超聲波、微波及其協同作用對金針菇呈味物質釋放的影響

崔文甲，曹世寧,2，王文亮*，弓志青，王延圣，賈鳳娟

1(山東省農業科學院 農產品研究所，山東省農產品精深加工技術重點實驗室，農業部新食品資源加工重點實驗室，山東 濟南，250100)2(山東農業大學 食品科學與工程學院，山東 泰安，271018)

金針菇(Flammulinavelutipes)又名冬菇、樸菇、毛柄金錢菌，是一種常見的食用菌，含有豐富的蛋白質、氨基酸、糖類、礦物質元素、維生素和粗纖維等，是一種營養價值較高的食品[1]。金針菇味道鮮美，含有豐富的非揮發性呈味物質。金針菇的呈味物質主要是其含有的不易揮發的水溶性成分，包括呈味氨基酸、呈味核苷酸有機酸和可溶性糖等[2]。

食用菌呈鮮呈味物質的提取方法有熱水浸提法、酸水解法、自溶法等。隨著技術的進步，逐漸出現了一些新的提取方法，包括生物酶輔助提取法、超聲波輔助提取法以及微波輔助提取法等[3]。金針菇等食用菌的細胞壁主要由蛋白質、幾丁質、纖維素等組成，較為堅固，使得其中的呈味物質較難被充分釋放出來，影響了食用菌呈味物質的有效利用和產品的開發[4]。超聲波產生的高頻強烈振動、高加速度、攪拌作用以及強烈的空化效應等使食用菌中呈味成分更快地進入溶劑，提高提取得率[5]。微波利用分子極化或離子導電效應直接對物質加熱，熱效率提高，升溫快速均勻，從而提高提取效率[6]。目前采用超聲波、微波輔助提取食用菌中呈味物質的研究相對較少，且主要集中在工藝優化方面[7-9]。

本研究以金針菇為主要原料，研究超聲波、微波及其協同作用對金針菇呈味物質釋放的影響，為其深加工提供理論依據，對促進金針菇資源的深度開發具有一定意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮金針菇采購自超市；水合茚三酮、亮氨酸、乙二醇、正丙醇、正丁醇、磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨均為分析純，天津市富宇精細化工有限公司。

1.2 儀器與設備

GZX-9240MBE電熱鼓風干燥箱，上海博迅實業有限公司醫療設備廠；XO-SM100超聲微波組合反應系統，南京先歐儀器制造有限公司；LXJ-IIB低速大容量多管離心機，上海安亭科學儀器廠；UV-6100紫外可見分光光度計，上海元析儀器有限公司；L-8900全自動氨基酸分析儀，日本日立公司；Waters515型高效液相色譜儀，美國Waters公司；ICS2500型離子色譜儀，美國Dionex公司。

1.3 方法

1.3.1 熱水提取金針菇呈味物質

鮮金針菇洗凈、干燥、粉碎。取處理后的干粉1.00 g，加水混勻，提取條件為：提取溫度70 ℃，料液比1∶20，提取時間2 h[10]。

1.3.2 超聲波輔助提取金針菇呈味物質

鮮金針菇洗凈、干燥、粉碎。取處理后的干粉1.00 g，加水混勻，放入XO-SM100超聲微波組合反應系統中，提取條件為：超聲功率350 W、料液比1∶20、處理時間5 min。

1.3.3 微波輔助提取金針菇呈味物質

鮮金針菇洗凈、干燥、粉碎。取處理后的干粉1.00 g，加水混勻，放入XO-SM100超聲微波組合反應系統中，提取條件為：微波功率150 W、料液比1∶20、處理時間3 min。

1.3.4 超聲波、微波協同提取金針菇呈味物質

鮮金針菇洗凈、干燥、粉碎。取處理后的干粉1.00 g，加水混勻，放入XO-SM100超聲微波組合反應系統中，提取條件為：超聲功率350 W、微波功率150 W、料液比1∶20、處理時間3 min。

1.3.5 游離氨基酸的測定

稱取1 mg樣品粉末，加入50 mL 0.1 mol/L的HCl，振蕩45 min后過濾，濾液加8%的5-磺基水楊酸后充分混勻，10 000 r/min轉速下離心15 min取上清液，經0.22 μm微孔濾膜過濾，采用日立L-8900型全自動氨基酸分析儀進行測定[11]。

1.3.6 核苷酸的測定

不同條件處理的提取液經12 000 r/min離心10 min后過0.45 μm濾膜，采用高效液相色譜進行測定[11]。色譜柱：美國Thermo Hypersil GOLD AQ 250×4.6 mm，5 μm；流動相：0.5 mo/L KH2PO4(磷酸調pH=2.3)∶甲醇=99∶1(體積比)；檢測波長：254 nm；進樣量：10 μL；流速：0.8 mL/min；柱溫：28 ℃。

1.3.7 可溶性糖醇的測定

不同條件處理的提取液經12 000 r/min離心10 min后過0.22 μm微孔濾膜，采用離子色譜儀進行測定[12]。色譜柱：Carbo Pac MA1陰離子交換柱(4 mm×250 mm)；流動相：0.48 mol/L NaOH；流速：0.4 mL/min；進樣量：25 uL；柱溫：30 ℃。

1.3.8 有機酸的測定

不同條件處理的提取液經12 000 r/min離心10 min后過0.22 μm微孔濾膜，采用高效液相色譜檢測[13]。色譜柱：美國Thermo Hypersil GOLD AQ 250×4.6 mm，5 μm。流動相：10 mmo/L KH2PO4(磷酸調pH=2.3)∶甲醇=98∶2(體積比)，檢測波長：210 nm，進樣量：10 μL，流速：0.8 mL/min，柱溫：28 ℃。

2 結果與分析

2.1 不同處理方法對金針菇中游離氨基酸的影響

表1是不同處理方法對金針菇中游離氨基酸的影響結果。

表1 不同方法處理金針菇提取液中游離氨基酸的含量Table 1 Free amino acid content from extracting solutionof flammulina velutipes by different methods

從表1可以看出，采用超聲波、微波和兩者協同作用后的氨基酸總量都要明顯高于熱水提取。3種處理方法相比，超聲微波協同提取的氨基酸最多，其次是微波提取。這是由于通過超聲波的作用可以更有效地破壞金針菇的細胞壁，同時微波作用提高了升溫傳熱效率，在超聲微波的協同作用下，氨基酸可以更多的釋放出來。根據氨基酸的呈味特性，可以將其分為鮮味、甜味、苦味和無味4種[14]。谷氨酸和天冬氨酸是金針菇中的主要呈鮮物質[2]，谷氨酸和天冬氨酸的含量超聲微波協同提取略高于微波提取，顯著高于超聲提取和熱水提取，所以通過超聲微波的協同作用可以更有效的釋放金針菇的鮮味。甜味氨基酸有蘇氨酸和絲氨酸，仍然是超聲微波協同提取的含量最高。鮮味氨基酸是金針菇味道鮮美的主要原因，而呈甜味的氨基酸與其他鮮味物質相互作用具有提鮮效果，構成金針菇復雜的味感[14]。

2.2 不同處理方法對金針菇中5′-核苷酸的影響

5′-核苷酸是食用菌中重要的呈味物質，不但自身具有一定鮮味，同谷氨酸等呈鮮氨基酸共同作用時，具有強大的助鮮作用。食用菌中的5′-核苷酸主要有5′-肌苷酸(5′-IMP)、5′-胞苷酸(5′-CMP)、5′-鳥苷酸(5′-GMP)、5′-腺苷酸(5′-AMP)、5′-黃苷酸(5′-XMP)和5′-尿苷酸(5′-UMP)等，其中5′-GMP、5′-IMP和5′-UMP是自然狀態下常見的3種單核苷酸，具有較強的呈味活性[15]。由表2可以看到，在金針菇中檢測出4種呈味核苷酸：5′-CMP、5′-UMP、5′-GMP和5′-IMP。結果顯示，提取液中呈味核苷酸的總量超聲微波協同提取>微波提取>超聲波提取>熱水提取。其中5′-GMP是金針菇中含量最高的呈味核苷酸，其含量同樣是超聲微波協同提取>微波提取>超聲波提取>熱水提取。這可能是由于高溫更有利于5′-GMP的釋放[16]。而其他幾種5′-核苷酸的含量在經過超聲微波處理后相較于熱水提取都有不同程度的下降，這可能是由于這些5′-核苷酸的穩定性較差，在高溫下易發生分解[17]。如5′-IMP在食用菌中的含量相對于其他核苷酸來說比較少，它一般存在于動物體內，而且極其不穩定，在預處理的過程中極易損失[16]。5′-GMP具有更強的呈味作用，對食用菌的鮮味貢獻更大，其與L-谷氨酸鈉(MSG)有強烈的增鮮協同作用，其增鮮程度最高可達到單獨使用MSG的30倍[3]。因此通過微波提取和超聲微波協同提取的方式具有更佳的呈鮮效果。

表2 不同方法處理的金針菇提取液中5′-核苷酸的含量Table 2 5′-nucleotides content from extracting solutionof flammulina velutipes by different methods

2.3 不同處理方法對金針菇中有機酸的影響

表3是不同處理方法對金針菇中有機酸含量的影響。從表中可以看到，金針菇提取液中的有機酸總含量超聲微波協同提取>微波提取>超聲波提取>熱水提取，但是總量的增加并不明顯。在有機酸的種類上，金針菇中以丁二酸為主。丁二酸及其鈉鹽均有鮮味，可用作調味料，如與其他鮮味劑合用，有助鮮效果[13]。有機酸的種類和含量對金針菇獨特的呈味效果密切相關[2]。通過超聲、微波的輔助處理后，部分有機酸含量降低，其原因可能是在處理過程中參與了化學反應所致，在文獻中也有類似的報道[18]。超聲、微波處理對有機酸的釋放總體上有促進作用，但是因某些有機酸的含量略有下降導致有機酸總量的增加并不明顯。

表3 不同方法處理的金針菇提取液中有機酸的含量Table 3 Organic acid content from extracting solution offlammulina velutipes by different methods

2.4 不同處理方法對金針菇可溶性糖醇含量的影響

食用菌中小分子可溶性糖醇是其甜味的主要來源[19]。研究表明，食用菌中的主要可溶性糖醇是甘露醇和海藻糖[20]。對這兩種食用菌最主要的可溶性糖醇進行了研究。由表4可以看到，金針菇提取液中的可溶性糖醇的總量仍然是超聲微波協同提取>微波提取>超聲波提取>熱水提取。超聲波和微波對可溶性糖醇的釋放均有一定的促進作用，超聲波微波協同作用對細胞破壞程度更大，從而釋放了更多的糖。從表中可以看出，金針菇中甘露醇的含量占到了大部分。表4的結果顯示，超聲微波協同提取獲得的甘露醇和海藻糖都是最多的，超聲微波協同提取可以更好地促進金針菇中可溶性糖醇的釋放。

表4 不同方法處理的金針菇提取液中可溶性糖醇的含量Table 4 Soluble sugar content from extracting solution offlammulina velutipes by different methods

3 結論

以超聲波、微波和超聲微波協同3種處理方式輔助提取了金針菇中的呈味物質。3種不同處理方式的提取液中的呈味物質含量都要高于熱水提取。3種處理方法相比，金針菇提取液中的游離氨基酸、5′-核苷酸、有機酸和可溶性糖醇的含量都是超聲微波協同提取>微波提取>超聲波提取。采用超聲微波協同的處理方式可以更有效的釋放金針菇中的呈味物質。由研究結果可以看出，金針菇中具有豐富的呈味物質和營養成分，通過有效的方式將其釋放并加以利用，對促進金針菇資源的深度開發具有一定意義。