蕈菌揮發(fā)性芳香物質(zhì)研究概述*

陳 興，張?zhí)鞐潱瑮钋?，段焰青，?軍，朱保昆

（云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，云南 昆明 650231）

天然芳香物質(zhì)是從自然界帶有天然香味的植物或動(dòng)物中，采用物理或化學(xué)方式分離或提煉出來的芳香產(chǎn)物，其開發(fā)和利用是目前香料工業(yè)的重要基礎(chǔ)[1]。香料工業(yè)發(fā)展百余年來，包括植物花、果實(shí)、種子、根在內(nèi)的大量生物材料被用于香精、香料的篩選和分離[2]。

微生物是天然芳香物質(zhì)的主要來源之一，自1923年首次對(duì)微生物產(chǎn)香進(jìn)行報(bào)道以來，從微生物中尋找天然揮發(fā)性芳香物質(zhì)的技術(shù)與應(yīng)用得到了快速發(fā)展[3-4]。蕈菌作為一種重要的生物資源，不僅具有獨(dú)特的食用、藥用價(jià)值，而且具有怡人而獨(dú)特的香味，其化合物組成包括多種酯類、醇類等食用香料物質(zhì)，具有潛在的工業(yè)開發(fā)和利用價(jià)值，在天然香料開發(fā)方面日益受到重視[5]。

1 具有天然香韻的蕈菌

蕈菌，作為一種能產(chǎn)生肉質(zhì)子實(shí)體的大型真菌，因富含蛋白質(zhì)、微量元素、膳食纖維以及多糖、生物堿等次生代謝產(chǎn)物，千百年來受到人們的廣泛關(guān)注，在許多國(guó)家都被作為重要的食物和藥物資源加以保護(hù)和利用[6]。在營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值之外，其豐富而獨(dú)特的芳香特征也是蕈菌受到消費(fèi)者青睞的重要原因。在古羅馬，蘑菇因具有令人愉悅的風(fēng)味而被喻為“上帝的食物”[7]；塊菌（Tuberspp.）更是因其豐富濃郁的獨(dú)特芳香而被視為食物中的珍品[8]；香菇（Lentinus edodes） 在我國(guó)具有悠久的栽培歷史，其重要特征之一也在于其區(qū)別于其他食物材料的豐富菌香氣息，不僅可以增加食欲，刺激消化液的分泌，而且可促進(jìn)人體對(duì)于營(yíng)養(yǎng)成分的吸收和利用[9]。

除上述種類之外，大量蕈菌均表現(xiàn)出豐富多樣的芳香特征[2]：絲膜菌（Cortinarius suaveolens） 具有強(qiáng)烈的橙花香氣，這種芳香氣息即使在干燥后也能很好的保持；美味蠟傘（Hygrophorua agathosmus）具有櫻桃月桂的香氣；橙紅口蘑（Tricholoma aurantium） 具有特殊的黃瓜清香；濃香乳菇（Lactarius camphoratus）因具有特殊的檸檬香氣而令人感到清爽和愉快，在歐洲這種蕈菌被制成干粉用作特殊的風(fēng)味食品添加劑；肉色杯傘（Clitocybe geotropa）具有類似薰衣草的芳香；野菇（Agaricus arvensis） 具有茴香籽香氣而被認(rèn)為是極具開發(fā)潛力的芳香物質(zhì)來源；深凹杯傘（Clitocybe gibba） 具有類似杏仁的堅(jiān)果香氣；黃油口蘑（Tricholoma equestre）、香杏麗蘑（Calocybe gambosa）、壯麗環(huán)苞菇（Catathelasma imperiale） 則具有復(fù)雜的谷物香氣；硫磺色口蘑（Tricholoma sulphureum） 具有濃郁的炭燒香味。此外還有大量蕈菌如紫丁香蘑（Lepista nuda）、變紅絲蓋傘 （Inocybe erubescens）、松乳菇 （Lactarius deliciosus）、牛舌菌（Fistulina hepatica） 等因具有多樣化的果香氣息而受到人們的喜愛和關(guān)注；銀白離褶傘（Lyophyllum connatum） 和盔蓋小菇（Mycena galericulata）則具有水果和谷物混合的清香；蒜葉小皮傘（Marasmius alliaceus） 具有蒜香氣息；潔小菇（Mycena pura） 和美麗粘草菇 （Volvariella speciosa）具有類似蘿卜的清甜氣息；白林地菇（Agaricus sylvicola）、香粘褶菌（Gloeophyllum odoratum） 則具有類似八角的濃郁香氣。

大量富含特殊香氣的蕈菌為生物源天然芳香物質(zhì)的搜尋和篩選提供了巨大的選擇空間，對(duì)蕈菌芳香化合物和氣味組分的深入探究，亦將為香精、香料工業(yè)的發(fā)展帶來新的機(jī)遇。

2 蕈菌中的揮發(fā)性芳香物質(zhì)

鑒于各種食（藥）用蕈菌獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)保健和風(fēng)味特征，對(duì)其揮發(fā)性芳香物質(zhì)的鑒定分離一直是國(guó)內(nèi)外的重要研究領(lǐng)域，目前已有超過200種蕈菌中的揮發(fā)性化合物被分離和鑒定出來[7]。1936年，Murahashi從松口蘑（Tricholoma matsutake） 中分離出其主要的風(fēng)味化學(xué)物質(zhì)并命名為松蕈醇（1-辛烯-3-醇）[10]，此后在其他蕈菌中也先后分離鑒定出該化合物，表明以1-辛烯-3-醇為代表的大量八碳化合物是構(gòu)成美味牛肝菌（Boletus edulis）、雙孢蘑菇（A－garicus bisporus）、平菇 （Pleurotus ostreatus） 濃郁菌香氣息的核心要素[2]。進(jìn)一步的研究證實(shí)，松蘑醇的香味特征會(huì)因其空間異構(gòu)特征而呈現(xiàn)出較大差別，R（-） 異構(gòu)體呈現(xiàn)出顯著的菌香氣息，而S（＋） 則呈現(xiàn)出類似霉菌和青草的氣息[10-11]。目前這種具有濃烈蘑菇和草藥芳香的香料，已被大量應(yīng)用于飲料、糖果、食品等領(lǐng)域，展現(xiàn)出蕈菌芳香物質(zhì)開發(fā)的光明前景。

構(gòu)成特殊菌香氣息的主要成分1-辛烯-3-醇，在不同食用菌中的含量差異明顯，雙孢蘑菇中其含量可以占到總揮發(fā)成分的78%，而在雞油菌、紅乳菌、牛肝菌中的含量則較低[12-14]。除1-辛烯-3-醇外，構(gòu)成很多蕈菌獨(dú)特風(fēng)味的八碳化合物還包括1-辛醇、3-辛醇、2-辛烯-1-醇、1-辛烯-3-酮、3-辛酮等多種化合物[15-16]，其形成途徑類似，均是在脂肪酸氧化酶的作用下由亞油酸轉(zhuǎn)化而來，鮮香菇中1-辛烯-3-醇（占23.07%）、1-辛醇（2.30%）、3-辛醇（11.43%）、2-辛烯-1-醇 （2.29%）、2-乙基-1-己醇（1.84%）、5-甲基-3-庚醇 （0.03%）、3-辛酮（3.17%）等八碳化合物是其主要風(fēng)味物質(zhì)，尤以1-辛烯-3-醇對(duì)鮮香菇風(fēng)味的貢獻(xiàn)最大[12]。

除八碳化合物外，檸檬烯、笨甲醇、苯甲醛、對(duì)茴香醛、乙酸芐酯、苯乙醇等對(duì)食用菌特殊芳香氣味的構(gòu)成也有所貢獻(xiàn)[10-11]，食用菌的特殊香氣來源于復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)的綜合作用。白毛紅蛋巢菌（Nidula niveotomentosa）因能產(chǎn)生大量覆盆子酮而被用于工業(yè)生產(chǎn)；斜蓋菇（Clitopilus prunulus）、梭柄松苞菇（Catathelasma ventricosum）、突頂口蘑（Tricholoma virgatum） 中含有的2-壬烯酮可用于調(diào)配黃瓜、西瓜、甜瓜、柑橘等香味。異同長(zhǎng)喙殼（Ceratocystis variospora） 因含有豐富的香葉素而表現(xiàn)出豐富的水果香氣；香杯傘（Clitocybe odora）因含有豐富的茴香醛而具有明顯的茴香香氣。一項(xiàng)針對(duì)貝殼狀小香菇（Lentinellus cochleatus） 的研究揭示，對(duì)茴香醛、對(duì)苯甲酸甲酯、對(duì)甲氧基肉桂酸酯以及對(duì)甲氧基肉桂酸甲酯是構(gòu)成該菌茴香香氣的主要化學(xué)物質(zhì)，顯示出構(gòu)成食用菌特殊香氣的復(fù)雜的化學(xué)基礎(chǔ)[2，17-18]。此外，以 1，2，3，5，6-亞硫雜環(huán)庚烷為代表的含硫雜環(huán)化合物，也被鑒定為構(gòu)成蕈菌香氣的重要構(gòu)成成分之一[12，19]。

吳時(shí)敏[7]在2009年總結(jié)了多種蕈菌的揮發(fā)性芳香物質(zhì)后指出，大型真菌中富含人工合成困難、價(jià)格昂貴的萜類或外源性含硫揮發(fā)物，展現(xiàn)出極高的資源多樣性和開發(fā)利用價(jià)值，同時(shí)，蕈菌相較于高等植物更為多樣的培養(yǎng)模式，極大降低了其天然產(chǎn)物分離的難度和成本，為天然風(fēng)味化合物的篩選和香精香料化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了新的機(jī)遇。

3 蕈菌中芳香物質(zhì)的來源與轉(zhuǎn)化

針對(duì)1-辛烯-3-醇的研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，其在蕈菌中主要來自于C16和C22不飽和脂肪酸，在脂肪酸氧化酶的作用下降解產(chǎn)生。蕈菌中典型揮發(fā)性芳香物質(zhì)的合成主要通過3個(gè)主要反應(yīng)實(shí)現(xiàn)[20-21]：亞油酸和亞麻酸等游離脂肪酸的產(chǎn)生，主要由三酰甘油醇、磷脂、半乳糖酯等在酰基水解酶的作用下水解完成；多不飽和脂肪酸的氫過氧化作用，多不飽和脂肪酸中的順，順-1，4-戊二烯體系在脂肪氧合酶的作用下產(chǎn)生共軛氫過氧化物衍生物；多種酶的共同作用，脂肪氧合酶與裂解酶、氧化還原酶、異構(gòu)酶、雙鍵還原酶、酯合成酶等共同作用完成。

Husson等[22]針對(duì)雙孢蘑菇中的1-辛烯-3-醇合成過程研究發(fā)現(xiàn)，利用亞油酸作為底物，雙孢蘑菇勻漿可以在脂肪氧合酶和氫過氧化物酶的作用下產(chǎn)生1-辛烯-3-醇，每克雙孢蘑菇勻漿可以生產(chǎn)380 μg的1-辛烯-3-醇。Tressl等[23]的研究也證實(shí)，蘑菇（Agaricus campestris）子實(shí)體的勻漿同樣可以將亞油酸轉(zhuǎn)化為1-辛烯-3-醇等八碳化合物，當(dāng)反應(yīng)過程中通過添加酒精或加熱破壞酶的活性時(shí)，蘑菇揮發(fā)性芳香物質(zhì)的合成過程即可終止。Tressl等[23]、Wurzenberger等[24]、Assaf等[25]對(duì)食用菌產(chǎn)香的過程進(jìn)行了深入研究，進(jìn)一步明晰了亞油酸氫過氧化物10-HPOD是亞油酸轉(zhuǎn)化為1-辛烯-3-醇的關(guān)鍵中間產(chǎn)物。

含硫化合物是豐富蕈菌香韻的另一揮發(fā)性化合物，其產(chǎn)生過程主要源于γ-谷氨酰胺在γ-谷氨酰胺轉(zhuǎn)肽酶的作用下釋放出蘑菇糖酸，后經(jīng)S-烷基L-半胱胺酰亞砜裂解酶催化產(chǎn)生[2]。除此之外，蕈菌干燥過程中的美拉德反應(yīng)，也可以促成香菇中的蛋白氨基酸和含硫非蛋白氨基酸，與多糖及其分解產(chǎn)物共同生成2，6-二甲基吡嗪、2-戊基呋喃、十六醛等更為復(fù)雜的揮發(fā)性芳香物質(zhì)，從而表現(xiàn)出焦香、花香、果香混合的多層次復(fù)雜風(fēng)味特質(zhì)[26]。

4 環(huán)境對(duì)蕈菌中芳香物質(zhì)的影響

研究揭示，蕈菌中揮發(fā)性芳香物質(zhì)及其含量不僅與物種種類密切相關(guān)，而且會(huì)因蕈菌的生長(zhǎng)地域、環(huán)境、栽培機(jī)制以及加工和儲(chǔ)存方式不同而呈現(xiàn)出巨大差異。近年來我國(guó)學(xué)者在這方面開展大量工作，在蕈菌芳香物質(zhì)的形成及其對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)方面取得了一定進(jìn)展。

殷朝敏等[27]對(duì)側(cè)耳屬14種蕈菌干品中的揮發(fā)性香味成分進(jìn)行了鑒定，發(fā)現(xiàn)了41種化合物，其中壬醛和2-壬烯醛的蠟香、甜桔香、脂肪香和花香形成了榆黃蘑的特殊香氣，2-辛烯醛和正辛醛尖刺的脂肪、肉味以及蜂蜜香氣對(duì)紅平菇的香氣有修飾作用，正己醛和2-戊基呋喃決定了佛羅里達(dá)側(cè)耳中果香、奶酪香、酸性乳制品等特殊香氣，糙皮側(cè)耳中的2-辛烯醛、正己醛、壬醛和苯乙醛使其展現(xiàn)出特殊的花香和巧克力香氣。

王勃等[28]針對(duì)云南產(chǎn)青頭菌不同發(fā)育階段中的揮發(fā)性成分進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在幼菇期和成熟期的青頭菌子實(shí)體中苯甲醛的含量較高，賦予了這個(gè)時(shí)期青頭菌杏仁香氣和粉香香韻，而具有青香、蠟香和蔬菜香氣的3-辛酮是青頭菌子實(shí)體成熟期的主要芳香物質(zhì)，此外具有豆香、果香氣息的2-戊基呋喃對(duì)構(gòu)成青頭菌成熟期的豐富香韻也有所貢獻(xiàn)。

黃小菲等[29]對(duì)西南地區(qū)不同產(chǎn)地松茸的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行了研究，表明1-辛烯-3醇、亞油酸、亞油酸甲酯、2-乙基己醛等在個(gè)體樣品中含量較高，但含量差異顯著，除此之外，各地松茸樣品中均能發(fā)現(xiàn)區(qū)別于其他地區(qū)樣品的特殊揮發(fā)性芳香物質(zhì)。李強(qiáng)等[30]對(duì)四川5個(gè)產(chǎn)區(qū)松茸揮發(fā)性化學(xué)成分比較研究后發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)區(qū)松茸中氣味物質(zhì)的種類和含量具有明顯差異，不同地區(qū)的松茸因分別含有糠醛、E-壬烯醛、肉桂酸甲酯、β-蒎烯、羅勒烯、雙戊烯等，而表現(xiàn)出松香、青草香、檸檬香等明顯差異。

在食（藥）用真菌香氣研究方面，楊海芮等[31]對(duì)樟芝發(fā)酵液、液體發(fā)酵菌絲體和固體培養(yǎng)菌絲體中的香氣成分進(jìn)行了鑒定，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液中的香氣成分以醇類為主，其中τ-杜松醇含量最高，而液體發(fā)酵菌絲體中的1-辛烯-3-醇則占有較高比例，而固體培養(yǎng)菌絲體中的醇類芳香成分含量較低，醛類占主要地位。白羽嘉等[32]對(duì)不同培養(yǎng)條件下阿魏側(cè)耳中的1-辛烯-3-醇含量進(jìn)行了檢測(cè)，以新疆阿魏作為培養(yǎng)基所培養(yǎng)的阿魏側(cè)耳中，1-辛烯-3-醇含量明顯高于以準(zhǔn)噶爾阿魏作為培養(yǎng)基所得的栽培樣品。

唐秋實(shí)等[33]通過檢測(cè)不同干燥方式干燥后的杏鮑菇揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量發(fā)現(xiàn)，干燥方式對(duì)蕈菌揮發(fā)性芳香物質(zhì)的保存具有重要影響。熱泵、熱風(fēng)和真空微波干燥后，醛類物質(zhì)相對(duì)含量均最高。主要風(fēng)味成分為異戊醛、正己醛和2-甲基丁醛，真空冷凍干燥后醇類物質(zhì)相對(duì)含量最高，主要為1-辛烯-3-醇。

5 結(jié)論

濃郁的芳香不僅是千百年來蕈菌在世界各地被廣泛喜愛的典型特質(zhì)，也為天然香精、香料的開發(fā)提供了豐富的資源選擇。目前針對(duì)多種蕈菌中的芳香物質(zhì)鑒別與分離已有較為豐富的研究積累，這為蕈菌芳香資源的開發(fā)利用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)也應(yīng)當(dāng)注意到許多研究仍集中在化合物種類鑒定方面，對(duì)具有特色資源潛質(zhì)的代表性揮發(fā)物質(zhì)總結(jié)歸納尚有欠缺，并且與蕈菌天然芳香物質(zhì)的分離鑒定研究的豐富程度相比，絕大多數(shù)蕈菌芳香物質(zhì)的產(chǎn)香機(jī)理和代謝過程仍不清晰，目前已有的研究也多是圍繞幾種代表性化合物展開。相信伴隨更多蕈菌芳香化合物被逐步發(fā)現(xiàn)及其商業(yè)應(yīng)用的逐漸成熟，其代謝合成等諸多領(lǐng)域的研究仍具有較大的發(fā)展?jié)摿?。?duì)蕈菌芳香物質(zhì)的研究不僅能為天然香精、香料化學(xué)工業(yè)開拓出新的資源空間，而且有助于豐富和完善食（藥）用真菌產(chǎn)業(yè)體系，提高產(chǎn)品附加值，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。