HS/SPME-GC/MS法比較分析野生 與人工栽培羊肚菌揮發性成分

李 翔,鐘方友,凌云坤，鄧 杰,劉達玉,徐藝丹,王秋果

(成都大學,食品加工四川省高校重點實驗室,四川成都 610106)

羊肚菌(Morchellaspp.)是一類非常珍貴稀有的大型藥食兩用真菌,菌肉脆嫩、營養豐富,有著“蕈中之后”的美稱[1]。四川省金堂縣、黑龍江東寧縣、遼寧省岫巖縣、浙江省慶元縣等地區已成為全國知名的食用菌栽培生產基地[2]。我國的野生食用菌資源也很豐富,尤其是四川西南藏區和云南省,有著最為豐富的野生菌資源,常見品種有羊肚菌、松茸、塊菌、雞樅菌、虎掌菌、牛肝菌等[3]。羊肚菌具有調節免疫、抗疲勞、抗腫瘤、降血脂、護肝腎、保護胃粘膜等藥用價值[4]。羊肚菌子實體氨基酸含量為食用菌之首,富含多種維生素和礦物質以及多糖、多酚和黃酮等功能活性物質[5-7]。

揮發油(Volatile oil)是存在于植物體內的一類可隨水蒸氣蒸餾,并與水不相溶的油狀液體的總稱,又被稱為精油(Essential oil),多具有香氣。目前,國內對羊肚菌揮發性成分的研究極少,李小林[8]等使用頂空固相微萃取法對包含羊肚菌在內的4種野生食用菌干品進行揮發性成分的分析,共檢出21種揮發性物質,其中主要揮發性成分為壬醛、正辛醛等,但未檢出酮類、酯類等化合物。付麗紅[9]等使用頂空固相微萃取-氣質聯用技術檢出羊肚菌菌絲體揮發性成分共36種,主要是醇類和烯類物質,其中醇類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蓋為研究對象,以頂空固相微萃取技術(HS-SPME)提取菌蓋干品的揮發性成分,采用氣質聯用技術(GC-MS)進行檢測分析,并采用相對氣味活度值(ROAV)判定關鍵風味物質,比較分析了野生與人工栽培羊肚菌菌蓋的揮發性成分,為深入研究羊肚菌風味營養成分提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

四川小金縣野生羊肚菌菌蓋干品 四川品高農產有限公司;人工栽培羊肚菌菌蓋干品 成都天綠菌業有限公司,由四川省農業科學院彭衛紅研究員鑒定為羊肚菌(Morchellaspp.)。

SHIMADZU GCMS-QP2012 Plus頂空萃取及氣質聯用儀 日本島津公司;Mettler Toledo型電子天平 瑞士梅特勒公司;65 μm DVB/PDMS萃取頭 美國色譜科公司;A11型分析用粉碎機 德國艾卡公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 頂空固相萃取(SPME)取樣 羊肚菌菌蓋干品粉粹機粉碎后得干粉,用電子天平稱取5.0000 g干粉樣品于采樣瓶,置于50 ℃水浴鍋;65 μm DVB/PDMS萃取頭插入后,采樣瓶頂空吸附40 min。

1.2.2 GC-MS分析條件

1.2.2.1 氣相條件 INNOWAX色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm)[10];進樣口溫度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 質譜分析條件 質譜電離方式:EI,離子源溫度:220 ℃;接口溫度:230 ℃;質譜掃描范圍20～500 m/z。

1.2.2.3 保留指數測定 利用NIST質譜庫對各色譜峰進行檢索,選取相似度大于80%的峰后,再參考相關文獻對各色譜峰進行人工解析,按照峰面積歸一化法求得各揮發性成分的峰面積相對含量。

1.2.3 關鍵風味化合物評定 采用相對氣味活度值(ROAV)對關鍵風味化合物進行評定。相對風味閾值ROAV值計算公式如下:

式中,OAVi為樣品中任意一種物質的氣味活度值,OAVmax為一個樣品中OAV值最高的物質[14]。

2 結果與分析

2.1 野生和人工栽培羊肚菌揮發性成分的GC-MS分析結果

從圖1可以看出,從野生羊肚菌菌蓋干品中分離出揮發性化合物含量排前三的是9號峰正己醛(17.99%),16號峰4-羥基丁酸乙酰酯(11.8%),41號峰2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇(8.85%)。從人工栽培羊肚菌菌蓋干品中分離出揮發性化合物含量最高的是9號峰正己醛5.74%。保留時間5.117 min的一個重疊最高峰是雜質峰。HS-SPME-GC-MS 法從野生和人工栽培羊肚菌菌蓋干品中鑒定出 42 種化合物,占總峰面積的73.26%和46.44%,各香氣成分組成及相對含量見表1。

圖1 野生(A)和人工栽培(B)羊肚菌菌蓋 干品揮發性成分總離子流色譜圖Fig.1 The ion-flow graph of the volatile components of dried wild Morchella spp.(A) and cultivated dried Morchella spp.(B)

表1 野生與人工栽培羊肚菌菌蓋干品揮發性成分組成及相對含量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蓋干品中,共檢測出42種揮發性成分,從野生羊肚菌菌蓋干品中分離出揮發性化合物24種,包括5種醛類、8種醇類、3種酸類、4種酯類、2種烯烴類、2種烷烴類。其中,醛類、酯類、醇類化合物分別占總揮發性成分的24.97%、18.58%、15.53%。其中相對含量最高的化合物是正己醛,所占比例為17.99%。從人工栽培羊肚菌菌蓋干品中分離出揮發性化合物29個,包括7種醛類、8種醇類、3種酸類、2種酯類、1種酮類、1種烯烴類、1種烷烴類、3種含氮化合物。其中,醛類、醇類、酸類、酯類相對含量分別為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-醇這三種化合物,不論在野生羊肚菌還是人工栽培羊肚菌中相對含量都很高。2種樣品中,揮發性成分主要都為醛類、醇類、酸類、酯類化合物,含有少量的酮類、烯烴類化合物。特別指出的是人工栽培羊肚菌中檢測出酮類物質(3-辛烯-2-酮)0.83%,而野生羊肚菌菌蓋干品中未有檢測出該物質。

2.2 野生與人工栽培羊肚菌特征香味物質成分分析

食用菌形成獨特風味的主要原因是揮發性芳香物質的不同,從野生和人工栽培羊肚菌菌蓋干品兩種樣品檢測出了很多揮發性物質,其中醛類物質相對含量最高,在食用菌中也屬于閾值低且含量豐富的一類化合物。醇類物質閾值較高,但濃度達到一定程度后也會影響食用菌風味。酯類化合物對風味一般有較大貢獻,尤其是短鏈的酯類化合物常溫下易揮發并且閾值低[9]。從野生和人工栽培羊肚菌菌蓋干品中一共檢出42種風味物質,其中具有風味貢獻ROAV值>1的8種物質見表2。

表2 ROAV值>1的8種揮發性物質Table 2 The ROAV>1 value of 8 components

由表2可知,野生羊肚菌菌蓋干品中檢出的揮發性物質ROAV值大于1的關鍵風味化合物有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種,其中對風味影響最大的是3-甲基丁醛。人工栽培羊肚菌菌蓋干品中檢出的揮發性物質ROAV值大于1的關鍵風味物質有3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、正己醛、1-辛烯-3-醇共4種,其中2-甲基丁醛對風味的影響最大。除此之外,ROAV值在0.1與1之間的有庚醛、正庚酸、反-2-辛烯醛,說明它們對人工栽培羊肚菌菌蓋干品的風味有修飾作用。

實驗結果表明,野生羊肚菌菌蓋干品比人工栽培羊肚菌菌蓋干品的關鍵風味物質多,其中3-甲基丁醛可作為食用香精,其蒸汽樣品可用于治療胸部壓迫、上呼吸道刺激、頭痛、惡心等癥狀,在食品工業尤其作為維生素E的合成原料,也用于橡膠促進劑等化工原料;正己醛是允許使用食用香料,在化工行業用于橡膠樹脂和殺蟲劑的有機合成。有研究顯示,3-甲基丁醛在青蟹蟹肉、咖啡等食品中均有檢出,這里檢出的3-甲基丁醛可能來自于異亮氨酸的降解產物[15],該物質閾值較低,在濃度很小時具有令人愉快的水果、奶酪香氣[16]。在烘焙后的咖啡豆中,3-甲基丁醛和2-甲基丁醛對咖啡豆中奶油味有很大貢獻[17]。正己醛具有清香、果香[18],在黨參、葡萄干等的揮發性成分中均有檢出[19]。壬醛感覺閾值低,有著脂肪的香氣[20]。1-辛烯-3-醇又名蘑菇醇,屬于食用菌的特征風味物質,具有蘑菇、泥土的香味,在魚肉、海帶也均有檢出。

3 結論與討論

本文采用頂空固相微萃取結合GC-MS分析的方法,針對野生和人工栽培羊肚菌菌蓋干品揮發性成分進行了鑒定、比較、分析,從野生和人工栽培羊肚菌菌蓋干品中一共檢出了42種揮發性成分,從野生羊肚菌菌蓋干品中檢出了24種揮發性成分,包括5種醛類、8種醇類、3種酸類、4種酯類、2種烯烴類、2種烷烴類。從人工栽培羊肚菌菌蓋干品中檢出了29種揮發性成分,7種醛類、8種醇類、3種酸類、2種酯類、1種酮類、1種烯烴類、1種烷烴類、3種含氮化合物。野生和人工栽培羊肚菌共有揮發性成分有3-甲基丁醛、戊醇、正己醛、3-甲基丁酸、甲酸己酯、庚醛、γ-戊內酯、1-辛烯-3-醇、正庚酸、反-2-辛烯醛。野生羊肚菌菌蓋干品中相對含量最高的是正己醛(17.99%),人工栽培羊肚菌菌蓋干品相對含量最高的是甲酸己酯(7.86%)。野生羊肚菌菌蓋干品的關鍵風味物質有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種,其中3-甲基丁醛對風味的影響最大。人工栽培羊肚菌菌蓋干品的關鍵風味物質有3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、正己醛、1-辛烯-3-醇共4種,其中2-甲基丁醛對風味的影響最大。本文針對野生和人工栽培羊肚菌菌蓋干品揮發性成分進行了鑒定、比較、分析,研究結果可用于香氣數據庫的建立和完善,為促進其進一步開發利用提供理論依據,并為其在食品工業、化工行業的應用提供參考。