凍融循環對食用菌預制菌湯品質的影響

盧 琪，楊 德，薛淑靜

（湖北省農業科學院農產品加工與核農技術研究所，湖北武漢 430064）

預制菜以農產品為主要原料，經標準化加工、包裝而成，簡化了菜品制作流程，用餐方便快捷、營養衛生[1-2]。近年，受疫情防控的影響及冷鏈技術水平的逐步完善，預制食品在居家消費的推動下走俏市場[3]。據統計，2021 年我國預制菜市場規模超3000億，預計到2025 年，預制菜市場規模將會達8000 億元[4]。具有地方特色的預制菜工業化加工技術將成為該行業的核心競爭力。

食用菌風味獨特、營養豐富，富含蛋白質、氨基酸、膳食纖維、維生素、礦物質、多糖、甾醇等營養成分，具有抗炎、抗腫瘤、抗氧化等功效[5-7]。此外，食用菌經加工、冷凍、復熱后還能大幅度保持原有口感，是預制食品的優質原料[8-10]。“寧可食無肉，不可食無湯”，菌菇湯因其特有的營養、風味和口感，深受消費者歡迎。世界衛生組織也將菌菇湯列為六大保健飲品[11-12]。因此菌湯類食品的開發可進一步促進食用菌的精深加工，豐富預制菜品，滿足市場需求。

低溫凍藏是保障菌湯類預制食品品質的主要貯藏和流通方式。但是，在冷鏈轉運或消費終端，冷凍菌湯在食用前可能出現反復凍融的情況。相關研究表明，凍融循環會造成肉制品、水產品和果蔬制品的色澤變化、風味衰減、品質劣變等不良后果。然而，凍融循環如何影響預制菌湯的品質尚未報道，凍融次數對菌湯品質影響的差異有待進一步對比[13-14]。因此，針對食用菌預制菌湯在消費終端可能出現的凍融情況，本研究以菌湯色澤、成分和風味為目標，評價凍融次數對預制菌湯的品質影響，為食用菌預制菌湯的終端消費提供食用參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

羊肚菌、雞油菌、蛹蟲草、雪山松茸、姬松茸、鹿茸菇 2022 年購于湖北伏龍山食品開發有限公司；DNS 試劑、游離氨基酸和核苷酸 北京索萊寶科技有限公司；考馬斯亮藍G250、Folin-Ciocalteu 試劑 源葉生物科技有限公司；微生物檢測紙片 廣東達元綠洲食品安全科技股份有限公司。

Multiskan GO 酶標儀 美國Thermo Fisher 公司；LC-20AT 液相色譜系統 日本Shimadzu 公司；PEN3 電子鼻 德國Airsense 公司；7890A-5975C 氣質聯用設備 美國Agilent 公司；CR-400 色差儀日本Minolta Camera 公司；WQC50A5 電高壓鍋美的公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 預制菌湯的制作 選取云南昭通市的六珍菌湯包為實驗原料，根據菌湯包各種菌菇的商業配比，結合菌湯感官評價，最終確定預制菌湯的制作方案：羊肚菌1.6 g、雞油菌12 g、蛹蟲草12 g、雪山松茸12 g、姬松茸4.0 g、鹿茸菇16 g，混合，清洗后泡發1 h，瀝干后加水2 L（鹽0.4%）。用電高壓鍋1000 W處理30 min 后，開蓋，漏勺過濾，終體積為1.99 L，鋁箔分裝（450 mL/袋），-18 ℃凍藏，備用。

1.2.2 菌湯凍融處理 -18 ℃冷凍狀態菌湯置于4 ℃下解凍24 h，即為一次凍融樣品，將解凍后的菌湯繼續置于-18 ℃冷凍，重復上述操作，即為二次凍融，依此類推，共進行五次凍融處理。

1.2.3 菌湯基本指標分析 微生物計數分析：采用大腸菌群測試片和菌落總數測試片進行大腸桿菌和總菌落數的計數分析。取1 mL 菌湯，稀釋，涂布于測試片，37 ℃培養24 h，計數。

菌湯色度分析：將100 mL 菌湯置于樣品池中，經白板校準后，對菌湯進行L、a、b讀數、測量[15]。

菌湯可溶性蛋白含量分析：采用考馬斯亮藍法檢測菌湯可溶性蛋白含量，結果以每升菌湯中牛血清蛋白（BSA）當量計（g BSA/L）[16]。

菌湯還原糖含量分析：采用DNS 法檢測菌湯還原糖含量，結果以每升菌湯中葡萄糖（Glu）當量計（g Glu/L）。

菌湯總酚含量分析：采用Folin-Ciocalteu 方法檢測菌湯中的總酚含量（TPC），結果以每升菌湯中沒食子酸（GAE）當量計（g GAE/L）[17]。

1.2.4 菌湯5'-核苷酸含量分析 采用HPLC 檢測菌湯中5'-核苷酸含量。菌湯5000 r/min 離心10 min后，過0.22 μm 有機濾膜，進行HPLC 分析。參數設置為：流動相為A，20 mmol/L 磷酸鹽緩沖液（pH5.9）；流動相B，100%甲醇；兩者以97:3 比例混合，等度洗脫。流速0.4 mL/min，進樣量10 μL，在254 nm處檢測。采用外標法定量分析，結果折算為每升菌湯中5'-核苷酸含量（mg/L）[18]。

1.2.5 菌湯氨基酸含量分析 采用HPLC 檢測菌湯中衍生化的游離氨基酸含量。取樣品或游離氨基酸標準品200 μL，分別加入三乙胺溶液100 μL 和異硫氰酸苯酯溶液100 μL，放置1 h，加入400 μL 正己烷，振蕩，靜置。取下相過濾后HPLC 進樣，采用Sepax AAA（4.6 mm×250 mm，5 μm）氨基酸專用柱分析；流動相A：0.1 mol/L 醋酸鈉（pH6.5）:乙腈=93:7，流動相B：80%乙腈水溶液。梯度洗脫：0 min：100% A，15 min：85% A，18 min：76% A，25 min：60% A，30 min：60% A，30.1 min：0% A，35 min：0%A；流速：1.0 mL/min；254 nm 處檢測；柱溫：40 ℃；進樣量：5 μL。采用外標法定量分析，結果折算為每100 毫升菌湯中游離氨基酸含量（mg/100 mL）[19]。

1.2.6 菌湯等鮮度計算 菌湯等鮮度（EUC），由鮮味氨基酸與5'-核苷酸之間的相互作用計算而得，結果表示為每100 g 菌湯中谷氨酸鈉當量（g MSG/100 g）[20]：

式中：ai，鮮味氨基酸Glu 或Asp 的濃度（g/100 g）；aj，5'-GMP，5'-AMP，5'-IMP 或5'-XMP 的濃 度（g/100 g）；bi，鮮味氨基酸的相對鮮味濃度（Asp，0.077；Glu，1）；bj，5’-核苷酸的相對鮮味濃度（5'-IMP，1；5'-GMP，2.3；5'-AMP，0.18；5'-XMP，0.61）。

1.2.7 菌湯揮發性成分分析 采用GC-MS 對菌湯揮發性成分進行分析，10 mL 菌湯置于40 mL 的頂空瓶中，40 ℃條件下水浴10 min，插入DVB/CAR/PDMS 50/30 μm 萃取頭，頂空吸附35 min 后，插入GC 進樣口，250 ℃下解吸5 min[21]。程序升溫和質譜條件參考之前的研究[22]。列出與質譜數據庫（Wiley 7.0 和NIST 05）匹配度大于80%的成分，各揮發性成分高低用其峰面積橫向對比[23]。

1.3 數據處理

本文所涉及的實驗均重復3 次，取平均值。IBM SPSS Statistics 20.0 用于樣本數據差異性分析，XLSTAT 2014 用于主成分分析。

2 結果與分析

2.1 凍融循環對菌湯基本指標的影響

凍融循環過程中菌湯中微生物增殖、色澤變化、可溶性蛋白含量、還原糖含量及總酚含量等基本指標的變化如表1 所示。預制食品屬新興產業，預制菌湯類食品中大腸桿菌和總菌落數尚無標準限定。本研究中，菌湯反復凍融5 次過程中大腸桿菌均無檢出，說明反復凍融不會引起菌湯大腸桿菌的增殖。細菌菌落總數在反復凍融3 次時，菌落總數微弱增加（3 CFU/mL），而凍融第5 次時菌落總數則高達22 CFU/mL，推測凍融循環過程中，菌湯溫度波動，休眠狀態的細菌得以繁殖，通過前4 次凍融，菌湯中細菌數量形成了一定的基數，到5 次凍融時菌湯中細菌數量飛速增長。

表1 凍融循環過程中菌湯的基本指標對比Table 1 Comparison of basic indicators of mushroom soup during repeated freezing-thawing cycle

L值代表樣品的亮度，隨著凍融次數的增加，菌湯L值逐漸增加，可能與冷凍澄清有關。a值代表樣品的紅綠色，菌湯a值在1 次凍融后顯著增加（P＜0.05），在隨后菌湯反復凍融過程中（3～5 次）中，a值進一步增加，說明凍融循環增加了菌湯的紅褐色。b值代表樣品的黃藍色，菌湯b值在首次凍融后顯著升高（P＜0.05），隨后隨著凍融次數的增加呈現逐漸減少的趨勢，但至凍融終點時菌湯b值仍顯著高于（P＜0.05）鮮湯。總而言之，凍融能夠增加菌湯亮度，同時也加深了菌湯色澤，可能歸因于菌湯冷凍過程的氧化和羰基化合物的累積而造成菌湯褐變[24]。

菌湯中可溶性蛋白是菌菇中游離出來的能溶解于湯汁中的小分子蛋白，食用菌中蛋白質和氨基酸含量豐富，前2 次凍融，菌湯中可溶性蛋白含量沒有顯著變化，隨后的凍融引起可溶性蛋白含量的顯著降低（P＜0.05）。首次凍融，顯著降低（P＜0.05）了菌湯還原糖和總酚含量，在此后的凍融過程中還原糖有微量增加，而總酚含量卻無顯著變化（P＞0.05），說明酚類成分在菌湯2～5 次凍融循環過程中穩定存在。

2.2 凍融循環對菌湯5'-核苷酸含量的影響

菌湯中檢測出5 種核苷酸，分別為5'-CMP、5'-XMP、5'-UMP、5'-GMP 和5'-AMP，對應標品和菌湯樣品的液相圖如圖1 所示，菌湯凍融循環過程中各核苷酸的含量如表2 所示。5'-AMP 是菌湯中的主要核苷酸，約占核苷酸總含量的70%以上，此類成分與菌湯鮮甜的口感密不可分[25]。首次凍融造成此類成分的顯著降低（P＜0.05），在此后反復凍融過程中5'-AMP 的含量微弱波動，凍融循環5 次5'-AMP 含量較凍融1 次僅略有減少，說明首次凍融是降低此類成分的主要因素。另外兩種增鮮核苷酸5'-XMP 與5'-GMP 含量在凍融循環過程中出現下降的趨勢。菌湯中5'-CMP 與5'-UMP 的含量則在凍融2 次時達到最高，隨后逐漸降低。菌湯中的核苷酸來源于核酸類成分的降解、游離，在冷凍和解凍過程中，核酸類成分的動態水解和降解決定了其中核苷酸含量的變化。據前人報道，豬肉在冷凍過程中5-脫氧-5-甲硫腺苷和煙酰胺的含量出現增加的情況，而煙酰胺腺嘌呤二核苷酸、次黃嘌呤、芥酰胺等核苷酸成分呈現降低的趨勢[26]，可能歸因于不同核苷酸在食品冷凍中的游離程度和降解速率不同。本研究中總5'-核苷酸在鮮湯中含量最高，得益于其中高含量的5'-AMP 成分。總5'-核苷酸在2 次凍融菌湯中含量次之，得益于5'-CMP 與5'-UMP 的累積，此后隨著凍融循環次數的增加，菌湯中總5'-核苷酸含量逐漸降低，凍融次數大于2 次將會造成總核苷酸類成分的減少。菌湯中鮮味核苷酸的含量隨著凍融次數的增加逐漸降低。

圖1 5'-核苷酸的標準品及菌湯樣品的液相色譜圖Fig.1 HPLC chromatogram of 5'-nucleotide standard and mushroom soup

表2 凍融循環過程中菌湯5'-核苷酸含量對比（mg/L）Table 2 Comparison of 5'-nucleotide content in mushroom soup during freezing-thawing cycle (mg/L)

2.3 凍融循環對菌湯氨基酸含量的影響

食品中常見的18 種氨基酸的標準品和菌湯樣品的液相色譜圖如圖2 所示。菌湯中共檢測出16 種氨基酸，其中半胱氨酸和精氨酸在菌湯中尚未檢出。菌湯中各氨基酸的含量如表3 所示，色氨酸含量最高，占總氨基酸含量的11.78%。其次是亮氨酸（8.79%）和丙氨酸（8.38%），其中丙氨酸屬于甜味氨基酸，對于菌湯口感具有一定的調和作用[27-28]。色氨酸在凍融循環過程中無顯著變化（P＞0.05），丙氨酸含量在2 次凍融時略高于首次凍融，此后逐漸降低。

圖2 氨基酸標準品及菌湯樣品的液相色譜圖Fig.2 HPLC chromatogram of amino acid standard and mushroom soup

表3 凍融循環過程中菌湯氨基酸含量對比（mg/100 mL）Table 3 Comparison of the amino acid content in mushroom soup during freezing-thawing cycle (mg/100 mL)

各樣品處理之間，必需氨基酸含量/總氨基酸（54.51%～55.99%）差異不大。必需氨基酸含量/非必需氨基酸含量值（119.82%～127.24%），凍融后必需氨基酸含量/非必需氨基酸含量值均存在不同程度的下降。據報道，理想的蛋白模式為必需氨基酸含量/氨基酸總量值為40%左右，必需氨基酸含量/非必需氨基酸含量值在60%以上[29]，由表3 可知，各菌湯的氨基酸組成均能接近理想模式。鮮湯中總氨基酸含量最高，首次凍融后菌湯中氨基酸含量顯著減少（P＜0.05），但不同凍融次數之間的總氨基酸含量無顯著差異（P＞0.05）。凍融處理雖然降低了鮮味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸、無味氨基酸等各類氨基酸的絕對含量，但多數凍融條件下降低了苦味氨基酸的相對含量，提升了鮮味和甜味氨基酸的相對含量，最終導致凍融菌湯中鮮甜味氨基酸含量/苦味氨基酸含量（0.94%～0.98%）大于或等于鮮湯（0.94%）。

2.4 凍融循環對菌湯等鮮度的影響

菌湯等鮮度取決于其中鮮味氨基酸（Glu 或Asp）與5'-核苷酸（5'-IMP、5'-GMP、5'-AMP、5'-XMP）成分含量，結果用100 g 樣品中的谷氨酸鈉（g MSG）當量表示[30-31]。鮮湯與凍融菌湯的等鮮度如圖3 所示。鮮湯經凍融后等鮮度顯著降低（P＜0.05），且等鮮度隨著凍融次數的增加逐漸減少，但凍融次數（1～5 次）對菌湯等鮮度的影響不明顯。然而，反復凍融過程中等鮮度的最大降幅出現在第3 次，由1～2 次凍融的（0.441～0.450 g MSG/100 g）直接下降至0.407 g MSG/100 g，此后等鮮度降幅緩慢。由此，推測菌湯的凍融次數應控制在2 次內為宜。

2.5 凍融循環對菌湯揮發性成分的影響

通過GC-MS 分析，凍融菌湯揮發性成分相對含量如表4 所示。菌湯中共檢測到48 種揮發性成分，對應揮發性風味峰面積為9.56×108～1.96×109，包括4 種胺類、8 種烴類、14 種醇類、8 種醛酮類、5 種醚類、4 種雜環化合物、3 種酯類、1 種羧酸類和1 種酚類物質（表4），由此可見菌湯中醇類物質最豐富。凍融后菌湯揮發性成分含量急劇下降，并伴隨著凍融次數呈現逐漸降低的趨勢，說明凍融直接減少了菌湯的揮發性成分。鮮湯中檢測到揮發性成分30 種，凍融循環1～5 次菌湯中揮發性成分分別為20、22、24、24 和20 種，凍融處理減少了菌湯中揮發性成分個數。正己醇、1-辛烯-3-醇、八乙二醇、異戊醛、正己醛、苯甲醛、15-冠醚是菌湯中的主要揮發性成分，它們在各處理的菌湯中穩定存在，并且占總揮發性成分峰面積的55.93%～83.26%。

菌湯中揮發性成分主要源自：菌菇中原有風味的釋放，如生長過程中合成的醇類、酯類、醛類等小分子成分；風味前體物質如氨基酸、核酸的熱降解；氨基酸與還原糖發生美拉德反應生成的雜環類揮發性成分[32]。食用菌在加工過程中通過內源酶和過氧化物催化脂肪酸裂解生成小分子的醇、醛類成分，其中1-辛烯-3 醇是主要降解產物[25]。1-辛烯-3 醇在首次凍融時含量大幅下降，隨后隨著凍融次數的增加呈波動性上升的趨勢，最終凍融5 次菌湯中1-辛烯-3 醇含量高于鮮湯，可能歸因于前1～2 次的凍融處理造成了此類成分的減少，但隨著凍融次數增加，逐漸加劇了菌湯內源酶和過氧化物對其中脂肪酸的降解，導致脂肪酸主要降解產物1-辛烯-3 醇的累積。同樣，菌湯中主要成分正己醇、異戊醛、正己醛、苯甲醛、15-冠醚在菌湯凍融過程中也呈現出類似1-辛烯-3 醇的變化趨勢。其它含量較低的揮發性成分，如六苷醇、五甘醇、3-糠醛、糠醛、12-冠醚等成分僅在部分處理樣品中檢測到，可能與脂肪裂解產物的聚合反應有關[33]，具體原因有待進一步研究。

胺類和烴類成分在鮮湯中最為豐富，凍融處理后此類成分大幅揮發或降解，而酯類成分僅在凍融菌湯中檢測到。蛋白質水解、糖酵解、脂肪氧化內源酶作用能夠促進酯類成分形成[33]。此外，有機酸和醇類成分的縮合也是酯類化合物形成的重要途徑，凍融循環過程中的溫度波動和放置過程，可能為酯類的形成提供了條件。2,4-二叔丁基酚是一種天然化學成分，具有抗氧化活性、抗炎活性、抑菌特性等[34]。相較于鮮湯，此種成分在凍融過程中逐漸衰減，在5 次凍融的菌湯中無已法檢測到。

凍融循環過程中菌湯的揮發性成分的主成分分析如圖4 所示。本研究以凍融次數及揮發性成分為原始變量進行主成分分析，得到2 個獨立的主成分，F1=47.43%，F2=21.92%，兩組主成分的累計貢獻率高達69.35%，可以絕大部分地反映原變量信息。由圖4（a），揮發性成分吡啶、2-乙基己醇、2,4-二叔丁基酚、乙醇、環丁醇、鄰二甲苯、18-冠醚、1,3-二叔丁基苯、2-庚酮、辛醇、草酰胺、仲丁胺、N-己基甲胺、異戊醇、甲苯、6-甲基-3-庚醇、4,6-二甲基-2-庚酮、乙基苯等分布在第四象限，與主成分1 正相關，與主成分2 負相關。由圖4（b）可知，鮮湯位于第四象限與此類揮發性成分高度相關。凍融1 次和凍融2 次菌湯的揮發性成分類似，分布于第二、三象限，與F1 負相關，代表性的揮發性成分為正己醇、六甘醇、5-叔丁氧基噻吩-2-羧酸、十三烷和乙二醇乙烯醚等。凍融3 次和凍融4 次菌湯的揮發性成分類似，分布于第三象限，代表性的揮發性成分為3-酞酰亞胺基丙酸甲酯、N-甲基異丁基胺、乙酸異丙烯酯、2-甲基吡嗪、正戊醇、12-冠醚、3-辛酮、3,6,9,12-四氧十四烷-1-醇等。凍融5 次菌湯分布于第二象限與F2 正相關，代表性的揮發性成分為正己烷、呋喃、五甘醇、亞胺二乙酸二乙酯。通過凍融前后菌湯的揮發性成分分析，可將菌湯劃分為四組：鮮湯、凍融1～2 次、凍融3～4 次和凍融5 次。

圖4 凍融循環過程中菌湯揮發性成分主成分得分圖（a）和變量圖（b）Fig.4 Principal component score chart (a) and variable chart(b) of volatile components in mushroom soup during freezingthawing cycle

3 結論

本文研究結果表明，凍融循環次數能不同程度地影響菌湯的色澤、成分和風味。具體而言，隨著凍融處理次數的增加能使湯色更加明亮，但也伴隨著菌湯可溶性蛋白質含量逐漸降低，等鮮度和揮發性成分的減少。然而菌湯的成分指標（還原糖含量、總酚含量、總氨基酸含量）和風味指標（等鮮度、揮發性成分含量）均在首次凍融時出現大幅減少，而此后的凍融次數對上述指標影響相對微弱。進一步通過凍融次數的對比，發現反復凍融3 次時，菌湯中菌落總數開始檢出，此后不斷增加；反復凍融3 次時菌湯可溶性蛋白含量相較于凍融1～2 次顯著降低（P＜0.05），等鮮度由1～2 次凍融的0.441～0.450 g MSG/100 g 直接下降至0.407 g MSG/100 g，此后相對穩定，并且凍融3 次菌湯的揮發性風味成分也和1～2 次凍融菌湯存在較大差異。所以，本研究認為菌湯應鮮食為佳，若需凍融處理則應控制在2 次內為宜。目前尚無標準規定預制菌湯的微生物限度標準，按照GB 11671-2003，罐裝果蔬食品微生物應符合商業無菌的要求，本研究中菌湯屬于食用菌加工的軟罐裝食品，微生物檢測也應達到商業無菌的要求。因此，若菌湯凍融次數大于2 次，可能需要充分復熱后再食用。