HS/SPME-GC/MS法比較分析野生 與人工栽培羊肚菌揮發(fā)性成分

李 翔,鐘方友,凌云坤，鄧 杰,劉達(dá)玉,徐藝丹,王秋果

(成都大學(xué),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(yǎng)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(qū)已成為全國知名的食用菌栽培生產(chǎn)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(qū)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(diào)節(jié)免疫、抗疲勞、抗腫瘤、降血脂、護(hù)肝腎、保護(hù)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(zhì)以及多糖、多酚和黃酮等功能活性物質(zhì)[5-7]。

揮發(fā)油(Volatile oil)是存在于植物體內(nèi)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(nèi)對羊肚菌揮發(fā)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(nèi)的4種野生食用菌干品進(jìn)行揮發(fā)性成分的分析,共檢出21種揮發(fā)性物質(zhì),其中主要揮發(fā)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(zhì)聯(lián)用技術(shù)檢出羊肚菌菌絲體揮發(fā)性成分共36種,主要是醇類和烯類物質(zhì),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(shù)(HS-SPME)提取菌蓋干品的揮發(fā)性成分,采用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)進(jìn)行檢測分析,并采用相對氣味活度值(ROAV)判定關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì),比較分析了野生與人工栽培羊肚菌菌蓋的揮發(fā)性成分,為深入研究羊肚菌風(fēng)味營養(yǎng)成分提供理論依據(jù)。

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(nóng)產(chǎn)有限公司;人工栽培羊肚菌菌蓋干品 成都天綠菌業(yè)有限公司,由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院彭衛(wèi)紅研究員鑒定為羊肚菌(Morchellaspp.)。

SHIMADZU GCMS-QP2012 Plus頂空萃取及氣質(zhì)聯(lián)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(jìn)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(zhì)譜分析條件 質(zhì)譜電離方式:EI,離子源溫度:220 ℃;接口溫度:230 ℃;質(zhì)譜掃描范圍20～500 m/z。

1.2.2.3 保留指數(shù)測定 利用NIST質(zhì)譜庫對各色譜峰進(jìn)行檢索,選取相似度大于80%的峰后,再參考相關(guān)文獻(xiàn)對各色譜峰進(jìn)行人工解析,按照峰面積歸一化法求得各揮發(fā)性成分的峰面積相對含量。

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

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

2 結(jié)果與分析

2.1 野生和人工栽培羊肚菌揮發(fā)性成分的GC-MS分析結(jié)果

從圖1可以看出,從野生羊肚菌菌蓋干品中分離出揮發(fā)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(fā)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(zhì)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(fā)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(fā)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(fā)性成分,從野生羊肚菌菌蓋干品中分離出揮發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(zhì)(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(zhì)。

2.2 野生與人工栽培羊肚菌特征香味物質(zhì)成分分析

食用菌形成獨特風(fēng)味的主要原因是揮發(fā)性芳香物質(zhì)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(fā)性物質(zhì),其中醛類物質(zhì)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(zhì)閾值較高,但濃度達(dá)到一定程度后也會影響食用菌風(fēng)味。酯類化合物對風(fēng)味一般有較大貢獻(xiàn),尤其是短鏈的酯類化合物常溫下易揮發(fā)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(fēng)味物質(zhì),其中具有風(fēng)味貢獻(xiàn)ROAV值>1的8種物質(zhì)見表2。

表2 ROAV值>1的8種揮發(fā)性物質(zhì)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(fā)性物質(zhì)ROAV值大于1的關(guān)鍵風(fēng)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(fēng)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(fā)性物質(zhì)ROAV值大于1的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)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(fēng)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(fēng)味有修飾作用。

實驗結(jié)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(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)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(yè)尤其作為維生素E的合成原料,也用于橡膠促進(jìn)劑等化工原料;正己醛是允許使用食用香料,在化工行業(yè)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(chǎn)物[15],該物質(zhì)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(xiàn)[17]。正己醛具有清香、果香[18],在黨參、葡萄干等的揮發(fā)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(fēng)味物質(zhì),具有蘑菇、泥土的香味,在魚肉、海帶也均有檢出。

3 結(jié)論與討論

本文采用頂空固相微萃取結(jié)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(fā)性成分進(jìn)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(fā)性成分,從野生羊肚菌菌蓋干品中檢出了24種揮發(fā)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(fā)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(fā)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(nèi)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(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)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(fēng)味的影響最大。人工栽培羊肚菌菌蓋干品的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)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(fēng)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(fā)性成分進(jìn)行了鑒定、比較、分析,研究結(jié)果可用于香氣數(shù)據(jù)庫的建立和完善,為促進(jìn)其進(jìn)一步開發(fā)利用提供理論依據(jù),并為其在食品工業(yè)、化工行業(yè)的應(yīng)用提供參考。