李 琴，朱科學(xué)，周惠明*

(江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122)

固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜及氣相色譜嗅聞技術(shù)分析雙孢蘑菇湯的風(fēng)味活性物質(zhì)

李 琴，朱科學(xué)，周惠明*

(江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122)

測(cè)定雙孢蘑菇湯的風(fēng)味活性成分，分析這些風(fēng)味活性成分對(duì)雙孢蘑菇湯整體風(fēng)味的重要貢獻(xiàn)。利用頂空固相微萃取技術(shù)萃取雙孢蘑菇湯的風(fēng)味物質(zhì)，通過氣相色譜分別與質(zhì)譜儀和嗅聞儀相聯(lián)，對(duì)風(fēng)味成分進(jìn)行分離鑒定，比較不同萃取頭的萃取效果及不同極性色譜柱的分離效果。結(jié)果表明：三相萃取頭(DVB/CAR/PDMS)比兩相萃取頭(CAR/PDMS)得到的風(fēng)味成分多7種；極性柱(DB-WAX)較弱極性柱(HP-5)得到的風(fēng)味成分多3種，并且極性柱分離得到的蘑菇類風(fēng)味成分比弱極性柱多，而弱極性柱分離得到了更多的吡嗪類化合物。蘑菇湯的主要風(fēng)味活性物質(zhì)包括C8類不飽和醇、酮(蘑菇味)、苯乙醛(花香)、2,5-二甲基吡嗪(爆米花味)、2,6-二甲基吡嗪(巧克力味)、正己醛(青草味)、3-甲基丁醛(果香)、2-乙酰噻唑(肉香)等。

雙孢蘑菇；風(fēng)味活性物質(zhì)；頂空固相微萃??；氣相色譜-質(zhì)譜；氣相-嗅聞；極性柱；弱極性柱

食品風(fēng)味是食品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，而揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是影響食品風(fēng)味的關(guān)鍵。對(duì)于風(fēng)味物質(zhì)的萃取、分離及測(cè)定方法已研究多年，影響其測(cè)定結(jié)果的因素主要是萃取方法和分離方法。傳統(tǒng)萃取方法(溶劑萃取法、蒸餾萃取法)存在萃取時(shí)間長(zhǎng)、溶劑用量大、成本高、對(duì)環(huán)境和健康不利等缺陷[1]。近年來，出現(xiàn)的無溶劑萃取方法(固相微萃取、微阱捕集等)，在一定程度上克服了傳統(tǒng)萃取方法的缺點(diǎn)，是快速、無損的萃取方法。國(guó)內(nèi)外研究者應(yīng)用固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(solid phase microextraction-gas chromatography/mass spectrometry，SPME-GC/MS)分析了竹筍、豆醬、蘋果酒等多種食品的風(fēng)味[2-4]；國(guó)內(nèi)外許多研究者也應(yīng)用SPME-GC/MS分析了香菇、草菇、白金針菇等多種食用菌的風(fēng)味物質(zhì)組成[5-8]。隨著嗅聞儀的發(fā)明，研究者對(duì)食品的風(fēng)味活性物質(zhì)進(jìn)行了大量的研究，固相微萃取結(jié)合氣相-嗅聞(solid phase microextraction-gas chromatography/olfactometry，SPME/GC-O)也是近年來發(fā)展的一種新型的檢測(cè)特征風(fēng)味物質(zhì)的方法，在茶和果汁飲料的特征風(fēng)味物質(zhì)的檢測(cè)上得到廣泛應(yīng)用[9-10]。

食用菌是一種藥食同源的食品原料，其營(yíng)養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特。蛋白質(zhì)的必需氨基酸組成全面，可以與牛奶相媲美[11]；同時(shí)含有多種生物活性物質(zhì)，具有調(diào)整人體生理功能、提高免疫力、抗腫瘤、降血脂、降血壓的能力，從而使人體恢復(fù)生理平衡,大大提高人體抗病力和活力[12-13]；食用菌的特征風(fēng)味物質(zhì)以C8類的不飽和醇、醛、酮類為主，如1-辛烯-3- 醇、1-辛烯-3-酮、辛烯醛等[14-15]。雙孢蘑菇是一種成功培育多年，世界上消費(fèi)范圍廣泛的食用菌品種，由于它風(fēng)味獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)豐富，有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，廣泛受到人們的喜愛。因此，雙孢蘑菇常被用來生產(chǎn)各種風(fēng)味產(chǎn)品，如蘑菇罐頭、蘑菇湯、蘑菇調(diào)味料、蘑菇餡餅等。但是新鮮的雙孢蘑菇貨架期很短，容易腐爛、變色，這大大影響了其食用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此，開發(fā)新的產(chǎn)品，增強(qiáng)深加工力度是提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的必然途徑。蘑菇湯是一種餐桌上的常見菜肴，國(guó)外的蘑菇湯類產(chǎn)品比較豐富，也有關(guān)于蘑菇湯的相關(guān)研究[16]。本研究以雙孢蘑菇為原料，經(jīng)過熬制成蘑菇湯后，利用不同的萃取方法、分離方法對(duì)蘑菇湯風(fēng)味成分進(jìn)行萃取、分離，最終檢測(cè)得到菌湯的風(fēng)味成分，旨在找到適合于菌湯風(fēng)味萃取及分離的方法，從而確定蘑菇湯的風(fēng)味活性成分，為雙孢蘑菇的精深加工及應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與方法

雙孢蘑菇 上海大山生物科技有限公司。

75μm CAR/PDMS、50/30μm DVB/CAR/PDMS 萃取頭 美國(guó)Supelco公司；7890-5975氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)Agilent公司；Sniffer9000嗅聞裝置 瑞士Brechbuhler公司。

1.2 方法

1.2.1 雙孢蘑菇湯的制備

將雙孢蘑菇粉與蒸餾水按1:40(m/m)的比例混合，室溫浸泡30min，急火煮沸，慢火熬制1h，冷卻，8000r/min離心分離的上清液，即雙孢蘑菇湯。

1.2.2 風(fēng)味物質(zhì)的萃取

采用HS-SPME對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行萃取。分別用兩種萃取頭——75μm CAR/PDMS和50/30μm DVB/CAR/PDMS對(duì)樣品進(jìn)行萃取，在15mL裝有磁力攪拌子的頂空采樣瓶中裝入雙孢蘑菇湯5mL、NaCl 1.6g，于55℃恒溫水浴中邊攪拌邊萃取30min，于GC進(jìn)樣口250℃解析10min，利用GC-MS分析。

1.2.3 風(fēng)味化合物的分離與鑒定

用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)風(fēng)味化合物進(jìn)行分離鑒定，樣品分別通過DB-WAX毛細(xì)管柱(30m×0.25mm，0.25μm)及HP-5(30m×0.25mm，0.25μm)毛細(xì)管柱進(jìn)行分離；程序升溫條件為40℃保持3min，以5℃/min的速度升到80℃，再以10℃/min的速度升至230℃，在230℃保持7min；載氣He；流速1mL/min。質(zhì)譜條件：EI電離源；電子能量70eV；離子源溫度230℃；掃描范圍30～550u。

1.2.4 風(fēng)味化合物的風(fēng)味特征描述

通過嗅聞裝置對(duì)風(fēng)味化合物的風(fēng)味特征及風(fēng)味強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。嗅聞實(shí)驗(yàn)前，對(duì)評(píng)價(jià)員進(jìn)行培訓(xùn)，選出5名評(píng)價(jià)員，在Sniffer出口進(jìn)行嗅聞，記錄風(fēng)味特征和強(qiáng)度，對(duì)3名以上評(píng)價(jià)員結(jié)論一致的風(fēng)味方能確認(rèn)。

1.2.5 風(fēng)味化合物的定性與定量

化合物的保留指數(shù)(retention index，RI)通過正構(gòu)烷烴(C8～C26)計(jì)算得到，未知化合物通過與標(biāo)準(zhǔn)化合物比較RI、文獻(xiàn)中相同化合物的RI，NIST 08.L Database或風(fēng)味描述比較得到；定量分析采用面積歸一化法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

目前，固相微萃取頭分為非極性頭、極性頭及極性/非極性頭，研究表明極性/非極性頭萃取得到的風(fēng)味物質(zhì)更全面[17]。經(jīng)過CAR/PDMS、DVB/CAR/PDMS兩種萃取頭萃取后，經(jīng)GC-MS分析得到的風(fēng)味物質(zhì)及相對(duì)含量見表1?？梢钥闯?，三相萃取頭得到的風(fēng)味化合物為36種，而兩相萃取頭得到29種風(fēng)味化合物，其主要區(qū)別在于三相萃取頭萃取得到的雜原子化合物比較多，如二甲基二硫化物、2,5-二甲基吡嗪、2-乙酰噻唑及2-乙酰吡咯等，這些化合物多為熱加工過程中美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物[18]，且其閾值相對(duì)較低，對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)較大，說明三相萃取頭對(duì)這些物質(zhì)的萃取效果更好。同時(shí)可以看出，雙孢蘑菇湯的風(fēng)味物質(zhì)主要包括醇類、醛類、酮類、呋喃類及吡嗪類。文獻(xiàn)報(bào)道，新鮮雙孢蘑菇的風(fēng)味化合物主要由C8類不飽和醇、醛、酮類及苯乙醛組成，其中，C8類不飽和醇、醛、酮類主要是蘑菇中不飽和脂肪酸分解產(chǎn)生的，如亞油酸、亞麻酸[19]。而經(jīng)過熬制后的蘑菇湯中產(chǎn)生了許多小分子的醛類、酮類，這些化合物主要是在加熱過程中許多風(fēng)味前體物質(zhì)，如氨基酸、可溶性糖等發(fā)生了不同程度的降解產(chǎn)生的，如苯乙醛是苯丙氨酸在加熱過程中的降解產(chǎn)物[19]。同時(shí)，加熱過程促進(jìn)了美拉德反應(yīng)的進(jìn)行，形成了許多美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，如呋喃類、呋喃酮類及吡嗪類等。

表1 不同萃取頭萃取得到的風(fēng)味物質(zhì)及相對(duì)含量Table 1 Flavor compounds and their relative contents in button mushroom extracted by different fibers (DB-WAX)

風(fēng)味物質(zhì)經(jīng)過弱極性柱(HP-5)分離后，分別進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器和嗅聞儀，嗅聞員記錄風(fēng)味特征及其風(fēng)味強(qiáng)度，結(jié)果如表2所示。

表2 弱極性柱分離得到的蘑菇湯風(fēng)味活性化合物及風(fēng)味特征描述Table 2 Flavor compounds in button mushroom separated by weakpolar column and their characteristic description

從表2可看出，蘑菇湯的風(fēng)味主要以青草味、巧克力味、蘑菇味、烤香、花香、可可味、熟蘑菇味、麥香、甜香等風(fēng)味特征為主。這些風(fēng)味主要是由醛類、醇類、吡嗪類及未知物質(zhì)等釋放出來，這些物質(zhì)主要來源于蘑菇自身的風(fēng)味物質(zhì)的釋放及在菌湯熬制過程中風(fēng)味前體物質(zhì)的降解及相互間的化學(xué)反應(yīng)引起，主要是由蛋白質(zhì)、氨基酸及糖類的降解及蛋白質(zhì)、小肽、氨基酸與還原糖間的美拉德反應(yīng)產(chǎn)生。其中，醛類中苯甲醛(22.11%)和苯乙醛(3.79%)的相對(duì)含量較高，而苯乙醛的風(fēng)味強(qiáng)度明顯高于苯甲醛，說明苯乙醛的閾值要低于苯甲醛；其次，正己醛(1.86%)的青草味也較強(qiáng)；蘑菇味的1-辛烯-3-醇是食用菌類的特征風(fēng)味，雖然相對(duì)含量(0.87%)較低但仍然呈現(xiàn)出較強(qiáng)的風(fēng)味；雖然通過嗅聞儀聞到很強(qiáng)的熟蘑菇味，但未能在GC-MS上檢測(cè)出來，說明非極性柱對(duì)這種物質(zhì)的分離效果不太好。大量吡嗪類的化合物被檢測(cè)出來，同時(shí)，這些物質(zhì)通過嗅聞儀聞到了不同強(qiáng)度的風(fēng)味，主要是2,6-二甲基吡嗪的巧克力味、2-乙基-5-甲基吡嗪的烤香、2-乙烯基-6-甲基吡嗪的可可味、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪的烤香和可可味及2,5-二甲基-3-(3-甲基丁基)吡嗪的烤香味，這與Misharina等[20]的研究結(jié)果是一致的。這些吡嗪類化合物的相對(duì)含量相對(duì)較低而風(fēng)味強(qiáng)度卻相對(duì)較高，說明他們的閾值都比較低，對(duì)蘑菇湯的風(fēng)味有很大的貢獻(xiàn)。

表3 極性柱分離得到的蘑菇湯風(fēng)味活性物質(zhì)及風(fēng)味特征描述Table 3 Flavor compounds in button mushroom separated by polar column and their characteristic description

從表3可看出，通過DB-WAX分離得到的風(fēng)味化合物與HP-5分離得到的風(fēng)味化合物有一定區(qū)別。最大的區(qū)別在于通過DB-WAX分離后嗅聞到的蘑菇味和熟蘑菇味的次數(shù)明顯增多，對(duì)應(yīng)檢測(cè)到的化合物主要是含8個(gè)碳原子的不飽和醇、醛、酮類，如1-辛烯-3-酮、2-辛烯-1-醇、3-辛烯-2-酮等，這些化合物都未在HP-5上分離到，同時(shí)，正辛醛、正辛醇等化合物也是HP-5柱上未分離到的。在DB-WAX柱分離后，嗅聞到強(qiáng)烈的花香味(苯乙醛)及果香味(3-甲基丁醛)，這些芳香醛和小分子的醛類可能是由于美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的[19,21]。同時(shí)聞到了酸奶味(未知)及肉香味(2-乙酰噻唑)，這些風(fēng)味物質(zhì)可能是蘑菇在熬制過程中的美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物，由于這些物質(zhì)的存在使蘑菇湯的風(fēng)味獨(dú)特。而DB-WAX柱分離得到的吡嗪類化合物相對(duì)HP-5得到的較少，未聞到烤香味和可可味，這說明DB-WAX柱分離吡嗪類化合物的效果比HP-5差，但它得到的蘑菇風(fēng)味的特征化合物明顯多于HP-5。綜合來看，DB-WAX柱更適合于蘑菇湯風(fēng)味物質(zhì)的分離。

3 結(jié) 論

3.1 通過對(duì)兩種萃取頭效果的比較，DVB/CAR/PDMS萃取得到的風(fēng)味物質(zhì)多于CAR/PDMS；DVB/CAR/PDMS萃取頭不僅萃取到多種蘑菇類的風(fēng)味活性物質(zhì)，而且萃取到多種美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的風(fēng)味化合物。因此，DVB/CAR/PDMS萃取頭更適合于雙孢蘑菇湯風(fēng)味物質(zhì)的萃取。

3.2 利用兩種不同極性的色譜柱對(duì)蘑菇湯風(fēng)味化合物進(jìn)行分離，結(jié)合質(zhì)譜及嗅聞儀鑒定風(fēng)味組成、風(fēng)味特征及風(fēng)味強(qiáng)度，結(jié)果顯示，不同極性的色譜柱分離得到的風(fēng)味化合物差異較大，非極性柱得到的吡嗪類化合物相對(duì)較多，而只得到一種蘑菇類風(fēng)味活性物質(zhì)；極性柱雖然得到的吡嗪類化合物相對(duì)較少，但得到多種蘑菇風(fēng)味活性物質(zhì)，同時(shí)得到果香味(斯特雷克降解得到的醛)、烤香味及肉香味(雜原子化合物)等多種美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的風(fēng)味活性物質(zhì)。說明極性柱(DB-WAX)更適合于雙孢蘑菇湯風(fēng)味物質(zhì)的分離。

3.3 通過HS-SPME-GC-MS-O分析，得到雙孢蘑菇湯的風(fēng)味活性物質(zhì)主要是呈現(xiàn)蘑菇味的1-辛烯-3-酮、3-辛烯-2-酮、1-辛烯-3-醇和2-辛烯-1-醇，呈現(xiàn)果香的3-甲基丁醛，青草味的正己醛，爆米花味的2,5-二甲基吡嗪、巧克力風(fēng)味的2,6-二甲基吡嗪、花香味的苯乙醛及肉香味的2-乙酰噻唑等。

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Analysis of Flavor Components in Button Mushroom Soup by HS-SPME-GC-MS and GC-O

LI Qin，ZHU Ke-xue，ZHOU Hui-ming*
(School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

In order to clarify the contribution of flavor components to the overall flavor of button mushroom (Agaricus bisporus),the flavor compounds in mushroom were analyzed by headspace-solid phase microextraction (HS-SPME) combined with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and gas chromatography-olfactometry (GC-O). Two kinds of SPME fibers with different coatings and two columns with different polarities were used for the extraction and separation of flavor compounds.The results indicated that the SPME fiber (DVB/CAR/PDMS) with three phases could separate more flavor compounds than the fiber (CAR/PDMS) with two phases; similarly, the polar column (DB-WAX) could separate more flavor compounds than the weak-polar column (HP-5), especially octane and octene derivatives. Nevertheless, more pyrazine compounds could be separated by non-polar column (HP-5). The major flavor compounds in button mushroom were 1-octen-3-one (mushroom-like flavor), 1-octen-3-ol (mushroom-like flavor), 3-octen-2-one (cooked mushroom-like flavor), benzeneacetaldehyde (floral flavor),2,5-dimethyl pyrazine (popcorn flavor), 2,6-dimethyl pyrazine (roasted nut flavor), hexanal (grass flavor), 3-methylbutanal(fruity flavor) and 2-acetylthiazole (meat flavor).

button mushroom (Agaricus bisporus)；flavor compounds；headspace-solid phase microextraction (HSSPME)；gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)；gas chromatography-olfactometry (GC-O)；polar column；weak-polar column

TS255.5

A

1002-6630(2011)16-0300-05

2010-10-31

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2008BADA1B05)

李琴(1982—)，女，博士研究生，研究方向?yàn)榉奖闶称芳捌焚|(zhì)改良。E-mail：liqin200809.funny@163.com

*通信作者：周惠明(1957—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)榉奖闶称芳捌焚|(zhì)改良。E-mail：hmzhou@jiangnan.edu.cn