鮮香菇與香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分分析

劉 璐, 喬 宇, 高 虹, 程 薇, 廖 李, 史德芳, 范秀芝,薛淑靜, 李 露, 郭 鵬, 陳金國

(湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工分中心/湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所,湖北武漢 430064)

鮮香菇與香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分分析

劉 璐, 喬 宇, 高 虹, 程 薇*, 廖 李, 史德芳, 范秀芝,薛淑靜, 李 露, 郭 鵬, 陳金國

(湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工分中心/湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所,湖北武漢 430064)

采用頂空-固相微萃取技術(shù)對鮮香菇與香菇預(yù)煮液的揮發(fā)性成分進行分析,在利用NIST08數(shù)據(jù)庫檢索的基礎(chǔ)上結(jié)合保留指數(shù)對各揮發(fā)性成分進行定性,共鑒定出23種揮發(fā)性成分,同時運用峰面積歸一法測定各揮發(fā)性成分的相對含量。結(jié)果表明,鮮香菇的揮發(fā)性成分主要包括醛類、醇類、酮類、烴類、硫化物等物質(zhì),其中酮類化合物和醇類化合物相對含量最高,分別占總揮發(fā)性成分的49.403%和21.982%;對香菇預(yù)煮液風味有貢獻的主要揮發(fā)性成分有醛類與醇類,其中含量較高的為壬醛(31.877%)、己醛(19.972%)、1-辛烯-3-醇(14.773%)。

鮮香菇;香菇預(yù)煮液;頂空固相微萃取;氣相色譜-質(zhì)譜法;保留指數(shù)

香菇是人們?nèi)粘Ｉ攀持胁豢扇鄙俚募婢郀I養(yǎng)與保健作用的重要菌類之一,屬真菌門,擔子菌綱,傘菌目,口蘑科,香菇屬,又名香菌、花菇、香蕈,俗稱中國蘑菇[1]。香菇味道鮮美,香氣沁人,營養(yǎng)豐富,素有“植物皇后”美譽,其保健作用與所含營養(yǎng)成分密切相關(guān),富含多種維生素、礦物質(zhì)、多糖等活性成分[2-4]。預(yù)煮液產(chǎn)生于食用菌罐頭加工過程中的預(yù)煮殺青工序,其營養(yǎng)豐富,味道鮮美,有特殊的蘑菇香味,且具有一定黏度,飲用后有止渴和消除疲勞及提神之功效[5-6]。香菇預(yù)煮液中除含必需氨基酸外還含有一些稀有的氨基酸,所含的游離核苷酸以烏苷酸和腺苷酸為主。甘露糖醇是香菇預(yù)煮液中的主要糖類,其可溶性固形物可達2.5%,在實際生產(chǎn)中,若能將其回收利用,具有重要的應(yīng)用價值[7]。目前已有部分學(xué)者對香菇揮發(fā)性成分進行研究[8-10],但對香菇預(yù)煮液的揮發(fā)性成分研究報道卻較少。

由于風味成分的揮發(fā)性物質(zhì)的復(fù)雜性,且同分異構(gòu)體的質(zhì)譜十分相似,故單靠質(zhì)譜分析很難準確確定其結(jié)構(gòu)。本研究采用頂空-固相微萃取技術(shù),應(yīng)用GC-MS并結(jié)合保留指數(shù)的方法,對鮮香菇及香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分進行準確定性。保留指數(shù)受影響的變量少,具有很好的穩(wěn)定性,利用譜庫檢索并結(jié)合保留指數(shù)就能排除大量干擾,彌補常規(guī)GC-MS譜庫檢索定性方法的不足,大大提高定性分析的準確性和效率,使結(jié)果更加可靠,可為鮮香菇及香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分的研究提供必要的依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與裝置

SPME手動進樣手柄、萃取頭DVB/CAR/PDMS50/30 μm(二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷),美國Supelco公司;GC-MS7890A型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,美國安捷倫公司;DF101S型集熱式恒溫磁力攪拌器,鞏義市予華儀器有限責任公司;數(shù)顯鼓風干燥箱,上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.2 主要材料與試劑

新鮮香菇,購自武商量販農(nóng)科城店;NaCl,分析純,國藥集團化學(xué)試劑有限公司;正構(gòu)烷烴混標,C6～C20,美國Sigma-Aldrich公司。

1.3 樣品制備

鮮香菇樣品,新鮮香菇洗凈切碎后置于托盤中待用;香菇預(yù)煮液樣品,將新鮮香菇洗凈后切片,投入已燒開的水中,控制料液比(g/g)為1∶1.5,當可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)達2%時停止,將預(yù)煮液過濾后待用。

1.4 實驗條件的確定

1)固相微萃取條件。分別取新鮮香菇1.5 g,香菇預(yù)煮液12 g于50 mL螺口樣品瓶中,僅向新鮮香菇樣品瓶中加入12 mL去離子水,再分別加入3 g NaCl,用聚四氟乙烯隔墊密封,60℃置于磁力攪拌器中水浴平衡10 min。用萃取頭頂空吸附40 min后,將萃取頭插入GC進樣,解吸5 min。

2)色譜條件。色譜柱,Agilent HP-5ms非極性毛細管柱(60 m×25 μm×0.25 μm);升溫程序,初溫40℃保持2 min,后以3℃/min的速率升至90℃,保持5 min;再以10℃/min的速率升至260℃,保持1 min;載氣(He)流速1.0 mL/min;進樣口溫度270℃,不分流。

3)質(zhì)譜條件。電子轟擊(EI)離子源,電子能量70 eV,電壓350 V,傳輸線溫度280℃;離子源溫度230℃,四極桿溫度150℃,質(zhì)量掃描范圍m/z 50～450。

4)定性和定量分析。取正構(gòu)烷烴混標,按色譜與質(zhì)譜條件進行分析,記錄各正構(gòu)烷烴混標保留時間,計算各化合物的保留指數(shù)(retention indices,RI),并與文獻值相比較,與NIST08數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)果共同定性;采用峰面積歸一法對DB-5柱所得到的色譜峰進行相對定量,得到各組分的相對含量。RI值計算公式如式(1)。

式(1)中,tx、tn和tn+1分別為被分析組分和碳原子數(shù)處于n和n+1之間的正構(gòu)烷烴(tn＜tx＜tn+1)流出峰保留時間,min。

2 結(jié)果與討論

2.1 鮮香菇揮發(fā)性成分分析

對鮮香菇進行GC-MS測定,得到鮮香菇揮發(fā)性成分總離子流圖(圖1)。經(jīng)NIST08數(shù)據(jù)庫檢索并結(jié)合保留指數(shù)文獻值,確定了18種化學(xué)成分:醛類7種,醇類5種,酮類2種,烴類2種,硫化物2種。運用峰面積歸一法測得各揮發(fā)性成分的相對含量,結(jié)果見表1。其中,3-辛酮、二甲基二硫、1-辛烯-3-醇的含量最高,分別占總含量的49.240%,17.771%,6.073%。

圖1 鮮香菇揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatography of volatile components in fresh mushroom

鮮香菇的香味并不是單一化合物所能夠體現(xiàn)的,而是其揮發(fā)性成分相互作用,相互平衡的效果。3-辛酮具有很強的果實香味,二甲基二硫等含硫化合物為香菇中普遍存在的化合物,具有濃烈蘑菇風味的1-辛烯-3-醇在本實驗中也被檢測出,其他一些化合物如呋喃類、烷烴類等在香菇風味中起著調(diào)和與互補的作用[11]。以二甲基二硫和二甲基三硫為代表的含硫化合物作為香菇中主要的香味成分,通常能影響菇體整體的芳香,均在本實驗中被檢測出。安晶晶等[12]采用同時蒸餾萃取、GC-MS檢測,分析比較了鮮香菇和干香菇的風味成分主要是以醇類為主的C8化合物和含硫化合物。本實驗中所檢測到的1-辛烯-3-醇、3-辛酮、3-辛醇、2-乙基己醇等C8化合物都是鮮香菇的主要風味物質(zhì),它們均是由亞油酸經(jīng)過脂肪氧化酶催化轉(zhuǎn)變而成,具有濃烈的蘑菇風味[13],尤其以3-辛酮、1-辛烯-3-醇對鮮香菇的風味貢獻最大。本研究測定的鮮香菇揮發(fā)性風味成分與報道的柱狀田頭菇揮發(fā)性風味物質(zhì)的研究結(jié)果[14]比較表明,其干品中揮發(fā)性物質(zhì)主要為酸類,占總量的33.38%,餾分中主要揮發(fā)性物質(zhì)為醛類和酮類,而鮮香菇中所含的多種含硫化合物是柱狀田頭菇所不具備的,因此兩者具有明顯不同的風味。

表1 鮮香菇與香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分的GC-MS分析結(jié)果Tab.1 GC-MS analysis result of volatile aroma components in flavor extract of fresh mushroom and pre-cooked juice

2.2 香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分分析

香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分總離子流圖如圖2。根據(jù)NIST08數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)果,結(jié)合保留指數(shù)文獻值,對香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分進行了鑒定,共得到14種化學(xué)成分:醛類7種,醇類2種,酮類1種,烴類3種,呋喃類1種。鮮香菇揮發(fā)性成分與香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分對比結(jié)果如圖3。

圖2 香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.2 Total ion current chromatography of volatile components in fresh mushroom pre-cooked juice

從圖3可以看出,鮮香菇中主要揮發(fā)性成分以酮類為主,醇類與硫化物相對含量相當,分別為49.403%,21.982%,21.153%;而香菇預(yù)煮液中的揮發(fā)性成分主要以醛類為主,其次為醇類和呋喃類,相對含量分別為61.955%,18.563%和10.146%。醇類化合物如1-辛烯-3-醇在鮮香菇經(jīng)水煮之后其相對含量由6.073%增加到14.773%,硫化物僅在鮮香菇中檢測出,相對含量為21.153%,呋喃類化合物僅在預(yù)煮液中檢測出,相對含量為10.146%。

圖3 鮮香菇與香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分對比Fig.3 Compared with fresh mushroom and pre-cooked juice of the volatile components

由表1的鮮香菇與香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分對比結(jié)果可知,在香菇預(yù)煮液中,以醇類為主的C8化合物含量除1-辛烯-3-醇之外,其他均未檢測出。此外,含硫化合物在香菇預(yù)煮液中也損失嚴重,鮮香菇中大量存在的二甲基二硫與二甲基三硫在其預(yù)煮液中均未檢測出,這可能是由于這些化合物穩(wěn)定性較差,受熱之后易分解。但在鮮香菇與香菇預(yù)煮液中存在一定含量的1,2,3,5,6-五硫雜環(huán)庚烷(香菇精lenthionine),其相對含量分別為0.190%與8.284%。此含硫雜環(huán)化合物的前體為香菇酸,在γ-谷氨酰胺肽酶和S-烷基-L-半胱氨酸亞砜斷裂酶作用下經(jīng)二硫雜環(huán)丙烷中間體聚合而成,對香菇香氣形成有極其重要的作用[24]。含氧雜環(huán)如呋喃類僅在預(yù)煮液中被檢測出,2-正戊基呋喃含量達到10.146%,該物質(zhì)具有泥土、青香及類似蔬菜的香韻,此類化合物通常是香菇中的糖與氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的[25]。

3 結(jié) 論

本實驗采用頂空固相微萃取技術(shù),用DVB/CAR/PDMS 50/30 μm萃取頭提取鮮香菇及香菇預(yù)煮液中的揮發(fā)性成分。應(yīng)用保留指數(shù)結(jié)合NIST08質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索的分析方法對鮮香菇與香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分進行定性分析。初步鑒定出23種化合物,同時運用峰面積歸一法測得各揮發(fā)性成分的相對含量。結(jié)果表明,所鑒定出的23種揮發(fā)性成分,主要由醛類、醇類、酮類、烴類以及硫化物和呋喃類化合物構(gòu)成,鮮香菇與香菇預(yù)煮液的特征風味是由這些物質(zhì)相互作用而形成的。對鮮香菇風味貢獻較大的化合物如二甲基二硫、二甲基三硫、1-辛烯-3-醇、3-辛酮[26]的相對含量分別為17.771%,3.382%,6.073%和49.240%;而在香菇預(yù)煮液中檢測出的1,2,3,5,6-五硫雜環(huán)庚烷即香菇精(8.284%)、呋喃類化合物(10.146%)均對香菇預(yù)煮液的香氣形成有重要的作用。

本研究采用質(zhì)譜解析與保留指數(shù)分析相結(jié)合的方式,對鮮香菇及香菇預(yù)煮液中的揮發(fā)性成分進行定性,提高了揮發(fā)性成分結(jié)構(gòu)鑒定的準確性,使定性結(jié)果更加可信。接下來的工作將進一步研究不同預(yù)煮工藝對香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分的影響以及在預(yù)煮過程中香菇揮發(fā)性成分的變化。

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Analysis of Volatile Aroma Components of Fresh Mushroom and Its Pre-cooked Juice

LIU Lu, QIAO Yu, GAO Hong, CHENG Wei*, LIAO Li, SHI Defang, FAN Xiuzhi,XUE Shujing, LI Lu, GUO Peng, CHEN Jinguo
(Agricultural Products Processing Subcenter of Hubei Agricultural Science and Technology Innovation Center/Research Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear-Agricultural Technology,Hubei Academy of Agricultural Sciences,Wuhan 430064,China)

The head space-solid phase micro-extraction method was used to analyze aroma components in fresh mushroom and its pre-cooked juice.The approach of NIST08 spectrum library retrieval combined with retention index comparing was used to identify aroma components.Twenty-three aroma components were identified from fresh mushroom and its pre-cooked juice,and the relative concentration of each component was determined by the peak area normalization.The results showed that the ketone and alcohol contents of fresh mushroom were 49.403%and 21.982%.The major components identified from fresh mushroom pre-cooked juice were nonanal(31.877%),hexanal(19.972%),and 1-octen-3-ol(14.773%).

fresh mushroom;mushroom pre-cooked juice;head space-solid phase micro-extraction;gas chromatography-mass spectrometry;retention index

TS255.1

A

(責任編輯:葉紅波)

10.3969/j.issn.2095-6002.2015.06.008

2095-6002(2015)06-0046-05

劉璐,喬宇,高虹,等.鮮香菇與香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分分析[J].食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報,2015,33(6):46-50.

LIU Lu,QIAO Yu,GAO Hong,et al.Analysis of volatile aroma components of fresh mushroom and its pre-cooked juice[J].Journal of Food Science and Technology,2015,33(6):46-50.

2014-11-11

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項項目(201303080)。

劉 璐,女,研究實習員,主要從事功能食品方面的研究;

*程 薇,女,研究員,主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工方面的研究。通信作者。