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1、顶空固相微萃取-气质联用法对不同多效价复合配方栽培香菇子实体挥发性风味成分分析香菇(Lentinusedodes)又名香草、冬菇，分类学地位为担子 菌亚门、伞菌纲、伞菌目、侧耳科，小香菇属我国 香菇资源丰富，并且已有800多年的人工栽培历史，是世界 上香菇生产第一大国3。随着产业化栽培技术的迅速开展, 香菇已成为世界上第二大食用菌栽培品种，其独特的风味和 广谱药理作用使其被大量的食用4。风味主要包含鲜味和 香味两方面，香菇的鲜味，主要是由于存在谷氨酸，天冬氨 酸和5-核昔酸，尤其是5, -GMP、5 -IMP、5 -AMP和 5, -XMP等小分子物质5。香味那么大局部由醇类、酮类、醛 类、酯
2、类、醵类、烷妙类和烯烧类等7种挥发性物质组成, 其中醇类包括挥发性八碳化合物如1-辛烯-3-醇、1-辛烯-4- 醇、3-辛烯-2-醇等是香菇最重要的香味物质，典型的1-辛 烯-3-醇具有浓郁的蘑菇特有风味6。醛类中含硫化合物如 二甲基二硫酸、二甲基三硫醴、二甲基四硫醴等也是香菇风 味的重要组成成分，通常能影响香菇的整体风味7。此外， 香菇的风味在感官属性和消费者接受度方面起着重要作用 8。然而，食品中香味物质的含量非常低，一般在ug/L 水平9,因此对分析和检测技术要求较高。顶空固相微萃 取- 气 质 联 用 (headspacesolidphasemicroextraction-GC-MS
3、大；复合配方2栽培香菇的第二主成分得分最高，充分反映 出酮类、酸类及烷泾类物质对该复合配方栽培香菇样品的风 味物质贡献较大。因此，复合配方4栽培香菇受醇类、醛类、 酯类及烯烧类物质的影响较大，复合配方2栽培香菇受酮类、 醛类及烷烧类物质的影响较大。6种不同复合配方栽培香菇 风味品质从高到低综合排名依次为复合配方3(F=15. 841)、 复合配方4(F=15.8310)、复合配方5(X15.6783)、常规配 方(F=15. 7826)、复合配方2(F=14. 9718)、复合配方 1(F=13. 1925),说明在该主成分评价模型下，不同复合配方 栽培香菇风味品质差异明显，且复合配方3栽培香
4、菇风味品 质最正确。2. 2不同复合配方香菇挥发性风味成分聚类分析聚类分析是将样品对象的集合分组为类似的对象组的多个 类的分析过程。如图4所示，在欧式距离为5时，将5种复 合配方和常规配方分为三类，各风味成分相对含量详见表5。 复合配方1单独组成第一聚类，占总配方的16. 67%,这一聚 类的主要特点是风味品质适中。复合配方2单独组成第二聚 类，其主要特点是酮类、醛类和烯烧类物质含量较高。复合 配方3、复合配方4、复合配方5和常规配方共同组成第三 聚类，占总配方的66.67%,这类群的醇类、醛类、酯类和烷 烧类物质含量较高。复合配方1和复合配方2中重要挥发性 物质低于其他配方，说明菜籽饼添加量
5、过多会影响醇类和醛 类等重要挥发性风味物质的积累。图4不同复合配方栽培香菇风味成分系统聚类分析Fig. 4Systematicclusteranalysisoftheflavorcomponents ofLentinusedodescultivatedwithdifferentcompoundform ulas表5复合配方栽培香菇3个聚类的7种风味物质平均值Table5Averagevaluesofsevenflavorsubstancesinthreecl ustersofLentinusedodescultivatedwithcompoundformulas3结论本研究运用顶空固相微萃取-
6、气质联用技术对香菇子实体风 味成分进行检测，共鉴定出55种挥发性风味物质，且各配 方中1 -辛烯-3-醇含量均最高，分别为52. 0%、53.7%、59.1%、 58. 9%. 58.2%和55. 1%O不同比例的菜籽饼替代纵皮的多效 价复合配方对栽培的香菇子实体风味成分均有影响，综合1- 辛烯-3-醇和1,2,3,5,6-五硫杂环庚烷的总含量来看，配方 3挥发性物质含量相对较高；主成分分析选出3个代表89. 1% 样品信息的主成分来说明样品之间的差异，其中代替比例为 10%, 5%的多效价复合配方风味成分种类和含量比常规配方 高；聚类分析也发现配方1和配方2中醇类、醛类、酯类和 烷煌类物质低
7、于其他复合配方和常规配方。对于替代比例仅 为2%的配方5,香菇子实体的重要挥发性物质种类和含量为 47种和86.3陶 与常规配方的48种和86. 9%相接近。综合比 较后得出复合配方3整体风味品质最正确。本实验通过分析比 较不同多效价复合配方和常规配方栽培香菇子实体的风味 成分，为香菇栽培配方的改良和品质的提高提供理论基础, 对安龙县食用菌产业的开展具有重要意义。HS-SPME-GC-MS）技术是经过萃取、解析过程，再结合气相色 谱-质谱联用仪，利用固相萃取吸附几何微区效应的一种提 取别离检测技术，常用于检测食品香气或挥发性成分，并且 在挥发性成分的分析和鉴定方面效果十分理想10-11。它 集
8、顶空固相微萃取、气相色谱平安、准确、别离能力强和质 谱鉴定物质的优势于一体12。安龙县是贵州省食用菌产业开展示范县，该县通过开展现代 山地农业示范园区与易地扶贫搬迁相结合，致力于打造“中 国最大优质夏菇生产基地”、“中国西南菌都”、食用菌 硅谷”和“中国香菇第一村”，以实现农村贫困人口脱贫致 富。但是，安龙县食用菌产业在持续开展中存在着生产香菇 品质不高等问题。培养料是生产香菇的物质基础，其对香菇 的风味品质至关重要。菜籽饼营养丰富，其中粗蛋白含量较 高，氨基酸组成均衡，是一种优质的植物蛋白，适量添加菜 籽饼可以提高香菇的品质和产量13T4。本研究对添加不 同含量菜籽饼的多效价复合配方栽培的香
9、菇，采用固相微萃 取法提取其子实体中挥发性物质，再用气相色谱和质谱进行 风味物质分析，目的是为香菇品质的提高提供理论支持，促 进该地区香菇产业链延伸和产品高质量开展。1材料与方法1材料与试剂选用香菇栽培种由贵州安庆菌农业科技提供。L2仪器与设备电子天平，上海菁海仪器；HP6890/5975c气相-质 谱联用仪，美国Agilent公司；手动固相微萃取装置、 2cm-50/30 u mDVB/CAR/PDMS固相微萃取纤维头，美国 Supelco 公司。1.3实验方法3. 1多效价复合配方香菇子实体栽培色谱条件食用菌栽培基质最重要的2种成分为碳元素和氮元素，其中 碳氮比对子实体的生长具有重要的调控
10、作用15。食用菌对 栽培料碳氮比的要求通常在营养生长阶段，即菌丝体生长阶 段，要求氮含量偏高,碳氮比一般以20 ： 1为佳；子实体生 长发育阶段，要求氮含量所占的比例偏低，碳氮比以30 40 ： 1较优16。本实验以企业常规栽培配方（木屑78%、M 皮20%、石膏现、糖1%,质量分数）为对照，设置添加不同 比例含量的菜籽饼代替麦孰栽培香菇，共设置5个配方，代 替比例及各配方组成和配比见表1,每个栽培配方设3次重 复，生产方法采用香菇常规生产方法。生产流程：备料一配料一装袋一灭菌一冷却一接种一菌丝培养一脱袋 排场一转色管理一变温催菇一出菇管理一采收表1多效价菌棒复合配方TableICompoun
11、dformulasofmulti-titerfungussticksL3.2检测方法提取方法：准确称取5g鲜香菇丁(去除菇柄)，置于251nL固 相微萃取仪采样瓶中，插入装有 2cm-50/30 umDVB/CAR/PDMSStableFlex 纤维头的手动进样 器，在60七的平板加热条件下顶空萃取60min后，移出萃取 头并立即插入气相色谱仪进样口(温度250T)中，热解析 7min进样。色谱条件：HP-5MS 弹性石英毛细管柱 (60mXO. 25mmX0. 25 um)；升温程序：起始温度：38,保 持2min,然后以3/min升温至1760a 以6/min升温至 260；载气：He；流
12、量：LOmL/min；不分流进样。质谱条件：电子轰击离子源(electronimpact, EI)；电子能 量70eV；发射电流34.611 A；离子源温度230七；四极杆温 度150；倍增器电压1812V；质量扫描范围29500u。1. 3. 3挥发性成分定性与定量方法各峰经质谱计算机数据系统检索及核对Nist2022和 Wiley275标准质谱图，对挥发性化学成分进行鉴定，用峰面 积归一化法测定了各化学成分的相对质量分数17 o L4数据处理所有数据均进行3次重复试验。采用Excel2022软件对数据 进行统计制表，SPSS21. 0对特征风味成分进行主成分分析和 聚类分析，0rigin2
13、022用于图形的绘制。2结果与分析2.1香菇挥发性风味成分鉴定及在不同复合配方中的差异 由图1、图2可知，通过HS-SPME-GC-MS从6种不同复合配 方栽培香菇子实体中共检测出醇类、醛类、酮类、酯类、醛 类、烷煌类、烯浸类等55种挥发性风味成分，其中包括13 种醇类物质、13种醛类物质、5种酮类物质、5种酯类物质、 4种酸类物质、10种烷烧类物质、5种烯浸类物质。不同复 合配方栽培香菇子实体中相对含量最高的风味成分均为1- 辛烯-3-醇，分别为 52. 0%. 53. 7%. 59. 1%, 58.9%. 58.2% 和55. 1%O根据不同复合配方中对香菇风味重要的挥发性物 质种类和含量
14、相比拟发现，由于菜籽饼营养丰富，适量的添 加可使香菇的风味物质增加，复合配方3和复合配方4中挥 发性成分均多于50种，高于常规配方的48种风味物质。其 中，复合配方3栽培香菇子实体的挥发性风味成分含量最高, 并且对香菇风味组成重要的醇类和醛类挥发性物质的含量 也均为最高，分别为81. 4%和2. 2%。但菜籽饼含有硫忒、植 酸等抗营养因子，且其油性较大，会影响香菇菌丝对培养基 养料及水分的吸收，不利于挥发性风味成分的积累，复合配 方1和复合配方2分别为40种和45种风味物质，重要的醇 类和醛类物质分别为63. 3%, 0.9%和65.8%、1.0%,均比其 他复合配方及常规配方的含量低。复合配
15、方5与常规配方较 为接近，菜籽饼代替比例仅为2%,因此2个配方所生产香菇 子实体的重要的醇类和醛类挥发性物质种类和含量也较为 接近，分别为 47 种、72.4%、1.8%和 48 种、72.9%、1.5%, 说明菜籽饼添加量较少，对重要挥发性物质的影响也较小。 香菇的挥发性物质主要为八碳化合物和含硫化合物，其中， 1-辛烯-3-醇是香菇最具代表性的八碳化合物，又称蘑菇醇； 1,2,3,5,6-五硫杂环庚烷，又称香菇精，是一种挥发性环状 含硫化合物，香菇香味的主要呈味成分之一，香味强烈并且 特征性强18。各配方香菇1-辛烯-3-醇的相对含量排序为： 配方3配方4配方5常规配方配方2配方1； 1,
16、2,3, 5,6-五硫 杂环庚烷的相对含量排序为：配方2常规配方配方5配方3 配方1配方4。配方3中1-辛烯-3-醇的相对含量最高为59. 1%, 比常规配方提高了 7.2%,但1,2,3,5,6-五硫杂环庚烷的相 对含量为0.6%,比常规配方降低了 11.5%；配方1和配方2 中1 -辛烯-3-醇的相对含量分别为52.0%、53. 7%,均低于其 他复合配方及常规配方，然而配方2中1,2,3,5,6-五硫杂环 庚烷的相对含量最高为0.7%；配方4中1,2,3,5,6-五硫杂 环庚烷的相对含量最低为0.3队 低于常规配方的54.现。如 图3所示，综合2种挥发性物质的总含量来看，配方3挥发 性物
17、质含量相对较高，说明菜籽饼的替代比例为10%更利于 香菇子实体风味物质的积累。图1不同复合配方栽培香菇挥发性风味成分种类及相对含量 Fig. ITypesandrelativecontentsofvolatileflavorcompon entsinLentinusedodescultivatedwithdifferentcompound formulations图2不同复合配方栽培香菇挥发性风味成分比拟Fig. 2ComparisonofvolatileflavorcomponentsofLentinus edodescultivatedwithdifferentcompoundformul
18、as图3不同复合配方栽培香菇2种主要挥发性风味物质比拟 Fig. 3ComparisonoftwomainvolatileflavorcompoundsofLe ntinusedodescultivatedwithdifferentcompoundformulas 2. 2不同复合配方香菇挥发性风味成分主成分分析成分分析是一种多元统计技术，将原始的相关变量转化为一 组新的不相关变量，其目的是在降维空间中提取最大的数据 方差，主成分分析累计贡献率越大，越能反映样品的信息 19-20 o本试验以6种不同复合配方香菇的7种关键挥发 性风味成分进行主成分分析，综合评价不同复合配方香菇的 风味品质差异2
19、1-23。2. 2. 1挥发性风味成分主成分评价模型的构建以特征值大于1为标准，对7种风味成分降维进行主成分分 析，得到各主成分特征值、贡献率及累计贡献率，如表2所 示。选取前3个主成分，其累计方差贡献率达89. 1%(85%), 包含了不同复合配方香菇挥发性风味成分的绝大局部信息, 符合主成分分析要求24。结合表3主成分特征向量与荷载 矩阵可得，前3个主成分中，第一主成分的方差贡献率为 43. 1%,决定第一主成分的主要是醇类、醛类、酯类及烷妙 类物质。第二主成分的方差贡献率为24. 2%,决定第二主成 分的主要是醇类、醛类、酮类、醒类及烷烧类物质。第三主 成分的方差贡献率为21.8%,决定
20、第三主成分的主要是醇类、 酮类、酯类、醛类、烷妙类及烯妙类物质。此外，荷载还能 反映各变量与主成分间的相关系数，且绝对值数值越大，相 关性越强25-26。由于各主成分反映的变异信息存在重合 性，因此结合各主成分间的变异信息与主成分间的相关性, 将7类风味物质的变异信息分为3组，第一主成分主要反映 醇类及醛类物质的变异信息，第二主成分主要反映酮类、叫 类及烷烧类物质的变异信息，第三主成分主要反映酯类及烯 煌类物质的变异信息表2主成分的特征值、贡献率及累计贡献率Table2Eigenvalues,contributionratesandaccumulativec ontributionrateof
21、principalcomponents1. 2. 2基于主成分评价模型的风味品质的比拟根据表2、表3,建立复合配方栽培香菇风味品质的评价模 型，得出各主成分得分与各挥发性风味成分间的线性关系式 为:27-29：Fl=0. 300X1+0. 274X2-0. 123X3+0. 208X4-0.219X5+0. 187X6- 0. 159X7F2=0. 051X1+0. 160X2+0. 502X3-0. 171X4+0. 306X5+0. 360X6- 0. 240X7F3=0. 228X1-0. 154X2+0. 182X3+0. 470X4+0. 225X5+0. 148X6+ 0. 502
22、X7表3主成分的特征向量与载荷矩阵Table3Principalcomponenteigenvectorsandloadingmatrix可以利用前3个主成分新的综合指标来替代原始的多个指标 进行分析。以不同特征值的方差贡献率Bi(i=l, 2,，k) 为加权系数，利用综合评价函数F=B lFl+B2F2+BkFk, 建立不同复合配方栽培香菇综合风味品质的评价模型： F=0. 43092F1+0. 24184F2+0. 21835F3O 其中 Fl 为第一主成分 得分，F2为第二主成分得分，F3为第三主成分得分，得分 值越高，表示该主成分对不同复合配方栽培香菇的风味贡献 越大。根据不同复合配方栽培香菇的风味评价综合得分值见 表4,该得分值可反映不同复合配方栽培香风味品质的差异。 表4不同复合配方栽培香菇主成分综合得分Table4ComprehensivescoresofprincipalcomponentsofLen tinusedodescultivatedwithdifferentcompoundformulas 由表4可知，复合配方4栽培香菇的第一、第三主成分得分 较其他复合配方和常规配方高，反映出醇类、醛类、酯类及 烯烧类物质对该复合配方栽培香菇样品的风味物质贡献较