不同品种灵芝子实体挥发性成分分析*

王 娟，游金坤，邓雅元，吴素蕊，杨璐敏，孙达锋**

（1.中华全国供销合作总社昆明食用菌研究所，云南 昆明 650221；2.云南省供销合作社科学研究所，云南 昆明 650221）

灵芝（Ganoderma lucidum），又称为神芝、仙草、万年蕈、赤芝、琼珍等，是一种多孔菌科真菌灵芝的子实体。其外形呈伞状，菌盖肾形、半圆形或近圆形。我国普遍分布，但在长江以南居多。作为一种珍贵的药用菌，目前药理研究主要在灵芝多糖、灵芝酸（三萜类）、腺苷、氨基酸、蛋白质、有机锗和微量元素等，已有医学研究表明灵芝具有免疫调节、降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老及抗肿瘤等作用[1-9]。近年来，灵芝的挥发性成分也引起了人们的广泛关注，资料报道采用有机溶剂及超临界二氧化碳萃取方法，对灵芝挥发油成分进行了研究[10-11]，而关于灵芝品种间香气物质及品质区分方面的研究鲜有报道[12-15]。为此，采用顶空-固相微萃取气相色谱-质谱法（HS-SPME结合GC-MS） 分析不同品种灵芝子实体挥发性成分，为品种间的鉴别及特征性品质评价提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验选用白肉灵芝、赤芝、紫芝、大红芝子实体，均由中华全国供销合作总社昆明食用菌研究所2021年驯化栽培，于同一栽培地点、同一管理栽培模式、同一时期采收样品，经过挑选、烘干，粉碎后密封待用。

1.2 仪器与设备

7890B-5977B气相色谱-质谱联用仪，Agilent公司，美国；HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm） 弹性石英毛细管色谱柱，Agilent公司，美国；75 μm CAR/PDMS黑色萃取头，Supelco公司，美国；AB204-S分析天平，感量0.000 1 g，赛多利斯公司，德国；20 mL顶空瓶，Agilent公司，美国；加热搅拌器，上海理达仪器厂，中国。

1.3 方法

顶空-固相微萃取实验条件：采用黑色75 μm CAR/PDMS萃取头；萃取温度为80℃；萃取时间为60 min；解吸时温度为250℃；解吸时间为2 min。

GC-MS仪器条件：载气为氦气，纯度为99.999%，流速为1 mL·min-1；进样口温度为250℃；进样口分流比为10∶1；MSD传输线温度为280℃；MS四级杆温度为150℃；离子源温度为230℃；扫描范围为35 amu〜450 amu；离子源为EI，电子轰击能量为70 eV；升温程序：50℃起始温度保留1 min，以 3℃·min-1升到 180℃，再以 15℃·min-1升到 250℃保留3 min。

所得图谱经计算机谱库（NIST98） 检索，并用内标校正归一化法计算各峰的相对含量。

2 结果与分析

2.1 不同品种灵芝子实体挥发性成分检测结果

按前述实验方法，进行实验检测分析，将确认的灵芝子实体挥发性成分及求得的各挥发性成分质量分数见表1。

表1 不同品种灵芝子实体挥发性成分（相对含量在0.05%及以上）Tab.1 Volatile components in fruit bodies of different varieties of Ganoderma lucidum(relative content of 0.05%and above)

（续表 1）

（续表 1）

由表1可知，不同品种灵芝子实体中共检出81种挥发性成分，其中白肉灵芝子实体检出78种挥发性成分，总相对含量53.24%；赤芝子实体检出81种挥发性成分，总相对含量56.17%；紫芝子实体检出81种挥发性成分，总相对含量48%；大红芝检出80种挥发性成分，总相对含量52.47%。

2.2 不同品种灵芝子实体挥发性成分组成及含量

81种挥发性成分中醛类25种、酯类7种、酮类14种、萜类5种、醇类10种、烯烃类4种、酸类3种、未知物4种、烷烃及其他14种。化合物组成成分相对含量见表2。

表2 不同品种灵芝子实体挥发性成分组成及含量Tab.2 Composition and content of volatile components in fruit bodies of different varieties of Ganoderma lucidum

含8个碳的挥发性化合物是食用菌中最重要的一类风味化合物[16]，其均是由亚油酸经脂肪氧化酶催化转变而成的，灵芝子实体中含有的C8化合物主要有苯乙醛、6-甲基-3，5-庚二烯-2-酮、（E） -2-辛烯醛、苯乙醇、N-辛醇、辛醛、苯乙酮、辛酸、3-辛烯-2-酮、2-乙基-1-己醇，这些成分作为食品添加剂和食品香料（增香剂）已经广泛应用于工业生产。

醛类化合物是各品种灵芝子实体香气的重要组成成分，由表2可知，赤芝子实体醛类挥发性成分相对含量最高（15.66%），其中苯甲醛（2.10%）、苯乙醛（1.73%）作为有机合成的中间体，广泛应用于多种精细化学品的工业生产中，如芳香剂、药物、杀虫剂、杀菌剂以及除草剂等。3-甲基-丁醛（1.50%）又名异戊醛，是制造异戊酸的原料，合成香料的中间体，食品工业及制药工业中的原料，尤其是做为维生素E的合成原料，用量极大。（E） -2-辛烯醛带有尖刺的青叶香气，外观为微黄色液体，易氧化，是一种价格昂贵的合成香料，被广泛应用于日化香精和食品香精，主要用于调配蔬菜、水果型等香精。

2-烯醛类和2，4-二烯醛类化合物对食物的香气起着非常重要的作用，呈脂肪和肉类香气，并有清香（黄瓜）香味。在各品种灵芝子实体中均有检出，包含3-甲基-2-丁烯醛、（E） -2-己烯醛、（E） -2-庚烯醛、（E） -2-辛烯醛、（E） -2-壬烯醛、2，4-壬二烯醛、（E） -2-癸烯醛、（E，E） -2，4-癸二烯醛和5-甲基-2-苯基-2-己烯醛。

萜烯类化合物因其相对饱和烃类阈值较小，也是重要的一类风味贡献物质。雪松醇具有温和的杉木芳香，橙花叔醇具有微弱的甜清柔美的橙花气息，干甜而少清，微带木香，对灵芝子实体的风味呈现均有一定贡献。另外，补身醇在四种灵芝子实体中均有检出，研究表明具有广谱抗真菌活性[17]，可以作为灵芝子实体的特征挥发性成分。

酯类化合物占的比重较大，其中2，2，4-三甲基-1，3-戊烷二醇二异丁酸酯含量最高（4.38%～7.95%），其次为2-甲基-丙酸，3-羟基-2，2，4-三甲基戊酯（3.36%～2.29%）、棕榈酸甲酯（0.51%～0.72%）等。棕榈酸甲酯是表面活性剂及其他精细化工产品的原料，用作乳化剂、润湿剂、稳定剂及增塑剂的中间体，也用于生产香精香料等。

醇类和酮类物质因其多数阈值较高，对风味特征的贡献不太大，但某些物质却是香气的重要组成部分。其中香叶基丙酮具有木兰香气的名贵香料，用作医药中间体合成维生素。2-十一烷酮也作为香料、食品添加剂广泛使用。

不同品种灵芝子实体中均检出4种未知物，其含量为4.51%～8.42%。这几种物质在各品种间表现出较为显著的差异性，是否可以作为灵芝子实体香气的特征物质还有待进一步研究。

2.3 不同品种灵芝子实体挥发性成分比较

主成分分析（PCA）是一种通过特征抽取和降维技术，通过对大量数据的简化及优化处理，快速实现模式或者关系的可视化识别[18]。依据4种灵芝子实体挥发性化合物种类和相对含量的信息数据（表1），采用SPSS Statistics 21.0软件数据分析中的降维因子分析功能对数据进行分析处理，将灵芝子实体挥发性成分种类的相对含量作为分类变量，对4个品种灵芝子实体挥发性成分进行分类，并分析比较，详见表3和表4。

表3 主成分的特征值和贡献率Tab.3 Eigenvalues and contribution rate of principal components

表4 主成分载荷矩阵Tab.4 Principal component load matrix

由表3和表4可知，不同品种灵芝子实体挥发性成分相对含量有一定差异，但这些样品多数含有2，2，4-三甲基-1，3-戊烷二醇二异丁酸酯、雪松醇、芴、橙花叔醇、二苯呋喃、2-甲基-丙酸，3-羟基-2，2，4-三甲基戊酯、2-苯丙烯醛、壬醛、苯甲醛、苯乙醛、己醛、1，1-二甲基-1-丁烯、2-甲基-1，1-二苯基-1-丙烯、3-甲基-丁醛、糠醛等成分，且这些成分在各样品中含量均较高，为灵芝子实体的主要挥发性成分。PCA分析中主成分1（67.088%） 和主成分2（32.912%） 累计方差贡献率100%，能够较好反映样本原始数据的大部分信息。PCA分析发现，（E） -2-庚烯醛、3，4-二（亚甲基） -环戊烷酮、（E） -2-辛烯醛、丁基乙二醇乙酸酯、（E） -2-壬烯醛、2，4-壬二烯醛、（E） -2-癸烯醛、（E，E） -2，4-癸二烯醛、庚醛、5，6-二氧-2H-吡喃-2-酮、2-壬烷酮、1，6，7-三甲基-萘、补身醇、雪松醇14种挥发性成分为灵芝的特征性风味成分。

3 讨论

挥发性成分的形成与积累是复杂的过程，所含挥发性成分的不同可能与物种的遗传特性、环境因子、生长发育阶段和栽培方式等因素有关。在本色谱条件下，灵芝子实体的挥发性成分可以有效分离和鉴定，其中，最主要的是醛类、酯类、醇类和萜类。但鉴定得到的挥发性成分的相对质量分数没有达到100%，分析原因可能是固相微萃取碰到挥发性不强或组分复杂时，其萃取头难以吸附到足够量的大分子挥发性物质进入GC-MS进行分析检测，因此，对大分子挥发性物质的研究还需进一步优化固相微萃取条件。鉴于食用菌子实体挥发性成分是由许多化合物组成，后续研究中可采用气相色谱-电子鼻联用技术（GC-O） 进行辅助鉴定，绘制特征性气味指纹图谱，进一步确定影响食用菌风味的因素。