香菇菌湯煮制工藝優(yōu)化及其非揮發(fā)性特征風味物質研究

李 標， 李程潔， 陳雙陽， 胡秋輝,2， 趙立艷，*

(1.南京農業(yè)大學 食品科學技術學院， 江蘇 南京 210095； 2.南京財經大學 食品科學與工程學院， 江蘇 南京 210023)

*趙立艷，女，教授，主要從事食用菌保鮮與加工、食品中功能成分的高效制備及其活性評價、食品加工過程中風味物質的變化方面的研究，通信作者。

香菇(Lentinulaedodes(Berk.) Pegler)又名香菌、香信、花菇,不僅具有豐富的營養(yǎng)價值、保健功能，還是一種傳統(tǒng)的食用藥用兩用菌[1-2]。隨著現(xiàn)代化香菇栽培技術的發(fā)展，香菇已成為世界第二大廣泛栽培的食用菌[3]。香菇含有較多的碳水化合物、蛋白質、脂肪，除此之外，還含有豐富的維生素B12、香菇多糖等。不僅具有一定的抗菌活性還能顯著增強人體的免疫力[4-5],更重要的是香菇中還含有豐富的氨基酸成分，其中已經被發(fā)現(xiàn)的氨基酸就有18種。把食用菌作為原料制成食用菌湯不僅可以增加食用菌深加工產品的多樣性，還能使香菇中營養(yǎng)成分更便捷的被消費者食用，具有良好的市場前景。

本實驗以固形物溶出率及感官評定為評價指標，通過單因素實驗、正交試驗對香菇菌湯煮制工藝進行探究，并通過高效液相色譜技術對煮制后香菇及湯液中非揮發(fā)性物質含量進行測定，從而研究高溫煮制后香菇及湯液中非揮發(fā)性風味物質含量變化情況，為香菇菌湯的工業(yè)化生產提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮香菇、蔥、姜、食鹽、淀粉均為市售食品級原料；果糖、海藻糖、甘露醇、酒石酸、反丁烯二酸、蘋果酸、檸檬酸、冰乙酸、丁二酸、5’-AMP、5’-CMP、5’-GMP、5’-IMP、5’-UMP、5’-XMP均購于上海源葉生物科技有限公司；冰乙酸(色譜純)、四丁基氫氧化銨、乙腈(色譜純)、甲醇(色譜純)、磷酸二氫鉀均購于南京壽德實驗器材有限公司。

1.2 儀器與設備

HC238- AV型微波爐, 廣東美的微波爐制造有限公司；YS- IC22B05C型電磁爐，上海元山電器工業(yè)有限公司；切片機，MSC International公司；HH- 6型數(shù)顯電子恒溫水浴鍋，常州國華電器有限公司；DM- 4型電子天平，上海精天電子儀器有限公司；1200型高效液相色譜，美國Agilent公司；L- 8900型全自動氨基酸分析儀，日立高新技術公司；KQ- 250DB型數(shù)控超聲波清洗機，昆山市超聲儀器有限公司；DELTA320型pH計，Mettler Toledo公司。

1.3 實驗方法

1.3.1原料預處理

選取大小均一的新鮮香菇樣品，去除不可食用部分后清洗干凈并切分成1 cm×1 cm的塊狀，稱取相同質量香菇按照前期預實驗優(yōu)化結果于300 W、90 s進行微波燙漂處理。

1.3.2香菇菌湯的制備工藝流程

香菇菌湯的制備工藝流程見圖1。

圖1 香菇菌湯的制備工藝流程Fig.1 Preparation process of Lentinula edodes soup

1.3.3香菇菌湯煮制工藝優(yōu)化

為確定香菇菌湯湯液的較優(yōu)工藝條件，需要對其煮制時間、煮制溫度及香菇質量濃度進行優(yōu)化。稱取相同質量的香菇顆粒按照不同煮制時間(30、45、60、75、90 min)、煮制溫度(80、100、120、140、160 ℃)在不同香菇質量濃度(0.025、 0.050、 0.075、 0.100、 0.125 g/mL)條件下進行煮制。煮制后冷卻定容，進行可溶性固形物溶出率測定，并對最后成品進行感官評價。

1.3.4固形物溶出率測定

香菇菌湯中可溶性固形物含量通過阿貝折光儀進行測定，計算方法如式(1)。

(1)

式(1)中，ω固形物，%；ρ可溶性固形物，g/mL;m新鮮香菇, g;c是新鮮香菇中水分質量分數(shù)，本實驗中取值91.15%。

1.3.5感官評價

1.3.6高效液相色譜分析

煮制后香菇湯液經0.45 μm濾膜過濾后直接進行分析測量，測量值均以干基計算。

1.3.6.1 可溶性糖(醇)含量測定

分別稱取5 g新鮮香菇及煮制后樣品于冰浴中研磨均勻，加入50 mL體積分數(shù)為80%的乙醇，于60 ℃提取30 min，5 000 r/min 離心15 min，取出上清液，殘渣用相同的方法提取2次。合并上清液于旋轉蒸發(fā)儀中濃縮至完全干燥，用φ=75%的乙腈進行溶解，最后分別定容于10 mL容量瓶中經0.45 μm濾膜過濾后待測定。

色譜條件：色譜柱Sugar-D(4.6 mm×250 mm，5 μm)；柱溫25 ℃；流速1.0 mL/min；流動相為V(水)∶V(乙腈)=25∶75；進樣量20 μL；檢測器采用蒸發(fā)光散射檢測器(ELSD)，氮氣流速2.5 L/min，漂移管溫度為50 ℃。

1.3.6.2 有機酸含量測定

分別稱取5 g新鮮香菇及煮制后樣品于冰浴中研磨均勻，加入10 mL 0.01 mol/L的KH2PO4(pH=2.56)，于45 ℃下超聲提取30 min，5 000 r/min 離心15 min，定容于10 mL容量瓶中，經0.45 μm濾膜過濾后待測。

色譜條件：色譜柱Zorbax-Eclipse XDB-C18(250×4.6 mm, 5 μm);流動相為V(KH2PO4的水溶液，pH=2.56, 0.01 mol/L)∶V(甲醇)=95∶5;柱溫25 ℃；流速0.5 mL/min;進樣量20 μL；檢測器采用紫外檢測器，檢測波長210 nm。

1.3.6.3 呈味核苷酸含量測定

分別稱取5 g新鮮香菇及煮制后樣品于冰浴中研磨均勻，加入20 mL超純水，煮沸1 min，冷卻，5 000 r/min離心15 min，殘渣用相同的方法提取兩次，合并上清液于旋轉蒸發(fā)儀中濃縮定容，經0.45 μm濾膜過濾后待測。

色譜條件：色譜柱Zorbax-Eclipse XDB-C18(250×4.6 mm, 5 μm); 流動相為V(水)∶V(甲醇)∶V(冰乙酸)∶V(四丁基氫氧化銨)=447.25∶50∶2.5∶0.25；流速0.5 mL/min;柱溫25 ℃；采用紫外檢測器，檢測波長254 nm。

1.3.6.4 游離氨基酸含量測定

稱取0.5 g新鮮香菇及煮制后樣品(湯液2 mL)于冰浴中研磨均勻，加入1 mL磺基水楊酸和0.5

mL EDTA二鈉，超聲處理1 h，靜置過夜，然后定容至25 mL，混合均勻，靜置后取1 mL用氮吹儀吹干，再用1 mL 0.02 mol/L鹽酸復溶，最后經0.45 μm濾膜過濾后待測。

1.4 數(shù)據(jù)分析

非揮發(fā)性風味物質含量數(shù)據(jù)分析采用SPSS軟件和Office Excel 2010，并利用最小顯著差異法(LSD)對樣品數(shù)據(jù)進行多重比較分析。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

煮制溫度、煮制時間及香菇質量濃度對香菇菌湯固形物溶出率及感官評價得分影響見圖2和圖3。

圖2 香菇菌湯煮制條件對固形物溶出率的影響Fig.2 Effect of cooking conditions on dissolution ratio of solids in Lentinula edodes soup

圖3 香菇菌湯煮制條件對感官評價得分的影響Fig.3 Effect of cooking conditions on sensory evaluation score in Lentinula edodes soup

由圖2a可知，隨著煮制溫度的增加，香菇菌湯中固形物溶出率先增加，最后逐漸達到平衡，這可能是因為隨著煮制溫度的增加，香菇中固形物逐漸向湯中擴散，導致固形物溶出率上升，最后逐漸達到平衡。當煮制溫度為120 ℃時，固形物溶出率達到較大值。隨著煮制時間的增加，香菇菌湯中固形物溶出率先增加，再降低最后再緩慢增加(如圖2b)，當煮制時間為45 min時，其固形物溶出率為40%，達到較大值。香菇質量濃度對香菇菌湯固形物溶出率的影響見圖2c，可知當香菇質量濃度為0.075 g/mL時，香菇菌湯中固形物溶出率較高。由圖3a可知，當煮制溫度為80 ℃時，香菇菌湯感官評價得分較低，隨著煮制溫度的增加，香菇菌湯感官評價得分逐漸增加，當煮制溫度為120 ℃時，香菇感官評價得分最高。隨著煮制溫度的進一步增加，香菇感官評價得分逐漸降低。因此其最佳煮制溫度為120 ℃。由圖3b可知，當煮制時間為45 min時，香菇菌湯感官評價得分最高，隨著煮制時間的增加，香菇菌湯感官評價得分逐漸降低。當煮制時間為75 min時感官評價得分最低，隨著煮制時間的進一步增加，香菇菌湯感官評價得分有所上升。香菇質量濃度對香菇菌湯感官評價得分的影響如圖3c所示，當香菇質量濃度為0.075 g/mL時，香菇菌湯感官評價得分較高，隨著香菇質量濃度的進一步增加，其感官評價得分逐漸降低，當香菇質量濃度為0.100 g/mL時，感官評價得分達到較小值，隨后其感官評價得分隨著香菇質量濃度的增加有所上升。因此結合香菇菌湯中固形物溶出率及香菇菌湯感官評價得分可知，當煮制溫度、煮制時間、香菇質量濃度分別為120 ℃、45 min、0.075 g/mL時，香菇菌湯綜合評價較好。

2.2 正交試驗優(yōu)化結果

采用三因素三水平進行正交試驗優(yōu)化，正交試驗結果見表1，方差分析見表2。

表1 正交試驗方案及結果

表2 方差分析表

由表1中R值可知，影響香菇菌湯風味的3個因素主次關系依次為煮制溫度、煮制時間、香菇質量濃度。以感官評價得分為評價指標，經過直觀分析，香菇菌湯煮制較佳工藝組合為B2A2C1，即煮制溫度120 ℃、煮制時間45 min、香菇質量濃度為0.050 g/mL，在此工藝條件下，香菇菌湯滋味、氣味和顏色達到最佳。除此之外，以菌湯中固形物溶出率為評價指標，香菇菌湯煮制較佳工藝組合為B3A2C1，即煮制溫度140 ℃、煮制時間45 min、香菇質量濃度為0.050 g/mL，這與感官評價結果有所差異。由表2方差分析可知，煮制溫度對香菇菌湯固形物溶出率及成品感官評價影響較為顯著，但當煮制溫度為120 ℃時，香菇菌湯中固形物溶出率及產品感官評價得分高于煮制溫度為140 ℃時香菇菌湯中固形物溶出率和感官評價得分，因此在本實驗中選取較佳煮制工藝為煮制溫度120 ℃、煮制時間45 min、香菇質量濃度0.050 g/mL。王英等[6]研究表明，當煮制時間為30 min、煮制溫度為120 ℃、香菇質量分數(shù)為1.43%時，香菇菌湯中固形物溶出率較高，這與本實驗研究結果略有差異。這可能是由于香菇的顆粒度大小引起的。除此之外，煮制方法的不同也對香菇菌湯品質產生較大的影響[7]。

2.3 驗證實驗

在正交試驗9組工藝條件組合中，并不包含B2A2C1，因此需要對該煮制工藝進行驗證。在B2A2C1條件下進行3組平行實驗，其感官評價得分為8.31、固形物溶出率為40.36%，這說明選取該煮制工藝可得到香氣適中、滋味較好、顏色誘人且固形物溶出率較高的香菇菌湯樣品。

2.4 可溶性糖(醇)含量

新鮮香菇、煮制后香菇及煮制后湯液中可溶性糖(醇)變化情況見表3。

表3 香菇煮制前后可溶性糖(醇)含量變化

Tab.3 Changes of contents of soluble sugar (polysols) inLentinulaedodesbefore and after cooking

mg·g-1

不同字母表示數(shù)據(jù)之間差異顯著(p<0.05)。

由表3可知，新鮮香菇、煮制后香菇及煮制后湯液中可溶性糖(醇)總量在21.12～172.22 mg/g之間且新鮮香菇中果糖、甘露醇和海藻糖含量顯著高于煮制后香菇及煮制后湯液中含量(p<0.05)，依次為w(新鮮香菇) >w(煮制后湯液)>w(煮制后香菇)。在新鮮香菇中，甘露醇含量最高，為120.83 mg/g，其次為果糖(35.86 mg/g)和海藻糖(15.53 mg/g)。除此之外，煮制后湯液中可溶性糖(醇)含量顯著高于煮制后香菇中含量(p<0.05)，這可能是由于香菇細胞結構在高溫煮制過程中被破壞，使得可溶性糖(醇)釋放到湯液中所引起的。在煮制后香菇及湯液中，可溶性糖(醇)總量顯著低于新鮮香菇中含量，這可能是由于可溶性糖(醇)在高溫煮制過程中發(fā)生降解、脫水或者與氨基化合物發(fā)生美拉德反應導致的[8-9]。

2.5 有機酸含量

香菇煮制前后有機酸含量變化情況見表4。

表4 香菇煮制前后有機酸含量變化

Tab.4 Changes of contents of organic acid in Lentinula edodes before and after cooking mg·g-1

不同字母表示數(shù)據(jù)之間差異顯著(p<0.05)。

由表4可知，在新鮮香菇中有機酸總量為177.40 mg/g，其中蘋果酸的質量分數(shù)最高為68.30 mg/g，其次為冰乙酸(38.33 mg/g)、檸檬酸(31.04 mg/g)、酒石酸(26.08 mg/g)、反丁烯二酸(9.44 mg/g)、丁二酸(4.21 mg/g)。在新鮮香菇中，蘋果酸、酒石酸、丁二酸及反丁烯二酸含量顯著高于煮制后香菇及湯液中含量(p<0.05)，這可能是由于高溫煮制使得香菇中有機酸氧化或在加熱過程中發(fā)生脫羧反應所引起的[10-11]。與此相反，煮制后香菇中蘋果酸、酒石酸、冰乙酸、檸檬酸及反丁烯二酸含量則顯著低于煮制后湯液中含量(p<0.05)，這可能是由于在高溫條件下，香菇細胞結構受到破壞使得有機酸釋放到湯液中引起的。除此之外，在煮制后湯液中，冰乙酸和檸檬酸含量與新鮮香菇相比無顯著差異。

2.6 呈味核苷酸含量

香菇煮制前后呈味核苷酸含量變化見表5。由表5可知，新鮮香菇、煮制后香菇及煮制后湯液中5’-核苷酸總量在0.34～6.61 mg/g，依次為w(新鮮香菇)>w(煮制后湯液)>w(煮制后香菇)。5’-鳥苷酸作為香菇主要的風味核苷酸，在新鮮香菇及煮制后湯液中含量較高，分別為1.80 mg/g和1.03 mg/g，而另一種風味核苷酸5’-肌苷酸在新鮮香菇及煮制后湯液中則未檢測到，這是因為5’-肌苷酸是熱敏性呈味核苷酸，加熱容易分解[12-14]。趙靜等[15]研究表明，在香菇菌湯中，5’-肌苷酸含量為0.015 mg/g，這與本實驗結果有所差異，這可能是由于在香菇煮制過程中，煮制溫度等條件不同所引起的。在煮制后湯液中，5’-腺苷酸含量為0.70 mg/g，顯著高于煮制后香菇(0.01 mg/g)中含量(p<0.05)，并且5’-腺苷酸還可以作為一種甜味劑，能有效地抑制香菇中苦味物質的形成[16]。除此之外，在煮制后湯液中，5’-尿苷酸含量(1.51 mg/g)也顯著高于煮制后香菇(0.24 mg/g)中含量(p<0.05)，但其與新鮮香菇相比，無顯著差異。

表5 香菇煮制前后呈味核苷酸含量變化

Tab.5 Changes of content of 5’-nucleotides inLentinulaedodesbefore and after cooking

mg·g-1

—表示未檢測出，不同字母表示數(shù)據(jù)之間差異顯著(p<0.05)。

2.7 游離氨基酸含量

香菇煮制前后游離氨基酸含量的變化情況見表6。

表6 香菇煮制前后游離氨基酸含量變化

—表示未檢測出；苦味氨基酸包含纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、精氨酸； 甜味氨基酸包含甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸。

由表6可知，在煮制后湯液中，游離氨基酸總量為21.59 mg/g，顯著高于煮制后香菇(0.82 mg/g，湯液中含量的3.8%)中含量(p<0.05)，與此相反，則顯著低于新鮮香菇(68.25 mg/g)中游離氨基酸含量，這可能是由于香菇中部分游離氨基酸在高溫煮制過程中與糖類發(fā)生美拉德反應造成的[8]。在這些游離氨基酸中，天冬氨酸和谷氨酸屬于鮮味氨基酸，它們賦予產品特殊的鮮味[17]，而在煮制后湯液中，天冬氨酸和谷氨酸總量為4.99 mg/g，顯著高于新鮮香菇(3.96 mg/g，湯液中含量的79.4%)及煮制后香菇(0.21 mg/g，湯液中含量的4.2%)中含量(p<0.05)。除此之外，在煮制后香菇及湯液中，苦味氨基酸含量(0.12 mg/g和5.65 mg/g)與新鮮香菇(44.07 mg/g)相比，顯著降低(p<0.05)。與此相反，在煮制后湯液中，甜味氨基酸含量(10.09 mg/g)則顯著高于新鮮香菇(4.01 mg/g)及煮制后香菇(0.46 mg/g)中含量(p<0.05)。

3 結 論

通過單因素實驗、正交試驗考察不同煮制條件對香菇菌湯品質的影響，并對優(yōu)化后產品非揮發(fā)性特征風味物質進行分析。結果表明，當煮制溫度為120 ℃、煮制時間為45 min、香菇質量濃度為0.050 g/mL時，香菇菌湯綜合評價較好。在煮制過程中，香菇中風味物質向湯液中轉移使得在煮制后湯液中可溶性糖(醇)、有機酸、呈味核苷酸及風味氨基酸含量顯著高于煮制后香菇中含量(p<0.05)。但是，與新鮮香菇相比它們在煮制后湯液及香菇中絕大多數(shù)含量有所降低。

[1] CHEN W C, LI W, YANG Y, et al. Analysis and evaluation of tasty components in the pileus and stipe ofLentinulaedodesat different growth stages[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2015, 63(3): 795-801.

[2] DERMIKI M, PHANPHENSOPHON N, MOTTRAM D S. Contributions of non-volatile and volatile compounds to the umami taste and overall flavour of shiitake mushroom extracts and their application as flavour enhancers in cooked minced meat[J]. Food Chemistry, 2013, 141(1): 77-83.

[3] TIAN Y T, ZHAO Y T, HUANG J J, et al. Effects of different drying methods on the product quality and volatile compounds of whole shiitake mushrooms[J]. Food Chemistry, 2016, 197: 714-722.

[4] SOLANKI A K, RATHORE Y S, BADMALIA M D, et al. Global shape and ligand binding efficiency of the HIV-1 neutralizing antibodies differs from the ones which cannot neutralize[J]. Journal of Biological Chemistry, 2014, 289(50): 34780-34800.

[5] RAO J R, SMYTH T J, MILLAR B C, et al. Antimicrobial properties of shiitake mushrooms (Lentinulaedodes)[J]. International Journal of Antimicrobial Agents, 2009, 33(6): 591-592.

[6] 王英,朱科學,周惠明.香菇菌湯熬制工藝參數(shù)的優(yōu)化[J].食品科學, 2010, 31(10): 336-340.

WANG Y, ZHU K X, ZHOU H M. Optimization of processing conditions of shiitake soup [J].Food Science, 2010, 31(10): 336-340.

[7] 譚祥峰,周雷,于海,等.香菇傳統(tǒng)熬制工藝與新興熬制工藝的研究[J].食品工業(yè)科技, 2011, 32(6):241-243.

TAN X F, ZHOU L, YU H, et al. Study on the traditional and the rising brewed technology ofLentinusedodes[J]. Science and Technology of Food Industry, 2011, 32(6):241-243.

[8] 楊調調,何志勇,秦昉,等.美拉德反應對產品風味品質的影響及其衍生危害物研究進展[J].食品安全質量檢測學報, 2017, 8(3): 854-861.

YANG T T, HE Z Y,QIN F, et al. Research progress of the effects of Maillard reaction on flavor and quality of products as well as derivatized harmful substances[J].Journal of Food Safety and Quality,2017,8(3):854-861.

[9] 張嚴,汪何雅,錢和.美拉德反應產物的褐變、熒光吸收及抗氧化性的研究[J].食品工業(yè)科技, 2012, 33(6):193-196.

ZHANG Y,WANG H Y,QIAN H. Research of the browning, fluorescence characteristics and antioxidant activity of the Maillard reaction products[J].Science and Technology of Food Industry,2012,33(6):193-196.

[10] 縱偉,張世濤,劉鋼湖,等.不同干燥方法對葡萄干有機酸成分的影響[EB/OL].(2007-04-20)[2017-11-27].http:∥d.wanfangdata.com.cn/Conference/6353788.

[11] HANDSCHUMACHER R E. Orotidylic acid decarboxylase: inhibition studies with azauridine 5’-phosphate[J]. Journal of Biological Chemistry, 1960, 235: 2917-2919.

[12] VAN BOEKEL M A. Formation of flavour compounds in the Maillard reaction[J]. Biotechnology Advances, 2006, 24(2): 230-233.

[13] YANG J H, LIN H C, MAU J L. Non-volatile taste components of several commercial mushrooms[J]. Food Chemistry, 2001, 72(4): 465-471.

[14] LI Q, ZHANG H H, CLAVER I P, et al. Effect of different cooking methods on the flavour constituents of mushroom (Agaricusbisporus(Lange) Sing) soup[J]. International Journal of Food Science and Technology, 2011, 46(5): 1100-1108.

[15] 趙靜,丁奇,孫穎,等.香菇菌湯及酶解液中滋味成分及呈味特性的對比分析[J].食品科學,2016,37(24):99-104.

ZHAO J, DING Q, SUN Y, et al. Comparison of taste compounds and taste characteristics of shiitake mushroom soup and enzymatic hydrolysate[J].Food Science,2016,37(24):99-104.

[16] LEKSRISOMPONG P,GERARD P, LOPETCHARAT K, et al. Bitter taste inhibiting agents for whey protein hydrolysate and whey protein hydrolysate beverages [J]. Journal of Food Science, 2012, 77(8): 282-287.

[17] TSAI S Y, WU T P, HUANG S J, et al. Nonvolatile taste components ofAgaricusbisporusharvested at different stages of maturity[J]. Food Chemistry, 2007, 103(4): 1457-1464.