双孢蘑菇采后品质劣变过程中风味物质的变化规律

双孢蘑菇(Agaricus bisporus)味道鲜美，营养丰富，以良好的风味和保健功效在全球食用菌生产和消量中占比非常高[1-2]。但在采后流通环节中因环境变化等因素造成其生理失调和代谢紊乱的现象，使其风味劣变，严重影响其商品价值，已成为制约鲜菇产业发展的瓶颈[3-4]。

目前，食用菌风味物质方面的研究多集中于对挥发性风味成分的研究，例如FANG等[5]通过固相微萃取/气相色谱-质谱联用技术(solid phase microextraction/gas chromatography-mass spectrometry technology，SPME/GC-MS)对纳米包装和普通聚乙烯包装金针菇挥发性风味成分进行比较，结果表明纳米包装能更好地维持金针菇原有的风味；何奎等[6]通过对真姬菇的挥发性成分进行分析检测，发现真姬菇采后贮藏过程中1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮、正辛醛是其主要的特征风味物质。食用菌的风味品质主要由挥发性的风味物质和非挥发性呈味物质共同组成，其中风味物质主要是由含有8个碳的化合物及其衍生物以及醇、酮、醛等挥发性风味成分组成，这些化合物主要是由其内部的脂氧合酶和氢过氧化物裂解酶催化亚油酸形成的产物，具有浓郁的蘑菇味[7-8]；TSAI等[9]在研究姬松茸、茶树菇和牛肝菌中非挥发性风味成分过程中发现游离氨基酸、呈味核苷酸和有机酸等非挥发性风味成为蘑菇提供特有的鲜味和甘甜味，而核苷酸和有机酸可为其采后的呼吸作用提供所需的能量。但有关双孢蘑菇采后品质劣变过程中的挥发性风味物质和非挥发性的呈味物质的变化规律鲜有报道。

为此，本研究基于双孢蘑菇采后工厂化流通技术体系，运用气相色谱-质谱联用仪和高效液相色谱-质谱联用技术动态跟踪分析双孢蘑菇采后品质劣变过程风味变化规律，以期从风味品质的角度为双孢蘑菇采后品质劣变进程进行判断，为双孢蘑菇采后的品质快速检测和风味鉴定提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

双孢蘑菇：试验所用双孢蘑菇(A.bisporus A15)，甘肃金沃森生物科技有限公司(中国 甘肃 灵台)种植的一潮菇。

试剂：5′-呈味核苷酸(5′-CMP、5′-UMP、5′-GMP、5′-IMP和5′-AMP)标品，有机酸(柠檬酸、苹果酸、富马酸、琥珀酸)标准品均分析纯，购于上海源叶生物科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品采集

双孢蘑菇采后挑选盖3～5 cm，大小均匀，颜色洁白，无机械损伤的子实体置于温度为(17±1) ℃、相对湿度为85%～90%的环境菇房中在放置6 d，用于取样和检测。分别于0、3和6 d进行取样。

1.2.2 挥发性风味测定

挥发性风味物质参照裴斐[10]的方法进行测定；定性与定量分析参照何奎等[6]的方法进行分析；特征挥发性物质的评价参照刘登勇等[11]的方法进行评价。

1.2.3 非挥发性风味检测

游离氨基酸和呈味核苷酸参考马宁等[12]的方法进行测定；有机酸参考LI等[13]的方法进行测定。

1.3 数据处理

使用Microsoft Excel 2010和Origin 9.0对数据进行统计处理和绘制图表，利用Heatmap 软件进行风味热图可视化，SPSS 19.0 进行显著性差异及主成分分析。

2 结果与分析

2.1 挥发性化合物种类及含量变化

双孢蘑菇采后品质劣变过程中挥发性风味物质的种类、总离子流图及含量如图1、表1所示。由图1-a可知，醛类物质的种类随着采后时间的延长先减少后增加；醇类物质的种类逐渐增加；酮类物质的种类逐渐增加，酯类物质的种类在采后品质劣变前保持不变，品质开始发生劣变后逐渐增加；呋喃类的种类在整个品质劣变过程中期保持不变；由图1-b可知，在双孢蘑菇采后品质劣变过程中，在同一保留时间，其离子强度(峰高)是不同的，表明同一种挥发性物质在采后品质劣变过程中的含量不同；在同一时期，不同保留时间的离子强度(峰高)不同，表明不同的挥发性物质在同一时期的含量也不同。由表1可知，在双孢蘑菇采后品质劣变过程中共检测出38种挥发性物质，其中醛类9种、醇类13种、酮类9种、酯类6种、及呋喃类1种。双孢蘑菇中挥发性物质含量与种类的多少并不能决定其对风味的贡献度的大小，而是由挥发性物质的浓度及感觉阈值共同决定[14]。

2.2 双孢蘑菇采后品质劣变过程中挥发性物质热图分析

为了更进一步明确双孢蘑菇采后品质劣变过程中挥发性风味物质的变化，我们对香气含量取以10为底的对数，进行热图聚类分析，结果如图2所示。图中列表示不同挥发性物质，行表示双孢蘑菇采后品质劣变的不同时期，颜色由绿色到红色表示挥发性物质的含量由低到高，3个时期的挥发性物质的含量差异明显，根据采后不同时期的聚类分析可知，第3天和第6天在最小距离水平首先发生聚类，说明第3天和第6天的挥发性物质的含量相似度较高，随着欧氏距离的增加，0 d的才开始聚类在一起。在双孢蘑菇采后品质劣变过程中，3-辛酮、苯甲醇、辛醇、苯甲醛、1-辛烯-3-醇的颜色较深，说明这几种物质在双孢蘑菇采后品质劣变过程中含量均高于其他物质。

a-挥发性物质种类变化；b-挥发性物质的总离子流图
图1 双孢蘑菇采后衰老进程中挥发性物质种类变化和挥发性物质的总离子流图
Fig.1 Changes of volatile substances in the postharvest aging process of A.bisporus and total ion current diagram of volatile substances

2.3 挥发性物质相对气味活度值(relative odor activity value，ROAV)分析

香气主要取决于挥发性物质成分浓度的高低与阈值的大小，若只是以挥发性物质含量的高低定义该物质对香气的贡献是不准确的[12]，因此，本研究基于挥发性成分浓度的大小和阈值的高低对双孢蘑菇采后品质劣变过程中的挥发性物质组分进行了ROAV分析，评分在0.1～1的物质对风味起修饰作用，而评分在1～100的物质是影响风味的关键性物质，结果如表2所示。双孢蘑菇采后整个衰老过程中ROAV值在1～100的成分共有6种，在0.1～1的共有3种；在整个衰老过程中，(E)-2-庚烯醛、异戊醇、1-辛烯-3-醇、3-辛酮、2-十一酮、1-辛烯-3-酮的ROAV评分均在1～100，因此可以说明这些物质是双孢蘑菇采后品质劣变过程中的特征性风味物质；1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮、3-辛酮，在双孢蘑菇采后整个品质劣变过程中含量增加明显(ROAV值在1～100)，因此，这几种物质可以作为双孢蘑菇采后品质劣变过程中风味物质劣变的关键性挥发性物质。

表1 双孢蘑菇采后品质劣变过程中挥发性成分的GC-MS检测结果
Table 1 GC-MS detection results of volatile components in the quality deterioration of A.bisporus during postharvest

注：RI表示质谱全离子扫描图谱所得挥发性物质的保留指数；数据均为平均值±标准偏差；“/”表示未检出；不同的小写字母表示有显著性差异(P<0.05)

图2 双孢蘑菇采后品质劣变过程中挥发性物质含量热图
Fig.2 Heat map of the content of volatile substances in the quality deterioration of A.bisporus during postharvest
注：热图中蓝紫色表示风味物质含量为零；颜色由绿色向红色表示风味物质含量由低到高的变化

表2 双孢蘑菇采后品质劣变过程中关键挥发性风味物质确定
Table 2 Determination of key volatile flavor compounds in the process of postharvest quality deterioration of A.bisporus

注：“ND”表示无法查阅到阈值，故在ROAV的计算中不作分析的物质;“/”表示未查到相关描述

2.4 挥发性物质主成分分析

双孢蘑菇在采后品质劣变过程中形成的香气成分比较复杂，因此为了能更直观地体现此过程中香气物质间的差异，对不同时期的共有组分进行了主成分分析(图3，表3)，以特征值为1进行因子抽提，得到PC1和PC2方差贡献率分别为66.27%、33.73%，完全可以反映原始数据的可靠性。其中，PC1中载荷正向最大是B1(异戊醇)，PC1中载荷负向最大是A1[(E)-2-庚烯醛]，PC2中载荷正向最大是B5(正辛醇)，PC2中载荷负向最大是B2(2-十一酮)。以上结果说明醇类、醛醇和酮类物质对采后双孢蘑菇品质劣变过程中的风味影响最大，其中，异戊醇、(E)-2-庚烯醛、正辛醇、2-十一酮是双孢蘑菇采后品质劣变过程中含量变化最明显的挥发性物质。因此，可以根据上述物质来判断双孢蘑菇采后品质的变化。

图3 双孢蘑菇关键挥发性风味物质主成分载荷图
Fig.3 Load diagram of principal components of key volatile flavor substances of A.bisporus

表3 主成分特征值及方差贡献率
Table 3 Principal component eigenvalues and variance contribution rates

2.5 双孢蘑菇采后品质劣变过程中非挥发性物质含量的变化

2.5.1 游离氨基酸含量的变化

双孢蘑菇中游离氨基酸是一类非常重要的滋味活性成分，根据氨基酸的呈味特性，可将其分为鲜味、甜味、苦味和无味四类，其含量的变化会直接影响双孢蘑菇的鲜美程度。鲜味氨基酸和甜味氨基酸是蘑菇特殊风味的主要组分，而苦味氨基酸是不具有味觉活性的。随着双孢蘑菇子实体采后品质劣变程度的加深，检测到双孢蘑菇中21种游离氨基酸含量的变化，结果如表4所示。3个时期(0、3、6 d)游离氨基酸总量分别为51.65、57.30、54.89 μg/g，由此可知游离氨基酸含量随双孢蘑菇子实体品质的劣变呈现先增后减的趋势。

2.5.2 呈味核苷酸含量的变化

双孢蘑菇采后品质劣变过程中的5′-核苷酸含量变化如表5所示。由表5可知，5种5′-核苷酸的含量在采后品质劣变过程中呈现逐渐下降的趋势，其中5′-CMP的含量最高，变化趋势为先升高后降低，在采后第3天时其含量达到峰值，5′-UMP、5′-IMP、5′-AMP含量则是呈持续下降趋势，5′-GMP变化趋势为先增加后降低。YAMAGUCHI等[21]在食用菌中检测到具有呈鲜贡献的 5′-核苷酸，其中5′-GMP 具有肉香味，是一种风味增强剂。对于呈鲜味核苷酸(5′-GMP、5′-UMP、5′-GMP、5′-IMP、5′-AMP)总含量在0、3、6 d分别为29.05、22.16、13.10 μg/g。由此可见双孢蘑菇在采后品质劣变过程中的鲜味变化随采后时间的延长，鲜味逐渐降低。

表4 双孢蘑菇采后品质劣变过程中游离氨基酸含量变化 单位：μg/g

Table 4 Changes of free amino acids in A.bisporus during the process of quality deterioration

注：表中数据均为平均值±标准偏差;“/”表示未检出，不同的小写字母表示有显著性差异(P< 0.05)(下同)

表5 双孢蘑菇采后品质劣变过程中呈味核苷酸含量变化 单位：μg/g

Table 5 Changes in the content of flavored nucleotides during the quality deterioration of A.bisporus

2.5.3 有机酸含量的变化

食用菌中有机酸是构成其风味的主要成分之一，也是其他物质如氨基酸、挥发性物质等的合成基础[22]。双孢蘑菇采后品质劣变过程中有机酸含量变化趋势为先升高后降低(表6)，在第3天时含量达到峰值(190.26 μg/g)。4种有机酸中，苹果酸、富马酸、柠檬酸、琥珀酸的变化趋势相同，均为先增加后降低，分别在采后第3天含量达到峰值，分别为 18.51、4.04、37.13、130.58 μg/g。

表6 双孢蘑菇采后品质劣变过程中有机酸含量变化 单位：μg/g

Table 6 Changes of organic acid content during the quality deterioration of A.bisporus during postharvest

3 讨论

食用菌的风味主要由挥发性成分和非挥发性成分组成，挥发性风味物质如醛类、醇类、酮类、酯类物质等，对食用菌的风味形成有着重要的作用；非挥发性物质如游离氨基酸、呈味核苷酸、有机酸等，对食用菌滋味的形成至关重要[23]。本研究对双孢蘑菇采后品质劣变过程中不同时间样品的风味成分进行检测分析。

采用SPME-GC-MS技术对双孢蘑菇采后品质劣变过程中的挥发性风味物质进行检测分析，共鉴定出38种挥发性风味物质，包括醛类9种、醇类13种、酮类9种、酯类6种、及呋喃类1种，其中醛类、酮类和醇类物质的变化最为明显。在检测到的醇类物质中，1-辛烯-3-醇的含量最高，这与前人的研究结果一致[12]。挥发性香气成分是双孢蘑菇采后品质劣变过程中品质变化的一个重要方面，通过对挥发性香气的主成分分析得到醇类、醛醇和酮类物质对采后双孢蘑菇品质劣变过程中的风味影响最大，其中，异戊醇、(E)-2-庚烯醛、正辛醇、2-十一酮是双孢蘑菇采后品质劣变过程中含量变化最明显的挥发性物质，因此以上述几种风味物质的变化可为双孢蘑菇采后品质的快速检测、风味鉴定以及为货架期的预测提供一定的理论依据。

通过对双孢蘑菇采后品质劣变过程中的非挥发性风味物质进行检测分析，结果表明游离氨基酸、呈味核苷酸、有机酸在采后品质劣变过程中均发生了显著的变化。随着双孢蘑菇采后品质劣变的发生，游离氨基酸的含量呈现先升后降的趋势，这与TSENG等[24]研究结果基本一致。在第3天时游离氨基酸含量上升可能是由于双孢蘑菇采后呼吸速率加快，加速了蛋白质分解，使游离氨基酸不断积累，随后游离氨基酸含量缓慢下降，可能是由于采后其强烈的蒸腾作用使菌体失水过多，导致氨基酸合成和转运受到抑制，为维持菌体正常生理活动加快了消耗以保证能量的供给[25]。在双孢蘑菇采后品质劣变过程中呈味核苷酸含量呈缓慢下降的趋势，这与LIU等[26]研究的不同保存方法对双孢蘑菇在贮藏过程中呈味核苷酸含量的变化趋势一致。双孢蘑菇中主要的有机酸是柠檬酸和琥珀酸，其含量在采后品质劣变过程中呈先升后降的趋势，双孢蘑菇采后品质劣变过程中风味会随之发生逐渐恶化，这是由于采后品质劣变过程中一些风味物质含量降低或者逐渐消失，有机酸和游离氨基酸等风味组分的代谢发生紊乱，最终导致双孢蘑菇的风味品质发生改变[27-28]，双孢蘑菇的风味物质逐渐变淡甚至丧失的同时，还会产生异味，这可能是由于原有风味物质已挥发或是后期无法合成，也有可能因采后品质劣变导致物质代谢异常从而产生异味物质[29-30]。

双孢蘑菇的风味的形成是多方面因素共同作用的结果，双孢蘑菇在生长过程中会积累大量次生代谢产物，如酚类、聚酮类等，在采后品质劣变过程中，贮藏的环境条件、腐败微生物的生长都是影响双孢蘑菇采后风味和品质变化的重要因素。因此，要明确双孢蘑菇采后品质劣变过程中风味的变化机制，还需要进一步的研究。

4 结论

双孢蘑菇采后品质劣变过程中各种挥发性风味物质的含量变化存在一定的差异。品质劣变初期双孢蘑菇中挥发性物质主要以醇类为主，酮类、醛类、酯类次之，品质劣变后期醇类、酮类、醛类、酯类物质含量上升。醇类、醛类、酮类物质含量的升高对双孢蘑菇挥发性风味的变化产生一定的不利影响。双孢蘑菇采后品质劣变过程中非挥发性风味物质的变化规律因为具有相似性，游离氨基酸、有机酸的含量呈现先升后降的趋势；呈味核苷酸含量呈缓慢下降的趋势。因此，可以依据采后品质劣变过程中风味物质的变化规律区分双孢蘑菇样品，研究结果为实现双孢蘑菇品质的快速检测、风味鉴定及货架期的预测提供一定的理论依据。