不同品种羊肚菌挥发性物质分析及综合评价

谢丽源，兰秀华,2，唐 杰，彭卫红,

（1.四川农业科学院土壤肥料研究所，四川成都 610066；2.电子科技大学生命科学与技术学院/信息生物学研究中心，四川成都 610054）

羊肚菌（Morchellaspp.）是一种珍稀名贵食用菌，属于羊肚菌科（Morchellaceae），羊肚菌属（Morchella）[1]。羊肚菌肉质脆嫩，味道鲜美可口，同时还含有多糖类、酮类、生物酶类等多种活性物质[2−3]，具有调节机体免疫力[4−5]、抑制肿瘤[6]、抗氧化[7−9]、抗菌[10]、降血脂[11−12]等多种功效。随着羊肚菌驯化栽培技术的发展，羊肚菌品种日益增多，目前羊肚菌品种选育标准以感官和产量为主，并以此来指导生产。而羊肚菌等食用菌中含有特殊香气物质[13−17]，赋予了羊肚菌独特的风味，逐渐成为了衡量品质优劣的重要指标[18]，成为羊肚菌品种选育和利用的重要方向。课题组先后通过四川省农作物品种审定委员会审定羊肚菌品种9个，但对于不同品种间香气成分差异一直未作评价，不利于羊肚菌品种有效利用。

本试验采用顶空固相微萃取（HS-SPME）-气相色谱-质谱（GC-MS）的方法检测不同羊肚菌品种挥发性物质，分析不同品种间挥发性物质组成种类、含量和主体挥发性香气成分差异，并采用统计学方法建立香气综合评价模型，以期为不同品种的羊肚菌品质提供判定依据，为羊肚菌质量评估及产品开发利用提供理论依据。

本试验采用顶空固相微萃取（HS-SPME）-气相色谱-质谱（GC-MS）的方法检测不同羊肚菌品种挥发性物质，分析不同品种间挥发性物质组成种类、含量和主体挥发性香气成分差异，并采用统计学方法建立香气综合评价模型，以期为不同品种的羊肚菌品质提供判定依据，为羊肚菌质量评估及产品开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

经过四川省农作物品种审定委员会审定羊肚菌品种9个（表1）；氯化钠、氯化钙、碳酸氢钠等 为分析纯，购自奥克生物试剂公司。

表1 供试羊肚菌品种Table 1 Morchella evaluated in this study

7890-5975气相色谱-质谱联用仪（GC-MS），配有电子轰击电离源（EI） 美国Agilent公司；65 μm PDMS/DVB 萃取纤维头 美国Supelco公司；TeledyneTekmarAtomx动态顶空自动进样器 美国Tekmar公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品的采集和处理 在四川新都基地采用相同栽培配方（麦粒30%（下层）、木屑与土壤（体积比1:1混合）70%（上层））、统一栽培模式（水旱轮作）和采收标准（子实体长度6～8 cm）得到羊肚菌子实体，经60 ℃热风干燥、粉碎后过80目筛待用。

1.2.2 顶空固相微萃取样品制备及萃取条件 称取9种粉碎样品各2.00 g放置10 mL样品瓶中，加入1.5 g NaCl和6 mL蒸馏水混合摇匀，将溶液倾入15 mL顶空瓶中，将PDMS/DVB萃取头于230 ℃老化20 min后插入样品瓶，于50 ℃水浴锅内恒温萃取30 min，取出萃取头插入气相色谱进样口，在250 ℃解吸3 min，进行分析检测。

1.2.3 GC-MS条件 色 谱柱：DB-WAX（60 m×0.25 mm×0.50 μm）；载气：高纯氦气；载气流速（恒流模式）：1.0 mL/min；进样方式：分流进样；分流比：10:1；进样口温度：230 ℃；升温程序：初始温度35 ℃保持3 min，以5 ℃/min速率升温至220 ℃，保持10 min，总运行30 min；

质谱条件：离子化方式为电子轰击电离（EI）；电子能量70 eV；离子源温度：230 ℃；接口温度：230 ℃；扫描模式：scan扫描；扫描范围：m/z 45～350。

1.2.4 挥发物质的定性和定量分析 运用计算机检索与图谱库（NIST 2011）的标准质谱图比较，确定各色谱峰对应化学成分，采用峰面积归一法求得各组分相对含量。

1.2.5 主体挥发性香气成分评定方法 挥发性物质对样品总体风味的贡献通过相对气味活度值（relative odor activity value, ROVE）进行评价[19−22]，是挥发性物质浓度和阈值相对于气味贡献最大组分的比值，是通过最大贡献的物质来表示其他物质的气味贡献大小。ROAV=100表示对样品风味贡献最大，其他组分的ROAV＜100，计算公式为：

式中：Ci、Ti表示为挥发性组分的相对含量，%和气味阈值，μg/kg；Ct、Tt表示为对样品整体风味贡献最大组分的相对含量，%和气味阈值，μg/kg。

ROAV≥1表示该物质为主体风味组分，且ROAV越大，说明该物质对总体风味贡献越大；0.1≤ROAV＜1之间，表明该物质对整体风味有修饰作用[23−24]。

1.3 数据处理

IBM SPSS Statistics 22.0对数据进行主成分PCA分析。

2 结果与分析

2.1 不同羊肚菌品种干品GC-MS分析

经GC-MS分析，9种羊肚菌干品挥发性化合物匹配度大于80%的共38种，其组成及相对含量见表2所示。包括9种醛类、1种酯类、7种醇类、4种酸类、9种烃类、2种含硫化物、2种呋喃类、1种醚类、3种酮类。不同羊肚菌品种挥发性物质数量和相对含量有一定差异，共有物质9种，包括2-甲基丙醛、2-丁烯醛、2-甲基-1-丙醇、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、3-甲基-1-丁醇、正己醛、1-己醇、萘，其中2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、2-甲基丙醛相对含量较高。

1）告警发生时间/告警恢复时间：2014-09-15 11:54:51+08:00/2014-09-15 11:55:07+08:00.

表2 不同羊肚菌品种挥发性香气组分及相对含量（%）Table 2 Volatile compounds and their relative percentage contents of Morchella (%)

9个羊肚菌品种分别检测出24、24、21、21、10、17、21、14、17种化合物，醛类物质相对含量最高，含量在51.28%～71.16%之间，且阈值较低，赋予香气能力较强，对整体风味影响大。M1、M3、M4、M8含硫化合物相对含量分别仅为6.38%、7.17%、6.10%，但阈值极低，对整体香气影响超过醛类化合物。9个羊肚菌品种醇类物质相对含量次于醛类，相对含量在13.93%～27.96%，但阈值高，对总体香气影响较小。其余化合物相对含量不高，对整体香气影响不大。

2.2 不同品种羊肚菌干品主体挥发性香气成分分析

随着羊肚菌商业化栽培的成功，栽培技术和栽培品种逐渐成熟，但相较于野生品种，仍缺乏对目前驯化栽培品种的香气成分的研究。由表2可知，9种羊肚菌干品都含有多种挥发性成分，但只有一小部分对其整体风味有重要贡献，还有一些成分对整体风味起辅助作用，这些化合物共同形成羊肚菌的特有香气[19,22,24]。9种羊肚菌干品挥发性香气成分ROAV值见表3。

表3 羊肚菌样品挥发性成分气味贡献Table 3 Odor contribution of volatile compounds of samples

2-甲基丙醛、2-甲基丁醛在羊肚菌中均检测到，且相对含量高，由于气味阈值偏低，导致相对气味活度值较大，对羊肚菌9个品种香气均有重要贡献（ROAV≥1），是共有的特征香气物质。

含硫化合物二甲基三硫化物和二甲基二硫化物气味阈值极低，对整体风味影响大。羊肚菌品种M1、M3、M4、M5、M10检测到含有二甲基二硫化物，M1、M3、M4、M8检测到二甲基三硫化物，其中M1、M3、M4、M8的含硫化合物相对含量虽低于醛类化合物，因极低的阈值而对羊肚菌的香气贡献极大，使其具有独特的蔬菜样香气。

具有叶香和果香味的正己醛在羊肚菌中均检测到，由于不同品种间相对含量有差异，导致对羊肚菌的香气贡献存在差异，对整体风味起重要作用（ROAV≥1）的品种是M1、M3、M5、M6、M7、M10，对整体风味起重要修饰作用（0.1≤ROAV＜1）的为M4、M8、M9。

苯乙醛仅对M5的香气有重要贡献；正壬醛对M5香气有重要贡献，同时对M3和M4的香气起修饰作用。

2.3 不同品种羊肚菌挥发性物质的PCA

通过SPSS 22.0软件对9个羊肚菌品种挥发性物质的相对含量进行主成分分析，结果显示前6个主成分的累计贡献率为91.568%（表4），表明前6个主成分基本包含了羊肚菌挥发性物质的绝大部分信息，可用于评价综合品质。由表4可知，前6个主成分中，第1主成分的贡献率为24.830%，决定第1主成分的主要是呋喃、2-甲基丙酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、苯乙醛、2-甲基丙醛、2-甲基-1-丙醇、3-甲基丁醛、1-己醇等；第2主成分的贡献率为22.374%，决定第2主成分的主要是长叶烯、二甲基二硫化物、二甲基三硫化物、十四烷；第3主成分的贡献率为14.553%，决定第3主成分的主要是二氯苯、正戊醛、正戊烷、芳樟醇、2-丁烯醛；第4主成分的贡献率为13.955%，决定第4主成分的主要是1-戊醇、2-庚酮、己基戊基醚、2-壬酮；第5主成分的贡献率为9.697%，决定第5主成分的主要是正己醛、2-戊基呋喃、3-蒈烯、1-烯醇；第6主成分的贡献率为6.159%，决定第6主成分的主要是1-戊醇、十二烷。

表4 主成分分析特征向量、特征值、方差贡献率及累计贡献率Table 4 Eigenvectors, eigenvalues, variance contribution rates and cumulative contribution rates and cumulative contribution rates of the principal components

续表 4

根据表4，构建各主成分得分与各挥发性物质间的线性关系式为：

以不同特征值的方差贡献率βi（i=1, 2, 3,···, K）为加权系数，利用综合评价函数F=β1F1+β2F2+β3F3+···βkFk计算样品的主成分综合得分，得到综合评价模型：

F=24.830%F1+22.374%F2+14.553% F3+13.955%F4+9.697% F5+6.159% F6

其中F1：第一主成分得分，F2：第2主成分得分，F3：第3主成分得分，F4：第4主成分得分，F5：第5主成分得分，F6：第6主成分得分，表明品质越好。根据不同主成分综合得分，不同羊肚菌品种香气品质从高到低综合排名依次为M5、M3、M1、M8、M4、M10、M7、M9、M6（表5）。

表5 不同羊肚菌样品香气质量评价Table 5 Aroma quality evaluation of different samples

3 结论

羊肚菌香气物质来源于多种挥发性风味物质，一般只有一小部分对食用菌的整体风味起重要作用，还有一部分挥发性物质也会对食用菌香气有一定的影响，这些众多组分相互作用共同组成羊肚菌独特的香味[16−17,22]。9个羊肚菌品种醛类物质含量丰富，且2-甲基丙醛、2-甲基丁醛是共有的主要香气物质，且对M5、M6、M7、M9和M10香气贡献最大。；M1、M3、M4、M8、M10含有含硫化合物，对整体风味贡献大，为其特有物质，且二甲基三硫化合物对M1、M3、M4、M8香气贡献最大；苯乙醛和正壬醛是对M5整体风味起重要作用的特有香气物质。

利用PCA对不同品种质量进行综合评价，建立香气评价模型：F=24.830%F1+22.374%F2+14.553%F3+13.955%F4+9.697%F5+6.159%F6，通过综合评价模型，不同羊肚菌品种香气质量综合排名由高到低为M5、M3、M1、M8、M4、M10、M7、M9、M6，为羊肚菌香气质量评价提供新的模式，这种综合指标评价方法可以有效指导羊肚菌生产，提高羊肚菌的商品价值，是未来食用菌品种选育、栽培工艺研究以及产品加工的重要发展方向。

本研究的9个羊肚菌品种均未检出1-辛烯-3-醇、1-辛烯-4-醇、3-辛烯-2-醇等普遍存在于大多数食用菌的挥发性八碳化合物（C8H16O）[13−16]，可能是由于该类化合物稳定性低，干制过程或者萃取过程造成的破坏大，使得这类化合物未被检出。因此，后续有必要对干制和萃取工艺进行研究，提高不稳定化合物检出效率。