纳米膜包装真姬菇贮藏期间挥发性 风味成分变化分析

何 奎，贠建民，毕 阳，王 睿，毛永强，武淑娟

（甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃 兰州 730070）

真姬菇（Hypsizygus marmoreus），又名海鲜菇、玉蕈、斑玉蕈、蟹味菇[1]；属担子菌亚门、层菌纲、伞菌目、白蘑科、玉蕈属[2]，是一种大型的药食两用真菌[3-4]， 因其味道鲜美、口感诱人、质地脆嫩、营养丰富而广受欢迎。20世纪80年代以来，真姬菇在我国开始商品化栽培[5]，现已成为我国食用菌工厂化生产的重要食用菌 之一[6]。但是，真姬菇采后呼吸作用旺盛，组织脆嫩、含水量高，在运输及贮藏过程中，极易受到机械损伤，大大增加了微生物侵染引发的腐败，致使其风味发生劣变，严重降低商品价值，已成为限制产业发展的瓶颈。

在食用菌的纳米保鲜研究方面，已有较多报道，多集中在金针菇、杏鲍菇、草菇等品种上，研究内容主要涉及贮藏过程子实体感官、生理、生化品质变化方面。例如刘音宏[7]将一种新型纳米保鲜膜应用于金针菇的保鲜，得出纳米保鲜膜包装组在抑制营养的损失、呼吸作用、脂质过氧化和维持抗氧化酶系活性方面均优于对照组，从而有效延长了金针菇的贮藏期。黄艺宁[8]采用纳米材料对杏鲍菇进行包装处理，发现纳米处理组的感官指标、可溶性多糖、蛋白质含量均显著优于对照组。 余科林等[9]以草菇为研究对象，采用纳米聚乙烯包装结合打孔气调的方式对草菇进行贮藏保鲜实验，结果表明纳米聚乙烯包装处理能够有效抑制贮藏期间草菇感官品质的劣变，维持较高的营养价值，提高综合贮藏品质，延长贮藏时间。在食用菌风味物质的研究方面，马宁等[10]采用固相微萃取-气相色谱-质谱（solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）联用技术结合电子鼻动态监测了聚乙烯包装下金针菇风味变化规律，为快速有效区分不同贮藏期的金针菇提供了一定理论支持。Yan Ming等[11]研究了复合纳米包装材料对真姬菇滋味物质及能量代谢的影响，表明纳米颗粒能通过调节能量代谢影响部分滋味物质的成分。研究表明，挥发性香味物质和非挥发性滋味物质共同组成了食用菌的风味物质，而挥发性风味物质是食用菌香气的成分[12]。目前，有关真姬菇在贮藏期间挥发性风味物质的变化规律鲜有报道。

为此，本研究拟采用一种新型聚丙烯为主基材的商品化纳米膜作为保鲜材料，在4 ℃开展贮藏保鲜实验，采用GC-MS动态跟踪测定其挥发性成分随贮藏时间的变化规律，以期从风味的角度为有效区分不同贮藏时期的真姬菇样品，实现真姬菇品质的快速检测、风味鉴定以及为货架期的预测提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

真姬菇采自张掖神农珍稀菇业有限公司，预冷后低温运输至实验室。挑选菇柄长度基本相等、无开伞、无机械损伤、无病虫害的真姬菇，准确称取250 g进行纳米膜包装处理，设置3 个平行，放入温度（4±1）℃的冷库进行贮藏实验，每隔6 d进行取样分析测定。

聚丙烯纳米膜（0.05 mm） 上海复命新材料科技有限公司；PP硬质盒托盘（180 mm×120 mm×30 mm） 诸城市万瑞塑胶有限公司；正癸醇（GCS级）、甲醇（GC级） 上海国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

TRACE 1310气相色谱仪、ISQ型单四极杆质谱仪 美国Thermo Scientific公司；DB-5MS色谱柱（60 m×2.5 mm，0.25 μm）、PAL3自动三合一进样器 美国Agilent公司；FA1204B电子分析天平 上海佑科仪器仪表有限公司；20 mL顶空萃取瓶 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 固相萃取头的老化

在氮气保护下将萃取头插入GC进样口老化2 h，老化温度250 ℃；每次使用前按照以上步骤将萃取头老化0.5 h，以除去残留在固相萃取头上的杂质[13]。

1.3.2 风味物质的萃取

精确称取2.0 g真姬菇样品置于20 mL顶空瓶内，将老化完成后的萃取头插入顶空瓶后，并置于40 ℃水浴锅中吸附30 min，萃取结束后将萃取头插至进样口，解离分析挥发性物质。

1.3.3 GC-MS条件

GC条件：DB-WAX毛细管柱（60 m×250 μm，0.25 µm）；升温程序：初始温度40 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升到180 ℃，保持8 min，载气为氦气，流速为1 mL/min，不分流进样。

MS条件：电子电离源；离子源温度250 ℃；连接杆温度200 ℃；进样口温度250 ℃；电子能量70 eV；质量扫描范围50～350 u。

1.3.4 定性与定量

取正构烷烃混标（C8～C25）按照上述实验条件进行GC-MS分析，记录每个正构烷烃的保留时间，按式（1）计算保留指数（retention index，RI）：

式中：n和n+1分别为目标物出峰前后正构烷烃碳原子数；tn和tn+1分别为相应正构烷烃的保留时间/min；tx为未知物的保留时间（tn＜tx＜tn+1）/min。

对质谱全离子扫描图谱所得挥发性物质RI进行计算，结合NIST质谱库按照正反匹配度大于800对所测得挥发性物质进行定性分析。

采用内标法进行半定量分析，内标为质量浓度82.9 μg/mL正癸醇，风味物质含量按式（2）计算：

1.3.5 特征挥发性物质的评价

参照刘登勇等[14]的方法并修改。样品中关键挥发性风味物质采用相对气味活度值（relative odor activity value，ROAV）分析法确定。在此之前，需要先确定对样品风味贡献最大的挥发性组分。

鉴于此，本研究采用气味活度值（odor activity value，OAV）方法，即嗅感物质的绝对浓度（C）与其感觉阈值（T）之间的比值，如式（3）所示：

根据式（3）定义，规定对样品风味贡献最大的挥发性组分ROAVmax为100，其他挥发性组分ROAV按式（4）计算：

式中：Ci和Cmax分别为各挥发性组分的相对含量/%和对样品总体风味贡献最大挥发性组分的相对含量/%；Ti和Tmax为各挥发组分的感觉阈值/（μg/L）和对样品总体风味贡献最大组分的挥发性组分的感觉阈值/（μg/L）。对样品总体风味的贡献越大，挥发性组分的ROAV一般越大。

1.3.6 感官评价

参考相关文献[15-16]并结合本实验ROAV结果，根据真姬菇中对风味贡献较大物质的风味效果，制订了真姬菇感官评价标准（表1），评价小组由10 人（5 男5 女）组成，在评价之前经过嗅闻训练和评价尺度培训，让感官评价员熟悉风味单体，并能准确判断其气味，之后进行感官评价实验。

表1 感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria

1.4 数据处理

采用Microsoft Office Excel 2016对所得实验数据进行处理，使用IBM SPSS Statistics 20.0对实验数据进行显著性分析，利用Origin 2018进行主成分分析（principal component analysis，PCA），Heml 1.0.3.7软件进行热图分析，所得实验数据均以±s表示。

2 结果与分析

2.1 挥发性物质的种类及含量变化

由图1可知，醛类物质的种类随着贮藏时间的延长而逐渐减少，醇类物质的种类先增加后减少，酮类物质的种类先减少后增加，酯类物质的种类在贮藏前期至贮藏中期先减少，在中期至后期保持不变，羧酸类和呋喃类的种类在贮藏前中期保持不变，在贮藏后期增加；由图2可知，在不同贮藏时期，同一保留时间其离子强度（峰高）不同，表明同一种挥发性物质在不同贮藏时期的含量不同；在同一贮藏时期，不同保留时间的离子强度（峰高）不同，表明不同的挥发性物质在同一贮藏时期的含量也不同。由表2可知，贮藏期间共检测出66 种挥发性物质，包括醛类23 种、醇类22 种、酮类10 种、酯类3 种、羧酸类4 种及呋喃类4 种，真姬菇挥发性物质总含量呈现先降低后升高的趋势，在贮藏前期（0 d）42 种，总含量98 927 μg/kg，贮藏中期（6 d）40 种，总含量28 079 μg/kg，贮藏后期（12 d）40 种，总含量 89 021 μg/kg。真姬菇中挥发性物质含量与种类的高低并不能决定其对风味贡献度的大小，而是由挥发性物质的浓度与感觉阈值共同决定[16]。因此，要确定各种挥发性物质对风味贡献的大小还需要进一步研究。

图1 各时期样品中挥发性物质种类变化Fig. 1 Variation in types of volatile substances in samples from different storage periods

表2 各时期样品中挥发性成分的GC-MS检测结果Table 2 GC-MS results of volatile compounds in samples from different storage periods

图2 各时期样品中挥发性物质的总离子流图Fig. 2 Total ion current chromatograms of volatile substances in samples from different storage periods

续表2

2.2 挥发性物质的热图分析

为进一步确定各贮藏时期挥发性风味物质的变化，将各香气含量的对数值进行热图聚类分析。由图3可知，3 个贮藏时期的挥发性物质含量差异明显，根据不同贮藏时期的聚类分析可知，6 d和12 d在最小距离水平首先发生聚类，说明6 d和12 d的挥发性物质含量相似度较高，随着欧氏距离的增加，0 d开始聚类在一起；就蓝紫色区域的面积而言，12 d＝6 d＞0 d，说明挥发性物质的含量0 d＞6 d＝12 d；就3 个时期整体而言，正辛醛、3-辛酮、反式-2-壬醛、1-辛烯-3-酮、壬醛、辛醇、正辛醇、1-辛烯-3-醇的颜色较深，说明这几种物质在3 个时期的含量均高于其他物质。

图3 样品中挥发性物质含量热图Fig. 3 Heat map of volatile substances in samples from different storage periods

2.3 ROAV分析

挥发性成分对香气的贡献取决于其浓度的高低与阈值的大小，若只以挥发性物质含量的高低定义该物质对香气的贡献不准确[14]；因此，基于挥发性成分含量和阈值对3 个时期的共有组分进行ROAV分析，根据各时期样品的平均值确定ROAV评分，ROAV评分在0.1～1之间的物质对风味有修饰作用，而ROAV评分在1～100之间的物质是影响风味的关键物质。如表3所示，在整个贮藏过程中ROAV在1～100之间的成分共有7 种，在0.1～1之间的共有7 种；在贮藏前期（0 d）：ROAV在1～100之间的物质有正辛醛、反-2-辛烯醛、1-辛烯-3-醇和1-辛烯-3-酮，在0.1～1之间的物质有正己醛、壬醛3-辛酮、2-戊基呋喃；在贮藏中期（6 d）：ROAV在1～100之间的物质有正辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇，在0.1～1之间的物质有反-2-辛烯醛、反,反-2,4-壬二烯醛、3-辛醇、3-辛酮、2-戊基呋喃；在贮藏后期（12 d）：ROAV在1～100之间物质有正辛醛、反,反-2,4-壬二烯醛、1-辛烯-3-醇、3-辛酮、1-辛烯-3-酮，在0.1～1之间的物质有壬醛、反-2-辛烯醛、3-辛醇、2-戊基呋喃。

表3 真姬菇中关键挥发性风味物质确定Table 3 Determination of key volatile flavor substances of H. marmoreus

在贮藏的3 个时期，正辛醛、1-辛烯-3-酮、1-辛烯-3-醇的ROAV评分均在1～100之间，由此可以证明它们是真姬菇的特征风味物质；而反-2-辛烯醛只在贮藏前期（0 d）的ROAV在1～100之间，因此，反-2-辛烯醛是影响新鲜真姬菇风味形成的关键物质；反,反-2,4-壬二烯醛、3-辛酮在贮藏后期（12 d）的含量明显增加，其ROAV达到1～100之间，因此，这2 种物质应是造成真姬菇风味劣化的关键挥发性物质。

2.4 PCA结果

因真姬菇香气成分较为复杂，为了更为直观地体现香气物质间的差异，故对3 个时期的共有组分进行PCA（图4，表4），以特征值为1进行因子抽提，得到PC1和PC2总方差贡献率分别为65.63%、34.37%，完全能够反映原始数据信息。其中，PC1中载荷正向最高的是A2（正辛醛），PC1中载荷负向最高的是B2（反式-2-辛烯-1-醇），PC2中载荷正向最高的是B5（1-辛烯-3-醇），PC2中载荷负向最高的是B2（反式-2-辛烯-1-醇）；上述结果说明醛类和醇类对风味的影响最大，其中，正辛醛、反式-2-辛烯-1-醇、1-辛烯-3-醇是真姬菇贮藏过程中含量变化最明显的挥发性物质。因此，可以根据上述物质区分各个贮藏时期的样品。

图4 真姬菇关键挥发性风味物质PCA载荷图 Fig. 4 PCA loading plot for key volatile flavor substances of H. marmoreus

表4 PC特征值及方差贡献率Table 4 Eigenvalues and variance contribution rates of first two principal components

2.5 感官评价结果

如图5所示，在贮藏前期（0 d），感官评分最高的风味是壤香味（1-辛烯-3-酮）；在贮藏中期（6 d），感官评分最高的风味是蘑菇味（1-辛烯-3-醇）；在贮藏后期（12 d），感官评分最高的风味是油脂味（反,反-2,4-壬二烯醛）。

图5 感官评价雷达图Fig. 5 Radar map of sensory evaluation

3 讨 论

真姬菇因其风味酷似海鲜又名“海鲜菇”[23]，挥发性香气成分是其品质的一个重要方面，通过分析研究真姬菇在贮藏过程中挥发性风味物质的种类和含量变化有助于有效区分不同贮藏时期的真姬菇样品，可为实现真姬菇品质的快速检测、风味鉴定以及为货架期的预测提供一定理论依据。同时也对深入了解其风味特征、品种的改良、定向培育及食用菌的加工应用具有指导作用和实践意义[24]。

真姬菇中挥发性风味物质的种类繁多，主要包括醛类、醇类、酮类、酯类、羧酸类、呋喃类等[25]，而其中以亚油酸经过脂肪氧化酶氧化所形成的八碳化合物（C8H16O）最为重要。真姬菇中最为典型的风味物质是亚油酸经脂肪氧化酶催化形成的具有熟蘑菇气味的1-辛烯-3-醇[26]。本研究结果表明：醇类物质的总含量呈现先降低后升高的变化趋势，其中1-辛烯-3-醇又称“蘑菇醇”，在鲜真姬菇中含量最高，具有浓烈的蘑菇气味，对食用菌的风味影响较大，是真姬菇中的特征风味物质，这与殷朝敏等[27]研究结果一致。

在贮藏过程中，醛类的总含量在逐渐降低，醛类物质来源于不饱和脂肪酸氧化后形成的过氧化物的裂解，如Drumm等[28]已经证实了辛醛、壬醛是油酸氧化的产物；醛类物质对食用菌的风味具有重要贡献，一般高碳原子的醛类物质具有柑橘皮的香气，醛类化合物的气味阈值低，在脂质氧化过程中醛类化合物生成速率很快，可与其他化合物产生重合效应，且效应较强[25]。

酮类物质是本研究中所测得的第3大类物质，其种类和含量均呈现先降低后升高的趋势，在贮藏后期（12 d）酮类物质的含量和种类均显著高于贮藏中期（6 d），而酮类物质含量的升高是真姬菇品质劣化的表现，这与王婧[29]的研究结果一致；1-辛烯-3-酮在GC-MS检测结果中含量较高，且其阈值极低（0.005 μg/kg），因此，1-辛烯-3-酮成为共有组分中ROAV得分最高的物质，是真姬菇的特征风味物质，这与李琴等[30]的研究一致。

随着贮藏实验的开展，感官评分最高的风味在不断发生变化，在贮藏前期（0 d）是壤香味（1-辛烯-3-酮），在贮藏中期（6 d）是蘑菇味（1-辛烯-3-醇），在贮藏后期（12 d）是油脂味（反,反-2,4-壬二烯醛），这说明贮藏前期新鲜真姬菇泥土的气味浓郁，在贮藏中期蘑菇气味浓郁，贮藏后期由于其水分损失、微生物侵染、品质劣化等原因，油脂味、金属味均增强，感官评价与ROAV分析结果基本保持一致。

食用菌的有关研究表明：风味的形成是多方面因素共同作用的结果，食用菌在生长过程中会积累大量次生代谢产物，如酚类、聚酮类等[31]，在贮藏过程中，贮藏的环境条件、微生物的防控情况均是影响真姬菇贮藏过程风味变化的重要因素。因此，要明晰真姬菇贮藏过程中风味的变化机制，还需要进一步研究。

4 结 论

采用SPME-GC-MS技术对纳米膜包装真姬菇在不同贮藏时期的挥发性风味物质进行检测分析，共鉴定出66 种挥发性物质，包括醛类23 种、醇类22 种、酮类10 种、酯类3 种、羧酸类4 种及呋喃类4 种，贮藏期间各类挥发性成分含量总体呈先下降后上升趋势。ROAV及热图分析结果表明：正辛醛、1-辛烯-3-酮、1-辛烯-3-醇是真姬菇的特征风味物质，2-戊基呋喃对真姬菇的风味具有重要的修饰作用；反-2-辛烯醛是影响新鲜真姬菇风味形成的关键物质；反,反-2,4-壬二烯醛、3-辛酮是真姬菇风味劣化后的关键物质。PCA结果表明：正辛醛、反式-2-辛烯-1-醇、1-辛烯-3-醇是不同贮藏时期含量具有明显差异的物质。研究结果可有效区分不同贮藏时期的真姬菇样品，为实现真姬菇品质的快速检测、风味鉴定以及货架期的预测提供一定的理论依据。