基于GC-MS 和氨基酸分析的羊肚菌汤适宜煮制时间研究

付瑞青，王 娟，郭衍银,，王玉江，黄 雪

（1.山东理工大学农业工程与食品科学学院，山东淄博 255049；2.淄博市数字农业农村发展中心，山东淄博 255000）

羊肚菌（Morchella）隶属于子囊菌门（Ascomycota）、盘菌纲（Pezizomycetes）、盘菌目（Pezizales）、羊肚菌科（Morchellaceae）[1]，是一种珍稀名贵的食、药用菌，因其菌盖表面凹凸不平、菌伞褶皱形似羊肚而得名[2-3]。羊肚菌味道鲜美，不仅含有丰富的蛋白质、维生素和矿质元素，而且具有保肝、降血脂、增强免疫力、抗肿瘤、消食、抗疲劳、抗菌、抗氧化等保健功能[4-7]，受到广大消费者青睐。

煲汤在我国具有悠久的历史，中国古代南北朝时期的《食珍录》一书中，记载“谢传有汤法”[8]。人们一般认为，煲汤时间越长越好，使汤呈现浓郁、粘稠状态，且营养丰富[9]。是否煲汤时间越长越好，不同学者依不同原料具有不同看法。武苏苏等[10]认为煮制卤制鸡肉的挥发性风味物质在90 min 之后趋于稳定，在120 min 时有下降趋势；郭磊等[11]研究发现，随着煮制时间的延长牛肝菌汤中谷氨酸和天门冬氨酸含量不断减少，说明煮制时间过长对牛肝菌汤的营养风味不利。

作为一种新兴且主要作为汤料的食材，目前对羊肚菌风味研究不多，仅兰秀华[12]通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法研究了羊肚菌的主要成分。但羊肚菌在煮制过程中其营养物质溶出规律如何，其作为煲汤材料时适宜煮制时间如何确定，尚未见报道。本实验通过感官评价、气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）和氨基酸自动分析仪对不同煮制时间的羊肚菌菌汤进行分析，确定了不同煮制时间对羊肚菌菌汤的感官、挥发性风味物质及游离氨基酸的影响，以期为羊肚菌制汤及适宜时间的确定提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

羊肚菌（干品）由山东和生菌业科技有限公司提供；2-辛醇 色谱纯，上海源叶生物科技有限公司；17 种混合氨基酸标准溶液 质量分数≥99%，Sigma公司；水合茚三酮、苯酚、氢氧化钠、柠檬酸钠 分析纯，国药集团试剂公司。

5977B 型气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）美国Agilent 公司；65 μm PDMS/DVB 萃取纤维头美国Supelco 公司；LA8080 高速氨基酸分析仪 日本日立公司；电磁炉 九阳股份有限公司；GL-20G-2 台式高速冷冻离心机 上海安亭仪器制造厂；AL-1D4 精密分析天平 梅特勒-托利多仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 实验设计及样品制备 将干品羊肚菌分为4 组，每组10 g。对于每组羊肚菌，用少量蒸馏水浸泡清洗后，放入到盛有800 g 蒸馏水的锅中，然后将锅置于电炉上加热至沸腾，沸腾后调节电磁炉功率至300 W 使汤呈微沸状态并计时。参考郭磊等[11]的研究，将4 组的微沸时间分别设为20、40、60 和120 min，到达时间后立即对汤进行称重并取样用于相应指标分析和测定。

1.2.2 感官评价 采用感官评价的方法对汤样进行感官评价并给出分数，由接受过感官评价培训且具有感官评价能力的13 人组成测评小组，对不同汤样进行整体的感官评价，取平均分。感官评价的内容及得分标准见表1。

表1 感官评价的评分标准Table 1 Scoring criteria for sensory evaluation

1.2.3 挥发性风味物质的测定

1.2.3.1 固相微萃取条件 取5 mL 煮好的羊肚菌汤加入样品瓶中，并加入质量浓度为100 mg/L 的2-辛醇溶液5 μL 作为内标物，拧紧瓶盖。将老化后的萃取头插入样品瓶顶空部分，放于水浴锅中60 ℃吸附30 min，将吸附后的萃取头取出并插入气相色谱进样口，于250 ℃解吸3 min，用于GC-MS 分析检测。

1.2.3.2 GC-MS 检测条件 参照Tietel[13]的实验条件进行。

色谱条件：色谱柱：HP-5MS 毛细色谱柱（30 m×250 μm×0.25 μm，J&W Scientific,Folsom,CA,USA）；程序升温：初始温度40 ℃，保持2 min，以4 ℃/min的速率升至70 ℃，保持1 min，以7 ℃/min 升至120 ℃，以13 ℃/min 升至250 ℃，保持1 min；载气：纯度大于99.99%的氦气（He），流量：1.0 mL/min；进样口温度：250 ℃；不分流进样。

质谱条件：离子源温度为230 ℃；四级杆温度为180 ℃；电子能量70 eV；扫描方式为全扫描；扫描质量范围为35～350 m/z。

1.2.3.3 定性与定量方法 利用安捷伦GC-MS 软件标准谱库NIST17.L 对得到的谱图数据进行串连检索和人工解析[14]，选择筛选匹配度大于80%的物质。采用内标法和面积归一法进行定量分析。

根据内标物和各物质间的峰面积求出各挥发性物质的含量，羊肚菌汤中各挥发性风味物质总量按照羊肚菌单位质量计算。

1.2.4 游离氨基酸检测 取10 mL 羊肚菌汤进行4000 r/min 离心10 min。按照GB/T5009.124-2003《食品中氨基酸的测定》[15]的方法用氨基酸分析仪进行测定，平行测定三次。羊肚菌汤中各氨基酸总量按照羊肚菌单位质量计算。

1.3 数据处理

每组实验重复3 次，采用Excel 和SPSS 25.0 软件进行数据处理，采用Origin 2021 软件进行作图，采用邓肯法进行显著性分析，P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 不同煮制时间羊肚菌汤的感官评价结果

由表2 可知，在煮制40 min 时，羊肚菌汤的色泽、气味、滋味得分分别为27.31、27.85 和38.23，总分为93.39，均显著高于其他处理（P＜0.05）。随着煮制时间的进一步延长，羊肚菌汤的感官评价得分反而降低，煮制时间60 和120 min 的评价总分仅为78.23 和65.45。这与蒋方国等[16]的研究结果一致。

表2 不同煮制时间的羊肚菌汤的感官评价分数Table 2 Sensory evaluation scores of Morchella soup at different cooking time

2.2 不同煮制时间对挥发性风味物质变化的影响

2.2.1 挥发性风味物质的成分变化 不同煮制时间羊肚菌汤样的GC-MS 的图谱如图1 所示。根据GC-MS 定性软件鉴定分析，并剔除一些含硅氧烷类等柱流失物质[17]，得到不同煮制时间羊肚菌汤的挥发性风味物质成分及含量（如表3 所示）。

图1 不同煮制时间羊肚菌汤挥发性风味物质GC-MS 谱图Fig.1 GC-MS spectra of volatile flavor compounds in Morchella soup at different cooking time

如表3 所示，羊肚菌汤样中共鉴定出49 种挥发性风味物质，包括17 种酯类、6 种醛类、5 种烃类、4 种酸类、4 种唑类、2 种酮类、2 种醇类、2 种叠氮类、2 种环氧类、2 种噻吩类、3 种其他类物质。其中煮制20、40、60 和120 min 的羊肚菌汤分别鉴定出22 种、35 种、31 种、27 种。煮制40 min 时挥发性物质最多，再增加煮制时间反而减少，消失的物质包括柠檬醛、2-丁基-2-乙基-5-甲基己-3,4-二烯醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、乙酸苏合香酯、碳酸丙-1-烯-2-基十一烷基酯、三氯乙酸十一烯基酯、6,6-二甲基-2-乙烯基双环[3.1.1]庚烷、1-叠氮辛烷、2,3-二氮杂双环[2.2.1]hept-2-烯-5-乙烯基-4,7,7-三甲基、1,2-氧杂噻烷-6-十二烷基-,2,2-二氧化物、3-丙酰氧基十三烷、2,6-二甲基-4 氨基吡啶，这可能与挥发性物质的挥发、沉淀或分解有关[18-19]。

表3 不同煮制时间羊肚菌汤中挥发性物质成分及含量Table 3 Volatile flavor components and content of Morchella soup at different cooking time

续表 3

2.2.2 不同煮制时间对羊肚菌汤挥发性风味成分总量的影响 不同煮制时间羊肚菌汤中00 不同种类物质的总量如图2 所示，醛类、酸类、酯类和烃类物质的总量随着煮制时间的延长先增加后减少，煮制40 min 时显著高于其他煮制时间（P＜0.05），分别达到171.93、163.52、245.89 和34.35 mg/g；醇类、酮类和环氧类物质的总量随着煮制时间的延长先增加后减少，煮制60 min 时显著高于其他煮制时间，分别达到9.10、58.93 和23.28 mg/g；而含氮类、含硫类和唑类物质的总量随着煮制时间的延长而减少，在煮制20 min 时显著高于其他煮制时间（P＜0.05），分别达到49.72、95.59 和36.98 mg/g。

图2 不同煮制时间对羊肚菌汤中不同种类物质的总量变化Fig.2 Changes of the total mass of different substances in Morchella soup at different cooking times

醛类、酮类、醇类物质是由于不饱和脂肪酸的热氧化、氨基酸降解或美拉德反应产生的[20]，酯类物质主要由醇类物质和游离脂肪酸反应生成[21]，这也是煮制过程中这些物质产生的主要原因。但是，这些物质一般具有挥发特性[22]，长时间煮制极易导致其从汤中挥发出去，进而含量减少乃至消失。Li、贡慧等[23-24]研究结果表明，长时间加热会导致低级醛类物质进一步氧化成酮类物质，酮类物质与其他物质进一步反应产生沉淀，这可能是煮制时间过长致使羊肚菌汤中挥发性物质减少的主要原因。

酯类物质总量多，种类多但单种物质含量低且都是长链酯类物质对整体风味其协同作用，赋予果香味[25]。壬醛和癸醛的阈值很低[26]，且各组分的含量高，赋予香味能力强，有着脂肪的香气，是主要的特征风味。酮类种类少且阈值较高[27]，对整体风味其增强作用。

各样品中均没有检测出1-辛烯-3-醇等普遍存在食用菌中的挥发性八碳化合物（C8H16O）[28]，这可能该类化合物稳定性较差，在羊肚菌干制和煮制过程中导致破坏过多，使得该类物质没有检出，这与谢丽源等[29]检出结果一致。与兰秀华等[12]的研究结果不同的是，羊肚菌中含量最多的挥发性物质不是醇类、醛类和酮类物质，而是酸类和酯类物质，可能是煮制过程发生了反应，生成了更多的酯类物质，使羊肚菌汤的风味更加丰富。

2.3 不同煮制时间对羊肚菌汤各种氨基酸含量及总量的影响

2.3.1 不同煮制时间对羊肚菌汤氨基酸组成及含量的影响 氨基酸不仅是参与人体新陈代谢的重要物质，且对食品呈味具有重大贡献[30]。如表4 所示，煮制40 min 时氨基酸种类最多，煮制40 min 时检测出17 种氨基酸，包括呈鲜味的天冬氨酸和谷氨酸，呈甜味的苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸和脯氨酸，呈苦味的缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、亮氨酸苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸和精氨酸，不呈味的酪氨酸和半胱氨酸；煮制20 min 时检测出15 种氨基酸，未检出异亮氨酸和酪氨酸；煮制60 min 时检测出14 种氨基酸，未检出酪氨酸、异亮氨酸和甲硫氨酸。由表4 所示，不同煮制时间所得的羊肚菌汤样中氨基酸比例差距不大，谷氨酸最高，脯氨酸和精氨酸含量次之，这与Gao 等[31]的研究结果一致，而高含量的谷氨酸可有效提高羊肚菌汤鲜味[32]。呈鲜味氨基酸的含量占比在煮制40 min 时显著高于其他煮制时间（P＜0.05），达到31.43%；呈甜味氨基酸的含量占比在煮制60 min 时显著高于其他煮制时间（P＜0.05），达到40.56%；而呈苦味氨基酸的含量占比在60 min 时最少，为26.28%，之后迅速增加。

2.3.2 不同煮制时间对羊肚菌汤各类氨基酸总量的影响 由图3a 所示，呈鲜味氨基酸和呈甜味氨基酸的总量随着煮制时间的延长先增加后降低然后趋于稳定，在煮制40 min 时总量显著高于其他煮制时间（P＜0.05），分别达到21.54 和25.40 mg/g；呈苦味氨基酸的总量在40 min 显著高于其他煮制时间（P＜0.05），之后迅速降低，最高总量达到21.03 mg/g，60 min 降低了54.43%，但120 min 稍有升高。说明煮制40 min 是氨基酸溶出的高峰时期。

图3 不同煮制时间羊肚菌汤中各类氨基酸总量和呈味氨基酸总量Fig.3 Changes of the total mass of flavored amino acids and total mass of various amino acids in Morchella soup at different cooking time

由图3b 可见，总氨基酸量、必需氨基酸和非必需氨基酸总量随着煮制时间的延长先增加后减少然后趋于稳定，在煮制40 min 时总量显著高于其他煮制时间（P＜0.05），分别达到70.20、11.54 和.66 mg/g，煮制60～120 min 氨基酸总量趋于稳定。产生这种先升高后降低的现象的原因是，煮制过程中，蛋白质与多肽热解反应和美拉德反应使汤中产生大量游离氨基酸[33-34]。但是，随着煮制时间的延长，热解反应和美拉德反应速率下降[35]，同时伴随着游离氨基酸脱氢，脱羧等氧化反应转化为醛、胺等挥发性物质[36]，使羊肚菌汤中游离氨基酸含量降低。

3 讨论与结论

中国煮汤有个习惯认识，认为煮汤时间越长营养越丰富[37]。但根据本实验结果，羊肚菌汤微沸煮制40 min 时挥发性风味物质种类（35 种）最多，氨基酸分析也表明，总氨基酸（70.20 mg/g）、鲜味（21.54 mg/g）和甜味氨基酸（25.40 mg/g）最高总量也出现在40 min，因此，就羊肚菌煮汤而言，并非煮制时间越长越好，以微沸后煮制40 min 为宜。

中药对煎制时间有着很严格的要求，徐宏伟[38]以八味地黄汤为研究对象，以其煎煮时间为变量，对汤剂的质量进行有效检测，并分析其药汁与药渣成分，结果表明：不同的煎煮时间所产生的药汁、药渣中物质的种类和含量均有不同。因此，根据本实验微沸煮制40 min 羊肚菌汤品质最好的研究结果，如果想要获得具有最佳羊肚菌风味的鸡、鱼等汤，建议在煮制结束前40 min 添加羊肚菌为宜。

总之，本实验对不同煮制时间羊肚菌汤的感官、挥发性风味物质和氨基酸含量进行了分析，发现在煮制40 min 时羊肚菌汤的感官评分最高，挥发性风味物质和氨基酸种类及含量也最高，随着煮制时间的延长，羊肚菌汤的各种指标呈下降趋势。因此，在使用羊肚菌煮汤时，应以沸腾后微沸煮制40 min 为宜，不宜超过60 min。本研究确定了不同煮制时间对羊肚菌菌汤的感官、挥发性风味物质及游离氨基酸的影响，以期为羊肚菌汤调味料的研究提供一定的理论基础，为羊肚菌菌汤工业化生产提供科学依据。此外，针对羊肚菌在煮制过程中游离氨基酸与挥发性风味物质间转化的内在机理及食盐对羊肚菌游离氨基酸和挥发性风味物质释放的影响还值得深入探讨。