现区别于其他地区样品的特殊挥发性芳香物质。李强等[30]对四川5个产区松茸挥发性化学成分比较研究后发现，不同产区松茸中气味物质的种类和含量具有明显差异，不同地区的松茸因分别含有糠醛、E-壬烯醛、肉桂酸甲酯、β-蒎烯、罗勒烯、双戊烯等，而表现出松香、青草香、柠檬香等明显差异。

在食（药）用真菌香气研究方面，杨海芮等[31]对樟芝发酵液、液体发酵菌丝体和固体培养菌丝体中的香气成分进行了鉴定，发现发酵液中的香气成分以醇类为主，其中τ-杜松醇含量最高，而液体发酵菌丝体中的1-辛烯-3-醇则占有较高比例，而固体培养菌丝体中的醇类芳香成分含量较低，醛类占主要地位。白羽嘉等[32]对不同培养条件下阿魏侧耳中的1-辛烯-3-醇含量进行了检测，以新疆阿魏作为培养基所培养的阿魏侧耳中，1-辛烯-3-醇含量明显高于以准噶尔阿魏作为培养基所得的栽培样品。

唐秋实等[33]通过检测不同干燥方式干燥后的杏鲍菇挥发性风味物质含量发现，干燥方式对蕈菌挥发性芳香物质的保存具有重要影响。热泵、热风和真空微波干燥后，醛类物质相对含量均最高。主要风味成分为异戊醛、正己醛和2-甲基丁醛，真空冷冻干燥后醇类物质相对含量最高，主要为1-辛烯-3-醇。

5 结论

浓郁的芳香不仅是千百年来蕈菌在世界各地被广泛喜爱的典型特质，也为天然香精、香料的开发提供了丰富的资源选择。目前针对多种蕈菌中的芳香物质鉴别与分离已有较为丰富的研究积累，这为蕈菌芳香资源的开发利用奠定了坚实的基础。同时也应当注意到许多研究仍集中在化合物种类鉴定方面，对具有特色资源潜质的代表性挥发物质总结归纳尚有欠缺，并且与蕈菌天然芳香物质的分离鉴定研究的丰富程度相比，绝大多数蕈菌芳香物质的产香机理和代谢过程仍不清晰，目前已有的研究也多是围绕几种代表性化合物展开。相信伴随更多蕈菌芳香化合物被逐步发现及其商业应用的逐渐成熟，其代谢合成等诸多领域的研究仍具有较大的发展潜力。对蕈菌芳香物质的研究不仅能为天然香精、香料化学工业开拓出新的资源空间，而且有助于丰富和完善食（药）用真菌产业体系，提高产品附加值，延伸产业链，促进行业可持续发展。