雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中風(fēng)味物質(zhì)的變化規(guī)律

雙孢蘑菇(Agaricus bisporus)味道鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富，以良好的風(fēng)味和保健功效在全球食用菌生產(chǎn)和消量中占比非常高[1-2]。但在采后流通環(huán)節(jié)中因環(huán)境變化等因素造成其生理失調(diào)和代謝紊亂的現(xiàn)象，使其風(fēng)味劣變，嚴(yán)重影響其商品價(jià)值，已成為制約鮮菇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸[3-4]。

目前，食用菌風(fēng)味物質(zhì)方面的研究多集中于對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味成分的研究，例如FANG等[5]通過(guò)固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(solid phase microextraction/gas chromatography-mass spectrometry technology，SPME/GC-MS)對(duì)納米包裝和普通聚乙烯包裝金針菇揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行比較，結(jié)果表明納米包裝能更好地維持金針菇原有的風(fēng)味；何奎等[6]通過(guò)對(duì)真姬菇的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)真姬菇采后貯藏過(guò)程中1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮、正辛醛是其主要的特征風(fēng)味物質(zhì)。食用菌的風(fēng)味品質(zhì)主要由揮發(fā)性的風(fēng)味物質(zhì)和非揮發(fā)性呈味物質(zhì)共同組成，其中風(fēng)味物質(zhì)主要是由含有8個(gè)碳的化合物及其衍生物以及醇、酮、醛等揮發(fā)性風(fēng)味成分組成，這些化合物主要是由其內(nèi)部的脂氧合酶和氫過(guò)氧化物裂解酶催化亞油酸形成的產(chǎn)物，具有濃郁的蘑菇味[7-8]；TSAI等[9]在研究姬松茸、茶樹菇和牛肝菌中非揮發(fā)性風(fēng)味成分過(guò)程中發(fā)現(xiàn)游離氨基酸、呈味核苷酸和有機(jī)酸等非揮發(fā)性風(fēng)味成為蘑菇提供特有的鮮味和甘甜味，而核苷酸和有機(jī)酸可為其采后的呼吸作用提供所需的能量。但有關(guān)雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和非揮發(fā)性的呈味物質(zhì)的變化規(guī)律鮮有報(bào)道。

為此，本研究基于雙孢蘑菇采后工廠化流通技術(shù)體系，運(yùn)用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀和高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)動(dòng)態(tài)跟蹤分析雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程風(fēng)味變化規(guī)律，以期從風(fēng)味品質(zhì)的角度為雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變進(jìn)程進(jìn)行判斷，為雙孢蘑菇采后的品質(zhì)快速檢測(cè)和風(fēng)味鑒定提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雙孢蘑菇：試驗(yàn)所用雙孢蘑菇(A.bisporus A15)，甘肅金沃森生物科技有限公司(中國(guó) 甘肅 靈臺(tái))種植的一潮菇。

試劑：5′-呈味核苷酸(5′-CMP、5′-UMP、5′-GMP、5′-IMP和5′-AMP)標(biāo)品，有機(jī)酸(檸檬酸、蘋果酸、富馬酸、琥珀酸)標(biāo)準(zhǔn)品均分析純，購(gòu)于上海源葉生物科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品采集

雙孢蘑菇采后挑選蓋3～5 cm，大小均勻，顏色潔白，無(wú)機(jī)械損傷的子實(shí)體置于溫度為(17±1) ℃、相對(duì)濕度為85%～90%的環(huán)境菇房中在放置6 d，用于取樣和檢測(cè)。分別于0、3和6 d進(jìn)行取樣。

1.2.2 揮發(fā)性風(fēng)味測(cè)定

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)參照裴斐[10]的方法進(jìn)行測(cè)定；定性與定量分析參照何奎等[6]的方法進(jìn)行分析；特征揮發(fā)性物質(zhì)的評(píng)價(jià)參照劉登勇等[11]的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2.3 非揮發(fā)性風(fēng)味檢測(cè)

游離氨基酸和呈味核苷酸參考馬寧等[12]的方法進(jìn)行測(cè)定；有機(jī)酸參考LI等[13]的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2010和Origin 9.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理和繪制圖表，利用Heatmap 軟件進(jìn)行風(fēng)味熱圖可視化，SPSS 19.0 進(jìn)行顯著性差異及主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 揮發(fā)性化合物種類及含量變化

雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類、總離子流圖及含量如圖1、表1所示。由圖1-a可知，醛類物質(zhì)的種類隨著采后時(shí)間的延長(zhǎng)先減少后增加；醇類物質(zhì)的種類逐漸增加；酮類物質(zhì)的種類逐漸增加，酯類物質(zhì)的種類在采后品質(zhì)劣變前保持不變，品質(zhì)開始發(fā)生劣變后逐漸增加；呋喃類的種類在整個(gè)品質(zhì)劣變過(guò)程中期保持不變；由圖1-b可知，在雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中，在同一保留時(shí)間，其離子強(qiáng)度(峰高)是不同的，表明同一種揮發(fā)性物質(zhì)在采后品質(zhì)劣變過(guò)程中的含量不同；在同一時(shí)期，不同保留時(shí)間的離子強(qiáng)度(峰高)不同，表明不同的揮發(fā)性物質(zhì)在同一時(shí)期的含量也不同。由表1可知，在雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中共檢測(cè)出38種揮發(fā)性物質(zhì)，其中醛類9種、醇類13種、酮類9種、酯類6種、及呋喃類1種。雙孢蘑菇中揮發(fā)性物質(zhì)含量與種類的多少并不能決定其對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)度的大小，而是由揮發(fā)性物質(zhì)的濃度及感覺(jué)閾值共同決定[14]。

2.2 雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中揮發(fā)性物質(zhì)熱圖分析

為了更進(jìn)一步明確雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化，我們對(duì)香氣含量取以10為底的對(duì)數(shù)，進(jìn)行熱圖聚類分析，結(jié)果如圖2所示。圖中列表示不同揮發(fā)性物質(zhì)，行表示雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變的不同時(shí)期，顏色由綠色到紅色表示揮發(fā)性物質(zhì)的含量由低到高，3個(gè)時(shí)期的揮發(fā)性物質(zhì)的含量差異明顯，根據(jù)采后不同時(shí)期的聚類分析可知，第3天和第6天在最小距離水平首先發(fā)生聚類，說(shuō)明第3天和第6天的揮發(fā)性物質(zhì)的含量相似度較高，隨著歐氏距離的增加，0 d的才開始聚類在一起。在雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中，3-辛酮、苯甲醇、辛醇、苯甲醛、1-辛烯-3-醇的顏色較深，說(shuō)明這幾種物質(zhì)在雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中含量均高于其他物質(zhì)。

a-揮發(fā)性物質(zhì)種類變化；b-揮發(fā)性物質(zhì)的總離子流圖
圖1 雙孢蘑菇采后衰老進(jìn)程中揮發(fā)性物質(zhì)種類變化和揮發(fā)性物質(zhì)的總離子流圖
Fig.1 Changes of volatile substances in the postharvest aging process of A.bisporus and total ion current diagram of volatile substances

2.3 揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)氣味活度值(relative odor activity value，ROAV)分析

香氣主要取決于揮發(fā)性物質(zhì)成分濃度的高低與閾值的大小，若只是以揮發(fā)性物質(zhì)含量的高低定義該物質(zhì)對(duì)香氣的貢獻(xiàn)是不準(zhǔn)確的[12]，因此，本研究基于揮發(fā)性成分濃度的大小和閾值的高低對(duì)雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中的揮發(fā)性物質(zhì)組分進(jìn)行了ROAV分析，評(píng)分在0.1～1的物質(zhì)對(duì)風(fēng)味起修飾作用，而評(píng)分在1～100的物質(zhì)是影響風(fēng)味的關(guān)鍵性物質(zhì)，結(jié)果如表2所示。雙孢蘑菇采后整個(gè)衰老過(guò)程中ROAV值在1～100的成分共有6種，在0.1～1的共有3種；在整個(gè)衰老過(guò)程中，(E)-2-庚烯醛、異戊醇、1-辛烯-3-醇、3-辛酮、2-十一酮、1-辛烯-3-酮的ROAV評(píng)分均在1～100，因此可以說(shuō)明這些物質(zhì)是雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中的特征性風(fēng)味物質(zhì)；1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮、3-辛酮，在雙孢蘑菇采后整個(gè)品質(zhì)劣變過(guò)程中含量增加明顯(ROAV值在1～100)，因此，這幾種物質(zhì)可以作為雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中風(fēng)味物質(zhì)劣變的關(guān)鍵性揮發(fā)性物質(zhì)。

表1 雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中揮發(fā)性成分的GC-MS檢測(cè)結(jié)果
Table 1 GC-MS detection results of volatile components in the quality deterioration of A.bisporus during postharvest

注：RI表示質(zhì)譜全離子掃描圖譜所得揮發(fā)性物質(zhì)的保留指數(shù)；數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差；“/”表示未檢出；不同的小寫字母表示有顯著性差異(P<0.05)

圖2 雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中揮發(fā)性物質(zhì)含量熱圖
Fig.2 Heat map of the content of volatile substances in the quality deterioration of A.bisporus during postharvest
注：熱圖中藍(lán)紫色表示風(fēng)味物質(zhì)含量為零；顏色由綠色向紅色表示風(fēng)味物質(zhì)含量由低到高的變化

表2 雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)確定
Table 2 Determination of key volatile flavor compounds in the process of postharvest quality deterioration of A.bisporus

注：“ND”表示無(wú)法查閱到閾值，故在ROAV的計(jì)算中不作分析的物質(zhì);“/”表示未查到相關(guān)描述

2.4 揮發(fā)性物質(zhì)主成分分析

雙孢蘑菇在采后品質(zhì)劣變過(guò)程中形成的香氣成分比較復(fù)雜，因此為了能更直觀地體現(xiàn)此過(guò)程中香氣物質(zhì)間的差異，對(duì)不同時(shí)期的共有組分進(jìn)行了主成分分析(圖3，表3)，以特征值為1進(jìn)行因子抽提，得到PC1和PC2方差貢獻(xiàn)率分別為66.27%、33.73%，完全可以反映原始數(shù)據(jù)的可靠性。其中，PC1中載荷正向最大是B1(異戊醇)，PC1中載荷負(fù)向最大是A1[(E)-2-庚烯醛]，PC2中載荷正向最大是B5(正辛醇)，PC2中載荷負(fù)向最大是B2(2-十一酮)。以上結(jié)果說(shuō)明醇類、醛醇和酮類物質(zhì)對(duì)采后雙孢蘑菇品質(zhì)劣變過(guò)程中的風(fēng)味影響最大，其中，異戊醇、(E)-2-庚烯醛、正辛醇、2-十一酮是雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)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)來(lái)判斷雙孢蘑菇采后品質(zhì)的變化。

圖3 雙孢蘑菇關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主成分載荷圖
Fig.3 Load diagram of principal components of key volatile flavor substances of A.bisporus

表3 主成分特征值及方差貢獻(xiàn)率
Table 3 Principal component eigenvalues and variance contribution rates

2.5 雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中非揮發(fā)性物質(zhì)含量的變化

2.5.1 游離氨基酸含量的變化

雙孢蘑菇中游離氨基酸是一類非常重要的滋味活性成分，根據(jù)氨基酸的呈味特性，可將其分為鮮味、甜味、苦味和無(wú)味四類，其含量的變化會(huì)直接影響雙孢蘑菇的鮮美程度。鮮味氨基酸和甜味氨基酸是蘑菇特殊風(fēng)味的主要組分，而苦味氨基酸是不具有味覺(jué)活性的。隨著雙孢蘑菇子實(shí)體采后品質(zhì)劣變程度的加深，檢測(cè)到雙孢蘑菇中21種游離氨基酸含量的變化，結(jié)果如表4所示。3個(gè)時(shí)期(0、3、6 d)游離氨基酸總量分別為51.65、57.30、54.89 μg/g，由此可知游離氨基酸含量隨雙孢蘑菇子實(shí)體品質(zhì)的劣變呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)。

2.5.2 呈味核苷酸含量的變化

雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中的5′-核苷酸含量變化如表5所示。由表5可知，5種5′-核苷酸的含量在采后品質(zhì)劣變過(guò)程中呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，其中5′-CMP的含量最高，變化趨勢(shì)為先升高后降低，在采后第3天時(shí)其含量達(dá)到峰值，5′-UMP、5′-IMP、5′-AMP含量則是呈持續(xù)下降趨勢(shì)，5′-GMP變化趨勢(shì)為先增加后降低。YAMAGUCHI等[21]在食用菌中檢測(cè)到具有呈鮮貢獻(xiàn)的 5′-核苷酸，其中5′-GMP 具有肉香味，是一種風(fēng)味增強(qiáng)劑。對(duì)于呈鮮味核苷酸(5′-GMP、5′-UMP、5′-GMP、5′-IMP、5′-AMP)總含量在0、3、6 d分別為29.05、22.16、13.10 μg/g。由此可見雙孢蘑菇在采后品質(zhì)劣變過(guò)程中的鮮味變化隨采后時(shí)間的延長(zhǎng)，鮮味逐漸降低。

表4 雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中游離氨基酸含量變化 單位：μg/g

Table 4 Changes of free amino acids in A.bisporus during the process of quality deterioration

注：表中數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差;“/”表示未檢出，不同的小寫字母表示有顯著性差異(P< 0.05)(下同)

表5 雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中呈味核苷酸含量變化 單位：μg/g

Table 5 Changes in the content of flavored nucleotides during the quality deterioration of A.bisporus

2.5.3 有機(jī)酸含量的變化

食用菌中有機(jī)酸是構(gòu)成其風(fēng)味的主要成分之一，也是其他物質(zhì)如氨基酸、揮發(fā)性物質(zhì)等的合成基礎(chǔ)[22]。雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中有機(jī)酸含量變化趨勢(shì)為先升高后降低(表6)，在第3天時(shí)含量達(dá)到峰值(190.26 μg/g)。4種有機(jī)酸中，蘋果酸、富馬酸、檸檬酸、琥珀酸的變化趨勢(shì)相同，均為先增加后降低，分別在采后第3天含量達(dá)到峰值，分別為 18.51、4.04、37.13、130.58 μg/g。

表6 雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中有機(jī)酸含量變化 單位：μg/g

Table 6 Changes of organic acid content during the quality deterioration of A.bisporus during postharvest

3 討論

食用菌的風(fēng)味主要由揮發(fā)性成分和非揮發(fā)性成分組成，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)如醛類、醇類、酮類、酯類物質(zhì)等，對(duì)食用菌的風(fēng)味形成有著重要的作用；非揮發(fā)性物質(zhì)如游離氨基酸、呈味核苷酸、有機(jī)酸等，對(duì)食用菌滋味的形成至關(guān)重要[23]。本研究對(duì)雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中不同時(shí)間樣品的風(fēng)味成分進(jìn)行檢測(cè)分析。

采用SPME-GC-MS技術(shù)對(duì)雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析，共鑒定出38種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，包括醛類9種、醇類13種、酮類9種、酯類6種、及呋喃類1種，其中醛類、酮類和醇類物質(zhì)的變化最為明顯。在檢測(cè)到的醇類物質(zhì)中，1-辛烯-3-醇的含量最高，這與前人的研究結(jié)果一致[12]。揮發(fā)性香氣成分是雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中品質(zhì)變化的一個(gè)重要方面，通過(guò)對(duì)揮發(fā)性香氣的主成分分析得到醇類、醛醇和酮類物質(zhì)對(duì)采后雙孢蘑菇品質(zhì)劣變過(guò)程中的風(fēng)味影響最大，其中，異戊醇、(E)-2-庚烯醛、正辛醇、2-十一酮是雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中含量變化最明顯的揮發(fā)性物質(zhì)，因此以上述幾種風(fēng)味物質(zhì)的變化可為雙孢蘑菇采后品質(zhì)的快速檢測(cè)、風(fēng)味鑒定以及為貨架期的預(yù)測(cè)提供一定的理論依據(jù)。

通過(guò)對(duì)雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中的非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析，結(jié)果表明游離氨基酸、呈味核苷酸、有機(jī)酸在采后品質(zhì)劣變過(guò)程中均發(fā)生了顯著的變化。隨著雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變的發(fā)生，游離氨基酸的含量呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，這與TSENG等[24]研究結(jié)果基本一致。在第3天時(shí)游離氨基酸含量上升可能是由于雙孢蘑菇采后呼吸速率加快，加速了蛋白質(zhì)分解，使游離氨基酸不斷積累，隨后游離氨基酸含量緩慢下降，可能是由于采后其強(qiáng)烈的蒸騰作用使菌體失水過(guò)多，導(dǎo)致氨基酸合成和轉(zhuǎn)運(yùn)受到抑制，為維持菌體正常生理活動(dòng)加快了消耗以保證能量的供給[25]。在雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中呈味核苷酸含量呈緩慢下降的趨勢(shì)，這與LIU等[26]研究的不同保存方法對(duì)雙孢蘑菇在貯藏過(guò)程中呈味核苷酸含量的變化趨勢(shì)一致。雙孢蘑菇中主要的有機(jī)酸是檸檬酸和琥珀酸，其含量在采后品質(zhì)劣變過(guò)程中呈先升后降的趨勢(shì)，雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中風(fēng)味會(huì)隨之發(fā)生逐漸惡化，這是由于采后品質(zhì)劣變過(guò)程中一些風(fēng)味物質(zhì)含量降低或者逐漸消失，有機(jī)酸和游離氨基酸等風(fēng)味組分的代謝發(fā)生紊亂，最終導(dǎo)致雙孢蘑菇的風(fēng)味品質(zhì)發(fā)生改變[27-28]，雙孢蘑菇的風(fēng)味物質(zhì)逐漸變淡甚至喪失的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生異味，這可能是由于原有風(fēng)味物質(zhì)已揮發(fā)或是后期無(wú)法合成，也有可能因采后品質(zhì)劣變導(dǎo)致物質(zhì)代謝異常從而產(chǎn)生異味物質(zhì)[29-30]。

雙孢蘑菇的風(fēng)味的形成是多方面因素共同作用的結(jié)果，雙孢蘑菇在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)積累大量次生代謝產(chǎn)物，如酚類、聚酮類等，在采后品質(zhì)劣變過(guò)程中，貯藏的環(huán)境條件、腐敗微生物的生長(zhǎng)都是影響雙孢蘑菇采后風(fēng)味和品質(zhì)變化的重要因素。因此，要明確雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中風(fēng)味的變化機(jī)制，還需要進(jìn)一步的研究。

4 結(jié)論

雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中各種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的含量變化存在一定的差異。品質(zhì)劣變初期雙孢蘑菇中揮發(fā)性物質(zhì)主要以醇類為主，酮類、醛類、酯類次之，品質(zhì)劣變后期醇類、酮類、醛類、酯類物質(zhì)含量上升。醇類、醛類、酮類物質(zhì)含量的升高對(duì)雙孢蘑菇揮發(fā)性風(fēng)味的變化產(chǎn)生一定的不利影響。雙孢蘑菇采后品質(zhì)劣變過(guò)程中非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化規(guī)律因?yàn)榫哂邢嗨菩?，游離氨基酸、有機(jī)酸的含量呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)；呈味核苷酸含量呈緩慢下降的趨勢(shì)。因此，可以依據(jù)采后品質(zhì)劣變過(guò)程中風(fēng)味物質(zhì)的變化規(guī)律區(qū)分雙孢蘑菇樣品，研究結(jié)果為實(shí)現(xiàn)雙孢蘑菇品質(zhì)的快速檢測(cè)、風(fēng)味鑒定及貨架期的預(yù)測(cè)提供一定的理論依據(jù)。