《食品科学》：西南林业大学郭磊副教授等：基于香气与滋味物质特征分析不同干燥方式美味牛肝菌的风味差异

美味牛肝菌（

Boletus edulis

气相色谱-离子迁移谱联用技术（GC-IMS）同时具备IMS的高灵敏度与GC的高选择性，具有无需样品预处理、分析速度快、检出限低、灵敏度高等优点。HS-SPME-GC-MS综合了HS-SPME的安全性与准确性、GC的高分辨能力以及MS的物质鉴别能力，是普遍应用于挥发性物质检测的技术之一。将GC-IMS与HS-SPME-GC-MS结合可更全面地定性挥发性有机物（VOCs）。

西南林业大学生物与食品工程学院的李为兰、杨豪、郭磊*等人通过HAD、真空冷冻干燥（VFD）及真空干燥（VD）制备美味牛肝菌干品，采用GC-IMS及HS-SPME-GC-MS鉴定其VOCs，构建风味物质的指纹图谱，采用氨基酸自动分析仪、高效液相色谱仪测定非挥发性滋味物质，并结合正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）模型、层次聚类分析（HCA）以及相对气味活度值（ROAV）等多元统计分析方法评估不同干制方法的VOCs组成特征，通过等鲜浓度（EUC）和滋味活度值（TAV）系统分析滋味物质FFAs和5'-核苷酸在不同干燥方式中的分布规律，以期为美味牛肝菌的精深加工提供理论依据。

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挥发性风味物质分析

1.1 不同干燥方式美味牛肝菌VOCs的GC-IMS定性分析

利用GC-IMS对3 组美味牛肝菌干制品进行检测，结果如表1所示。GC-IMS共定性64 种VOCs，其中21 个VOCs具有二聚体形式。GC-IMS定性的VOCs中包括醇类17 种、酯类15 种、酮类13 种、酸类2 种、醛类10 种，烃类7 种。通过峰体积归一化法对不同VOCs的相对含量进行分析，发现各VOCs在HAD、VFD、VD组样品中的相对含量存在显著差异（P＜0.05），表明3 种干燥方式干制的美味牛肝菌风味特征不同。其中，HAD与VFD组的VOCs组成较为相似，二者酮类物质的相对含量均较大，分别为19.46%、24.58%，VD组仅为7.95%。此外，HAD与VFD组中醛类物质的相对含量也大于VD组，其相对含量分别为26.02%、23.66%，VD组样品仅为5.46%。酸类化合物的相对含量则表现为VD组大于HAD与VFD组，其中VD组高达24.31%，HAD与VFD组仅为5.89%和4.94%。3 组醇类、酯类、烃类物质的相对含量差异较小。HAD、VFD、VF D组中相对含量最高的VOC分别为苯甲醛（12.8%）、2,3-丁二酮（12.84%）、2-丁酮（16.81%）。

1.2 不同干燥方式美味牛肝菌VOCs的GC-IMS谱图分析

如图1a所示，VD组与HAD、VFD组的风味特征存在显著差异。图1b的A区域直观展示了VD组与HAD、VFD组的特征差异之处，但缺乏直观的比对，以HAD样品为参比，扣除VFD、VD样品中HAD样品的信号峰，得到差异谱图，如图1c所示，红色越深说明该物质含量在此样品中较HAD组越多，蓝色越深说明较HAD组越少，其中，B区域表明VD组部分物质的浓度显著高于或低于HAD组，且相较于VFD组，VD组与HAD组的特征差异更为显著。

1.3 不同干燥方式美味牛肝菌VOCs的GC-IMS指纹图谱分析

在指纹图谱中单个样品区域内红色越深代表离子流信号强度越大，面积越大代表浓度越高。如图2所示，3 种不同干燥方式样品间存在较大差异，通过信号峰强度将其分为3 个区域作进一步分析。A区域为3 种样品的共有峰区域，主要包括3-戊醇、2,3-丁二酮、异戊醛、柠檬烯、庚醛、2-庚酮、1-丁醇、正己醛、丁酸乙酯、正戊醛等，这些VOCs在3 组样品中均具有较强的信号峰，具有花果香、奶油香、甜味、青草香、黄油、奶酪香、类似葡萄酒的气味、面包香等特征香气，构成了美味牛肝菌干制品的基础风味。B区域为VD组样品的特征峰区域，其中主要为VD干制品的特征VOCs，如对二甲苯、β-石竹烯、丁酸己酯、羟基丙酮、仲辛酮、仲戊醇、丙酸乙酯、2-丁酮等，赋予VD美味牛肝菌青草味、坚果和油脂香、花果香、黄油味、麦芽味、奶酪香等特征风味。C区域为VFD组样品的特征峰区域，特征VOC为3-辛酮，具有清香、干酪味。

1.4 不同干燥方式美味牛肝菌VOCs的HS-SPME-GCMS定性与定量分析

通过HS-SPME-GC-MS在不同干燥方式的3 组样品中共定性85 种VOCs，包含酚类3 种、酸类8 种、醛类6 种、酮类9 种、醇类10 种、烃类13 种、酯类14 种、其他类22 种，具体结果见表2。为直观地观察化合物种类、数量及含量分布，绘制堆叠柱状图、Venn图以及旭日图。由图3a、b可以看出，不同干燥方式干制品中所含VOCs的种类及含量均存在较大差异。通过内标法进行相对定量得出，VD组样品中VOCs含量最高，达11 482.66 μg/kg，其次为HAD组（4 248.68 μg/kg）和VFD组（3 812.64 μg/kg）。由图3c可以看出，3 个干燥方式组共有51 种VOCs，VFD组与VD组共有2 种，VFD组与HAD组共有9 种，HAD组与VD组共有13 种；6 个VOCs仅在VD组样品中检出，2 个VOCs仅在HAD组中检出，2 个VOCs仅在VFD组中检出，具体化合物见图3d。

HAD是以高温低湿空气为干燥介质的干制方法，具有高效率、低成本、操作简单等优点，广泛应用于大宗生鲜农产品的脱水干制。采用HAD干制的美味牛肝菌样品中含量最高的VOCs是其他类 （1 004.50 μg/kg），其次为酯类（758.13 μg/kg）和酸类（635.55 μg/kg）。分析发现，酸类含量较高的原因可能是部分酸类物质在加热条件下生成，如棕榈酸、苯甲酸、苯乙酸、壬酸，在HAD、VD样品中均有检出，而VFD样品中未检测出。

相较其他两种干燥方式，VFD无升温加热过程，避免了褐变、美拉德等反应的发生，较大程度上保留了样品原有的风味。在VFD组样品中，含量最高的是酯类（1 176.89 μg/kg），主要由有机酸与醇类发生酯化反应生成，呈现出怡人的果香和花香。其中含量较高的酯类物质主要是油酸乙酯（373.25 μg/kg）、亚油酸乙酯（327.75 μg/kg）、棕榈酸乙酯（247.62 μg/kg），这些VOCs是3 种干燥方式的共有VOCs，且在3 组样品中均具有较高含量。

VD是基于在降低大气压的环境中水分沸点会相应降低的原理，达到在较低温度下实现干制的目的，能够减少样品在高温下发生氧化褐变等不良反应的同时，提高干燥效率。通过GC-MS在VD组样品中检测出的VOCs含量远高于VFD和HAD组，且3 组样品风味特征差异明显，与GC-IMS的分析结果一致。推测是由于VD组在真空环境下进行干燥，虽然与HAD温度条件一致，但VD的水分沸点更低，相较HAD发生了更为剧烈的反应，促使VOCs的产生和积累。VD组干制样品中含量最高的VOCs种类是其他类（4 132.24 μg/kg），其次是酯类（1 784.50 μg/kg）和酚类（1 439.77 μg/kg）。

1.5 不同干燥方式VOCs的多元统计分析

如图4a 1 、b1所示，GC-IMS与GC-MS的HCA结果一致，VFD与HAD组聚为一类，VD组单独聚为一类，表明VFD与HAD组的VOCs特征较为接近，而VD组的特征差异最为显著，与1.2节的分析结果一致。

OPLS-DA是一种具有监督判别模式的统计方法，可以有效解释观测值并进行相应变量的预测，通过 R 2 和Q2对模型的可靠性和预测能力进行评估，R2和Q2均大于0.5表示模型拟合度可接受，越接近1表示预测能力越强。分别以GC-IMS和GC-MS检测结果中的VOCs为因变量，不同干燥方式为自变量进行OPLS-DA。如图4a2、b2所示，OPLS-DA可以实现3 种不同干燥方式的有效区分。GC-IMS的R2 为0.990，R2为0.9 97， Q 2 为0.994； GC-MS的R2为0.978，R2为0.998， Q 2 为0.996， R 2 、 Q2 均大于0.5， 表示模型拟合结果良好。

图4a3、b3为判别模型经200 次置换检验的结果，GCIMS及GC-MS分析结果中Q2的回归线与Y轴的相交点均位于负半轴，说明模型有效，不存在过拟合，认为该结果可用于反映不同干燥方式美味牛肝菌的风味特征。

变量投影重要度（VIP）可反映OPLS-DA模型的变量，即各VOCs对整体风味的贡献程度，VIP≥1被认为对整体风味有重要贡献，根据此标准筛选差异特征标记物，仅对VIP≥1的VOCs进行分析。如图5a所示，在GC-IMS结果中共筛选出17 个差异特征标记物，包括醇类7 种、酯类4 种、酮类3 种以及醛类3 种。其中，4-甲基-1-戊醇含量在VD、VFD和HAD组样品中均是最高的，具有椰子味，其次是2-甲基四氢呋喃-3-酮，具有坚果香、奶香。1-辛烯-3-醇的含量也较高，被称为“蘑菇醇”，具有蘑菇的特征风味，是食用菌中典型的挥发性物质。此外，异戊醛、异戊醇、正己醛、1-丙醇等均为美味牛肝菌干制品的特征差异标记物，赋予其坚果香、可可香、苹果白兰地香、脂肪香、面包香等。

如图5b所示，基于GC-MS共筛选出22 个差异特征标记物，包含醇类5 种、酯类6 种、酮类1 种、醛类2 种、酸类3 种、酚类1 种、烃类1 种以及其他类3 种。2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、2,6-二叔丁基对甲苯酚、2-乙酰基吡咯、糠醛、己二酸二异辛酯、亚油酸乙酯、油酸乙酯、棕榈酸乙酯、2-苯基-2-丁烯醛、3-癸烯-2-酮、1-辛烯-3-醇、正十六烷、2-乙基己醇、2-乙基己基水杨酸酯为3 组样品的共有特征标记物；反式-橙花叔醇和邻苯二甲酸二异丁酯为VFD和VD的共有特征标记物；1,3-辛二醇为HAD和VFD组的共有特征标记物；苯甲酸、棕榈酸、壬酸、5-甲基-2-苯基-2-己醛是HAD和VD组样品共有特征标记物。

1.6 不同干燥方式的关键VOCs分析

单个VOC对样品整体风味的贡献不仅与含量有关，更取决于其气味阈值。气味阈值是指各个VOCs能被感知到的最低浓度。为进一步确定美味牛肝菌干制品中的关键VOCs，基于GC-MS结果，在VIP≥1的基础上采用ROAV评价各个VOCs对样品整体风味的贡献程度。1-辛烯-3-醇具有蘑菇的特征香气，广泛存在于各种食用菌中，在香菇、美味牛肝菌等食用菌中均被认为是典型的特征挥发性风味物质。本实验以1-辛烯-3-醇为参比，计算其他物质的ROAV，以便更客观地评价各个VOCs对样品整体风味的贡献程度，若ROAV＞1.00，表明该化合物为美味牛肝菌干制品的关键香气成分；若0.10≤ROAV＜1.00，认为该化合物有重要修饰作用；若ROAV＜0.10，认为该化合物可能为潜在香气成分，如表3所示，仅展示ROAV≥0.10的VOCs及其香气描述，可以看出，共11 个VOCs的ROAV≥0.10，认为这些VOCs对美味牛肝菌干制品风味的形成有重要贡献。其中，1-辛烯-3-醇是美味牛肝菌中最重要的化合物，对风味形成至关重要，主要产生代表性的“蘑菇”香气。此外，2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、2-乙酰基吡咯、糠醛在HAD、VD组干制品中对风味的贡献显著大于VFD组，可赋予干制品烤香、坚果味、焦糖香，推测是由于前者的干制处理具有升温过程，促进了风味物质的积累，表明加热的干制处理方法对干制品风味的形成有重要影响。

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滋味物质分析

2.1 FAAs含量与TAV分析

FAAs是食用菌中的主要呈味物质，赋予食用菌鲜美的口感，美味牛肝菌口感呈微苦中带鲜甜就是因为其中含有丰富的FAA类呈味物质。由表4可以看出，HAD、VFD、VD 3 种干燥方式中均检测出16 种FAAs，包含鲜味、甜味、苦味3 种类型。HAD组样品中FAAs含量最高，为234.57 mg/g，其次为VFD组（215.58 mg/g）与VD组（209.36 mg/g），在大球盖菇、香菇的研究中也出现了类似结果，推测是由于HAD更有利于FAA类滋味物质的释放。而在3 种类型的FAAs中，HAD组的鲜味及苦味FAAs含量明显较高，三者的甜味FAAs总量无较大差异。此外，可以明显看出鲜味FAAs中的Glu在3 组干燥方式样品中均具有较高含量，是美味牛肝菌中的主要呈鲜物质。

基于TAV对美味牛肝菌干制品中的滋味物质进行评价，结果表明，所有FAAs的TAV均大于1，说明各种FAAs对美味牛肝菌的滋味形成均具有重要作用，美味牛肝菌独特的鲜美口感不是由单一的FAA构成，而是各种FAAs协同作用的结果。其中，Glu是HAD、VD组中TAV最高的FAA，对滋味的贡献最大，是影响美味牛肝菌干制品滋味的关键物质，推测是由于加热升温促进鲜味FAAs的释放。而VFD组样品中TAV最大的FAA是呈苦味的Val，其次是呈鲜味的Glu，可能是由于美味牛肝菌本身呈微苦口感，VFD未经历升温过程从而较好地保留了样品原始的滋味。

2.2 呈味核苷酸含量与EUC分析

对食用菌滋味有贡献的物质除呈味FAAs外，还有大量的核苷酸类物质，但在核苷酸的多种异构体中，只有5’-核苷酸显示出鲜味增效作用，而且与鲜味FAAs之间具有强烈的协同增鲜作用，因此本实验对不同干燥方式处理样品的5’-核苷酸进行定量分析，而单一地用TAV评价不能全面反映5’-核苷酸对滋味构成的贡献程度，故结合EUC进行综合评价。如表5所示，5’-核苷酸总量在不同干燥方式样品中存在差异，其含量从高到低依次为HAD＞VD＞VFD。HAD组样品的5’-核苷酸总量最高，为27.870 mg/g，与FAAs含量的分析结果一致。6 种5’-核苷酸中，HAD组检出5 种，VD组仅检出4 种，只有VFD组检出6 种，VFD是保留5’-核苷酸种类最完整的干制方式。其中，5’-尿苷酸在HAD和VFD组中检出，而5’-鸟苷酸仅在VFD组中检出，可能是由于低温环境以及水分升华产生的多孔结构，减少了5’-核苷酸的损失，而HAD与VD处理的高温环境降解了部分5’-核苷酸。

5’-核苷酸的TAV分析结果表明，5’-肌苷酸在VFD样品中的TAV＞1，在其他两组样品中的TAV也较高，对鲜味的贡献较为突出。对比HAD与VD组样品，VFD组的EUC值（40.190 mg/g）显著高于其他两组（P＜0.05），主要是由于本实验结果中只有VFD组样品中含有5’-鸟苷酸，且该物质相对鲜度系数较大，这与陈万超等对不同干燥方式大球盖菇的5’-核苷酸进行检测分析的结果一致。

结论

本实验采用HAD、VFD、VD制备美味牛肝菌干制品，以GC-IMS和HS-SPME-GC-MS鉴定VOCs，并结合化学计量法评估各VOCs对总体风味的贡献，同时使用氨基酸分析仪和高效液相色谱仪分别对FAAs及呈味核苷酸含量进行测定，利用EUC以及TAV判定法对呈味特征进行综合评价。结果表明，GC-IMS共定性64 种VOCs，HS-SPME-GC-MS共定性85 种VOCs；指纹图谱分析结果表明，3-戊醇、2,3-丁二酮、异戊醛、2-庚酮、1-丁醇、正戊醛等可能是美味牛肝菌干制品的特征VOCs；在OPLS-DA结果的基础上通过VIP值从GC-IMS结果中筛选出17 个差异特征标记物，GC-MS中筛选出22 个；基于GC-MS分析结果的VIP值结合ROAV进一步分析表明，1-辛烯-3-醇是美味牛肝菌干制品中的关键VOC，对风味的形成至关重要。HAD处理的美味牛肝菌中FAAs与5’-核苷酸的总量均为最高，分别为234.57 mg/g和27.870 mg/g；FAAs的TAV结果在3 组样品中均大于1，表明美味牛肝菌干制品中的FAAs含量较为丰富；VFD组的EUC值最高，为40.190 mg/g。

本研究系统分析了HAD、VFD、VD 3 种干制方式下美味牛肝菌的香气与滋味特征，认为干制工艺对美味牛肝菌品质影响显著，其中HAD可促进滋味物质的积累，VFD能较完整地保留美味牛肝菌风味与滋味物质，VD能在较大程度上产生和累积更多的风味物质，本研究结果可为新鲜美味牛肝菌采后干制工艺的选择提供理论依据，使干制品在后续精深加工中更具有针对性与指向性。

本文《基于香气与滋味物质特征分析不同干燥方式美味牛肝菌的风味差异》来源于《食品科学》2024年45卷第11期163-174，作者：李为兰，杨 豪，资璐熙，徐柠檬，郭 磊*。DOI :10.7506/spkx1002-6630-20231105-028。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：农梦琪；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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