超聲波、微波及其協(xié)同作用對金針菇呈味物質(zhì)釋放的影響

崔文甲，曹世寧,2，王文亮*，弓志青，王延圣，賈鳳娟

1(山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品研究所，山東省農(nóng)產(chǎn)品精深加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部新食品資源加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南，250100)2(山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安，271018)

金針菇(Flammulinavelutipes)又名冬菇、樸菇、毛柄金錢菌，是一種常見的食用菌，含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類、礦物質(zhì)元素、維生素和粗纖維等，是一種營養(yǎng)價(jià)值較高的食品[1]。金針菇味道鮮美，含有豐富的非揮發(fā)性呈味物質(zhì)。金針菇的呈味物質(zhì)主要是其含有的不易揮發(fā)的水溶性成分，包括呈味氨基酸、呈味核苷酸有機(jī)酸和可溶性糖等[2]。

食用菌呈鮮呈味物質(zhì)的提取方法有熱水浸提法、酸水解法、自溶法等。隨著技術(shù)的進(jìn)步，逐漸出現(xiàn)了一些新的提取方法，包括生物酶輔助提取法、超聲波輔助提取法以及微波輔助提取法等[3]。金針菇等食用菌的細(xì)胞壁主要由蛋白質(zhì)、幾丁質(zhì)、纖維素等組成，較為堅(jiān)固，使得其中的呈味物質(zhì)較難被充分釋放出來，影響了食用菌呈味物質(zhì)的有效利用和產(chǎn)品的開發(fā)[4]。超聲波產(chǎn)生的高頻強(qiáng)烈振動(dòng)、高加速度、攪拌作用以及強(qiáng)烈的空化效應(yīng)等使食用菌中呈味成分更快地進(jìn)入溶劑，提高提取得率[5]。微波利用分子極化或離子導(dǎo)電效應(yīng)直接對物質(zhì)加熱，熱效率提高，升溫快速均勻，從而提高提取效率[6]。目前采用超聲波、微波輔助提取食用菌中呈味物質(zhì)的研究相對較少，且主要集中在工藝優(yōu)化方面[7-9]。

本研究以金針菇為主要原料，研究超聲波、微波及其協(xié)同作用對金針菇呈味物質(zhì)釋放的影響，為其深加工提供理論依據(jù)，對促進(jìn)金針菇資源的深度開發(fā)具有一定意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮金針菇采購自超市；水合茚三酮、亮氨酸、乙二醇、正丙醇、正丁醇、磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨均為分析純，天津市富宇精細(xì)化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GZX-9240MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；XO-SM100超聲微波組合反應(yīng)系統(tǒng)，南京先歐儀器制造有限公司；LXJ-IIB低速大容量多管離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；UV-6100紫外可見分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司；L-8900全自動(dòng)氨基酸分析儀，日本日立公司；Waters515型高效液相色譜儀，美國Waters公司；ICS2500型離子色譜儀，美國Dionex公司。

1.3 方法

1.3.1 熱水提取金針菇呈味物質(zhì)

鮮金針菇洗凈、干燥、粉碎。取處理后的干粉1.00 g，加水混勻，提取條件為：提取溫度70 ℃，料液比1∶20，提取時(shí)間2 h[10]。

1.3.2 超聲波輔助提取金針菇呈味物質(zhì)

鮮金針菇洗凈、干燥、粉碎。取處理后的干粉1.00 g，加水混勻，放入XO-SM100超聲微波組合反應(yīng)系統(tǒng)中，提取條件為：超聲功率350 W、料液比1∶20、處理時(shí)間5 min。

1.3.3 微波輔助提取金針菇呈味物質(zhì)

鮮金針菇洗凈、干燥、粉碎。取處理后的干粉1.00 g，加水混勻，放入XO-SM100超聲微波組合反應(yīng)系統(tǒng)中，提取條件為：微波功率150 W、料液比1∶20、處理時(shí)間3 min。

1.3.4 超聲波、微波協(xié)同提取金針菇呈味物質(zhì)

鮮金針菇洗凈、干燥、粉碎。取處理后的干粉1.00 g，加水混勻，放入XO-SM100超聲微波組合反應(yīng)系統(tǒng)中，提取條件為：超聲功率350 W、微波功率150 W、料液比1∶20、處理時(shí)間3 min。

1.3.5 游離氨基酸的測定

稱取1 mg樣品粉末，加入50 mL 0.1 mol/L的HCl，振蕩45 min后過濾，濾液加8%的5-磺基水楊酸后充分混勻，10 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min取上清液，經(jīng)0.22 μm微孔濾膜過濾，采用日立L-8900型全自動(dòng)氨基酸分析儀進(jìn)行測定[11]。

1.3.6 核苷酸的測定

不同條件處理的提取液經(jīng)12 000 r/min離心10 min后過0.45 μm濾膜，采用高效液相色譜進(jìn)行測定[11]。色譜柱：美國Thermo Hypersil GOLD AQ 250×4.6 mm，5 μm；流動(dòng)相：0.5 mo/L KH2PO4(磷酸調(diào)pH=2.3)∶甲醇=99∶1(體積比)；檢測波長：254 nm；進(jìn)樣量：10 μL；流速：0.8 mL/min；柱溫：28 ℃。

1.3.7 可溶性糖醇的測定

不同條件處理的提取液經(jīng)12 000 r/min離心10 min后過0.22 μm微孔濾膜，采用離子色譜儀進(jìn)行測定[12]。色譜柱：Carbo Pac MA1陰離子交換柱(4 mm×250 mm)；流動(dòng)相：0.48 mol/L NaOH；流速：0.4 mL/min；進(jìn)樣量：25 uL；柱溫：30 ℃。

1.3.8 有機(jī)酸的測定

不同條件處理的提取液經(jīng)12 000 r/min離心10 min后過0.22 μm微孔濾膜，采用高效液相色譜檢測[13]。色譜柱：美國Thermo Hypersil GOLD AQ 250×4.6 mm，5 μm。流動(dòng)相：10 mmo/L KH2PO4(磷酸調(diào)pH=2.3)∶甲醇=98∶2(體積比)，檢測波長：210 nm，進(jìn)樣量：10 μL，流速：0.8 mL/min，柱溫：28 ℃。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理方法對金針菇中游離氨基酸的影響

表1是不同處理方法對金針菇中游離氨基酸的影響結(jié)果。

表1 不同方法處理金針菇提取液中游離氨基酸的含量Table 1 Free amino acid content from extracting solutionof flammulina velutipes by different methods

從表1可以看出，采用超聲波、微波和兩者協(xié)同作用后的氨基酸總量都要明顯高于熱水提取。3種處理方法相比，超聲微波協(xié)同提取的氨基酸最多，其次是微波提取。這是由于通過超聲波的作用可以更有效地破壞金針菇的細(xì)胞壁，同時(shí)微波作用提高了升溫傳熱效率，在超聲微波的協(xié)同作用下，氨基酸可以更多的釋放出來。根據(jù)氨基酸的呈味特性，可以將其分為鮮味、甜味、苦味和無味4種[14]。谷氨酸和天冬氨酸是金針菇中的主要呈鮮物質(zhì)[2]，谷氨酸和天冬氨酸的含量超聲微波協(xié)同提取略高于微波提取，顯著高于超聲提取和熱水提取，所以通過超聲微波的協(xié)同作用可以更有效的釋放金針菇的鮮味。甜味氨基酸有蘇氨酸和絲氨酸，仍然是超聲微波協(xié)同提取的含量最高。鮮味氨基酸是金針菇味道鮮美的主要原因，而呈甜味的氨基酸與其他鮮味物質(zhì)相互作用具有提鮮效果，構(gòu)成金針菇復(fù)雜的味感[14]。

2.2 不同處理方法對金針菇中5′-核苷酸的影響

5′-核苷酸是食用菌中重要的呈味物質(zhì)，不但自身具有一定鮮味，同谷氨酸等呈鮮氨基酸共同作用時(shí)，具有強(qiáng)大的助鮮作用。食用菌中的5′-核苷酸主要有5′-肌苷酸(5′-IMP)、5′-胞苷酸(5′-CMP)、5′-鳥苷酸(5′-GMP)、5′-腺苷酸(5′-AMP)、5′-黃苷酸(5′-XMP)和5′-尿苷酸(5′-UMP)等，其中5′-GMP、5′-IMP和5′-UMP是自然狀態(tài)下常見的3種單核苷酸，具有較強(qiáng)的呈味活性[15]。由表2可以看到，在金針菇中檢測出4種呈味核苷酸：5′-CMP、5′-UMP、5′-GMP和5′-IMP。結(jié)果顯示，提取液中呈味核苷酸的總量超聲微波協(xié)同提取>微波提取>超聲波提取>熱水提取。其中5′-GMP是金針菇中含量最高的呈味核苷酸，其含量同樣是超聲微波協(xié)同提取>微波提取>超聲波提取>熱水提取。這可能是由于高溫更有利于5′-GMP的釋放[16]。而其他幾種5′-核苷酸的含量在經(jīng)過超聲微波處理后相較于熱水提取都有不同程度的下降，這可能是由于這些5′-核苷酸的穩(wěn)定性較差，在高溫下易發(fā)生分解[17]。如5′-IMP在食用菌中的含量相對于其他核苷酸來說比較少，它一般存在于動(dòng)物體內(nèi)，而且極其不穩(wěn)定，在預(yù)處理的過程中極易損失[16]。5′-GMP具有更強(qiáng)的呈味作用，對食用菌的鮮味貢獻(xiàn)更大，其與L-谷氨酸鈉(MSG)有強(qiáng)烈的增鮮協(xié)同作用，其增鮮程度最高可達(dá)到單獨(dú)使用MSG的30倍[3]。因此通過微波提取和超聲微波協(xié)同提取的方式具有更佳的呈鮮效果。

表2 不同方法處理的金針菇提取液中5′-核苷酸的含量Table 2 5′-nucleotides content from extracting solutionof flammulina velutipes by different methods

2.3 不同處理方法對金針菇中有機(jī)酸的影響

表3是不同處理方法對金針菇中有機(jī)酸含量的影響。從表中可以看到，金針菇提取液中的有機(jī)酸總含量超聲微波協(xié)同提取>微波提取>超聲波提取>熱水提取，但是總量的增加并不明顯。在有機(jī)酸的種類上，金針菇中以丁二酸為主。丁二酸及其鈉鹽均有鮮味，可用作調(diào)味料，如與其他鮮味劑合用，有助鮮效果[13]。有機(jī)酸的種類和含量對金針菇獨(dú)特的呈味效果密切相關(guān)[2]。通過超聲、微波的輔助處理后，部分有機(jī)酸含量降低，其原因可能是在處理過程中參與了化學(xué)反應(yīng)所致，在文獻(xiàn)中也有類似的報(bào)道[18]。超聲、微波處理對有機(jī)酸的釋放總體上有促進(jìn)作用，但是因某些有機(jī)酸的含量略有下降導(dǎo)致有機(jī)酸總量的增加并不明顯。

表3 不同方法處理的金針菇提取液中有機(jī)酸的含量Table 3 Organic acid content from extracting solution offlammulina velutipes by different methods

2.4 不同處理方法對金針菇可溶性糖醇含量的影響

食用菌中小分子可溶性糖醇是其甜味的主要來源[19]。研究表明，食用菌中的主要可溶性糖醇是甘露醇和海藻糖[20]。對這兩種食用菌最主要的可溶性糖醇進(jìn)行了研究。由表4可以看到，金針菇提取液中的可溶性糖醇的總量仍然是超聲微波協(xié)同提取>微波提取>超聲波提取>熱水提取。超聲波和微波對可溶性糖醇的釋放均有一定的促進(jìn)作用，超聲波微波協(xié)同作用對細(xì)胞破壞程度更大，從而釋放了更多的糖。從表中可以看出，金針菇中甘露醇的含量占到了大部分。表4的結(jié)果顯示，超聲微波協(xié)同提取獲得的甘露醇和海藻糖都是最多的，超聲微波協(xié)同提取可以更好地促進(jìn)金針菇中可溶性糖醇的釋放。

表4 不同方法處理的金針菇提取液中可溶性糖醇的含量Table 4 Soluble sugar content from extracting solution offlammulina velutipes by different methods

3 結(jié)論

以超聲波、微波和超聲微波協(xié)同3種處理方式輔助提取了金針菇中的呈味物質(zhì)。3種不同處理方式的提取液中的呈味物質(zhì)含量都要高于熱水提取。3種處理方法相比，金針菇提取液中的游離氨基酸、5′-核苷酸、有機(jī)酸和可溶性糖醇的含量都是超聲微波協(xié)同提取>微波提取>超聲波提取。采用超聲微波協(xié)同的處理方式可以更有效的釋放金針菇中的呈味物質(zhì)。由研究結(jié)果可以看出，金針菇中具有豐富的呈味物質(zhì)和營養(yǎng)成分，通過有效的方式將其釋放并加以利用，對促進(jìn)金針菇資源的深度開發(fā)具有一定意義。