固相微萃取/气-质联用分析香菇挥发性香味成分

张书香，　谢建春，　孙宝国

(北京工商大学 化学与环境工程学院， 北京　100048)

香菇(Lentinusedodes)属真菌门、担子菌纲、伞菌目、口蘑科、香姑属，又名冬菇、花菇、香藫、香信等，原产于我国. 香菇肉质肥厚细嫩，味道鲜美，香味浓郁宜人，营养丰富，而且具有某些保健功效，是我国广受欢迎的食用菌[1]. 香菇的风味分析常采用同时蒸馏萃取法(SDE)，如郑建仙[2]等采用SDE结合GC-MS对福建香菇伞部与柄部的风味物质作了检测分析,但SDE因样品经历较长时间的高温作用,对低沸点和热敏性香气组分影响较大. 近年来发展的固相微萃取(solid phase micro- extraction,SPME)方法解决了上述问题，具有操作时间短, 样品量少, 无需萃取溶剂, 重现性好等优点. 芮汉明[3]等用固相微萃取技术研究了热风干燥不同时段的香菇中挥发性成分；陈智毅[4]等用固相微萃取与气-质联用分析了白金针菇的挥发性成分. 本文用固相微萃取/气-质联用分析了干香菇的挥发性成分，为准确全面地了解香菇的风味组成，更好地开发利用我国食用菌资源提供依据.

1　实验部分

1.1　实验材料

干香菇，东北黑龙江产；购买于北京新发地市场.

C7～C22正构烷烃，购自迪马科技有限公司.

1.2　主要仪器设备

Agilent6890N-5973i气相色谱-质谱联用仪，美国安捷伦公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，河南省予华仪器有限公司；75 μm Carboxen/PDMS萃取纤维和手动SPME进样器,美国Supelco公司.

1.3　SPME取样

取5.0 g干香菇样品，剪成碎末，装入40 mL固相微萃取专用样品瓶，在60 ℃恒温加热磁力搅拌器中平衡1 h，将在250 ℃的气相色谱进样口老化2 h的萃取头通过聚四氟乙烯隔垫迅速插入样品瓶顶空部分，在60 ℃下萃取45 min后，抽出萃取头，迅速插入GC-MS进样口，在230 ℃下解吸3 min,进行气-质联机分析.

1.4　气-质联机分析条件

1.4.1气相色谱条件

DB-WAX毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；载气：氦气；流量：1.0 mL/min；进样口：230 ℃；柱温程序：起始温度35 ℃(保留5.0 min)，以5 ℃/min升到150 ℃(保留1.0 min)，再以10 ℃/min升到220 ℃(保留2.0 min)；采用不分流模式.

1.4.2质谱条件

辅助线温度：280 ℃；质量扫描范围：35～450 amu；扫描间隔0.25 s；四极杆150 ℃；离子源230 ℃.

2　结果与讨论

2.1　萃取条件的选择

固相微萃取是比较灵敏的样品处理方法，萃取纤维的吸附时间及萃取样品的温度对实验结果的影响很大，通过比较固相微萃取/气-质联用分析，检出的挥发性物质数量和总质量分数，对萃取时间和萃取温度进行了优化. 化合物结构采用计算机Nist05谱库检索、色谱保留指数及人工解析鉴定，质量分数选用积分参数峰面积归一化法得出.

2.1.1萃取时间的优化

为考察萃取时间对香菇挥发性成分分析的影响，选取了30、45、60 min 3个条件，萃取温度固定在50 ℃，气-质联用分析所检出的挥发性物质数量和总质量分数如图1和图2.

图1　萃取时间对检出的挥发性物质数量的影响Fig.1　　　　Effect of extraction time on the number of identified volatiles

图2　萃取时间对检出的挥发性物质总质量分数的影响Fig.2　　　　Effect of extraction time on the total amounts of identified volatiles

图1和图2表明：萃取时间由30 min增加到45 min，检出的挥发性物质的数量和总质量分数增加；但在45 min增加到60 min后，呈现下降趋势，样品萃取时间以45 min为宜.

2.1.2萃取样品温度的优化

样品萃取时间固定于45 min，考察温度40、50、60 ℃对检出的挥发性物质数量和总质量分数的影响，结果如图3、图4.

图3　萃取温度对检出的挥发性物质数量的影响Fig.3　　　　Effect of extraction temperature on the number of identified volatiles

图4　萃取温度对检出的挥发性物质总质量分数的影响Fig.4　　　　Effect of extraction temperature on the total amounts of identified volatiles

图3和图4表明：随着温度升高，检出的挥发性物质数量和总质量分数都呈现增加趋势. 据文献报道[3]，采用固相微萃取，经50 ℃干燥的香菇，共检出29种挥发性物质，70 ℃干燥的香菇，共检出35种挥发性物质. 研究在60 ℃时萃取，经气-质联用检出43种挥发性物质. 考虑到温度高于60 ℃后，对香菇风味贡献较大的含硫化合物和八碳化合物都容易分解而损失，因此，萃取温度选择60 ℃.

2.2　固相微萃取/气-质联用分析结果

图5是萃取时间45 min、萃取温度60 ℃时气-质联用分析香菇挥发性成分的总离子流色谱图，表1是化合物鉴定结果.

图5　固相微萃取/气-质联用分析香菇挥发性成分的总离子流色谱图Fig.5　　　　Total ion current chromatogram in the analysis of volatiles of Lentinous edodes by SPME/GC-MS

类别保留时间/min化合物名称保留指数质量分数/%分子式3.44(2,5-二氢呋喃)Furan, 2,5-dihydro-8710.09C4H6O7.43(2,3-二氢呋喃)Furan, 2,3-dihydro-10240.31C4H6O20.18(糠醛)Furfural14380.77C5H4O2含氧杂环23.83(二氢-5-甲基-2(3H)呋喃酮)2(3H)-Furanone, dihydro-5-methyl-15851.82C5H8O224.22(丁-内酯)Butyrolactone16011.08C4H6O225.12(2-呋喃甲醇)2-Furanmethanol16400.28C5H6O225.92(5,6-二氢-2H-吡喃-2-酮)2H-Pyran-2-one, 5,6-dihydro-16741.01C5H6O2合计5.362.00(甲硫醇)Methanethiol<7000.73CH4S2.18(二硫化碳)Carbon disulfide7337.54CS28.45(二甲基二硫醚)Dithioether, dimethyl10554.36C2H6S217.89(二甲基三硫醚)Trithioether, dimethyl135313.36C2H6S3含硫化合物25.01(甲基(甲硫基)甲基二硫醚)Dithioether, methyl (methylthio)methyl16360.29C3H8S326.86(甲基乙基二硫醚)Dithioether,methyl ethyl17150.21C3H8S227.01(1,2,4-三硫杂环戊烷)1,2,4-Trithiolane17223.70C2H4S330.34(二甲基砜)Dimethyl sulfone18770.14C2H6O2S34.94(1,2,4,5-四硫杂环己烷)1,2,4,5-Tetrathiane>21001.03C2H4S4合计31.35 含氮杂环14.76(甲基吡嗪)Pyrazine, methyl-12460.11C5H6N2合计0.11 酚类32.17(苯酚)Phenol1984 2.43 C6H6O33.35(3-甲基苯酚)Phenol, 3-methyl-20730.25C7H8O合计2.68

续表

由表1可以看出，从香菇中共检出43种挥发性成分，其中含量较高的且对香菇风味贡献较大的有：7种含氧杂环化合物，质量分数 5.36%；9种含硫化合物，质量分数31.35%；5种醛类化合物，质量分数13.60%；6种醇类化合物，质量分数8.78%；1种含氮杂环化合物，质量分数0.11%；4种酸类化合物，质量分数13.43%;5种烃类化合物，质量分数3.91%. 表1中含量较高的香味成分为二甲基二硫醚(4.36%)、二甲基三硫醚(13.36%)、1,2,4-三硫杂环戊烷(3.70%)、1-辛烯-3-醇(1.11%).

2.3　检出各类化合物对香味的贡献

2.3.1含氧杂环化合物对香菇风味的贡献

本实验检出的7种含氧杂环化合物，如呋喃类，通常具有蘑菇味、洋葱味、蔬菜味、萝卜味、土豆味、烤香味、坚果味，曾在面包、烤鸡、啤酒、咖啡中发现[5]，此类化合物是香菇中的糖与氨基酸发生美拉德反应产生的.

2.3.2含硫化合物对香菇风味的贡献

检出的9种含硫化合物是香菇风味的重要组成成分，通常能影响香菇的整体风味，香菇精(1,2,3,5,6-五硫杂环庚烷，Lenthionine)是香菇风味的重要物质，但它受热不稳定、易分解成二甲基二硫醚(4.36%)和二甲基三硫醚(13.36%)等化合物，在实验中未检测到. 香菇中的硫杂环烷如1,2,4-三硫杂环戊烷(3.70%)和1,2,4,5-四硫杂环己烷(1.03%)是以香菇酸为前体物，在γ-谷氨酰转肽酶和S-烷基-L-半胱氨酸亚砜断裂酶作用下经二硫杂环丙烷中间体聚合而成[6-7]，具有大蒜气味的1,2,4-三硫杂环戊烷的形成，对香菇香气的形成有极其重要的作用.

2.3.3醛、酮、醇类化合物对香菇风味的贡献

检出的醛类化合物有3-甲基丁醛(4.07%)、己醛(3.53%)、苯甲醛(0.56%)等. 3-甲基丁醛在较稀浓度时有令人愉快的水果香味；饱和己醛的含量较高，主要来源于脂质的氧化以及氨基酸直接经strecker降解形成[8]，曾被鉴定为普遍存在于淡水鱼中[9]，高度稀释时会产生一种香气，类似刚割下的青草和未成熟的水果；苯甲醛是芳香醛，通常具有坚果、苦杏仁和樱桃香.

酮类化合物一般由脂肪酸热氧化或降解而生成，如2,3-丁二酮(3.27%)、2-己酮(0.94%)，具有强烈甜香的风信子、热带植物花香，对香菇所呈现的甜花香风味有贡献.

醇类化合物，如1-辛烯-3-醇(1.11%)[10]，是八碳化合物的代表. 八碳化合物对食用菌的风味有着直接的影响，这些短链的八碳化合物，是由香菇中的不饱和脂肪酸，尤以亚油酸及亚麻酸为主，经脂肪氧化酶催化转变而成的. 1-辛烯-3-醇具有浓郁的蘑菇风味，素有“蘑菇醇”称号，它几乎存在于所有品种的食用菌中.

2.3.4其他化合物对香菇风味的贡献

检出的1种含氮杂环化合物甲基吡嗪(0.11%),常有霉香、面包香、坚果香、可可香、咖啡香、土豆香，曾在可可、咖啡、烤土豆中发现[5]，可能是香菇内部的糖及其分解产物与氨基酸发生美拉德反应产生. 此外，一些酚类、酯类、酸类、烃类化合物在香菇风味中起着调和互补的作用，对香菇风味的贡献不大.

3　结　论

1)使用Carboxen/PDMS纤维，考察了固相微萃取时间、萃取温度对气-质联用分析检出的香菇挥发性物质数量和总质量分数的影响，找到优化的固相微萃取条件为：萃取时间45 min，萃取温度60 ℃.

2)固相微萃取与气-质联用分析香菇挥发性成分，共检出43种挥发性物质，其中对香菇风味贡献较大的化合物有：含氧杂环化合物7种，含硫化合物9种,醛类5种，醇类6种，酮类3种；含量较高的成分为二甲基二硫醚(4.36%)、二甲基三硫醚(13.36%)、1,2,4-三硫杂环戊烷(3.70%)、1-辛烯-3-醇(1.11%).