低盐菌菇汤发酵过程中挥发性风味物质动态变化研究

解春芝，舒德昌，毛晓悦，郭 敏，陈 婷，刘恩岐

（1. 徐州工程学院食品与生物工程学院，江苏 徐州 221018；2. 江苏美鑫食品科技有限公司，江苏 徐州 221018）

食用菌又被称为蕈，是一种高附加值的大型真菌。作为佐膳佳品，食用菌富含优质蛋白质、碳水化合物、维生素、矿质元素等营养物质，具有高蛋白、低糖、低脂肪、低胆固醇等特点[1-2]。此外，食用菌中含有多种生物活性物质，如多糖、膳食纤维、甾体、多酚等，赋予其降血糖、抗氧化、抗肿瘤、增强免疫、调节肠道菌群、改善睡眠等生理功能[3-5]。

食用菌还含有丰富的挥发性风味成分、多种游离氨基酸及不饱和脂肪酸，具有浓郁、独特的香味，使之成为制备汤制品的优质原材料。目前，针对食用菌的风味研究取得了一定的进展[6-7]。来静等人[8]以三黄鸡和食用菌为原料熬制食用菌鸡汤，对鸡汤灰分、粗脂肪、总糖、呈味核苷酸含量及挥发性风味成分进行测定，发现食用菌的添加提高了鸡汤的营养品质并促进了风味物质的形成。Xun W 等人[9]以夏块茎、芝角菌、松茸、牛肝菌为材料熬制汤料，测定了4 种食用菌汤的挥发性特征风味物质、游离氨基酸，并对比分析了4 种汤料风味特征的差异。Zhang H 等人[10]采用固相微萃取法提取牛肝菌挥发性化合物，用气相色谱- 质谱法和气相色谱- 液相色谱法进行鉴定，并通过多元统计分析方法研究了其感官属性与挥发性成分的关系。Misharina T A 等人[11]对烹调后牛肝菌的风味进行检测分析，表明加热后风味成分发生了显著变化。但以食用菌为原料，进行低盐平衡发酵，其发酵过程中挥发性风味成分变化动态，尚无相关研究。

以牛肝菌、松茸菌、茶树菇为原料，进行低盐发酵制备菌菇汤，并采用顶空- 固相微萃取法（Head Space-Solid Phase Microextraction，HS-SPME）结合气相色谱- 质谱联用技术（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS） 测定菌菇汤发酵过程中挥发性风味成分，剖析发酵过程中挥发性风味动态变化，明晰菌菇汤独特风味的物质基础。以期为发酵食用菌复合调味料的风味研究提供理论依据，促进食用菌产业的发展。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牛肝菌（干制）、松茸菌（干制）、茶树菇（干制）、木姜子（干制）、苦藠（新鲜）、食盐、白砂糖市售，植物乳杆菌植物亚种（Lactobacillus plantarum subsp. Plantarum，CICC 20718）、嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus，CICC 6083），中国工业微生物菌种保藏管理中心（CICC） 提供。

内标物环己酮（CAS 号108-94-1）、壬酸甲酯（CAS 号 1731-84-6），美国 Sigma-Aldrich 公司提供；乙腈、甲醇、乙酸和三氟酸均为色谱纯，其余试剂为分析纯。

1.2 发酵菌菇汤制备

取粉碎后的黄牛肝菌、松茸菌、茶树菇加水（食用菌∶水= 1∶10） 泡发5～6 h，加热煮沸后冷却，加入食盐3%，白砂糖5%，木姜子0.5%，苦藠2%，接种0.1%复合发酵剂（植物乳杆菌植物亚种∶嗜酸乳杆菌= 1∶1），搅拌均匀后装坛，采用经煮沸冷却的水封盖，于32 ℃条件下进行发酵，分析不同发酵时间菌菇汤中挥发性风味成分的变化。

1.3 挥发性风味物质测定

（1） 顶空固相微萃取。精确称取菌菇汤样品3.5 g，置于25 mL 固相微萃取仪采样瓶中，加入2 μL 混标（环己酮、壬酸甲酯），萃取温度60 ℃。插入装有2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex 纤维头的手动进样器，顶空萃取45 min，热解析5 min。

（2） 气相色谱- 质谱分析。参考解春芝[12]关于挥发性风味物质测定的方法进行分析。色谱柱为HP-5（60 m×0.25 mm×0.25 μm） 弹性石英毛细管柱，柱温40 ℃（保留4 min），以3 ℃/min 升温至 160 ℃，以10 ℃/min 升温至280 ℃，运行时间50 min，汽化室温度250 ℃，载气为高纯He（99.999%），柱前压15.90 psi，载气流量1.0 mL/min，不分流进样，溶剂延迟时间1 min。离子源为EI 源，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，电子能量70 EV，发射电流34.6 μA，倍增器电压1 565 V，接口温度280 ℃，质量范围29～500 amu。

（3） 定性与定量方法。通过对比Nist2017 和Wiley275 标准质谱图，并结合文献报进行定性[13]。根据内标物环己酮（2.053 4 μg/mL）、壬酸甲酯（0.788 0 μg/mL） 的质量浓度、样品中各组分的峰面积与内标峰面积的比值，对菌菇汤中各挥发性组分进行定量。

2 结果与分析

2.1 发酵过程中挥发性风味物质的种类分布

发酵过程中挥发性风味物质的种类分布见图1。

图1 发酵过程中挥发性风味物质的种类分布

风味是评价食品质量好坏的重要指标之一，包括挥发性风味物质和非挥发性风味物质，其中挥发性风味物质影响尤为显著[14-15]。采用顶空固相微萃取- 气质联用技术（HS-SPME-GC-MS） 对菌菇汤发酵过程中挥发性风味物质进行检测分析。由图1 可知，随发酵时间延长，挥发性风味物质的种类增多，未发酵的菌菇汤中挥发性风味物质66 种，经7 d 发酵后，挥发性风味的种类趋于稳定，达到77 种，其中烯烃类种类最多，为26 种，其次为醇类（19 种），此外还包括醛类（9 种）、酮类（7 种）、酸类（6 种）、杂类（6 种）、酯类（4 种）。这可能是因为发酵过程中微生物生长代谢，产生次级代谢产物，其中部分代谢产物属于挥发性风味物质[16]。

2.2 发酵过程中挥发性风味物质总含量的动态变化

发酵过程中挥发性风味物质总含量的动态变化见图2。

图2 发酵过程中挥发性风味物质总含量的动态变化

食品风味品质不仅取决于挥发性风味物质的种类，在一定程度上，还与其含量的多少密切相关。由图2 可知，经过发酵，菌菇汤中挥发性风味物质总含量也逐渐升高。菌菇汤发酵至第7 天，挥发性风味物质总含量趋于稳定，为76.41 mg/kg，与发酵9 d（79.74 mg/kg） 的总含量相当。无论是否经过发酵，含量最高的均为烯烃类，且随发酵时间延长，其含量也是逐渐升高。

2.3 发酵过程中挥发性风味物质的SPME-GC-MS 结果分析

发酵过程中挥发性风味物质的SPME-GC-MS 分析结果见表1。

表1 发酵过程中挥发性风味物质的SPME-GC-MS 分析结果

（续表1）

以环己酮和壬酸甲酯为内标，对菌菇汤不同发酵阶段挥发性风味物质进行定量分析。

由表1 可知，共检测到92 种挥发性风味物质，以烯烃类为主，为26 种，其次为醇类（19 种） 和醛类（16 种），还包括酸类（6 种）、酯类（7 种）、酮类（7 种）、杂类（7 种）。经7 d 发酵后，菌菇汤挥发性风味的种类和含量均趋于稳定。因此，7 d 为菌菇汤的最佳发酵时间。其中，挥发性风味物质种类由66 种（未发酵） 上升至77 种（7 d），总含量由60.19 mg/kg（未发酵） 上升至 76.41 mg/kg（7 d），含量较高的主要有柠檬烯（30.18 mg/kg）、月桂烯（11.15 mg/kg）、6 - 甲基 - 5 - 庚烯 - 2 - 酮 （7.45 mg/kg）、乙酸 （3.16 mg/kg）、α - 蒎烯 （2.82）、癸酸（2.28 mg/kg）、β - 蒎烯 （2.31）、莰烯 （2.10）、1 -辛烯- 3 - 醇（1.91 mg/kg）。相较于常规营养成分，挥发性风味物质的含量很低，但其是感官品质最重要的指标之一，大部分挥发性物质具有特殊的香气，能够赋予菌菇汤更加协调和多元化的独特风味。

烯烃类物质共检测到26 种，与饱和烃类相比，烯烃类物质中的萜烯类化合物阈值较低，具有花香、果香味，对总体风味贡献较大[17-18]。菌菇汤中烯烃类物质种类和含量均是最高的，含量较高的烯烃类物质主要有柠檬烯、月桂烯、α - 蒎烯、莰烯、β - 蒎烯。发酵7 d 后，菌菇汤中烯烃类物质总含量为52.26 mg/kg，其中柠檬烯和月桂烯的含量分别达到30.18 mg/kg 和11.15 mg/kg。柠檬烯具有橙皮清香，而月桂烯具有令人愉快的、清淡的香脂气味[19]。

醇类物质种类仅次于烯烃类，为19 种，多为脂质氧化或羰基化合物还原生成的，通常具有芳香、植物香、酸败味和土腥味，因其自身的阈值对食品风味的贡献很小，但某些不饱和醇类却是食品香气的重要组成部分[19]。醇类以1 - 辛烯- 3 - 醇和桉叶油醇含量最为丰富，发酵7 d 后，分别为1.91 mg/kg和1.04 mg/kg。有研究表明，八碳化合物是食用菌中最重要的挥发性风味物质[20]，1 - 辛烯- 3 - 醇是八碳化合物的代表，存在于大多数食用菌中，且含量较高，被誉为“蘑菇醇”，是由亚油酸经脂肪氧化酶催化转变形成，具有典型的蘑菇香[21]。李燕平[22]以巴山美味牛肝菌为研究对象，通过GC-MS 分析气挥发性风味物质，发现1 - 辛烯- 3 - 醇相对含量最高，达21.39%。王慧清等人[23]在松茸菌汤中共检测出28 种香气成分，其中1 - 辛烯- 3 - 醇占比达37.52%。

醛类物质共检测到16 种，发酵7 d 后，菌菇汤中醛类总含量为1.63 mg/kg，虽然含量较低，但其阈值较低，具有清香和果香风味，也是菌菇汤香气的重要组成部分[24]，主要由脂质的氧化或氨基酸的降解生成[25]。酸类物质共有6 种，包括乙酸、苯甲酸、辛酸、癸酸、香叶酸、月桂酸，总含量为5.93 mg/kg。酸类物质不仅可赋予食品酸味，还是合成酯类的前体物质之一[12]。酯类、酮类及杂类均为7 种，其中酯类包括癸酸甲酯、辛酸乙酯、月桂酸甲酯、十三烷酸甲酯、月桂酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、十六酸乙酯；酮类包括6 - 甲基- 5 - 庚烯- 2 - 酮、2 -壬酮、反式6 - 甲基- 3,5 - 庚二烯- 2 - 酮、香芹酮、胡椒酮、2 - 十一酮、胡椒烯酮；杂类包括2,4 -二甲基噻吩、1,3 - 二噻烷、二甲基三硫、p - 伞花烃、异丙基甲苯、茴香脑、螺[4.5]癸烷。酯类物质是食品香气的主要成分，除赋予食品特殊的“花果香味”外，还可掩盖游离脂肪酸带来的“不愉快刺激味”[26]。酮类可能源于醇的氧化反应或酯类的分解反应，多数酮类物质阈值较高，对风味特征的贡献不太大，有些酮类是形成杂环化合物的重要中间体，对香味的形成具有重要作用[27]。吡嗪类化合物阈值较低，普遍带有令人愉悦的坚果、烧烤香，对牛肝菌特征风味有较大贡献[28]。发酵可以增加低盐菌菇汤挥发性风味物质的种类和含量，使其风味更加浓郁。各种风味物质共同作用，赋予低盐发酵菌菇汤独特风味[29-30]。

3 结论

采用HS-SPME 结合GC-MS 技术，测定菌菇汤发酵过程中挥发性风味物质动态变化，明晰菌菇汤独特风味的物质基础。低盐发酵菌菇汤中共检测到92 种挥发性风味物质，以烯烃类（26 种） 为主，其次为醇类（19 种） 和醛类（16 种）。经7 d 发酵后，挥发性风味的种类和含量均趋于稳定，其中，种类由66 种（未发酵） 上升至77 种（7 d），总含量由60.19 mg/kg（未发酵） 上升至 76.41 mg/kg（7 d）。表明发酵可以增加低盐菌菇汤挥发性风味物质的种类和含量，使其风味更加浓郁。该研究结果可为低盐发酵食用菌复合调味料的风味研究提供理论依据，促进食用菌产业的发展。