納米膜包裝真姬菇貯藏期間揮發(fā)性 風味成分變化分析

何 奎，贠建民，畢 陽，王 睿，毛永強，武淑娟

（甘肅農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，甘肅 蘭州 730070）

真姬菇（Hypsizygus marmoreus），又名海鮮菇、玉蕈、斑玉蕈、蟹味菇[1]；屬擔子菌亞門、層菌綱、傘菌目、白蘑科、玉蕈屬[2]，是一種大型的藥食兩用真菌[3-4]， 因其味道鮮美、口感誘人、質(zhì)地脆嫩、營養(yǎng)豐富而廣受歡迎。20世紀80年代以來，真姬菇在我國開始商品化栽培[5]，現(xiàn)已成為我國食用菌工廠化生產(chǎn)的重要食用菌 之一[6]。但是，真姬菇采后呼吸作用旺盛，組織脆嫩、含水量高，在運輸及貯藏過程中，極易受到機械損傷，大大增加了微生物侵染引發(fā)的腐敗，致使其風味發(fā)生劣變，嚴重降低商品價值，已成為限制產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

在食用菌的納米保鮮研究方面，已有較多報道，多集中在金針菇、杏鮑菇、草菇等品種上，研究內(nèi)容主要涉及貯藏過程子實體感官、生理、生化品質(zhì)變化方面。例如劉音宏[7]將一種新型納米保鮮膜應用于金針菇的保鮮，得出納米保鮮膜包裝組在抑制營養(yǎng)的損失、呼吸作用、脂質(zhì)過氧化和維持抗氧化酶系活性方面均優(yōu)于對照組，從而有效延長了金針菇的貯藏期。黃藝寧[8]采用納米材料對杏鮑菇進行包裝處理，發(fā)現(xiàn)納米處理組的感官指標、可溶性多糖、蛋白質(zhì)含量均顯著優(yōu)于對照組。 余科林等[9]以草菇為研究對象，采用納米聚乙烯包裝結(jié)合打孔氣調(diào)的方式對草菇進行貯藏保鮮實驗，結(jié)果表明納米聚乙烯包裝處理能夠有效抑制貯藏期間草菇感官品質(zhì)的劣變，維持較高的營養(yǎng)價值，提高綜合貯藏品質(zhì)，延長貯藏時間。在食用菌風味物質(zhì)的研究方面，馬寧等[10]采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）聯(lián)用技術(shù)結(jié)合電子鼻動態(tài)監(jiān)測了聚乙烯包裝下金針菇風味變化規(guī)律，為快速有效區(qū)分不同貯藏期的金針菇提供了一定理論支持。Yan Ming等[11]研究了復合納米包裝材料對真姬菇滋味物質(zhì)及能量代謝的影響，表明納米顆粒能通過調(diào)節(jié)能量代謝影響部分滋味物質(zhì)的成分。研究表明，揮發(fā)性香味物質(zhì)和非揮發(fā)性滋味物質(zhì)共同組成了食用菌的風味物質(zhì)，而揮發(fā)性風味物質(zhì)是食用菌香氣的成分[12]。目前，有關(guān)真姬菇在貯藏期間揮發(fā)性風味物質(zhì)的變化規(guī)律鮮有報道。

為此，本研究擬采用一種新型聚丙烯為主基材的商品化納米膜作為保鮮材料，在4 ℃開展貯藏保鮮實驗，采用GC-MS動態(tài)跟蹤測定其揮發(fā)性成分隨貯藏時間的變化規(guī)律，以期從風味的角度為有效區(qū)分不同貯藏時期的真姬菇樣品，實現(xiàn)真姬菇品質(zhì)的快速檢測、風味鑒定以及為貨架期的預測提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

真姬菇采自張掖神農(nóng)珍稀菇業(yè)有限公司，預冷后低溫運輸至實驗室。挑選菇柄長度基本相等、無開傘、無機械損傷、無病蟲害的真姬菇，準確稱取250 g進行納米膜包裝處理，設(shè)置3 個平行，放入溫度（4±1）℃的冷庫進行貯藏實驗，每隔6 d進行取樣分析測定。

聚丙烯納米膜（0.05 mm） 上海復命新材料科技有限公司；PP硬質(zhì)盒托盤（180 mm×120 mm×30 mm） 諸城市萬瑞塑膠有限公司；正癸醇（GCS級）、甲醇（GC級） 上海國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TRACE 1310氣相色譜儀、ISQ型單四極桿質(zhì)譜儀 美國Thermo Scientific公司；DB-5MS色譜柱（60 m×2.5 mm，0.25 μm）、PAL3自動三合一進樣器 美國Agilent公司；FA1204B電子分析天平 上海佑科儀器儀表有限公司；20 mL頂空萃取瓶 美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 固相萃取頭的老化

在氮氣保護下將萃取頭插入GC進樣口老化2 h，老化溫度250 ℃；每次使用前按照以上步驟將萃取頭老化0.5 h，以除去殘留在固相萃取頭上的雜質(zhì)[13]。

1.3.2 風味物質(zhì)的萃取

精確稱取2.0 g真姬菇樣品置于20 mL頂空瓶內(nèi)，將老化完成后的萃取頭插入頂空瓶后，并置于40 ℃水浴鍋中吸附30 min，萃取結(jié)束后將萃取頭插至進樣口，解離分析揮發(fā)性物質(zhì)。

1.3.3 GC-MS條件

GC條件：DB-WAX毛細管柱（60 m×250 μm，0.25 μm）；升溫程序：初始溫度40 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升到180 ℃，保持8 min，載氣為氦氣，流速為1 mL/min，不分流進樣。

MS條件：電子電離源；離子源溫度250 ℃；連接桿溫度200 ℃；進樣口溫度250 ℃；電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍50～350 u。

1.3.4 定性與定量

取正構(gòu)烷烴混標（C8～C25）按照上述實驗條件進行GC-MS分析，記錄每個正構(gòu)烷烴的保留時間，按式（1）計算保留指數(shù)（retention index，RI）：

式中：n和n+1分別為目標物出峰前后正構(gòu)烷烴碳原子數(shù)；tn和tn+1分別為相應正構(gòu)烷烴的保留時間/min；tx為未知物的保留時間（tn＜tx＜tn+1）/min。

對質(zhì)譜全離子掃描圖譜所得揮發(fā)性物質(zhì)RI進行計算，結(jié)合NIST質(zhì)譜庫按照正反匹配度大于800對所測得揮發(fā)性物質(zhì)進行定性分析。

采用內(nèi)標法進行半定量分析，內(nèi)標為質(zhì)量濃度82.9 μg/mL正癸醇，風味物質(zhì)含量按式（2）計算：

1.3.5 特征揮發(fā)性物質(zhì)的評價

參照劉登勇等[14]的方法并修改。樣品中關(guān)鍵揮發(fā)性風味物質(zhì)采用相對氣味活度值（relative odor activity value，ROAV）分析法確定。在此之前，需要先確定對樣品風味貢獻最大的揮發(fā)性組分。

鑒于此，本研究采用氣味活度值（odor activity value，OAV）方法，即嗅感物質(zhì)的絕對濃度（C）與其感覺閾值（T）之間的比值，如式（3）所示：

根據(jù)式（3）定義，規(guī)定對樣品風味貢獻最大的揮發(fā)性組分ROAVmax為100，其他揮發(fā)性組分ROAV按式（4）計算：

式中：Ci和Cmax分別為各揮發(fā)性組分的相對含量/%和對樣品總體風味貢獻最大揮發(fā)性組分的相對含量/%；Ti和Tmax為各揮發(fā)組分的感覺閾值/（μg/L）和對樣品總體風味貢獻最大組分的揮發(fā)性組分的感覺閾值/（μg/L）。對樣品總體風味的貢獻越大，揮發(fā)性組分的ROAV一般越大。

1.3.6 感官評價

參考相關(guān)文獻[15-16]并結(jié)合本實驗ROAV結(jié)果，根據(jù)真姬菇中對風味貢獻較大物質(zhì)的風味效果，制訂了真姬菇感官評價標準（表1），評價小組由10 人（5 男5 女）組成，在評價之前經(jīng)過嗅聞訓練和評價尺度培訓，讓感官評價員熟悉風味單體，并能準確判斷其氣味，之后進行感官評價實驗。

表1 感官評價標準Table 1 Sensory evaluation criteria

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel 2016對所得實驗數(shù)據(jù)進行處理，使用IBM SPSS Statistics 20.0對實驗數(shù)據(jù)進行顯著性分析，利用Origin 2018進行主成分分析（principal component analysis，PCA），Heml 1.0.3.7軟件進行熱圖分析，所得實驗數(shù)據(jù)均以±s表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 揮發(fā)性物質(zhì)的種類及含量變化

由圖1可知，醛類物質(zhì)的種類隨著貯藏時間的延長而逐漸減少，醇類物質(zhì)的種類先增加后減少，酮類物質(zhì)的種類先減少后增加，酯類物質(zhì)的種類在貯藏前期至貯藏中期先減少，在中期至后期保持不變，羧酸類和呋喃類的種類在貯藏前中期保持不變，在貯藏后期增加；由圖2可知，在不同貯藏時期，同一保留時間其離子強度（峰高）不同，表明同一種揮發(fā)性物質(zhì)在不同貯藏時期的含量不同；在同一貯藏時期，不同保留時間的離子強度（峰高）不同，表明不同的揮發(fā)性物質(zhì)在同一貯藏時期的含量也不同。由表2可知，貯藏期間共檢測出66 種揮發(fā)性物質(zhì)，包括醛類23 種、醇類22 種、酮類10 種、酯類3 種、羧酸類4 種及呋喃類4 種，真姬菇揮發(fā)性物質(zhì)總含量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，在貯藏前期（0 d）42 種，總含量98 927 μg/kg，貯藏中期（6 d）40 種，總含量28 079 μg/kg，貯藏后期（12 d）40 種，總含量 89 021 μg/kg。真姬菇中揮發(fā)性物質(zhì)含量與種類的高低并不能決定其對風味貢獻度的大小，而是由揮發(fā)性物質(zhì)的濃度與感覺閾值共同決定[16]。因此，要確定各種揮發(fā)性物質(zhì)對風味貢獻的大小還需要進一步研究。

圖1 各時期樣品中揮發(fā)性物質(zhì)種類變化Fig. 1 Variation in types of volatile substances in samples from different storage periods

表2 各時期樣品中揮發(fā)性成分的GC-MS檢測結(jié)果Table 2 GC-MS results of volatile compounds in samples from different storage periods

圖2 各時期樣品中揮發(fā)性物質(zhì)的總離子流圖Fig. 2 Total ion current chromatograms of volatile substances in samples from different storage periods

續(xù)表2

2.2 揮發(fā)性物質(zhì)的熱圖分析

為進一步確定各貯藏時期揮發(fā)性風味物質(zhì)的變化，將各香氣含量的對數(shù)值進行熱圖聚類分析。由圖3可知，3 個貯藏時期的揮發(fā)性物質(zhì)含量差異明顯，根據(jù)不同貯藏時期的聚類分析可知，6 d和12 d在最小距離水平首先發(fā)生聚類，說明6 d和12 d的揮發(fā)性物質(zhì)含量相似度較高，隨著歐氏距離的增加，0 d開始聚類在一起；就藍紫色區(qū)域的面積而言，12 d＝6 d＞0 d，說明揮發(fā)性物質(zhì)的含量0 d＞6 d＝12 d；就3 個時期整體而言，正辛醛、3-辛酮、反式-2-壬醛、1-辛烯-3-酮、壬醛、辛醇、正辛醇、1-辛烯-3-醇的顏色較深，說明這幾種物質(zhì)在3 個時期的含量均高于其他物質(zhì)。

圖3 樣品中揮發(fā)性物質(zhì)含量熱圖Fig. 3 Heat map of volatile substances in samples from different storage periods

2.3 ROAV分析

揮發(fā)性成分對香氣的貢獻取決于其濃度的高低與閾值的大小，若只以揮發(fā)性物質(zhì)含量的高低定義該物質(zhì)對香氣的貢獻不準確[14]；因此，基于揮發(fā)性成分含量和閾值對3 個時期的共有組分進行ROAV分析，根據(jù)各時期樣品的平均值確定ROAV評分，ROAV評分在0.1～1之間的物質(zhì)對風味有修飾作用，而ROAV評分在1～100之間的物質(zhì)是影響風味的關(guān)鍵物質(zhì)。如表3所示，在整個貯藏過程中ROAV在1～100之間的成分共有7 種，在0.1～1之間的共有7 種；在貯藏前期（0 d）：ROAV在1～100之間的物質(zhì)有正辛醛、反-2-辛烯醛、1-辛烯-3-醇和1-辛烯-3-酮，在0.1～1之間的物質(zhì)有正己醛、壬醛3-辛酮、2-戊基呋喃；在貯藏中期（6 d）：ROAV在1～100之間的物質(zhì)有正辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇，在0.1～1之間的物質(zhì)有反-2-辛烯醛、反,反-2,4-壬二烯醛、3-辛醇、3-辛酮、2-戊基呋喃；在貯藏后期（12 d）：ROAV在1～100之間物質(zhì)有正辛醛、反,反-2,4-壬二烯醛、1-辛烯-3-醇、3-辛酮、1-辛烯-3-酮，在0.1～1之間的物質(zhì)有壬醛、反-2-辛烯醛、3-辛醇、2-戊基呋喃。

表3 真姬菇中關(guān)鍵揮發(fā)性風味物質(zhì)確定Table 3 Determination of key volatile flavor substances of H. marmoreus

在貯藏的3 個時期，正辛醛、1-辛烯-3-酮、1-辛烯-3-醇的ROAV評分均在1～100之間，由此可以證明它們是真姬菇的特征風味物質(zhì)；而反-2-辛烯醛只在貯藏前期（0 d）的ROAV在1～100之間，因此，反-2-辛烯醛是影響新鮮真姬菇風味形成的關(guān)鍵物質(zhì)；反,反-2,4-壬二烯醛、3-辛酮在貯藏后期（12 d）的含量明顯增加，其ROAV達到1～100之間，因此，這2 種物質(zhì)應是造成真姬菇風味劣化的關(guān)鍵揮發(fā)性物質(zhì)。

2.4 PCA結(jié)果

因真姬菇香氣成分較為復雜，為了更為直觀地體現(xiàn)香氣物質(zhì)間的差異，故對3 個時期的共有組分進行PCA（圖4，表4），以特征值為1進行因子抽提，得到PC1和PC2總方差貢獻率分別為65.63%、34.37%，完全能夠反映原始數(shù)據(jù)信息。其中，PC1中載荷正向最高的是A2（正辛醛），PC1中載荷負向最高的是B2（反式-2-辛烯-1-醇），PC2中載荷正向最高的是B5（1-辛烯-3-醇），PC2中載荷負向最高的是B2（反式-2-辛烯-1-醇）；上述結(jié)果說明醛類和醇類對風味的影響最大，其中，正辛醛、反式-2-辛烯-1-醇、1-辛烯-3-醇是真姬菇貯藏過程中含量變化最明顯的揮發(fā)性物質(zhì)。因此，可以根據(jù)上述物質(zhì)區(qū)分各個貯藏時期的樣品。

圖4 真姬菇關(guān)鍵揮發(fā)性風味物質(zhì)PCA載荷圖 Fig. 4 PCA loading plot for key volatile flavor substances of H. marmoreus

表4 PC特征值及方差貢獻率Table 4 Eigenvalues and variance contribution rates of first two principal components

2.5 感官評價結(jié)果

如圖5所示，在貯藏前期（0 d），感官評分最高的風味是壤香味（1-辛烯-3-酮）；在貯藏中期（6 d），感官評分最高的風味是蘑菇味（1-辛烯-3-醇）；在貯藏后期（12 d），感官評分最高的風味是油脂味（反,反-2,4-壬二烯醛）。

圖5 感官評價雷達圖Fig. 5 Radar map of sensory evaluation

3 討 論

真姬菇因其風味酷似海鮮又名“海鮮菇”[23]，揮發(fā)性香氣成分是其品質(zhì)的一個重要方面，通過分析研究真姬菇在貯藏過程中揮發(fā)性風味物質(zhì)的種類和含量變化有助于有效區(qū)分不同貯藏時期的真姬菇樣品，可為實現(xiàn)真姬菇品質(zhì)的快速檢測、風味鑒定以及為貨架期的預測提供一定理論依據(jù)。同時也對深入了解其風味特征、品種的改良、定向培育及食用菌的加工應用具有指導作用和實踐意義[24]。

真姬菇中揮發(fā)性風味物質(zhì)的種類繁多，主要包括醛類、醇類、酮類、酯類、羧酸類、呋喃類等[25]，而其中以亞油酸經(jīng)過脂肪氧化酶氧化所形成的八碳化合物（C8H16O）最為重要。真姬菇中最為典型的風味物質(zhì)是亞油酸經(jīng)脂肪氧化酶催化形成的具有熟蘑菇氣味的1-辛烯-3-醇[26]。本研究結(jié)果表明：醇類物質(zhì)的總含量呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢，其中1-辛烯-3-醇又稱“蘑菇醇”，在鮮真姬菇中含量最高，具有濃烈的蘑菇氣味，對食用菌的風味影響較大，是真姬菇中的特征風味物質(zhì)，這與殷朝敏等[27]研究結(jié)果一致。

在貯藏過程中，醛類的總含量在逐漸降低，醛類物質(zhì)來源于不飽和脂肪酸氧化后形成的過氧化物的裂解，如Drumm等[28]已經(jīng)證實了辛醛、壬醛是油酸氧化的產(chǎn)物；醛類物質(zhì)對食用菌的風味具有重要貢獻，一般高碳原子的醛類物質(zhì)具有柑橘皮的香氣，醛類化合物的氣味閾值低，在脂質(zhì)氧化過程中醛類化合物生成速率很快，可與其他化合物產(chǎn)生重合效應，且效應較強[25]。

酮類物質(zhì)是本研究中所測得的第3大類物質(zhì)，其種類和含量均呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，在貯藏后期（12 d）酮類物質(zhì)的含量和種類均顯著高于貯藏中期（6 d），而酮類物質(zhì)含量的升高是真姬菇品質(zhì)劣化的表現(xiàn)，這與王婧[29]的研究結(jié)果一致；1-辛烯-3-酮在GC-MS檢測結(jié)果中含量較高，且其閾值極低（0.005 μg/kg），因此，1-辛烯-3-酮成為共有組分中ROAV得分最高的物質(zhì)，是真姬菇的特征風味物質(zhì)，這與李琴等[30]的研究一致。

隨著貯藏實驗的開展，感官評分最高的風味在不斷發(fā)生變化，在貯藏前期（0 d）是壤香味（1-辛烯-3-酮），在貯藏中期（6 d）是蘑菇味（1-辛烯-3-醇），在貯藏后期（12 d）是油脂味（反,反-2,4-壬二烯醛），這說明貯藏前期新鮮真姬菇泥土的氣味濃郁，在貯藏中期蘑菇氣味濃郁，貯藏后期由于其水分損失、微生物侵染、品質(zhì)劣化等原因，油脂味、金屬味均增強，感官評價與ROAV分析結(jié)果基本保持一致。

食用菌的有關(guān)研究表明：風味的形成是多方面因素共同作用的結(jié)果，食用菌在生長過程中會積累大量次生代謝產(chǎn)物，如酚類、聚酮類等[31]，在貯藏過程中，貯藏的環(huán)境條件、微生物的防控情況均是影響真姬菇貯藏過程風味變化的重要因素。因此，要明晰真姬菇貯藏過程中風味的變化機制，還需要進一步研究。

4 結(jié) 論

采用SPME-GC-MS技術(shù)對納米膜包裝真姬菇在不同貯藏時期的揮發(fā)性風味物質(zhì)進行檢測分析，共鑒定出66 種揮發(fā)性物質(zhì)，包括醛類23 種、醇類22 種、酮類10 種、酯類3 種、羧酸類4 種及呋喃類4 種，貯藏期間各類揮發(fā)性成分含量總體呈先下降后上升趨勢。ROAV及熱圖分析結(jié)果表明：正辛醛、1-辛烯-3-酮、1-辛烯-3-醇是真姬菇的特征風味物質(zhì)，2-戊基呋喃對真姬菇的風味具有重要的修飾作用；反-2-辛烯醛是影響新鮮真姬菇風味形成的關(guān)鍵物質(zhì)；反,反-2,4-壬二烯醛、3-辛酮是真姬菇風味劣化后的關(guān)鍵物質(zhì)。PCA結(jié)果表明：正辛醛、反式-2-辛烯-1-醇、1-辛烯-3-醇是不同貯藏時期含量具有明顯差異的物質(zhì)。研究結(jié)果可有效區(qū)分不同貯藏時期的真姬菇樣品，為實現(xiàn)真姬菇品質(zhì)的快速檢測、風味鑒定以及貨架期的預測提供一定的理論依據(jù)。