鲜香菇与香菇预煮液挥发性成分分析

刘 璐, 乔 宇, 高 虹, 程 薇, 廖 李, 史德芳, 范秀芝,薛淑静, 李 露, 郭 鹏, 陈金国

(湖北省农业科技创新中心农产品加工分中心/湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所,湖北武汉 430064)

鲜香菇与香菇预煮液挥发性成分分析

刘 璐, 乔 宇, 高 虹, 程 薇*, 廖 李, 史德芳, 范秀芝,薛淑静, 李 露, 郭 鹏, 陈金国

(湖北省农业科技创新中心农产品加工分中心/湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所,湖北武汉 430064)

采用顶空-固相微萃取技术对鲜香菇与香菇预煮液的挥发性成分进行分析,在利用NIST08数据库检索的基础上结合保留指数对各挥发性成分进行定性,共鉴定出23种挥发性成分,同时运用峰面积归一法测定各挥发性成分的相对含量。结果表明,鲜香菇的挥发性成分主要包括醛类、醇类、酮类、烃类、硫化物等物质,其中酮类化合物和醇类化合物相对含量最高,分别占总挥发性成分的49.403%和21.982%;对香菇预煮液风味有贡献的主要挥发性成分有醛类与醇类,其中含量较高的为壬醛(31.877%)、己醛(19.972%)、1-辛烯-3-醇(14.773%)。

鲜香菇;香菇预煮液;顶空固相微萃取;气相色谱-质谱法;保留指数

香菇是人们日常膳食中不可缺少的兼具营养与保健作用的重要菌类之一,属真菌门,担子菌纲,伞菌目,口蘑科,香菇属,又名香菌、花菇、香蕈,俗称中国蘑菇[1]。香菇味道鲜美,香气沁人,营养丰富,素有“植物皇后”美誉,其保健作用与所含营养成分密切相关,富含多种维生素、矿物质、多糖等活性成分[2-4]。预煮液产生于食用菌罐头加工过程中的预煮杀青工序,其营养丰富,味道鲜美,有特殊的蘑菇香味,且具有一定黏度,饮用后有止渴和消除疲劳及提神之功效[5-6]。香菇预煮液中除含必需氨基酸外还含有一些稀有的氨基酸,所含的游离核苷酸以乌苷酸和腺苷酸为主。甘露糖醇是香菇预煮液中的主要糖类,其可溶性固形物可达2.5%,在实际生产中,若能将其回收利用,具有重要的应用价值[7]。目前已有部分学者对香菇挥发性成分进行研究[8-10],但对香菇预煮液的挥发性成分研究报道却较少。

由于风味成分的挥发性物质的复杂性,且同分异构体的质谱十分相似,故单靠质谱分析很难准确确定其结构。本研究采用顶空-固相微萃取技术,应用GC-MS并结合保留指数的方法,对鲜香菇及香菇预煮液挥发性成分进行准确定性。保留指数受影响的变量少,具有很好的稳定性,利用谱库检索并结合保留指数就能排除大量干扰,弥补常规GC-MS谱库检索定性方法的不足,大大提高定性分析的准确性和效率,使结果更加可靠,可为鲜香菇及香菇预煮液挥发性成分的研究提供必要的依据。

1 实验部分

1.1 主要仪器与装置

SPME手动进样手柄、萃取头DVB/CAR/PDMS50/30 μm(二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷),美国Supelco公司;GC-MS7890A型气相色谱-质谱联用仪,美国安捷伦公司;DF101S型集热式恒温磁力搅拌器,巩义市予华仪器有限责任公司;数显鼓风干燥箱,上海博迅实业有限公司医疗设备厂。

1.2 主要材料与试剂

新鲜香菇,购自武商量贩农科城店;NaCl,分析纯,国药集团化学试剂有限公司;正构烷烃混标,C6～C20,美国Sigma-Aldrich公司。

1.3 样品制备

鲜香菇样品,新鲜香菇洗净切碎后置于托盘中待用;香菇预煮液样品,将新鲜香菇洗净后切片,投入已烧开的水中,控制料液比(g/g)为1∶1.5,当可溶性固形物质量分数达2%时停止,将预煮液过滤后待用。

1.4 实验条件的确定

1)固相微萃取条件。分别取新鲜香菇1.5 g,香菇预煮液12 g于50 mL螺口样品瓶中,仅向新鲜香菇样品瓶中加入12 mL去离子水,再分别加入3 g NaCl,用聚四氟乙烯隔垫密封,60℃置于磁力搅拌器中水浴平衡10 min。用萃取头顶空吸附40 min后,将萃取头插入GC进样,解吸5 min。

2)色谱条件。色谱柱,Agilent HP-5ms非极性毛细管柱(60 m×25 μm×0.25 μm);升温程序,初温40℃保持2 min,后以3℃/min的速率升至90℃,保持5 min;再以10℃/min的速率升至260℃,保持1 min;载气(He)流速1.0 mL/min;进样口温度270℃,不分流。

3)质谱条件。电子轰击(EI)离子源,电子能量70 eV,电压350 V,传输线温度280℃;离子源温度230℃,四极杆温度150℃,质量扫描范围m/z 50～450。

4)定性和定量分析。取正构烷烃混标,按色谱与质谱条件进行分析,记录各正构烷烃混标保留时间,计算各化合物的保留指数(retention indices,RI),并与文献值相比较,与NIST08数据库检索结果共同定性;采用峰面积归一法对DB-5柱所得到的色谱峰进行相对定量,得到各组分的相对含量。RI值计算公式如式(1)。

式(1)中,tx、tn和tn+1分别为被分析组分和碳原子数处于n和n+1之间的正构烷烃(tn＜tx＜tn+1)流出峰保留时间,min。

2 结果与讨论

2.1 鲜香菇挥发性成分分析

对鲜香菇进行GC-MS测定,得到鲜香菇挥发性成分总离子流图(图1)。经NIST08数据库检索并结合保留指数文献值,确定了18种化学成分:醛类7种,醇类5种,酮类2种,烃类2种,硫化物2种。运用峰面积归一法测得各挥发性成分的相对含量,结果见表1。其中,3-辛酮、二甲基二硫、1-辛烯-3-醇的含量最高,分别占总含量的49.240%,17.771%,6.073%。

图1 鲜香菇挥发性成分总离子流图Fig.1 Total ion current chromatography of volatile components in fresh mushroom

鲜香菇的香味并不是单一化合物所能够体现的,而是其挥发性成分相互作用,相互平衡的效果。3-辛酮具有很强的果实香味,二甲基二硫等含硫化合物为香菇中普遍存在的化合物,具有浓烈蘑菇风味的1-辛烯-3-醇在本实验中也被检测出,其他一些化合物如呋喃类、烷烃类等在香菇风味中起着调和与互补的作用[11]。以二甲基二硫和二甲基三硫为代表的含硫化合物作为香菇中主要的香味成分,通常能影响菇体整体的芳香,均在本实验中被检测出。安晶晶等[12]采用同时蒸馏萃取、GC-MS检测,分析比较了鲜香菇和干香菇的风味成分主要是以醇类为主的C8化合物和含硫化合物。本实验中所检测到的1-辛烯-3-醇、3-辛酮、3-辛醇、2-乙基己醇等C8化合物都是鲜香菇的主要风味物质,它们均是由亚油酸经过脂肪氧化酶催化转变而成,具有浓烈的蘑菇风味[13],尤其以3-辛酮、1-辛烯-3-醇对鲜香菇的风味贡献最大。本研究测定的鲜香菇挥发性风味成分与报道的柱状田头菇挥发性风味物质的研究结果[14]比较表明,其干品中挥发性物质主要为酸类,占总量的33.38%,馏分中主要挥发性物质为醛类和酮类,而鲜香菇中所含的多种含硫化合物是柱状田头菇所不具备的,因此两者具有明显不同的风味。

表1 鲜香菇与香菇预煮液挥发性成分的GC-MS分析结果Tab.1 GC-MS analysis result of volatile aroma components in flavor extract of fresh mushroom and pre-cooked juice

2.2 香菇预煮液挥发性成分分析

香菇预煮液挥发性成分总离子流图如图2。根据NIST08数据库检索结果,结合保留指数文献值,对香菇预煮液挥发性成分进行了鉴定,共得到14种化学成分:醛类7种,醇类2种,酮类1种,烃类3种,呋喃类1种。鲜香菇挥发性成分与香菇预煮液挥发性成分对比结果如图3。

图2 香菇预煮液挥发性成分总离子流图Fig.2 Total ion current chromatography of volatile components in fresh mushroom pre-cooked juice

从图3可以看出,鲜香菇中主要挥发性成分以酮类为主,醇类与硫化物相对含量相当,分别为49.403%,21.982%,21.153%;而香菇预煮液中的挥发性成分主要以醛类为主,其次为醇类和呋喃类,相对含量分别为61.955%,18.563%和10.146%。醇类化合物如1-辛烯-3-醇在鲜香菇经水煮之后其相对含量由6.073%增加到14.773%,硫化物仅在鲜香菇中检测出,相对含量为21.153%,呋喃类化合物仅在预煮液中检测出,相对含量为10.146%。

图3 鲜香菇与香菇预煮液挥发性成分对比Fig.3 Compared with fresh mushroom and pre-cooked juice of the volatile components

由表1的鲜香菇与香菇预煮液挥发性成分对比结果可知,在香菇预煮液中,以醇类为主的C8化合物含量除1-辛烯-3-醇之外,其他均未检测出。此外,含硫化合物在香菇预煮液中也损失严重,鲜香菇中大量存在的二甲基二硫与二甲基三硫在其预煮液中均未检测出,这可能是由于这些化合物稳定性较差,受热之后易分解。但在鲜香菇与香菇预煮液中存在一定含量的1,2,3,5,6-五硫杂环庚烷(香菇精lenthionine),其相对含量分别为0.190%与8.284%。此含硫杂环化合物的前体为香菇酸,在γ-谷氨酰胺肽酶和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,对香菇香气形成有极其重要的作用[24]。含氧杂环如呋喃类仅在预煮液中被检测出,2-正戊基呋喃含量达到10.146%,该物质具有泥土、青香及类似蔬菜的香韵,此类化合物通常是香菇中的糖与氨基酸发生美拉德反应产生的[25]。

3 结 论

本实验采用顶空固相微萃取技术,用DVB/CAR/PDMS 50/30 μm萃取头提取鲜香菇及香菇预煮液中的挥发性成分。应用保留指数结合NIST08质谱数据库检索的分析方法对鲜香菇与香菇预煮液挥发性成分进行定性分析。初步鉴定出23种化合物,同时运用峰面积归一法测得各挥发性成分的相对含量。结果表明,所鉴定出的23种挥发性成分,主要由醛类、醇类、酮类、烃类以及硫化物和呋喃类化合物构成,鲜香菇与香菇预煮液的特征风味是由这些物质相互作用而形成的。对鲜香菇风味贡献较大的化合物如二甲基二硫、二甲基三硫、1-辛烯-3-醇、3-辛酮[26]的相对含量分别为17.771%,3.382%,6.073%和49.240%;而在香菇预煮液中检测出的1,2,3,5,6-五硫杂环庚烷即香菇精(8.284%)、呋喃类化合物(10.146%)均对香菇预煮液的香气形成有重要的作用。

本研究采用质谱解析与保留指数分析相结合的方式,对鲜香菇及香菇预煮液中的挥发性成分进行定性,提高了挥发性成分结构鉴定的准确性,使定性结果更加可信。接下来的工作将进一步研究不同预煮工艺对香菇预煮液挥发性成分的影响以及在预煮过程中香菇挥发性成分的变化。

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Analysis of Volatile Aroma Components of Fresh Mushroom and Its Pre-cooked Juice

LIU Lu, QIAO Yu, GAO Hong, CHENG Wei*, LIAO Li, SHI Defang, FAN Xiuzhi,XUE Shujing, LI Lu, GUO Peng, CHEN Jinguo
(Agricultural Products Processing Subcenter of Hubei Agricultural Science and Technology Innovation Center/Research Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear-Agricultural Technology,Hubei Academy of Agricultural Sciences,Wuhan 430064,China)

The head space-solid phase micro-extraction method was used to analyze aroma components in fresh mushroom and its pre-cooked juice.The approach of NIST08 spectrum library retrieval combined with retention index comparing was used to identify aroma components.Twenty-three aroma components were identified from fresh mushroom and its pre-cooked juice,and the relative concentration of each component was determined by the peak area normalization.The results showed that the ketone and alcohol contents of fresh mushroom were 49.403%and 21.982%.The major components identified from fresh mushroom pre-cooked juice were nonanal(31.877%),hexanal(19.972%),and 1-octen-3-ol(14.773%).

fresh mushroom;mushroom pre-cooked juice;head space-solid phase micro-extraction;gas chromatography-mass spectrometry;retention index

TS255.1

A

(责任编辑:叶红波)

10.3969/j.issn.2095-6002.2015.06.008

2095-6002(2015)06-0046-05

刘璐,乔宇,高虹,等.鲜香菇与香菇预煮液挥发性成分分析[J].食品科学技术学报,2015,33(6):46-50.

LIU Lu,QIAO Yu,GAO Hong,et al.Analysis of volatile aroma components of fresh mushroom and its pre-cooked juice[J].Journal of Food Science and Technology,2015,33(6):46-50.

2014-11-11

农业部公益性行业(农业)科研专项项目(201303080)。

刘 璐,女,研究实习员,主要从事功能食品方面的研究;

*程 薇,女,研究员,主要从事农产品加工方面的研究。通信作者。