郭磊，肖志暉，李鵬，闞歡，劉云

(西南林業(yè)大學(xué)西南山地森林資源保育與利用省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650224)

美味牛肝菌(Boletusedulis)，別名白牛肝菌、大腳菇，屬真菌界(Fungi)，真菌門(mén)(Eumycota)，擔(dān)子菌亞門(mén)(Basidiomycotina)，層菌綱(Hymenomycetes)，傘菌目(Agaricales)，牛肝菌科(Boletaceae)，牛肝菌屬(Boletus)[1]。美味牛肝菌含有蛋白質(zhì)、脂肪、黃酮類(lèi)化合物、三萜類(lèi)化合物、多糖等多種營(yíng)養(yǎng)成分[2-6]，而提取物具有抗氧化、抗腫瘤以及免疫調(diào)節(jié)等藥理活性[7]。在北美洲、歐洲北至斯堪的納維亞半島，南到希臘、意

大利的大部分地方、拉丁美洲的墨西哥以及整個(gè)亞洲均有分布[8]，中國(guó)是美味牛肝菌的主要分布區(qū)域，在云南有廣泛分布[9]。

食用菌的揮發(fā)性香氣成分主要包括揮發(fā)性八碳化合物、含硫化合物以及醛、酸、酮、酯類(lèi)等，其中揮發(fā)性八碳化合物是食用菌最重要的風(fēng)味物質(zhì)[10]。香味物質(zhì)在食品中含量很低，一般在ppb水平[11]。常用的食品風(fēng)味物質(zhì)的提取方法有溶劑萃取法、常規(guī)水蒸氣蒸餾法、超臨界萃取法、頂空收集法、同步蒸餾萃取法及固相微萃取法[12]。同時(shí)蒸餾萃取法(SDE)是一種提取、分離和富集試樣中揮發(fā)性、半揮發(fā)性成分的有效方法[13]，廣泛應(yīng)用于食品分析、香精香料、藥物化學(xué)等行業(yè)的樣品分析前處理中[14]。常用的有機(jī)溶劑有正己烷、二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙醋、正戊烷等。

近年來(lái)，隨著生活水平和消費(fèi)需求的不斷提高，人們已經(jīng)不再滿(mǎn)足于大眾化的調(diào)味品，更加偏好于風(fēng)味獨(dú)特的調(diào)味料，這對(duì)調(diào)味品行業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求，美味牛肝菌風(fēng)味獨(dú)特，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，可開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足廣大消費(fèi)者需求的新型天然調(diào)味料。目前對(duì)美味牛肝菌及其加工制品的風(fēng)味組成及變化的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。

本研究通過(guò)同時(shí)蒸餾萃取法對(duì)美味牛肝菌干制品進(jìn)行揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的提取，并通過(guò)Box-Benhnken響應(yīng)面分析法優(yōu)化風(fēng)味物質(zhì)的萃取條件，為研究云南美味牛肝菌的風(fēng)味成分并進(jìn)一步為研發(fā)天然牛肝菌調(diào)味品提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

DHG-9240A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司；HH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋 國(guó)華電器有限公司；7890A/5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó) Agilent 科技有限公司；同時(shí)蒸餾萃取裝置(定制)；RE-52A 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理與同時(shí)蒸餾萃取

云南美味牛肝菌在35 ℃下烘6 h，超微粉碎后過(guò)50目篩備用。

準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量的菌粉，放入SDE裝置的1000 mL圓底燒瓶中，加入一定量的蒸餾水和氯化鈉并混合均勻，加熱至沸騰。裝置另一端的圓底燒瓶盛放一定量的正己烷溶液，放于水浴鍋中，兩端同時(shí)加熱進(jìn)行蒸餾萃取。一定時(shí)間后，降至室溫置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行濃縮除去正己烷，稱(chēng)重計(jì)算提取量。

1.2.2 單因素實(shí)驗(yàn)

以正己烷為萃取溶劑，以揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)萃取量為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)，研究萃取時(shí)間(h)、萃取溫度(℃)、溶劑加入量(mL)、料液比(g/mL)等因素對(duì)云南美味牛肝菌揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)萃取量的影響。因素水平如下：固定萃取溫度75 ℃，溶劑加入量50 mL，料液比1∶40(g/mL，下同)，考察不同的萃取時(shí)間(0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 h)對(duì)萃取量的影響；固定萃取時(shí)間1h，溶劑加入量50 mL，料液比1∶40(g/mL)，考察不同的萃取溫度(60，65，70，75，80 ℃)對(duì)萃取量的影響；固定萃取時(shí)間1 h，萃取溫度75 ℃，考察不同的溶劑加入量(30，40，50，60，70 mL)對(duì)萃取量的影響；固定萃取時(shí)間1 h，萃取溫度75 ℃，溶劑加入量50 mL，考察不同的料液比(1∶30，1∶35，1∶40，1∶45，1∶50)對(duì)萃取量的影響。

從現(xiàn)場(chǎng)變形跡象來(lái)看：后緣以連續(xù)拉張裂縫、錯(cuò)落坎等變形跡象為主，局部出現(xiàn)坍滑現(xiàn)象，該工程邊坡后緣風(fēng)化巖體剝離，主要受優(yōu)勢(shì)節(jié)理裂隙影響，目前整體邊坡無(wú)大變形跡象。

1.2.3 Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，選擇影響萃取量較大的3個(gè)因素如萃取時(shí)間(h)、溶劑加入量(mL)、料液比(g/mL)為研究對(duì)象，根據(jù)Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理，采用三因素三水平響應(yīng)曲面分析方法，以萃取量為響應(yīng)值，試驗(yàn)因素與水平的設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 因素水平表Table 1 Factors and levels

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

采用F檢驗(yàn)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析并評(píng)價(jià)模型的統(tǒng)計(jì)意義，數(shù)據(jù)分析軟件采用Design Expert 6.0.5。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 時(shí)間對(duì)萃取量的影響

圖1 時(shí)間對(duì)萃取量的影響Fig.1 Effect of time on the extraction content

由圖1可知，美味牛肝菌揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的萃取量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)先增加后減少，在萃取時(shí)間為1 h時(shí)達(dá)到最大，隨后逐漸減少。隨著萃取時(shí)間的增加，風(fēng)味物質(zhì)被萃取得比較完全，但當(dāng)時(shí)間延長(zhǎng)，由于本身的揮發(fā)造成損失的作用越來(lái)越大，含量逐漸減少。因此，最適萃取時(shí)間為1 h。

2.1.2 溫度對(duì)萃取量的影響

圖2 溫度對(duì)萃取量的影響Fig.2 Effect of temperature on the extraction content

由圖2 可知，隨著溫度的升高，美味牛肝菌揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的萃取量先增加后趨于平衡，在溫度為75 ℃時(shí)達(dá)到最大。隨著溫度的升高，正己烷由于達(dá)到自身沸點(diǎn)能夠較好地萃取出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，但溫度的持續(xù)升高，正己烷蒸發(fā)過(guò)快造成萃取量稍稍減少，甚至部分物質(zhì)性質(zhì)不穩(wěn)定而發(fā)生化學(xué)變化。因此，最適萃取溫度為75 ℃。

2.1.3 溶劑加入量對(duì)萃取量的影響

圖3 溶劑加入量對(duì)萃取量的影響Fig.3 Effect of solvent volume on the extraction content

由圖3可知，隨著溶劑加入量的不斷增加，美味牛肝菌揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的萃取量先增加后減少，當(dāng)溶劑加入量為50 mL時(shí)達(dá)到最大。溶劑加入量增大會(huì)萃取更多的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，但溶劑加入量過(guò)多，后期的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)時(shí)間也較長(zhǎng)，可能帶出較多的風(fēng)味物質(zhì)，不利于收集。因此，最適溶劑加入量為50 mL。

2.1.4 料液比對(duì)萃取量的影響

圖4 料液比對(duì)萃取量的影響Fig.4 Effect of solid-liquid ratio on the extraction content

由圖4可知，隨著固液比的增加，美味牛肝菌揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的萃取量先增加后減少，在固液比為1∶40時(shí)達(dá)到最大。固液比的增加會(huì)增大樣品間的疏散性，使得萃取量有較大增加，但固液比超過(guò)一定的值后，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)可能一部分溶在熱水里而造成萃取量下降。因此，最適固液比為1∶40。

2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果

在單因素結(jié)果的基礎(chǔ)上，由 Design-Expert 6.0.5設(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表2，以揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的萃取量為響應(yīng)值，以影響萃取量較大的3個(gè)因素萃取時(shí)間(A)、 溶劑加入量(B)、 料液比(C)為自變量，建立三因素三水平的中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，見(jiàn)表2。

表2 Box-Benhnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Box-Benhnken test design and results

續(xù) 表

2.2.2 回歸方程擬合及方差分析

采用Design-Expert 6.0.5對(duì)所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見(jiàn)表3，對(duì)各因素進(jìn)行回歸擬合后得回歸方程：

Y=-20.37+5.61A+0.03B+1.03C-1.66A2-0.0014B2-0.01C2+0.0023AB-0.02AC+0.0029BC。

表3 回歸模型及方差分析Table 3 Analysis of variance of regression equation

注：**，P<0.01為極顯著；*，P<0.05為顯著。

回歸模型的R2=0.7531，RAdj2=0.9487，可知回歸方程模型極顯著(p<0.0001)，該模型與實(shí)際擬合良好，實(shí)驗(yàn)方法可靠，失擬項(xiàng)不顯著(p>0.05)，所得方程與實(shí)際擬合中非正常誤差所占比例小，可用此回歸方程代替實(shí)驗(yàn)真實(shí)點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果表明C，A2，B2，C2，BC對(duì)響應(yīng)值影響顯著。

2.2.3 響應(yīng)面圖分析

對(duì)二次多項(xiàng)回歸方程所做的相應(yīng)曲面圖見(jiàn)圖5。通過(guò)三組動(dòng)態(tài)圖可對(duì)任何兩因素交互影響萃取效應(yīng)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，并確定最佳因素范圍。

圖5 兩因素的交互作用對(duì)多糖得率的響應(yīng)面圖Fig.5 The interaction of the two factors on the response surface of polysaccharide yield

圖5分別顯示了萃取時(shí)間、溶劑加入量、料液比為零水平時(shí)，萃取時(shí)間(h)和溶劑加入量(mL)、萃取時(shí)間(h)和料液比(g/mL)、溶劑加入量(mL)與料液比(g/mL)對(duì)美味牛肝菌揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)萃取量的交互影響效應(yīng)。3個(gè)圖中萃取量都隨任意2個(gè)變量的增加呈上升趨勢(shì)，達(dá)到某一定值時(shí)，曲面稍下降或趨于平緩。

2.2.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

對(duì)回歸方程進(jìn)行求解，即萃取量最大值時(shí)的萃取條件為萃取時(shí)間1.46 h、溶劑加入量56.48 mL、料液比1∶42.28(g/mL)，最大萃取量達(dá)到6.27 mg/g，為方便實(shí)際操作將實(shí)驗(yàn)條件定為萃取時(shí)間1.5 h、溶劑加入量55 mL、料液比1∶40。取3等份美味牛肝菌粉進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，所得平均萃取量為5.98 mg/g，經(jīng)回歸方程擬合出的理論值與實(shí)際值相吻合，證明此響應(yīng)面法可以有效優(yōu)化美味牛肝菌揮發(fā)性風(fēng)味成分的萃取工藝。

3 結(jié)論

目前，市場(chǎng)上的食用菌類(lèi)調(diào)味品逐漸增多，但大多為干制油炸等粗加工產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)的調(diào)味料中食用菌的鮮香味營(yíng)養(yǎng)成分物質(zhì)未被充分釋放出來(lái)[15]。美味牛肝菌具有獨(dú)特的鮮香氣味，將其做成風(fēng)味獨(dú)特、香味濃郁的天然調(diào)味品或者天然復(fù)合風(fēng)味調(diào)料必定有著廣闊的市場(chǎng)前景。

美味牛肝菌是具有云南特色的優(yōu)勢(shì)資源，本文采用同時(shí)蒸餾萃取法對(duì)美味牛肝菌的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行萃取，建立了美味牛肝菌揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的萃取回歸模型，并優(yōu)化出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的萃取工藝條件。為分析美味牛肝菌揮發(fā)性風(fēng)味成分的釋放規(guī)律及進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出美味牛肝菌復(fù)合調(diào)味料提供了一定的技術(shù)條件，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

[1]卯曉嵐.中國(guó)大型真菌[M].鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社,2000.

[2]冮潔,李學(xué)偉,金懷剛.美味牛肝菌菌絲體與子實(shí)體蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的評(píng)價(jià)[J].食品科學(xué),2013,34(3):253-256.

[3]李志洲.美味牛肝菌中油脂成分的提取及其成分分析[J].氨基酸和生物資源,2009,31(2):17-20.

[4]崔福順,張華,李官浩,等.美味牛肝菌黃酮類(lèi)提取物體內(nèi)抗氧化作用研究[J].食品科技,2014,39(8):201-205.

[5]崔福順,崔泰花.美味牛肝菌總?cè)铺崛〖按罂讟?shù)脂純化工藝研究[J].延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào),2014,36(3):252-257.

[6]萬(wàn)國(guó)福.響應(yīng)面法優(yōu)化美味牛肝菌多糖提取工藝研究[J].食品工程,2011,23(6):160-162.

[7]何容,劉紹雄,劉春麗,等.美味牛肝菌研究進(jìn)展[J].食品與發(fā)酵科技,2016,52(4):75-77,82.

[8]Hall I R,Lyon A J E,Wang Y,et al.Ectomycorrizal fungi with edible fruiting bodies-2.Boletusedulis[J].Economic Botany,1998,52(1):44-56.

[9]趙永昌,方琳,張荀,等.云南美味牛肝菌ITS區(qū)域結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[J].云南植物研究,2006,28(6):575-580.

[10]李巍巍,吳時(shí)敏,徐婷.褐黃牛肝菌揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成研究[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)科學(xué)版),2009,27(3):300-304.

[11]Deborah Roberts,Hugues Brevard.Isolation and concentration of aroma compounds[M].Berlin:Akademie Verlag,2002.

[12]黃雯.香菇風(fēng)味物質(zhì)研究及酶解香菇技術(shù)探索[D].杭州:浙江大學(xué),2012.

[13]劉洋,張寧,徐曉蘭,等.SDE/GC-MS分析火鍋底料的揮發(fā)性風(fēng)味成分[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào),2014,14(2):283-291.

[14]高蕾,陳愷,周建中,等.響應(yīng)面法優(yōu)化同時(shí)蒸餾法萃取熏馬腸中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究[J].食品工業(yè)科技,2016,37(6):52-57.

[15]張曉艷,孫敏杰,劉丹,等.關(guān)于食用菌調(diào)味料分類(lèi)的討論[J].北京農(nóng)業(yè),2011(1):26-27.