不同培养基对平菇香气成分的影响

许佳妮，张剑飞，袁 娅，杨小兰，明 建,3,*

（1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；2.四川省农业科学院蚕业研究所，四川 南充 637000；3.西南大学 国家食品科学与工程实验教学中心，重庆 400715）

不同培养基对平菇香气成分的影响

许佳妮1，张剑飞2，袁 娅1，杨小兰1，明 建1,3,*

（1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；2.四川省农业科学院蚕业研究所，四川 南充 637000；3.西南大学 国家食品科学与工程实验教学中心，重庆 400715）

以8 种不同组成的培养基培养的平菇为研究对象，采用固相微萃取、气相色谱-质谱联用技术测定不同培养基对平菇香气成分的影响，并通过主成分分析法对香气成分进行对比。结果表明：8 种培养基生产的平菇香气成分存在较大差异，大部分培养基平菇香气种数分布在26～35 种之间，主要是醇类、酯类、醛类物质，其中醇类物质含量达到总量的一半以上。通过主成分分析法提取了6 个主成分以代表8 种培养基平菇的112 种香气成分，6 个主成分累积贡献率超过92%，其中主成分综合得分较高的是C组培养基和A组培养基，即70%棉籽壳、30%桑枝屑（棉籽壳含水率18%、陈桑枝屑含水率20%）培养基和100%棉籽壳（棉籽壳含水率18%）培养基。

平菇；香气；培养基；气相色谱-质谱联用；主成分分析

平菇（Pleurotus ostreatus (Fr.) Kummer）隶属担子菌纲，伞菌目，侧耳科，侧耳属食用菌，是世界上栽培广泛的食用菌之一[1]。平菇富含碳水化合物、蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质等营养成分，可以增强机体免疫功能，改善人体的新陈代谢，预防高血压、高胆固醇血症和癌症等疾病，营养价值和药用价值极高[2-4]。平菇的栽培方法简单，相比于其他食用菌，平菇菌丝分解有机物质的能力强、适应性广，传统的平菇培养基主要是棉籽壳和玉米芯[5]。平菇味道鲜美，其风味由非挥发性成分和挥发性成分构成，主要来源于其中的水溶性物质，如多元醇[6-7]。为更全面了解平菇的化学组成、风味特征和药理作用，近年来，平菇的风味成分成为新的研究热点[8-10]。目前，国内对平菇研究主要集中于在选育、栽培和增产方面[11-13]，关于平菇及其培养基的研究多集中于培养基组成与平菇产量间的关系[14-16]，而关于培养基组成对平菇香气成分的影响研究报道较少。

主成分分析是数学上对数据降维的一种方法，其基本思想是设法用一组较少的互不相关的综合指标来代替原来众多的且具有一定相关性的指标，其目的是简化数据和揭示变量间的关系。目前主成分分析作为一种多元分析技术已广泛应用于不同物质香气成分的综合分析中[17-18]。此前，本实验室已对不同培养基的平菇营养成分、多酚含量及抗氧化活性进行了研究[19]，在此基础上本实验采用固相微萃取，结合气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用技术测定该8 种培养基生产的平菇香气成分，并通过主成分分析方法对香气成分进行对比，了解不同培养基平菇典型的赋香物质，旨在为选择平菇培养基配方、改良平菇风味提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选取形态相似、无损伤、无病虫害的8 种平菇样品，培养基见表1，清洗，沥干后打浆，立即测定。

表1 8 种平菇培养基组成Table1 Eight different culture media for Pleurotus ostreatus tus

1.2 仪器与设备

固相微萃取装置、二乙基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/ CAR/PDMS）50/30 μm萃取头 美国Supelco公司；QP2010气相色谱-质谱联用仪、DB-FFAP弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm） 日本岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 样品的制备

采用固相微萃取方法制备样品[20]：称取5 g待测样品，转移至15 mL顶空瓶中，加入磁力搅拌子（转速500 r/min），使用DVB/CAR/PDMS 50/30 μm萃取头、固相微萃取装置在40 ℃条件下顶空吸附30 min后，将萃取头插入GC进样口，解吸5 min。

1.3.2 色谱条件

色谱柱：DB-FFAP石英毛细柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；载气：氦气（He，纯度99.999%）；进样口温度230 ℃；无分流进样；升温程序：起始温度40 ℃，保持5 min，以7 ℃/min升至140 ℃，再以10 ℃/min升至230 ℃，保持8 min。

1.3.3 质谱条件

接口温度230 ℃；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；电子电离源；电子能量70 eV；质量扫描范围m/z 35～350。

1.4 数据分析

将GC-MS分析图谱经计算机和人工把每个峰与NIST Library和Wiley Library进行匹配检索定性，匹配度和纯度大于800（最大值1 000）作为鉴定结果，结合有关文献[21-22]确认香气物质的各个化学成分，按峰面积归一化法算出样品中各个组分的相对含量（组分峰面积占总峰面积的百分比）。主成分分析采用SAS 9.2软件，根据香气相对含量求得贡献率较高的几个主成分，得到各主成分的特征向量并进一步计算出各主成分得分。

2 结果与分析

2.1 8 种培养基平菇香气成分分析

表2 8 种培养基平菇香气成分及相对含量表Table2 Aroma components and relative contents in Pleurotus osratus from eight different culture mediaa

续表2

续表2

由表2可知，由于培养基组成不同，8 种平菇样品芳香物质的种类差异较大，但各实验组主要集中26～35 种。平菇芳香物质分为9大类，包括烷烃类（0.10%～4.84%）、烯烃类（0.39%～4.48%）、醇类（36.53%～68.29%）、醛类（0.66%～13.71%）、酸类（0.00%～0.33%）、酯类（3.98%～34.39%）、酮类（3.29%～42.88%）、芳香族类（0.00%～0.15%）和其他。

2.1.1 不同培养基对平菇芳香物质种类的影响

在相同的分析条件下，不同培养基平菇各类芳香物质的种类存在很大的差异。实验组A检出香气成分30 种，其中烷烃类10 种、烯烃类1 种、醇类4 种、醛类5 种、酸类1 种、酯类5 种、酮类2 种、其他2 种，无芳香类检出。实验组B检出香气成分29 种，其中烷烃类5 种、烯烃类3 种、醇类5 种、醛类5 种、酸类1 种、酯类6 种、酮类2 种、其他2 种，无芳香类检出。实验组C检出香气成分43 种，其中烷烃类4 种、烯烃类3 种、醇类7 种、醛类6 种、酸类1 种、酯类15 种、酮类2 种、芳香类2 种，其他3 种。实验组D检出香气成分39 种，其中烷烃类4 种、烯烃类3 种、醇类7 种、醛类4 种、酸类1 种、酯类16 种、酮类1 种、其他3 种，无芳香类检出。实验组E检出香气成分32 种，其中烷烃类9 种、烯烃类3 种、醇类4 种、醛类4 种、酸类1 种、酯类7 种、酮类2 种、其他2 种，无芳香类检出。实验组F检出香气成分26 种，其中烷烃类3 种、烯烃类2 种、醇类3 种、醛类8 种、酸类1 种、酯类6 种、酮类1 种、其他2 种，无芳香类检出。实验组G检出香气成分35 种，其中烷烃类4 种、烯烃类4 种、醇类3 种、醛类10 种、酯类10 种、酮类2 种、芳香类1 种、其他1 种，无酸类检出。实验组H检出香气成分16 种，其中烷烃类1 种、烯烃类3 种、醇类2 种、醛类1 种、酯类5 种、酮类3 种、芳香类1 种，无酸类检出。从以上分析可以看出，实验组C、实验组D香气种数明显高于其他培养基平菇，最高可达到43 种；而实验组H香气种数最少，仅有16 种；大部分香气种数分布在26～35 种之间。

2.1.2 不同培养基对平菇芳香物质相对含量的影响

由表2各类芳香物质相对含量可知，各实验组香气成分主要由醇类、酯类、醛类物质构成，其中醇类物质含量达到总量的一半以上。

在参试平菇芳香物质相对含量中，大部分平菇醇类相对含量集中在52%～69%之间；其中最高的是实验组A，相对含量高于68%；最低的是实验组E，其相对含量仅为实验组A的53%。大部分平菇酯类相对含量集中在13%～29%，相对含量差异较大；其中最高的是实验组C，相对含量高于34%；最低的是实验组A，其相对含量约为实验组C的11.7%。实验组A、B、E、F、G醛类相对含量较高，集中在9%～14%，最高可达13.71%；实验组C、D、H醛类相对含量较低，最低不足0.7%。

2.1.3 不同培养基对平菇芳香物质成分的影响

大部分培养基平菇共有成分17 种，其中包括烯烃类2 种，即苧烯（0.76%～3.85%）、8-甲基癸烯（0.03%～0.13%）；醇类3 种，即二甲基硅烷二醇（0.93%～2.24%）、1-辛烯-3-醇（13.27%～35.87%）、3-辛醇（17.78%～33.70%）；醛类5 种，即己醛（3.61%～6.31%）、正-2-庚烯醛（0.90%～1.79%）、苯甲醛（0.4 6%～1.4 5%）、反-2-辛烯醛（1.29%～2.92%）、2-十一碳烯醛（0.42%～0.58%）；酸类1 种，即乙酸（0.04%～0.33%）；酯类5 种，即乙酸-3-甲基丁酯（1.87%～15.33%）、丁酸异戊酯（1.00%～13.15%）、3-乙酸辛酯（0.23%～1.50%）、辛酸乙酯（0.22%～2.12%）、2-乙基己基亚硫酸己酯（0.06%～0.08%）；酮类1 种，即3-辛酮（3.27%～30.64%）。除共有成分外，各培养基平菇特有成分较多，这主要是由于培养基中不同的小分子挥发性成分发生转移，从而使不同平菇具有不同的香气特征[23]。

2.2 8 种培养基平菇香气主成分分析

表3 6 个主成分的特征值及其贡献率Table3 Eigenvalues, contributions and cumulative contributions of

利用SAS软件INSIGHT模块对各培养基平菇香气成分的相对含量进行主成分分析，得到6 个主成分。由表3可知，前6 个主成分的累计贡献率已达到92.91%，满足所取各主成分的累积贡献率大于85%的要求[24]，说明分析结果在较少损失量的前提条件下起到了降维作用，可见此6 个主成分足以说明该数据的变化趋势。

表4 6 个主成分的特征向量Table4 Eigenvectors of 6 principal components

续表4

续表4

从表4可以看出，引起风味变化的主要化合物，对第1主成分贡献最大的是辛酸甲酯，其次为庚酸甲酯、乙酸己酯、7-十四碳炔、丁酸异戊酯，即第1主成分代表的是以辛酸甲酯、庚酸甲酯、乙酸己酯、7-十四碳炔、丁酸异戊酯为组合的风味化合物；同理可得，第2主成分代表的是以p-甲基甲酸-4-硝苯基酯、甲氧基苯基杇、3-乙酸辛酯、辛酸乙酯为组合的风味化合物；第3主成分代表的是以2-十一碳烯醛、乙酸-3-甲基丁酯、1-辛烯-3-醇、苧烯为组合的风味化合物；第4主成分代表的是二甲基硅烷二醇和1-辛醇；第5主成分代表的是3,7-二甲基壬烷和2,2,4,6,6-五甲基庚烷；第6主成分代表的是苯甲醛和反-2-辛烯醛。

表5 6 个主成分得分及综合得分Table 5 Scores and comprehensive scores of 6 principal components

图1 8 种培养基平菇香气主成分散点图Fig.1 Aroma principal component biplot for Pleurotus ostreatus from eight different culture media

根据表2中平菇香气成分的相对含量、表3中前6 个主成分的特征值及贡献率和表4中各香气成分的特征向量计算出8 种培养基平菇各主成分得分及综合得分。由表5可知，实验组C综合评价最高，其次是实验组A，实验组H最差。由图1可知，除实验组B、F、H相离较近外，实验组A、C、D、实验组E和实验组G都相距较远。

3 结 论

平菇栽培方法简单，菌丝分解有机质能力强，适应性广；目前平菇栽培原料趋向多元化，为降低平菇栽培成本提供了新渠道。袁娅等[19]研究表明，不同培养基平菇的营养价值和药用价值存在较大差异，培养基的组成与平菇的食用品质密切相关。根据研究，各培养基平菇样品检出香气成分种类集中在26～35 种，共分为9大类，主要由醇类、酯类、醛类物质构成，醇类物质含量达到总量的一半以上。但由于培养基不同，平菇芳香物质的种类存在很大的差异，最高可达43 种，最低仅为16 种；同时，各培养基平菇芳香物质种类的相对含量差异较大，其中醇类相对含量范围为36.53%～68.29%，酯类为3.98%～34.39%，醛类为0.66%～13.71%。大部分培养基平菇香气物质共有成分仅有17 种，其特有成分较多。此外，本实验采用主成分分析方法，将8 个培养基平菇的112 种彼此相关的香气成分简化为6 个彼此不相关的综合指标（主成分），他们代表了92%以上的样品信息，可以说明样品之间的差异。平菇的香气物质组成成分种类繁多，应用主成分分析方法可以找出平菇主要的风味物质种类；同时根据各主成分得分亦可得出不同培养基平菇的典型赋香物质，这些挥发性风味物质的不同组合在一定程度上反映了各培养基平菇风味的差异。此外，综合得分是主成分分析的精华所在，据此对各培养基平菇综合香气品质进行排序，得出综合品质较高的为实验组C、A，即70%棉籽壳、30%桑枝屑（棉籽壳含水率18%、陈桑枝屑含水率20%）培养基和100%棉籽壳（棉籽壳含水率18%）培养基。培养基组成不同使得平菇具有不同风味特征，因此在实际生产中应根据平菇的实际用途选择培养基组成。

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Effects of Different Culture Media on Aroma Components of Pleurotus ostreatus

XU Jiani1, ZHANG Jianfei2, YUAN Ya1, YANG Xiaolan1, MING Jian1,3,*
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2. Sericultural Research Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Nanchong 637000, China; 3. National Food Science and Engineering Experimental Teaching Center, Southwest University, Chongqing 400715, China)

In the present study, the aroma components of Pleurotus ostreatuses from eight different culture media were investigated by solid phase micro-extraction (SPME) followed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and analyzed by principal component analysis. Results showed that Pleurotus ostreatuses from various culture media presented a large difference in their aroma components. The number of aroma components identified in most of them was from 26 to 35, mainly including alcohols, esters and aldehydes, while the content of alcohols accounted for more than half of the total aroma compounds. Six principal components with a cumulative contribution rate of more than 92% to the aroma were extracted indicating 112 kinds of aroma components from Pleurotus ostreatuses cultured in eight different culture media. In addition, the aroma components of Pleurotus ostreatuses cultured in media C and A had higher comprehensive scores than six other media in the principal component analysis.

Pleurotus ostreatus; aroma components; culture medium; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS); principal components analysis

TS201.2

A

1002-6630（2015）04-0086-06

10.7506/spkx1002-6630-201504016

2014-10-09

国家自然科学基金面上项目（31271825）；国家现代农业（蚕桑）产业技术体系建设专项（CARS-22）

许佳妮（1990—），女，硕士研究生，研究方向为食品科学。E-mail：xujiani199008@163.com

*通信作者：明建（1972—），男，教授，博士，研究方向为食品化学与营养。E-mail：mingjian1972@163.com