干制方式对大球盖菇滋味物质的影响

于慧萍，胡 思，黄 文，王 益，刘 莹

(华中农业大学食品科学技术学院，湖北武汉 430070)

大球盖菇是我国于1992年从西方国家引进的食用菌新品种，也是联合国粮农组织推荐发展中国家栽培的一种食用菌，在国际食用菌交易市场尤为畅销[1-2]。但是，新鲜大球盖菇的货架期短，严重制约了大球盖菇产业的发展[2]。目前，大球盖菇的加工方式主要包括腌渍、罐藏和干制[3]。大球盖菇干制品因风味浓郁而具有“山林珍品”、“素中之荤”的美誉[2]，但新鲜大球盖菇在干制过程中常发生风味劣变问题。食用菌独特的滋味主要来源于其丰富的非挥发性滋味物质，主要包括可溶性糖、有机酸、游离氨基酸和5'-核苷酸等水溶性物质[4]。

干燥方式对食用菌滋味物质的种类及含量影响显著[4-5]。Li等[6]研究表明冷冻和热风干燥能最大限度保留杏鲍菇的滋味成分。Pei等[7]研究发现冷冻干燥和微波真空干燥对双孢蘑菇滋味物质的影响较小。Tian等[8]发现微波真空干燥有利于香菇中滋味氨基酸的保留，并改善了香菇的营养和色泽。目前关于不同干燥方式对大球盖菇滋味的影响报道较少。

本研究以大球盖菇为研究对象，采用热风干燥、冷冻干燥和微波干燥对大球盖菇进行干制处理，测定不同干燥方式处理的大球盖菇中有机酸、游离氨基酸和5'-核苷酸等滋味物质的含量，结合电子舌分析不同干燥方式对大球盖菇滋味物质保留的影响，旨在为大球盖菇等食用菌干制品的风味提质提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜大球盖菇 产自四川成都；5'-核苷酸、氨基酸标准品 Sigma公司；甲醇、乙腈 色谱纯，赛默飞世尔科技(中国)有限公司；盐酸、磷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、酒石酸、苹果酸、抗坏血酸、乙酸、柠檬酸、富马酸、丁二酸 分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

CT-C型热风循环烘箱 常州易能干燥设备有限公司；TF-LX型微波干燥机 上海田枫实业有限公司；SCIENTZ-30ND型冷冻干燥机 宁波新芝冻干设备有限公司；ST-04A型多功能粉碎机 永康市帅通工具有限公司；LC-20Acp型高效液相色谱仪 岛津公司；1712型精密分析天平 Sarterius公司；Seven Easy pH计 梅特勒-托利多仪器有限公司；HH-S4型数显恒温水浴锅 金坛市医疗仪器厂；L-8900型全自动氨基酸分析仪(Y-029) 日立(HITACHI)公司；Avanti J-E型高速冷冻离心机 美国Beckman Coulter公司；FOX 4000型电子舌 法国Alpha M.O.S公司。

1.2 实验方法

1.2.1 干燥工艺 选择新鲜的大球盖菇，清洗干净，然后切成蘑菇片，切片厚度为4 mm，沥干表面水分的大球盖菇片湿基含水量92.5%。

热风干燥：将沥干水分的大球盖菇片放入热风循环干燥箱中，循环风量3450 m³/h，装载量2 kg/m2，干燥温度50 ℃，直到样品的湿基水分含量降到10%时结束干燥。

微波干燥：将沥干水分的大球盖菇片放入微波干燥机内，微波频率2450 MHz，每加热15 min取出翻动一次，直到样品的湿基水分含量降到10%时结束干燥。

冷冻干燥：将沥干水分的大球盖菇片均匀平铺在托盘上，置于-18 ℃冰箱预冻12 h，再放入真空冷冻机中(-56 ℃，10 Pa)干燥，直到样品的湿基水分含量降到10%时结束干燥。

干燥结束后，将上述三种干燥大球盖菇样品用粉碎机粉碎，过100目筛，密封保存。

1.2.2 有机酸含量的测定 参照Li等[6]的方法，取0.5 g大球盖菇粉，加入pH2.65的KH2PO4缓冲溶液25 mL，于75 ℃水浴25 min，待样品冷却后用超纯水定容至100 mL，10000 r/min离心20 min，收集上清液并过0.22 μm的滤膜，所得滤液用高效液相色谱进行测定。色谱条件：色谱柱：SHIMADZU VPODS C18(4.6 mm×150 mm，5 μm)；柱温：30 ℃；检测器：紫外检测器；流动相：0.01 mol/L KH2PO4(pH2.65)；流速：0.4 mL/min；进样量：20 μL；检测波长：214 nm。每个样品重复3次试验。

1.2.3 游离氨基酸含量的测定 参照Lee等[9]的方法，取0.5 g大球盖菇粉溶解在50 mL 0.1 mol/L的盐酸溶液中，室温水解45 min后于10000 r/min离心15 min，离心后取上清液，过0.22 μm的滤膜，滤液用全自动氨基酸分析仪进行测定。检测条件：分离柱Ion Exchange Column(2622sc.pH，4.6 mm×60 mm)，除氨柱Ion Exchange Column(2650L.pH，4.6 mm×40 mm)；柱温：分离柱(57 ℃)，反应柱(135 ℃)；检测波长：一通道570 nm，二通道440 nm。每个样品重复3次试验。

1.2.4 核苷酸含量的测定 参照Taylor等[10]方法，取0.5 g大球盖菇粉溶解在25 mL的超纯水中，溶解液搅拌煮沸1 min后，冷却至室温，10000 r/min离心15 min，收集上清液。下层残渣按照同样的方法再次煮沸，离心，收集滤液，最后合并两次提取的滤液，过0.22 μm的滤膜，取滤液用高效液相色谱进行测定。色谱条件：色谱柱：SHIMADZU VP-ODS C18(4.6 mm×150 mm，5 μm)；柱温：30 ℃；检测器：紫外检测器；流动相：0.02 mol/L KH2PO4：乙腈=99.5：0.5(v/v)，用85%的磷酸溶液调节pH至4.5；流速：1.0 mL/min；进样量：10 μL；检测波长：254 nm。每个样品重复3次试验。

1.2.5 等鲜浓度值的计算 等鲜浓度(Equivalent umami concentration，EUC)值[11]常用来表征食品的鲜味程度，具体指在100 g干样品中，采用谷氨酸钠(Monosodium glutamate，MSG)的含量来表示该样品中呈鲜物质的总量，按下式计算：

式中：ai为呈鲜氨基酸(谷氨酸或天冬氨酸)的含量，单位为mg/g；aj为呈鲜核苷酸(5'-GMP、5'-IMP、5'-XMP、5'-AMP)的含量，单位为mg/g；bi为呈鲜氨基酸相对谷氨酸钠的值(谷氨酸=1，天冬氨酸=0.077)；bj为呈鲜核苷酸相对5'-IMP的值(5'-IMP=1、5'-GMP=2.3、5'-XMP=0.61、5'-AMP=0.18)；1218为协同作用常数(浓度单位是g/100 g)。

1.2.6 电子舌分析 精确称取1.0 g样品加入50 mL超纯水，煮沸20 min，冷却后12000 r/min离心15 min，取上清液定容至100 mL进行分析。样品摆放时，每两个样品间放1杯100 mL超纯水，传感器在超纯水中浸泡10 s；样品采集时间120 s，每秒1次，每个样品重复7次，选取稳定后数据做主成分分析(PCA)和雷达图谱分析[12]。

1.3 数据处理

数据经SPSS 18.0和Origin 9.0软件统计分析，作图。数据以均值±标准差(Means±SD)表示。显著性水平为P<0.05。

电子舌的统计学分析：运用Alphasoft V9.1软件进行主成分分析和雷达指纹图谱分析。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方式对大球盖菇中有机酸含量的影响

采用高效液相色谱法测定热风干燥、微波干燥和冷冻干燥处理的大球盖菇中有机酸的含量，结果见表1。

表1 不同干燥方式处理的大球盖菇中有机酸的含量Table 1 Contents of organic acids in Stropharia rugosoannulata treated by different drying methods

有机酸是食用菌中重要的风味组分，参与了氨基酸、酯类、酚类的合成以及芳香物质的代谢过程，其种类和含量的差异影响食用菌独特的风味[7]。由表1可知，不同干燥方式对大球盖菇中有机酸种类及含量影响较大。三种干制大球盖菇样品中共检测到7种有机酸，分别是酒石酸、苹果酸、抗坏血酸、乙酸、柠檬酸、富马酸和琥珀酸。各干制样品中总有机酸含量大小排序为冷冻干燥(241.44 mg/g)>热风干燥(202.52 mg/g)>微波干燥(176.81 mg/g)。这表明大球盖菇中的有机酸对热不稳定，冷冻干燥有利于保留大球盖菇中的有机酸。

三种干燥样品中每种有机酸含量均存在显著性差异(P<0.05)。苹果酸是干燥样品中含量最为丰富的有机酸，占总有机酸含量的50%以上，其次是酒石酸(27.15～51.98 mg/g)、柠檬酸(16.01～22.72 mg/g)和琥珀酸(9.00～13.68 mg/g)。苹果酸酸度清新，略带苦味，柠檬酸酸度温和爽口，琥珀酸及其钠盐是典型的鲜味成分。Dong等[13]发现五种干燥咖啡豆样品中苹果酸含量最丰富，其次是酒石酸和柠檬酸。Li等[6]也检测到热风干燥、微波干燥、真空干燥、自然晾干和冷冻干燥的杏鲍菇样品中苹果酸最为丰富。冷冻干燥大球盖菇样品中苹果酸和柠檬酸的含量显著高于热风样品和微波样品(P<0.05)，推测可能是在真空冷冻干燥的升华阶段，随着样品温度渐渐升高，大球盖菇内相关酶(如苹果酸脱氢酶和柠檬酸合成酶)被激活，促进了冷冻干燥样品中有机酸的生成和积累[14]。但冷冻干燥大球盖菇样品中酒石酸的含量显著低于热风干燥和微波干燥的样品(P<0.05)，推测可能是大球盖菇中含有可以降解酒石酸的相关酶，该酶在低温干燥过程中保持了相对较高的活性，冷冻干燥过程中样品的浓缩效应促进了大球盖菇中酒石酸的降解。而微波干燥和热风干燥可能由于热处理温度较高，氧气充足，有机酸易被氧化成脂肪酸和氧代有机酸，或促进了脱羧反应的发生，导致部分对热敏感的有机酸含量低于冷冻干燥样品。

2.2 不同干燥方式对大球盖菇中游离氨基酸含量的影响

采用氨基酸自动分析仪测定热风干燥、微波干燥和冷冻干燥处理的大球盖菇中的游离氨基酸含量，结果见表2。

表2 不同干燥方式处理的大球盖菇中游离氨基酸的含量Table 2 The contents of free amino acids in Stropharia rugosoannulata treated by different drying methods

游离氨基酸是食用菌中重要的味觉活性物质，其含量和组成与食用菌的鲜美滋味密切相关。由表2可知，干燥方式对大球盖菇中游离氨基酸的组成和含量影响较大，在三种干制样品中共检测到21种游离氨基酸。热风干燥处理的大球盖菇中游离氨基酸总量(73.57 mg/g)显著高于微波干燥样品(68.18 mg/g)和冷冻干燥样品(64.62 mg/g)(P<0.05)。Tian等[8]发现热风干燥处理的香菇中游离氨基酸含量高于微波干燥样品。Li等[6]也发现热风干燥杏鲍菇中游离氨基酸含量高于微波干燥和冷冻干燥处理的杏鲍菇。这可能是因为高温促进蘑菇中的蛋白质水解产生更多的游离氨基酸，另外，干燥过程伴随着蘑菇中氨基酸与还原糖发生美拉德反应，造成游离氨基酸的损失，而微波干燥过程中由于微波分子热运动，较高的温度导致美拉德反应消耗更多游离氨基酸[15]，造成微波干燥的样品中游离氨基酸含量低于热风干燥的样品。冷冻干燥处理的大球盖菇游离氨基酸含量最低，这与双孢蘑菇[7]和杏鲍菇[6]冷冻干燥结果一致，这是因为冷冻干燥属于低温干燥，在一定程度上防止蛋白质降解产生游离氨基酸[16]。

根据游离氨基酸味觉特征将其分为苦味、鲜味、甜味和无味四类[17]。鲜味和甜味氨基酸是食用菌中普遍存在的味觉活性氨基酸，它们均能增强食品的风味，缓和苦涩味。其中鲜味氨基酸包括天冬氨酸和谷氨酸，它们是食用菌鲜美滋味的主要来源。干燥方式对大球盖菇的滋味氨基酸含量影响显著(P<0.05)，热风干燥滋味氨基酸含量最高，其次是微波干燥样品，冻干样品滋味氨基酸含量最少。三种大球盖菇样品中，甜味氨基酸含量最高(22.91～28.48 mg/g)，高于苦味氨基酸(15.70～19.13 mg/g)、鲜味氨基酸(9.00～10.47 mg/g)和无味氨基酸(7.01～7.41 mg/g)。就各单一滋味氨基酸而言，热风干燥样品的甜味氨基酸、苦味氨基酸和无味氨基酸含量最高，其次是微波干燥样品，而冻干样品含量最少。

Yang等[18]将鲜味氨基酸分为低等(<5 mg/g)、中等(5～20 mg/g)和高等(>20 mg/g)三个等级。大球盖菇经过微波、热风和冷冻干燥处理后，鲜味氨基酸含量为分别为9.00、9.82、10.47 mg/g，均处于中等水平。这表明冷冻干燥更有利于保留大球盖菇中的鲜味氨基酸。

2.3 不同干燥方式对大球盖菇中5'-核苷酸含量的影响

采用高效液相色谱法测定热风干燥、微波干燥和冷冻干燥处理的大球盖菇中的5'-核苷酸含量，结果见表3。

表3 不同干燥方式处理的大球盖菇中5'-核苷酸的含量Table 3 Contents of free 5’-nucleotides in Stropharia rugosoannulata treated by different drying methods

食用菌因含有多种呈味5'-核苷酸而具有特殊的菌菇风味，其中食用菌中5'-GMP、5'-IMP和5'-UMP具有强烈的呈味作用。由表3可知，不同干燥方式对大球盖菇中5'-核苷酸的种类及含量有明显影响。三种大球盖菇样品中共检测到6种5'-核苷酸。三种大球盖菇样品中总5'-核苷酸含量大小排序为：冻干样品(10.66 mg/g)>热风干燥样品(9.38 mg/g)>微波干燥样品(8.80 mg/g)。Li等[6]研究也发现冷冻干燥杏鲍菇中5'-核苷酸含量显著高于自然干燥、热风干燥、微波干燥和真空干燥样品。冷冻干燥过程中蘑菇中的水分先冻结，然后在低温下冰从固态升华为气态，防止冷冻干燥蘑菇中大部分核苷酸的降解[19]，相比其它干燥方式，冷冻干燥有利于保存蘑菇中5'-核苷酸。5'-核苷酸对热敏感，这意味着高温或长时间的加工可能会降低大球盖菇中5'-核苷酸的含量。微波干燥由于微波的高频电力引起干燥样品中水分子的大量动能被转移到热能中，这增加了样品在非常短的时间内的中心温度，促使内部水分快速蒸发，中心的高温可能会导致蘑菇细胞内的5'-核苷酸发生一定程度的降解[15]，这表明微波干燥不利于保存大球盖菇中5'-核苷酸。

由表3可知，大球盖菇中5'-CMP的含量最高(4.50～5.74 mg/g)，最 高 可 达5'-核 苷 酸 总 量 的60%以上，5'-AMP含量居中，为2.12～4.38 mg/g，5'-UMP、5'-IMG和5'-GMP含量接近，而5'-XMP含量最少。5'-CMP也是香菇[20]、双孢蘑菇[7]、杏鲍菇[6]中含量最高的5'-核苷酸。大球盖菇中的5'-GMP提供肉香味，是一种风味增强剂，可促进鲜味产生，其增鲜效果甚至优于味精。Yang等[18]将对食用菌滋味贡献很大的5'-IMP、5'-GMP和5'-XMP定义为呈鲜味核苷酸。食用菌中呈鲜核苷酸分为低等(<1 mg/g)、中等(1～5 mg/g)和高等(>5 mg/g)三个等级。热风干燥和冷冻干燥处理的大球盖菇中的呈味核苷酸含量均处于中等水平，而微波干燥的大球盖菇处于低等水平，说明冷冻干燥和热风干燥的大球盖菇中具有更多的鲜味5'-核苷酸。

2.4 不同干燥方式对大球盖菇的等鲜浓度值的影响

常用等鲜浓度(EUC)值来表征食品的鲜味程度，采用热风干燥、微波干燥和冷冻干燥处理的大球盖菇的EUC值见图1。

图1 不同干燥方式处理的大球盖菇的EUC值Fig.1 EUC values of Stropharia rugoso-annulata treated by different drying methods

5'-核苷酸与游离氨基酸共同作用时可产生强烈的协同增鲜作用。如呈味核苷酸和谷氨酸钠(MSG)的混合物对鲜味有协同增效作用，而且少量的5'-核苷酸将很大程度降低MSG或有MSG风味的游离氨基酸的鲜味阈值。由图1可知，不同干燥方式处理的大球盖菇的EUC值存在差异，热风干燥、微波干燥和冷冻干燥大球盖菇的EUC值分别为229.87、159.50和177.00 g/100 g。Mau等[21]将EUC值分为四个等级：>1000 g/100 g、100～1000 g/100 g、10～100 g/100 g和<10 g/100 g。采用热风干燥、微波干燥和冷冻干燥处理的三种大球盖菇样品EUC值均在第二水平，热风干燥大球盖菇样品中的呈鲜物质含量最高。大球盖菇中的谷氨酸和5'-GMP的含量对其EUC值有极大贡献，而热风干燥处理的大球盖菇中5'-GMP和谷氨酸的含量最高，表明热风干燥有利于保留大球盖菇中的鲜味物质。

2.5 不同干燥方式处理的大球盖菇的电子舌分析

采用电子舌对不同干燥方式处理的大球盖菇样品进行雷达指纹图谱和主成分分析，结果见图2和图3。

图2 不同干燥大球盖菇的电子舌雷达指纹图Fig.2 Fingerprint chart of electronic tongue of Stropharia rugoso-annulata treated by different drying methods

图3 不同干燥方式处理大球盖菇的电子舌主成分分析图Fig.3 PCA of electronic tongue of Stropharia rugoso-annulata treated by different drying methods

电子舌是利用生物材料作为传感器的敏感膜与味觉物质接触发生膜电势变化，从而感测样品的特征响应信号，进行信号采集和模式识别的检测技术，具有简单便捷、客观准确、重复性好、快速无损在线检测的优点，现已广泛应用于食品、环境和油脂检测[22]。由图2可知，不同干燥方式处理的大球盖菇样品在AHS(酸味)、PKS(基本味)、CTS(咸味)、NMS(鲜味)、CPS(基本味)、ANS(甜味)和SCS(苦味)7种味觉传感器上信号响应值具有明显差异，可以通过以上7种传感器分析不同大球盖菇样品之间的滋味差异。三种干燥方式处理的大球盖菇在7种传感器上的味觉强度排序为：热风干燥>冷冻干燥>微波干燥。电子舌雷达图显示，热风干燥样品的鲜味和甜味等味觉活性强于冷冻干燥样品，这与化学成分分析结果存在差异，可能是存在其他待发现或待测的呈鲜或增鲜物质，也可能是因各味觉物质之间存在一定的相互作用，例如可溶性糖醇的种类及含量、不同游离氨基酸共同作用或氨基酸与核苷酸协同增效作用等。

主成分分析(PCA)是一种多元统计方法，即对传感器多指标的原始数据向量进行降维线性分类，通过改变坐标轴来达到区分样品差异的一种算法[23]。三种干燥方式处理的大球盖菇的PCA分析结果如图3所示。由图3可知，判别指数为89，在80～100之间。PCA分析效果越好，判别指数越大[24]，表明有效区分越好，说明电子舌能够明显区分以上三种样品，且各干制大球盖菇样品在滋味上存在明显差异。判别因子1(PC1)的贡献率为98.409%，判别因子2(PC2)的贡献率为1.37%，累计贡献率达99.779%，说明PC1和PC2可充分体现原始数据的整体信息。电子舌分析的PC1值>PC2值，表明样品间差异主要体现在PC1上。冷冻干燥与微波干燥样品距离较小，而与热风干燥样品距离较大，表明热风干燥的大球盖菇样品与冷冻干燥、微波干燥样品之间的区别度较大。

3 结论

通过研究发现，干燥方式对大球盖菇中滋味物质的含量有一定的影响。热风干燥、微波干燥和冷冻干燥处理的大球盖菇中有机酸、5'-核苷酸和游离氨基酸的组成和含量具有明显差异。热风干燥处理的大球盖菇中总游离氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸和EUC值均显著高于微波干燥和冷冻干燥的样品(P<0.05)；冷冻干燥的大球盖菇中总有机酸、鲜味氨基酸、总5'-核苷酸和呈味核苷酸含量均最高；微波干燥的大球盖菇中总有机酸、呈味核苷酸、总5'-核苷酸含量和EUC值最低。

通过电子舌分析可区分热风干燥、微波干燥和冷冻干燥处理的大球盖菇样品。研究表明热风干燥和冷冻干燥能够最大限度保留大球盖菇干制品中的滋味物质，而微波干燥造成大球盖菇干制品中的滋味物明显降低，不适用于大球盖菇的干制加工。研究结果为新鲜大球盖菇干燥方式的选择提供了参考，同时也为大球盖菇风味产品的开发提供了理论依据。