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(duì)鮮香菇與香菇預(yù)煮液的揮發(fā)性成分進(jìn)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(duì)各揮發(fā)性成分進(jìn)行定性,共鑒定出23種揮發(fā)性成分,同時(shí)運(yùn)用峰面積歸一法測(cè)定各揮發(fā)性成分的相對(duì)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(duì)含量最高,分別占總揮發(fā)性成分的49.403%和21.982%;對(duì)香菇預(yù)煮液風(fēng)味有貢獻(xiàn)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(dān)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(yù),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(dá)2.5%,在實(shí)際生產(chǎn)中,若能將其回收利用,具有重要的應(yīng)用價(jià)值[7]。目前已有部分學(xué)者對(duì)香菇揮發(fā)性成分進(jìn)行研究[8-10],但對(duì)香菇預(yù)煮液的揮發(fā)性成分研究報(bào)道卻較少。

由于風(fēng)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(zhǔn)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(duì)鮮香菇及香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分進(jìn)行準(zhǔn)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(bǔ)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(zhǔn)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(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與裝置

SPME手動(dòng)進(jìn)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(zé)任公司;數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱,上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

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(tuán)化學(xué)試劑有限公司;正構(gòu)烷烴混標(biāo),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(dāng)可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)2%時(shí)停止,將預(yù)煮液過濾后待用。

1.4 實(shí)驗(yàn)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(jìn)樣,解吸5 min。

2)色譜條件。色譜柱,Agilent HP-5ms非極性毛細(xì)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(jìn)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(biāo),按色譜與質(zhì)譜條件進(jìn)行分析,記錄各正構(gòu)烷烴混標(biāo)保留時(shí)間,計(jì)算各化合物的保留指數(shù)(retention indices,RI),并與文獻(xiàn)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(duì)DB-5柱所得到的色譜峰進(jìn)行相對(duì)定量,得到各組分的相對(duì)含量。RI值計(jì)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(shí)間,min。

2 結(jié)果與討論

2.1 鮮香菇揮發(fā)性成分分析

對(duì)鮮香菇進(jìn)行GC-MS測(cè)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(xiàn)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(yùn)用峰面積歸一法測(cè)得各揮發(fā)性成分的相對(duì)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(qiáng)的果實(shí)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(fēng)味的1-辛烯-3-醇在本實(shí)驗(yàn)中也被檢測(cè)出,其他一些化合物如呋喃類、烷烴類等在香菇風(fēng)味中起著調(diào)和與互補(bǔ)的作用[11]。以二甲基二硫和二甲基三硫?yàn)榇淼暮蚧衔镒鳛橄愎街兄饕南阄冻煞?通常能影響菇體整體的芳香,均在本實(shí)驗(yàn)中被檢測(cè)出。安晶晶等[12]采用同時(shí)蒸餾萃取、GC-MS檢測(cè),分析比較了鮮香菇和干香菇的風(fēng)味成分主要是以醇類為主的C8化合物和含硫化合物。本實(shí)驗(yàn)中所檢測(cè)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(fēng)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(fēng)味[13],尤其以3-辛酮、1-辛烯-3-醇對(duì)鮮香菇的風(fēng)味貢獻(xiàn)最大。本研究測(cè)定的鮮香菇揮發(fā)性風(fēng)味成分與報(bào)道的柱狀田頭菇揮發(fā)性風(fēng)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(fēng)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(xiàn)值,對(duì)香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分進(jìn)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(duì)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(duì)含量相當(dāng),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(duì)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(duì)含量由6.073%增加到14.773%,硫化物僅在鮮香菇中檢測(cè)出,相對(duì)含量為21.153%,呋喃類化合物僅在預(yù)煮液中檢測(cè)出,相對(duì)含量為10.146%。

圖3 鮮香菇與香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分對(duì)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(duì)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(cè)出。此外,含硫化合物在香菇預(yù)煮液中也損失嚴(yán)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(cè)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(duì)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(duì)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(cè)出,2-正戊基呋喃含量達(dá)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(shí)驗(yàn)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(duì)鮮香菇與香菇預(yù)煮液揮發(fā)性成分進(jìn)行定性分析。初步鑒定出23種化合物,同時(shí)運(yùn)用峰面積歸一法測(cè)得各揮發(fā)性成分的相對(duì)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(fēng)味是由這些物質(zhì)相互作用而形成的。對(duì)鮮香菇風(fēng)味貢獻(xiàn)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(duì)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(cè)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(duì)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(duì)鮮香菇及香菇預(yù)煮液中的揮發(fā)性成分進(jìn)行定性,提高了揮發(fā)性成分結(jié)構(gòu)鑒定的準(zhǔn)確性,使定性結(jié)果更加可信。接下來的工作將進(jìn)一步研究不同預(yù)煮工藝對(duì)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(zé)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(bào),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(xiàng)項(xiàng)目(201303080)。

劉 璐,女,研究實(shí)習(xí)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。