食用菌呈味物質及其檢測技術、應用的研究進展

于梓芃，李寧陽，弓志青，王文亮，賈鳳娟，崔文甲，徐宗海，宋莎莎,，李永生

（1.山東省農業科學院農產品加工與營養研究所，農業農村部新食品資源加工重點實驗室，山東省農產品精深加工技術重點實驗室，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 271000；3.泰安市永樂食用菌科技有限公司，山東泰安 271000）

食用菌是一類大型真菌，常見的食用菌有香菇、平菇、木耳、銀耳等。食用菌種類繁多，全世界能分辨出12 萬左右的菌種，其中有2000 多種是可以食用的[1]；中國記錄在冊的上千種食用菌中，有小部分可以大面積大規模的人工栽培[2]。食用菌含有豐富的營養成分，如氨基酸、蛋白質、多糖、多肽、維生素等，這些營養物質使食用菌具有增強免疫力、抗過敏、抗氧化、降血壓、降血糖、抗腫瘤、抗癌等功效[3]。除營養物質外，食用菌還富含氨基酸等多種呈味物質，使其具有獨特的濃郁鮮香的滋味特征。食用菌的呈味物質分為兩種，分別是呈氣味的揮發性風味物質和呈滋味的非揮發性風味物質，這兩類物質構成整個食用菌的風味體系[4]。滋味是非揮發性風味物質對味覺系統（舌頭）的刺激，產生鮮味、甜味、苦味等味道；香味是揮發性風味物質對嗅覺系統（鼻子）的刺激產生不同的氣息和味感[5]。隨著人們生活水平的提高和對物質需求的增加，食品的感官品質要求也在不斷提升，食品的風味成為影響消費者選擇和偏好的重要因素。文章系統地綜述了食用菌的呈味物質、檢測技術及食用菌應用研究進展，以期發掘食用菌加工潛力，促進食用菌風味領域的研究與相關加工產品開發。

1 食用菌風味物質成分

風味是指由攝入口腔的食物對人的感覺器官（包括味覺、嗅覺、痛覺及觸覺等）產生的綜合生理效應。影響食用菌滋味的主要因素是非揮發性滋味物質。食用菌主要的非揮發性滋味物質包括游離氨基酸、可溶性糖、呈味核苷酸等，為食用菌帶來鮮甜濃郁的滋味[6]。主要揮發性風味物質包括八碳化合物、醇類、酯類、醛類、酮類、含硫化合物、酸類衍生物等，種類繁多，含量也很高[7]。食用菌所含的揮發性風味物質種類和含量受食用菌產地、品種、生長部位和發育階段的影響[8]。食用菌主要風味物質成分見表1。

表1 食用菌主要風味物質Table 1 Main flavor substance of edible fungi

1.1 食用菌非揮發性滋味成分

1.1.1 游離氨基酸 游離氨基酸是非揮發性風味物質中重要的呈味物質，是使得食用菌味道鮮美的重要原因之一。Yang 等[18]將氨基酸分為鮮味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸及無味氨基酸，并首次將食用菌中鮮味氨基酸的含量等級劃分為高、中、低三組，以便于更好地客觀評價食用菌中鮮味氨基酸，其中含量大于20 mg/g 為高組，5～20 mg/g 為中組，小于5 mg/g 鮮味氨基酸量屬于低組。食用菌中的鮮味氨基酸和甜味氨基酸在整個氨基酸組成中占有較高的比重，因此鮮味和甜味成為食用菌中氨基酸的主要呈味基調。Yamaguchi 等[19]研究發現，代表鮮味氨基酸的谷氨酸、天門冬氨酸與味精有著同樣的鮮味效果，其味道鮮甜可口，具有典型的蘑菇風味。谷鎮等[20]對國內外食用菌中游離氨基酸的呈味組分的含量進行了總結，從中得出雞樅菌的呈鮮核苷酸是牛肝菌的5 倍、姬松茸的兩倍。

1.1.2 可溶性糖 可溶性糖除了被看作是食用菌藥用價值的有效成分[21]，其在食用菌中還是主要產生甜味的呈味物質。吉田博等[10]研究食用菌中可溶性糖的主要成分，測定了31 種菇類中的可溶性糖，結果發現食用菌中可溶性糖的主要成分為海藻糖和甘露醇。Litchfield 等[22]通過研究也發現食用菌中主要的可溶性糖為海藻糖和甘露醇，同甘露糖、果糖和核糖等其他幾種食用菌中常見的可溶性糖醇共同起到增甜的作用。不同食用菌品種在不同生長階段其可溶性糖的種類和含量也有所不同，其差異是食用菌獨特滋味區別的重要因素[23]。

1.1.3 呈味核苷酸 食用菌中除了游離氨基酸、可溶性糖為食用菌帶來濃郁鮮甜的滋味外，呈味核苷酸是非揮發性滋味成分的一種。研究得出，某些氨基酸和核苷酸之間有著顯著的相乘作用，例如谷氨酸等呈鮮氨基酸，這類氨基酸與其他呈味核苷酸有協同作用，兩者同時作用更能激發食用菌的鮮味。呈味核苷酸除了呈鮮味外，還可以使甜味感知更加明顯，酸味苦味澀味等滋味感知削減[24]。鄒耀洪[25]對香菇中5’-核苷酸進行了分析，通過高效液相色譜串聯質譜法測定了香菇中的5’-核苷酸含量，結果表明香菇中四種5’-核苷酸的含量分別為5’-鳥苷酸7.05%、5’-肌苷酸2.82%、5’-腺苷酸6.51%和5’-尿苷酸4.25%。

1.1.4 其他呈味物質 除上述呈味物質外，食用菌中有機酸、干物質、灰分、碳水化合物、總還原糖、粗蛋白、粗脂肪、無機離子等也都直接或間接地影響著食用菌的滋味。有機酸參與生物生長發育過程中氨基酸、酯類的代謝等多種重要的反應，因此有機酸的種類和含量的不同影響著風味特征。干物質、灰分、碳水化合物、總還原糖、粗蛋白、粗脂肪、無機離子等物質間接影響食用菌的風味，例如碳水化合物是構成食用菌細胞結構物質和能源物質的骨架；還原糖在加熱過程中與氨基酸發生美拉德反應產生醇醛酮類等化合物。另外，無機離子如Na+可與谷氨酸或琥珀酸形成谷氨酸鈉鹽或琥珀酸鈉鹽，谷氨酸鈉與琥珀酸鈉均為重要的鮮味調節劑[26]。大量研究表明，有機酸、干物質等其它呈味物質對食用菌獨特風味有不同程度的貢獻，是研究食用菌風味物質必不可少的幾個因素。

1.2 食用菌揮發性風味成分

在食用菌揮發性風味物質中使食用菌產生香味的最重要、最主要的是八碳化合物，包括1-辛醇、3-辛醇、3-辛酮、1-辛烯-3-醇、2-辛烯-1-醇、1-辛烯-3-酮等[27-28]。其中食用菌最具代表性的香氣是辛醇類物質中的1-辛烯-3-醇產生的，其因為具有濃郁的蘑菇香氣又被稱為“蘑菇醇”，蘑菇醇熱穩定性較差，故干燥方式對其風味有一定的影響，例如其在鮮香菇中的風味比干香菇更好。1-辛烯-3-醇的含量多少也會影響它的氣味差異，其風味閾值為0.1 mg/L，如1-辛烯-3-醇在水中的濃度達到10 mg/L 時會有明顯的略帶金屬味的濃郁蘑菇味；而當在水中的濃度達到1 mg/L 時蘑菇風味呈現的比較弱[29]。

除1-辛烯-3-醇外，其他化合物也對食用菌起到一定的呈味作用。含硫化合物和醛類化合物在食用菌中的含量也比較豐富。含硫化合物又以含硫雜環化合物，如1,2,3,5,6-五硫雜環庚烷為主，這些化合物統稱為香菇精。劉楊珉等[30]利用蒸餾萃取結合氣相色譜-質譜聯用技術鑒定了91 種香菇的揮發性風味成分，檢測出含硫化合物30 種，主要呈香物質為香菇精和1,2,4-三硫雜環化合物。醛類化合物的香氣有很多種，大多為清香和水果香，其特點是使整個香味體系變得醇厚。邢增濤等[31]為研究姬松茸子實體和固體發酵菌絲體的揮發性風味物質，利用頂空氣相色譜-質譜聯用技術進行了分析，結果表明在子實體中檢測出了以苯甲醛和苯甲醇為主的7 種主要的揮發性風味物質；在菌絲體中檢測出苯甲醛等16 種主要的揮發性風味物質，最終得出苯甲醛和苯甲醇是影響姬松茸風味的主要物質。

此外，酮類、酯類等化合物也通過在數量上互相平衡來為食用菌補充風味，同樣不可或缺。酮類化合物可以散發特殊的清香，例如丙酮具有薄荷風味、2-十一烷酮可以散發檸檬的香氣；酯類化合物為低飽和脂肪酸與醇類的化合物，有類似果香味的濃郁的香甜味。

2 食用菌風味物質評價及檢測技術

隨著科技的進步和人們生活水平的提高，人們對食品不再只是探究其營養和功效，還對食品風味的研究越來越重視。食用菌風味物質的評價中最普遍的是感官評價。除主觀評價外，用于檢測食用菌風味物質的方法有很多種，例如用于檢測揮發性風味物質的電子鼻、氣相色譜-質譜聯用技術（gas chromatograph-mass spectrometer，GC-MS）、氣相色譜-離子遷移譜技術（gas chromatograph-ion mobility spectrometry，GC-IMS）等；用于檢測非揮發性風味物質的電子舌、高效液相色譜法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）等（見表2），以下對各檢測方法進行了綜述。

表2 食用菌風味物質檢測技術Table 2 Detection technology of edible fungus flavor substances

2.1 感官評價技術

食用菌感官評價是利用專業的感官評價員，對其培訓后對食用菌通過品嘗/嗅聞等方式進行評價打分，其主要的作用是在主觀角度綜合全面的評價食用菌的風味，更具直觀性。

2.2 電子鼻檢測技術

電子鼻又稱氣味掃描儀，是通過模擬動物嗅覺器官以特定傳感器識別被測樣品的整體信息。電子鼻可以對揮發性風味物質進行識別，對簡單和復雜的氣味進行區分，能夠得到與人的感官品評相一致的結果。電子鼻技術響應時間短，檢測速度快，可以檢測各種不同類的食品。但電子鼻的缺點是無法對具體的揮發性風味物質種類進行檢出，只能區分、辨識不同的樣本，進行氣味差異檢測。Pei 等[33]采用冷凍干燥和微波真空干燥聯合脫水方法對蘑菇片進行脫水，并采用頂空GC-MS 和電子鼻（E-nose）對揮發性成分的變化進行了研究和比較，研究結果顯示E-nose可以清楚地區分不同干燥時間的紐扣蘑菇樣品，與GC-MS 相比，E-nose 獲得的結果顯示出良好的識別性。Fujioka 等[40]利用電子鼻對新鮮蘑菇的揮發性風味物質進行了統計及標準化，展示了三種減少傳感器值變化的技術，并成功的利用電子鼻區分了白蘑菇與人造蘑菇（如香菇和松露）。

2.3 電子舌檢測技術

電子舌是模擬人的舌頭，通過人工植脂末傳感器產生特征響應信號對樣品進行定性定量分析的一種檢測技術。邴芳玲等[41]為驗證電子舌對食用菌鮮味味覺指標的定性定量分析與感官評價的一致性，對5 種不同食用菌的鮮味物質進行電子舌測定及感官評價，結果表明電子舌能夠很好的對食用菌鮮味進行區分，在一定程度上能夠檢測食用菌的鮮味感官值。Phat 等[16]對韓國市售17 種食用菌中的鮮味化合物進行了分析，利用電子舌評估食用菌的特征鮮味，結果顯示金針菇在電子舌鮮味測量中獲得最高分。

2.4 氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）

GC-MS 技術是指氣相色譜-質譜聯用技術，這是一種通過測量離子荷質比的方式對揮發性風味物質進行定量定性檢測的分析儀器。GC-MS 具有高分辨率、高靈敏度、強鑒別能力，可以同時完成待測組分的分離、鑒定和定量。但GC-MS 不能分析強極性、難揮發、熱穩定性差的化合物。Lívia 等[35]采用固相微萃取法提取了新鮮香菇子實體的揮發性化合物，并采用GC-MS 進行分析，結果得出醇和硫化物是香菇中最豐富的揮發性風味化合物，以硫化物（二甲基五硫醚、s-四硫烷）為主。蘭蓉等[42]利用了超臨界CO2的方法萃取白靈菇中的揮發性風味物質，探究不同的因素變量對白靈菇揮發性風味成分萃取率的影響，通過氣相色譜-質譜聯用技術分析萃取物，鑒定出白靈菇中16 種主要揮發性風味成分。

2.5 氣相色譜離子遷移譜聯用技術（GC-IMS）

GC-IMS 技術是指氣相色譜離子遷移譜聯用技術，是將快速分離氣相色譜儀（GC）和高靈敏度離子遷移譜儀（IMS）相結合使用的技術，經常用于食品中揮發性有機化合物檢測、食品質量和穩定性檢測等方面。董浩然等[43]采用GC-IMS 技術對兩個香菇品種不同菌齡的揮發性風味物質進行了研究，發現2 個香菇品種分別鑒定出包括單體和二聚體在內的17 種和12 種揮發性物質，且不同菌齡和不同品種的香菇中揮發性有機物質均有一定差異。Xun 等[36]以四種食用菌為實驗材料，對其進行湯料的烹飪，然后對湯料的風味進行研究，采用氣相色譜-離子遷移率光譜法結合多元統計分析鑒定出41 種揮發性化合物，其中4 種湯料中揮發性化合物的譜型差異較為明顯，因而每一種湯料都有其獨特的味道。

2.6 氣相色譜-火焰離子化檢測技術（GC-FID）

氣相色譜-火焰離子化檢測技術（gas chromatography-flame ionization detection，GC-FID）是另一種將GC 與FID 相結合的強大分析方法。色譜柱首先在載氣存在下分離收集的樣品，再將其饋送到FID檢測器中進行檢測，從而對揮發性有機化合物進行有效分析。GC-FID 對幾乎所有有機化合物都有反應，并對碳氫化合物具有高敏感性，故非常適合揮發性有機化合物的分析[44]。Maggi 等[45]利用GC-FID 對亞種梅利蒂斯梅利索葉菌進行揮發性風味物質的檢測，表征其風味。Rosaria 等[46]將在意大利南部收集的十種野生蘑菇物種進行有效評估，通過GC-FID 的方法對其貯藏期間揮發性有機化合物的成分變化進行檢測。

2.7 氣相色譜-嗅聞-質譜技術（GC-O-MS）

氣相色譜-嗅聞-質譜技術（Gas chromatographolfactometry-mass spectrometer，GC-O-MS）是將氣相色譜-質譜技術（GC-MS）與嗅聞技術（O）聯合使用，可將氣相色譜的高效分離能力與人類的嗅覺能力結合，從而將食品中揮發性物質的呈香特性的成分進行定性與定量的分析，對不同食品香氣成分的研究都有貢獻作用[38]。曹蓓[47]利用氣相色譜-嗅聞-質譜技術對美味牛肝菌干品的風味成分進行分析鑒定，得到結果：在53 種已定性的美味牛肝菌揮發性成分中，有29 種化合物對其風味有貢獻，貢獻較大的主要有己醛（青草味）、甲基吡嗪（堅果香味）、3-甲硫基丙醛（焦香）、2,6-二甲基吡嗪（烤肉香）、1-辛烯-3-醇（蘑菇味）、2-戊基呋喃（豆香）、2-乙基-6-甲基吡嗪（烤香）、3-辛烯-2-酮（蘑菇味）、苯乙醛（花香）等化合物。

2.8 高效液相色譜技術（HPLC）

高效液相色譜技術（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）是以液體為流動相高壓泵入色譜柱，各成分在柱內被分離后，進入檢測器進行檢測，達到對樣品的分析的一種技術，通常用來檢測食品的呈味氨基酸。俞明君等[39]建立了HPLC 法測定食用菌中麥角甾醇含量方法，并通過建立的方法對8 種食用菌中麥角甾醇含量進行了測定，結果顯示香菇麥角甾醇含量最高，可達2.128 mg/g；其次是杏鮑菇0.857 mg/g；猴頭菇、金針菇、銀耳、平菇、黑木耳的麥角甾醇含量在0.498～0.282 mg/g 之間。殷朝敏等[48]通過HS-SPME-GC-MS 法及HPLC 等方法對5 種食用菌鮮品中的風味物質進行分析，HPLC法測定結果顯示：5 種食用菌中總游離氨基酸含量為2.72～3.65 mg/g，總呈味核苷酸含量為154.40～1013.60 μg/g，不同品種間總游離氨基酸和呈味核苷酸含量差別較大。

對食品進行風味的分析，使用一種檢測方法過于局限，故現在大部分研究都根據不同的需求和目的將上述檢測方法科學聯用，利用各項檢測結果綜合分析，科學評估，得出更加有意義的實驗結果。

3 食用菌呈味物質的應用進展

食用菌在加工應用方面研究起步較晚，但隨著我國食品加工業的迅速發展，食用菌在風味領域的應用越來越多，加之食用菌營養豐富，故其風味產品的開發常常兼顧健康保健與食用菌獨特風味的發揮。

隨著食品制作工藝的發展成熟，越來越多的食用菌進入到深加工領域中，食用菌飲料、食用菌餅干、食用菌面包、食用菌掛面等等層出不窮。目前市場上已銷售的香菇保健飲料、靈芝保健飲料等，有增強免疫力、有助于恢復身體健康的保健功效，雖價格偏高但療效明顯[49]。梁永海等[50]將金針菇進行破碎、發酵，以金針菇為主要原料制備了具有金針菇特殊香氣的金針菇發酵酒，酒香獨特、營養豐富。王謙等[51]用猴頭菇發酵液復配藥食同源的大棗、枸杞、麥芽等，制備了一種猴頭菇發酵飲料，并進行果蠅實驗，結果顯示發酵復合物組果蠅的最高壽命和平均壽命及多糖含量均多于普通培養組。鐘亞東等[52]針對茯苓-山藥米稀及猴頭菇餅干進行了大鼠功能性消化不良的改善實驗，證實了茯苓-山藥米稀及猴頭菇餅干兩種新型健康功能產品可以緩解食欲不振、改善胃腸道功能，為新型食用菌功能食品的開發提供數據支持。何佳等[53]研發了一種金針菇掛面，以面粉和金針菇為主要原料，制成的掛面賴氨酸、精氨酸、鋅和硒的含量均高于普通掛面，有特殊菇香味，在提高面條口味的同時，長期食用還可以增強記憶力提高免疫力。王秋果[54]對松茸揮發油提取副產物松茸提取液進行精深加工，研發了一款松茸風味雪糕，極大地保留了松茸的揮發性風味，奶香十足，細膩爽口。

4 結論與展望

食用菌具有獨特的鮮香蘑菇風味，富含揮發性風味物質和非揮發性滋味成分。其中非揮發性滋味成分包括游離氨基酸、可溶性糖、呈味核苷酸等，為食用菌的鮮甜滋味做出主要貢獻；揮發性風味成分主要包括1-辛醇、3-辛醇、3-辛酮、1-辛烯-3-醇等八碳化合物，除此之外，含硫化合物、醛類、酮類、酯類等化合物也影響著食用菌的風味。這些化合物為食用菌提供蘑菇香、肉香、奶香等風味。另外，隨著食品工業科技的發展，食用菌風味物質的檢測方法也層出不窮。現有的感官評價、電子舌、電子鼻、氣相色譜-質譜聯用技術、氣相色譜離子遷移譜聯用技術、氣相色譜-火焰離子化檢測技術、氣相色譜-嗅聞-質譜技術、高效液相色譜技術等方法利用不同原理對食用菌的不同風味物質進行定性定量檢測，極大的發揮了食用菌的風味潛能，為食用菌風味物質的檢測與評價提供科學有利的方法。

目前食用菌在初加工食品領域應用甚廣，在風味食品中有一定的應用，但是對其呈香呈味物質的深入研究以及其風味物質在其它領域的應用還有一定的局限性，因此在食用菌風味產業的多元化應用方面有廣闊的發展前景。通過對食用菌呈味物質種類及檢測技術的進一步了解和探究，結合現代食用菌應用研究，將食用菌的風味潛能盡可能的發揮出來，利用食用菌特殊的蘑菇風味進行開拓、探究，提高經濟效益、減少資源浪費、加強推廣，是現代食用菌產業的主要目標。