不同杏鲍菇菌株工厂化栽培子实体的挥发性风味成分分析及其香气评价

李巧珍，李晓贝，吴 迪，李正鹏，李 玉，周 峰，杨 焱,*

（1.国家食用菌工程技术研究中心，农业部南方真菌资源与利用重点开放实验室，上海市农业科学院食用菌研究所，上海 201403；2.上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所，上海 201403）

食用菌中的风味物质使其具有特殊的香气和鲜味，是很好的调味品，深受广大消费者喜爱。食用菌的风味包括滋味和香味，滋味是通过味觉系统品尝到，如甜味和鲜味，主要受所含非挥发性呈味物质影响；香味则是嗅觉系统所感受的，主要受挥发性风味成分影响，如含硫化合物、杂环化合物和一些不饱和醛酮等[1]。食用菌香气的形成与积累是一个极为复杂的过程，与其遗传特性、环境因子和生长发育阶段等因素密切相关[2]，研究表明不同品种、不同生长部位以及不同发育阶段的食用菌，其所含的香味成分和含量均有所差异[3]。Tsai等[4]对大杯香菇、平菇和白灵菇中挥发性成分进行分析发现3 种菇中各香气成分含量差异显著。李秦等[5]比较了香菇和平菇子实体中的芳香成分，发现蘑菇醇、3-辛醇、亚油酸、二甲基三硫、3-辛酮和正十六烷为香菇中主要香气成分，然而平菇中主要香气成分为酸类物质。陈万超[6]对7 种不同的商业化香菇品种中的挥发性成分进行分析，发现不同品种挥发性成分和含量差异明显。李文等[7]对香菇生长过程中的挥发性风味成分组成进行分析，发现不同生长发育阶段挥发性风味成分组成存在差异，并明确了影响香菇风味的特征性挥发性风味成分。

杏鲍菇（Pleurotus eryngii），又名刺芹侧耳，味道鲜美，口感极佳，具有杏仁香味，被称为“平菇之王”[8]。由于杏鲍菇特殊的香味，适合保鲜，加工和烹调，深受消费者欢迎，使杏鲍菇的产量一直维持在较高水平[9]。杏鲍菇挥发性风味成分的研究较少，刘璐等[10]对4 类干制食用菌风味成分进行气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析，发现干制杏鲍菇的挥发性成分主要为醛类化合物，相对含量为44.285%；刘璐等[11]对杏鲍菇及其预煮液挥发性成分分析，发现新鲜杏鲍菇和杏鲍菇预煮液的挥发性成分的组成不同；唐秋实等[12]对不同干燥工艺对杏鲍菇品质和挥发性风味成分的影响进行研究，发现不同干燥方式所获得的样品挥发性风味成分组成和含量均不同，真空冷冻干燥可以使样品保持更好的风味；Kashif等[13]对γ辐照对杏鲍菇保存4 周后品质的影响进行分析，发现经过辐照的样品其挥发性成分和未经辐照的样品不同。目前工厂化栽培品种众多，鲜见对工厂化栽培的不同杏鲍菇菌株的挥发性风味物质进行研究。因此本实验对工厂化栽培的不同杏鲍菇菌株子实体中的挥发性风味成分种类及含量进行分析，结合电子鼻系统，建立雷达指纹图谱，并以主成分分析法为基础建立杏鲍菇挥发性风味品质评价模型，进而对不同杏鲍菇菌株的香气进行评价，为杏鲍菇定向育种及深加工提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

杏鲍菇子实体由上海国森生物科技有限公司统一栽培提供。供试菌株名称及来源：J.T. 福建嘉田农业开发有限公司；B.X. 浙江百兴食品有限公司；G.S. 上海国森生物科技有限公司；J.P. 日本；125、150 上海食用菌所菌种保藏中心；SDF 国盛生物科技有限公司。

正构烷烃混合标准品（C7～C30） 上海安谱科学仪器有限公司；甲醇（色谱级） 美国迪马科技公司；邻二氯苯（色谱级） 国药集团化学试剂有限公司；其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

DHG-9240A型鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；BF00A粉碎机 上海淀久机械制造有限公司；固相微萃取装置（固相微萃取进样器、75 μm碳分子筛/聚二甲基硅氧烷萃取头） 美国Supelco公司；7890A-5975C GC-MS联用仪 美国Agilent公司；Fox4000气味分析系统（电子鼻） 法国Alpha MOS公司。

1.3 方法

1.3.1 子实体栽培及处理

栽培培养基：木屑45%、麸皮15%、玉米芯20%、米糠15%、玉米粉5%，含水量65%～67%。栽培瓶为1 100 mL塑料瓶，装瓶量为750 g。121 ℃灭菌2 h，冷却至25 ℃以下接种。接种后的栽培瓶在温度20～23 ℃、CO2含量2 000～3 000 mg/kg、空气相对湿度75%条件下发菌，待菌丝发满整个栽培瓶后熟5 d进行搔菌出菇。搔菌后的栽培瓶在16 ℃、相对湿度85%～97%、CO2含量1 000～1 500 mg/kg的栽培房内倒扣8 d，之后翻转栽培瓶，在相同环境中出菇[14]。待子实体成熟后采收，实验对不同的杏鲍菇菌株进行3 次栽培，每个品种每次均采用多点随机抽样的方式抽取30 瓶子实体，将新鲜子实体切成2～3 mm的薄片，在（50±2）℃的鼓风干燥箱内烘干至含水量低于10%，将3 次烘干的子实体薄片混匀粉碎后过20 目筛，保存在干燥皿中待用。

1.3.2 顶空固相微萃取-GC-MS联用法

提取方法：准确称取1 g杏鲍菇干粉于萃取瓶中，加入10 μL 262 mg/L邻二氯苯溶液作为内标，萃取头于230 ℃老化20 min后插入萃取瓶中，60 ℃水浴锅内恒温萃取45 min[15]。取出萃取头插入GC-MS进样口，250 ℃解吸5 min。

GC条件：HP-INNDWAX毛细管柱（30 m×25 mm，25 μm）；升温程序：进样口温度250 ℃，柱初温50 ℃，以3 ℃/min升至230 ℃，后运行温度240 ℃；载气为He，流速1.0 mL/min，不分流。

MS条件：电子电离源；电子能量70 eV；发射电流35 μA；离子源温度230 ℃；扫描速率1.9 scans/s；质量扫描范围50～550 u。

使用Xcalibur软件系统处理所得数据后，与NIST谱库（107k Compounds）和Wiley谱库（320k Compounds，version 6.0）相匹配，由此对化合物进行鉴定。挥发性物质含量近似于谱图中相应峰面积占总离子色谱图面积的比例。保留指数由C7～C30正构烷烃为标准计算而得[16]。

1.3.3 挥发性风味成分相对风味活度值（relative odor activity value，ROAV）评价方法

采用ROAV评价各挥发性风味成分对样品总体风味的贡献程度[17]。定义对样品风味贡献最大的组分ROAVstan为100，其他各风味成分ROAV按公式（1）计算：

式中：Cri、Ti为各挥发性风味成分的相对含量/%和相对应的感觉阈值/（mg/kg）；Crstan、Tstan为对样品风味贡献最大组分的相对含量/%和相对应的感觉阈值/（mg/kg）。

ROAV≥1，该风味成分为样品的主体风味成分，且在一定范围内，ROAV越大说明该成分对样品总体风味贡献越大；0.1≤ROAV＜1，该成分对样品总体风味有修饰作用。

1.3.4 电子鼻检测

准确称取1.000 g杏鲍菇干粉放入10 mL顶空瓶中，加盖密封待检。样品检测条件如下：载气为合成干燥空气，流速150 mL/min，顶空产生时间600 s，产生温度50 ℃，搅动速率500 r/min。样品顶空气体注射体积500 μL，注射速率500 μL/s，注射针总体积5.0 mL，注射针温度60 ℃，最后数据采集时间120 s，延滞时间600 s[18]。

1.3.5 挥发性风味成分主成分分析评价

采用IBM SPSS Statistic 20.0软件对不同杏鲍菇菌株的挥发性风味成分进行主成分分析，求得提取的主成分值，然后依据综合评价指标（general evaluation indexes，GEI）公式（2）对不同的菌株进行香气评价[19]。GEI值越大，香气品质越好。

式中：Fi、λi分别为提取的主成分值及每个主成分对应的特征值。

1.4 数据及图像处理

不同菌株杏鲍菇子实体中风味成分GC-MS采集数据经NIST 11和Wiley谱库检索，采用色谱保留指数及人工解析鉴定化合物结构进行定性分析，根据归一化法和利用被测化合物和内标物相应的色谱峰面积之比计算被测组分的相对含量；电子鼻系统采集数据分析、ROAV分析采用Excel 2010软件处理；主成分分析采用IBM SPSS Statistic 20.0软件处理。

2 结果与分析

2.1 菌株挥发性风味物质鉴定及其ROAV

表1 杏鲍菇菌株工厂化栽培子实体的共有挥发性风味成分及相对含量Table 1 Contents of volatile compounds common to different strains of P. eryngii

续表1

表2 杏鲍菇菌株工厂化栽培子实体的挥发性风味成分的ROAVTable 2 Relative odor activity values (ROAV) of volatile compounds in P. eryngii

7 个不同杏鲍菇菌株工厂化栽培子实体中共检测到102 种挥发性风味成分，包括6 种烯烃类化合物、5 种酸类化合物、21 种醛类化合物、26 种醇类化合物、14 种酯类化合物、17 种酮类化合物、8 种杂环类化合物、5 种其他类化合物。如表1所示，不同菌株子实体的挥发性风味成分种类及各成分相对含量差异较大。SDF、J.T.、J.P.、B.X.、G.S.菌株分别检出88、70、74、65 种和76 种挥发性物质，且均以1-辛烯-3-醇相对含量最高，分别为14.96%、27.22%、32.53%、34.80%和21.28%；125菌株共检出68 种挥发性物质，其中庚烷相对含量最高，达41.17%；150菌株共检出82 种挥发性物质，其中乙醇和庚烷的相对含量最高，达11.11%和6.89%。

由表1可知，7 种杏鲍菇菌株共有的挥发性物质为36 种，其中烯烃类3 种，即戊烷、庚烷和1-辛烯；酸类1 种，即己酸；醛类9 种，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；醇类12 种，即乙醇、1-丙醇、丁醇、异戊醇、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-醇和异雪松醇；酯类3 种，即己酸乙酯、辛酸甲酯和丁内酯；酮醚类和杂环类8 种，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较大的成分包括庚烷、己醛、2-丁基-2-辛烯醛、乙醇、异戊醇、戊醇、1-辛烯-3-醇、丙酮、3-辛酮和2-辛酮10 种。

对不同杏鲍菇菌株子实体中检测到的挥发性风味成分的香味阈值进行查询，共查询到53 种化合物在水中的香味阈值[20]。由于1-辛烯-3-酮在各品种中相对含量较高且阈值极低，故定义1-辛烯-3-酮ROAVstan为100，其他挥发性物质的ROAV可由1.3.3节公式计算得出。ROAV越大说明该挥发性物质对杏鲍菇整体风味贡献率越大。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 种杏鲍菇菌株共有的主体风味物质。此外，除SDF菌株和125菌株之外的5 个菌株中2,4-壬二烯醛ROAV均大于1，对风味贡献率均较大；除B.X.菌株之外的6 个菌株中均检测到巯基乙醇，且ROAV均大于15，对这6 个菌株的风味贡献率均较大；J.T.菌株和G.S.菌株的3-甲基丁醛和辛醛的ROAV大于1，对风味贡献率较大；J.P.菌株和B.X.菌株的己酸乙酯、辛醛的ROAV大于1，对风味贡献率较大；125菌株的异戊酸甲酯的ROAV大于1，对风味贡献率较大。

2.2 菌株子实体中风味物质电子鼻检测结果

图1 杏鲍菇菌株工厂化栽培子实体的电子鼻雷达指纹图谱Fig. 1 Radar fi ngerprint of electronic nose data of different strains of P. eryngii

图2 杏鲍菇菌株工厂化栽培的子实体的电子鼻判别函数分析图Fig. 2 Discriminant function analysis of different strains of P. eryngii

如图1所示，G.S.菌株与其余6 个菌株的响应信号值有显著差异，其余6 个菌株响应值较接近。如图2所示，预判分析DF1及DF2的累计贡献率达到89.75%，样品组内离散度小，组间空间距离变大，样品完全分开，区分效果较好。G.S.菌株与其余菌株的风味差异均较大。

2.3 主要风味物质主成分分析

表3 4 个主成分的特征值和贡献率Table 3 Eigenvalues, contribution rates and cumulative contribution of the fi rst 4 principal components

表4 主成分载荷矩阵Table 4 Principal component loading matrix

图3 工厂化栽培的菌株子实体风味成分的综合评价图Fig. 3 General evaluation index of volatile fl avor compounds in different strains of P. eryngii

为进一步研究挥发性物质对总体风味的影响并对不同工厂化栽培的杏鲍菇菌株子实体的挥发性风味进行评价，选取共有成分中占比较大和根据ROAV计算的贡献率较高的17 种挥发性成分进行主成分分析，得到主成分的特征值和特征向量、主成分载荷矩阵，并以主成分分析法构建的风味物质GEI对7 种杏鲍菇菌株进行评价，如表3所示。第1主成分的贡献率为39.04%，第2主成分的贡献率为27.67%，第3主成分的贡献率为16.91%，第4主成分的贡献率为7.81%，4 个主成分的累计贡献率达到91.42%，说明前4 个主成分代表了17 个指标91.42%的综合信息[21]。决定第1主成分大小的为2-丁基-2-辛烯醛、异戊醇；决定第2主成分大小的为异戊酸甲酯、巯基乙醇、2,4-壬二烯醛；决定第3主成分大小的为3-辛酮、戊醇、己醛、3-甲基丁醛；决定第4主成分大小的为丙酮（表4）。根据各主成分的贡献率，说明对杏鲍菇挥发性风味影响较大的成分依次为2-丁基-2-辛烯醛、3-辛酮、戊醇、丙酮、己醛、异戊酸甲酯、巯基乙醇、2,4-壬二烯醛、3-甲基丁醛、异戊醇。从图3可以看出，不同工厂化栽培的杏鲍菇菌株子实体的香气差别较大，香气品质最优的为G.S.菌株，其次为B.X.菌株、J.P.菌株，品质最差的为150菌株。

3 讨论与结论

顶空固相微萃取-GC-MS是一种分析挥发性物质组成的方法，可对样品中各种挥发性物质进行分离、定性、定量分析。近年来，此技术在食品、植物等香气成分分析方面已得到了广泛应用[22-28]。本实验采用顶空固相微萃取-GC-MS联用法提取分析杏鲍菇不同菌株工厂化栽培子实体中的挥发性风味成分，鉴定出102 种风味成分；其中醇类化合物相对含量最高，其次醛类化合物和烯烃类化合物，醇类化合物主要以1-辛烯-3-醇为主，醛类化合物主要为己醛，烯烃类化合物以庚烷为主。7 种杏鲍菇菌株工厂化栽培子实体中，检测到的共有成分达到36 种。共有成分中占比较大的成分有庚烷、己醛、2-丁基-2-辛烯醛、乙醇、异戊醇、戊醇、1-辛烯-3-醇、丙酮、3-辛酮和2-辛酮。评价一种物质对样品整体风味的贡献不能仅看相对含量，不同风味物质由于阈值及在样品基质中浓度的不同，对样品风味的贡献不同[29]。共有物质中1-辛烯-3-醇相对含量高且阈值低，所以其ROAV较高，而1-辛烯-3-酮相对含量虽然较低但阈值低，所以其ROAV也较高，2 种物质是除125菌株外的6 种杏鲍菇菌株中共有的主体风味物质。电子鼻分析结果显示，G.S.菌株栽培子实体的挥发性风味物质与其他品种差异显著。运用主成分分析研究品种与挥发性成分的相关性，可找出引起品种间风味差异的主要化合物，并能构建挥发性风味评价模型对不同样品进行评价[30]。本研究主成分分析找出4 个主成分代表了91.42%的样品信息，可以说明样品之间的差异。4 个主成分主要指向4 种醛类、3 种醇类、2 种酮类和1 种酯类物质。以主成分分析法构建的风味物质GEI对7 种杏鲍菇菌株进行评价，其工厂化栽培的杏鲍菇子实体香气品质差别显著，香气品质最优的为G.S.菌株。本研究分析不同品种杏鲍菇栽培子实体的风味物质，为杏鲍菇育种和风味成分的开发利用提供了一定的理论指导。