HS/SPME-GC/MS法比较分析野生 与人工栽培羊肚菌挥发性成分

李 翔,钟方友,凌云坤，邓 杰,刘达玉,徐艺丹,王秋果

(成都大学,食品加工四川省高校重点实验室,四川成都 610106)

羊肚菌(Morchellaspp.)是一类非常珍贵稀有的大型药食两用真菌,菌肉脆嫩、营养丰富,有着“蕈中之后”的美称[1]。四川省金堂县、黑龙江东宁县、辽宁省岫岩县、浙江省庆元县等地区已成为全国知名的食用菌栽培生产基地[2]。我国的野生食用菌资源也很丰富,尤其是四川西南藏区和云南省,有着最为丰富的野生菌资源,常见品种有羊肚菌、松茸、块菌、鸡枞菌、虎掌菌、牛肝菌等[3]。羊肚菌具有调节免疫、抗疲劳、抗肿瘤、降血脂、护肝肾、保护胃粘膜等药用价值[4]。羊肚菌子实体氨基酸含量为食用菌之首,富含多种维生素和矿物质以及多糖、多酚和黄酮等功能活性物质[5-7]。

挥发油(Volatile oil)是存在于植物体内的一类可随水蒸气蒸馏,并与水不相溶的油状液体的总称,又被称为精油(Essential oil),多具有香气。目前,国内对羊肚菌挥发性成分的研究极少,李小林[8]等使用顶空固相微萃取法对包含羊肚菌在内的4种野生食用菌干品进行挥发性成分的分析,共检出21种挥发性物质,其中主要挥发性成分为壬醛、正辛醛等,但未检出酮类、酯类等化合物。付丽红[9]等使用顶空固相微萃取-气质联用技术检出羊肚菌菌丝体挥发性成分共36种,主要是醇类和烯类物质,其中醇类化合物主要是苯乙醇和1-辛烯-3-醇。

本文以野生和人工栽培羊肚菌菌盖为研究对象,以顶空固相微萃取技术(HS-SPME)提取菌盖干品的挥发性成分,采用气质联用技术(GC-MS)进行检测分析,并采用相对气味活度值(ROAV)判定关键风味物质,比较分析了野生与人工栽培羊肚菌菌盖的挥发性成分,为深入研究羊肚菌风味营养成分提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

四川小金县野生羊肚菌菌盖干品 四川品高农产有限公司;人工栽培羊肚菌菌盖干品 成都天绿菌业有限公司,由四川省农业科学院彭卫红研究员鉴定为羊肚菌(Morchellaspp.)。

SHIMADZU GCMS-QP2012 Plus顶空萃取及气质联用仪 日本岛津公司;Mettler Toledo型电子天平 瑞士梅特勒公司;65 μm DVB/PDMS萃取头 美国色谱科公司;A11型分析用粉碎机 德国艾卡公司。

1.2 实验方法

1.2.1 顶空固相萃取(SPME)取样 羊肚菌菌盖干品粉粹机粉碎后得干粉,用电子天平称取5.0000 g干粉样品于采样瓶,置于50 ℃水浴锅;65 μm DVB/PDMS萃取头插入后,采样瓶顶空吸附40 min。

1.2.2 GC-MS分析条件

1.2.2.1 气相条件 INNOWAX色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm)[10];进样口温度260 ℃,50 ℃保持1 min,以15 ℃/min升至200 ℃保持3 min,再以50 ℃/min升至280 ℃保持4 min;不分流。

1.2.2.2 质谱分析条件 质谱电离方式:EI,离子源温度:220 ℃;接口温度:230 ℃;质谱扫描范围20～500 m/z。

1.2.2.3 保留指数测定 利用NIST质谱库对各色谱峰进行检索,选取相似度大于80%的峰后,再参考相关文献对各色谱峰进行人工解析,按照峰面积归一化法求得各挥发性成分的峰面积相对含量。

1.2.3 关键风味化合物评定 采用相对气味活度值(ROAV)对关键风味化合物进行评定。相对风味阈值ROAV值计算公式如下:

式中,OAVi为样品中任意一种物质的气味活度值,OAVmax为一个样品中OAV值最高的物质[14]。

2 结果与分析

2.1 野生和人工栽培羊肚菌挥发性成分的GC-MS分析结果

从图1可以看出,从野生羊肚菌菌盖干品中分离出挥发性化合物含量排前三的是9号峰正己醛(17.99%),16号峰4-羟基丁酸乙酰酯(11.8%),41号峰2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇(8.85%)。从人工栽培羊肚菌菌盖干品中分离出挥发性化合物含量最高的是9号峰正己醛5.74%。保留时间5.117 min的一个重叠最高峰是杂质峰。HS-SPME-GC-MS 法从野生和人工栽培羊肚菌菌盖干品中鉴定出 42 种化合物,占总峰面积的73.26%和46.44%,各香气成分组成及相对含量见表1。

图1 野生(A)和人工栽培(B)羊肚菌菌盖 干品挥发性成分总离子流色谱图Fig.1 The ion-flow graph of the volatile components of dried wild Morchella spp.(A) and cultivated dried Morchella spp.(B)

表1 野生与人工栽培羊肚菌菌盖干品挥发性成分组成及相对含量Table 1 Composition and relative content of volatile components in wild and cultivated dried Morchella pileus

由表1可知,在野生和人工栽培羊肚菌菌盖干品中,共检测出42种挥发性成分,从野生羊肚菌菌盖干品中分离出挥发性化合物24种,包括5种醛类、8种醇类、3种酸类、4种酯类、2种烯烃类、2种烷烃类。其中,醛类、酯类、醇类化合物分别占总挥发性成分的24.97%、18.58%、15.53%。其中相对含量最高的化合物是正己醛,所占比例为17.99%。从人工栽培羊肚菌菌盖干品中分离出挥发性化合物29个,包括7种醛类、8种醇类、3种酸类、2种酯类、1种酮类、1种烯烃类、1种烷烃类、3种含氮化合物。其中,醛类、醇类、酸类、酯类相对含量分别为12.68%、9.83%、8.18%、5.39%,甲酸己酯的含量最高(7.86%)。正己醛、甲酸己酯、1-辛烯-3-醇这三种化合物,不论在野生羊肚菌还是人工栽培羊肚菌中相对含量都很高。2种样品中,挥发性成分主要都为醛类、醇类、酸类、酯类化合物,含有少量的酮类、烯烃类化合物。特别指出的是人工栽培羊肚菌中检测出酮类物质(3-辛烯-2-酮)0.83%,而野生羊肚菌菌盖干品中未有检测出该物质。

2.2 野生与人工栽培羊肚菌特征香味物质成分分析

食用菌形成独特风味的主要原因是挥发性芳香物质的不同,从野生和人工栽培羊肚菌菌盖干品两种样品检测出了很多挥发性物质,其中醛类物质相对含量最高,在食用菌中也属于阈值低且含量丰富的一类化合物。醇类物质阈值较高,但浓度达到一定程度后也会影响食用菌风味。酯类化合物对风味一般有较大贡献,尤其是短链的酯类化合物常温下易挥发并且阈值低[9]。从野生和人工栽培羊肚菌菌盖干品中一共检出42种风味物质,其中具有风味贡献ROAV值>1的8种物质见表2。

表2 ROAV值>1的8种挥发性物质Table 2 The ROAV>1 value of 8 components

由表2可知,野生羊肚菌菌盖干品中检出的挥发性物质ROAV值大于1的关键风味化合物有3-甲基丁醛、正己醛、庚醛、1-辛烯-3-醇、正庚酸、反-2-辛烯醛、壬醛共7种,其中对风味影响最大的是3-甲基丁醛。人工栽培羊肚菌菌盖干品中检出的挥发性物质ROAV值大于1的关键风味物质有3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、正己醛、1-辛烯-3-醇共4种,其中2-甲基丁醛对风味的影响最大。除此之外,ROAV值在0.1与1之间的有庚醛、正庚酸、反-2-辛烯醛,说明它们对人工栽培羊肚菌菌盖干品的风味有修饰作用。

实验结果表明,野生羊肚菌菌盖干品比人工栽培羊肚菌菌盖干品的关键风味物质多,其中3-甲基丁醛可作为食用香精,其蒸汽样品可用于治疗胸部压迫、上呼吸道刺激、头痛、恶心等症状,在食品工业尤其作为维生素E的合成原料,也用于橡胶促进剂等化工原料;正己醛是允许使用食用香料,在化工行业用于橡胶树脂和杀虫剂的有机合成。有研究显示,3-甲基丁醛在青蟹蟹肉、咖啡等食品中均有检出,这里检出的3-甲基丁醛可能来自于异亮氨酸的降解产物[15],该物质阈值较低,在浓度很小时具有令人愉快的水果、奶酪香气[16]。在烘焙后的咖啡豆中,3-甲基丁醛和2-甲基丁醛对咖啡豆中奶油味有很大贡献[17]。正己醛具有清香、果香[18],在党参、葡萄干等的挥发性成分中均有检出[19]。壬醛感觉阈值低,有着脂肪的香气[20]。1-辛烯-3-醇又名蘑菇醇,属于食用菌的特征风味物质,具有蘑菇、泥土的香味,在鱼肉、海带也均有检出。

3 结论与讨论

本文采用顶空固相微萃取结合GC-MS分析的方法,针对野生和人工栽培羊肚菌菌盖干品挥发性成分进行了鉴定、比较、分析,从野生和人工栽培羊肚菌菌盖干品中一共检出了42种挥发性成分,从野生羊肚菌菌盖干品中检出了24种挥发性成分,包括5种醛类、8种醇类、3种酸类、4种酯类、2种烯烃类、2种烷烃类。从人工栽培羊肚菌菌盖干品中检出了29种挥发性成分,7种醛类、8种醇类、3种酸类、2种酯类、1种酮类、1种烯烃类、1种烷烃类、3种含氮化合物。野生和人工栽培羊肚菌共有挥发性成分有3-甲基丁醛、戊醇、正己醛、3-甲基丁酸、甲酸己酯、庚醛、γ-戊内酯、1-辛烯-3-醇、正庚酸、反-2-辛烯醛。野生羊肚菌菌盖干品中相对含量最高的是正己醛(17.99%),人工栽培羊肚菌菌盖干品相对含量最高的是甲酸己酯(7.86%)。野生羊肚菌菌盖干品的关键风味物质有3-甲基丁醛、正己醛、庚醛、1-辛烯-3-醇、正庚酸、反-2-辛烯醛、壬醛共7种,其中3-甲基丁醛对风味的影响最大。人工栽培羊肚菌菌盖干品的关键风味物质有3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、正己醛、1-辛烯-3-醇共4种,其中2-甲基丁醛对风味的影响最大。本文针对野生和人工栽培羊肚菌菌盖干品挥发性成分进行了鉴定、比较、分析,研究结果可用于香气数据库的建立和完善,为促进其进一步开发利用提供理论依据,并为其在食品工业、化工行业的应用提供参考。