谷 鎮(zhèn),楊 焱
(1.農(nóng)業(yè)部南方食用菌資源利用重點實驗室,國家食用菌工程技術(shù)研究中心,上海市農(nóng)業(yè)科學院食用菌研究所,上海201403;2.上海師范大學生命與環(huán)境科學學院,上海200234)
食用菌是指可供人食用的大型真菌,它們具有肉眼可見、徒手可采、具有形狀的子實體,常見的有香菇、杏鮑菇、牛肝菌、雙胞蘑菇、平菇、金針菇等[1]。食用菌含有多種活性成分,如多糖類、核苷類、三萜類和生物堿類等,它們具有廣泛的藥理作用,如免疫調(diào)節(jié)作用[2-4]、抗腫瘤[5]、降血糖[6]、預防心血管疾病等[7]。食用菌具有很高的營養(yǎng)價值,高蛋白低脂肪,還含有豐富的膳食纖維、各種維生素和人體必需的礦質(zhì)元素等,被推薦為十大健康食品之一[8]。食用菌不僅具有營養(yǎng)功能和保健功能,還具有感覺功能(特殊香氣和鮮美口味等)[9],是上佳的食用菜肴和調(diào)味品,深受消費者喜愛。灰樹花食之脆嫩可口,味如雞絲,香氣誘人;杏鮑菇味道鮮美,口感極佳,被稱為“平菇之王”,具有杏仁香味等[10]。食用菌的風味包括香味和滋味,香味主要是嗅覺系統(tǒng)所能感受的揮發(fā)性風味成分產(chǎn)生;滋味則是通過味覺系統(tǒng)即舌頭所品嘗到,如鮮味和甜味,主要取決于所含的一些非揮發(fā)性呈味物質(zhì),包括可溶性糖、呈味氨基酸、呈味核苷酸、有機酸等[11]。
食用菌中揮發(fā)性風味成分主要包括八碳揮發(fā)性化合物、含硫化合物和一些酸、酮、醛、酯類化合物等。不同品種、不同生長部位以及不同發(fā)育階段的食用菌,其所含的香味成分均有所差異[12]。李秦等[13]比較了新鮮平菇與香菇子實體中的芳香成分,酸類物質(zhì)為平菇的主要成分,而香菇中主要香氣成分為1-辛烯-3-醇、正十六烷、二甲基三硫、3-辛醇、3-辛酮和亞油酸。鄭建仙[14]應用蒸餾萃取結(jié)合GC-MS對福建香菇的傘部和柄部的風味物質(zhì)作了檢測,分別測出揮發(fā)性成分64種和42種。Mau[15]等對草菇5個不同發(fā)育時期的揮發(fā)性成分進行研究,結(jié)果表明在成熟期時,香氣最濃郁,揮發(fā)性成分多且含量豐富,1-辛烯-3-醇等八碳化合物是其主要香氣成分。邢增濤等比較了姬松茸固體發(fā)酵的菌絲體和子實體揮發(fā)性成分,菌絲體香味成分較子實體香氣成分多,主要成分是苯甲醛和苯甲醇[16]。
食用菌中最重要的揮發(fā)性風味物是八碳化合物,主要包括 1-辛醇、1-辛烯-3-醇、3-辛醇、2-辛烯-1-醇、1-辛烯-3-酮、3-辛酮等[17-18]。它們均是由亞油酸經(jīng)脂肪氧化酶催化形成而來,具有濃郁的蘑菇風味,尤其是1-辛烯-3-醇(即“蘑菇醇”),普遍存在于食用菌中,且含量豐富。在雙胞蘑菇中其含量占總揮發(fā)性成分的78%,而在雞油菌、紅乳菇、牛肝菌中其含量分別 占 66%、72% 和 49%[19-20]。1-辛烯-3-醇的風味閾值為0.1mg/L,其含量大小能夠顯著影響它的氣味感受,如1-辛烯-3-醇在水中的濃度達到10mg/L時,呈現(xiàn)出濃郁的略帶金屬味的蘑菇味;當在水中的濃度達到1mg/L時,呈現(xiàn)出比較弱的蘑菇風味[21]。但穩(wěn)定性并不高,各種干燥方式如自然風干、噴霧干燥、冷凍干燥等均會影響1-辛烯-3-醇的濃度,因而一定程度上也影響風味[12]。
含硫化合物是食用菌中重要的香氣來源,通常能影響菇類的整體氣味。以含硫雜環(huán)化合物最為重要,尤其是1,2,3,5,6-五硫雜環(huán)庚烷(即所謂的香菇精),是由前體物質(zhì)香菇酸在谷氨酸轉(zhuǎn)肽酶的作用下產(chǎn)生二硫雜環(huán)丙烷中間體聚合而成。劉楊珉等應用蒸餾萃取裝置結(jié)合GC-MS技術(shù)鑒定出了91種香菇揮發(fā)性風味成分,其中含硫化合物30種,主要呈香成分為香菇精和 1,2,4-三硫雜環(huán)化合物[22]。
其他一些化合物如一些醛類、酮類、酯類等對食用菌風味起著調(diào)和或互補的作用。醛類化合物有多種香氣,微量的醛可使香氣更加醇厚;酮類化合物有特殊的香氣,如丙酮能產(chǎn)生類似薄荷的香氣,2-十一烷酮具有檸檬風味;酯類化合物是經(jīng)低級飽和脂肪酸與醇類化合而成,具有各種果實香味[23]。
食用菌的揮發(fā)性風味成分種類繁多,它的香味不是單一化合物所能呈現(xiàn)出的,而是多種揮發(fā)性成分在數(shù)量上平衡的綜合效果[12]。
食用菌中可溶性糖是產(chǎn)生甜味的主要成分,其種類和含量直接影響食用菌的滋味與口感。吉田博測定31種菇類中可溶性糖,發(fā)現(xiàn)食用菌中可溶性糖的主要成分是海藻糖和甘露醇[24]。Chen等研究表明甘露醇含量較高的食用菌,吃起來會有令人爽口的甜味[3]。Tsai等[25]研究姬松茸、柱狀田頭菇和牛肝菌非揮發(fā)性呈味物質(zhì),結(jié)果顯示柱狀田頭菇中甘露醇含量僅為5.70mg/g,而姬松茸和牛肝菌中含量分別高達79.43和58.81mg/g。Huang等[26]比較了蛹蟲草菌絲體和子實體中的非揮發(fā)性呈味成分,發(fā)現(xiàn)菌絲體和子實體的可溶性糖含量差異顯著,分別為189、260mg/g。
氨基酸是人體進行新陳代謝的重要物質(zhì),不僅具有各種生理功能,而且是重要的呈味物質(zhì),在食物的呈味方面發(fā)揮著十分重要的作用。食用菌所含的氨基酸不僅種類齊全,一般含有17~18種氨基酸,而且含量豐富,香菇、平菇、雙胞蘑菇、草菇等常見品種的氨基酸總量一般在 6% ~21% 之間[27]。Komata[28]根據(jù)氨基酸不同的呈味特性,將這些氨基酸分成四組:即鮮味、甜味、苦味和無味。Yamaguchi等[29]研究谷氨酸與天門冬氨酸是類似于味精的鮮味物質(zhì),表現(xiàn)出最典型的蘑菇風味即鮮味可口的味道。Chen發(fā)現(xiàn)甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、蘇氨酸和天門冬氨酸是具有味覺活性的氨基酸,而表現(xiàn)為苦味的氨基酸則沒有味覺活性,主要是因為少量的苦味氨基酸被高含量的可溶性糖呈現(xiàn)出的甜味掩蓋了。大量研究表明食用菌中氨基酸含量極為豐富,鮮甜味氨基酸總量尤其豐富,在整個氨基酸組成中占有較高的比重。宋愛榮[30]等研究了四個杏鮑菇品種氨基酸的組成,其中呈味氨基酸中谷氨酸含量最高,分別為6.21%、4.16%、3.43%和2.66%。史琦云[31]分析測定了八種食用菌營養(yǎng)成分,發(fā)現(xiàn)八種食用菌中的鮮味氨基酸含量極為豐富,特別是在雙胞蘑菇、香菇和金針菇中,谷氨酸含量分別為1.06%、1.29%和3.15%,天門冬氨酸含量分別為1.92%、1.56%和1.91%。楊秉耀[32]等人對平菇、草菇、香菇三種鮮品的氨基酸組成和含量進行分析,發(fā)現(xiàn)幾種食用菌鮮品中鮮甜味氨基酸含量豐富:谷氨酸分別達到0.28%、0.47%和0.55%,天冬氨酸分別為0.15%、0.33%和0.21%,丙氨酸分別為0.15%、0.23%和0.17%,甘氨酸分別為0.09%、0.16%和 0.13%,絲氨酸分別為 0.08%、0.15%和 0.11%,蘇氨酸分別為 0.08%、0.12%和0.11%。
食用菌味道鮮美,主要是因為含有很多鮮甜味活性成分,其氨基酸中有25%~35%處于游離狀態(tài)[33],稱之為游離氨基酸,游離氨基酸就是一類重要的味覺活性物質(zhì)。Kato和Shallenberger總結(jié)食用菌各游離氨基酸的呈味特性和呈味閾值,見表1[34-35]。表2為總結(jié)的國內(nèi)外已測食用菌中游離氨基酸的呈味組分含量,其中灰樹花、羊肚菌、雞樅菌、樟芝和蛹蟲草為菌絲體,雙孢菇、草菇、金針菇為罐裝子實體,其余為未加工子實體[25-26,36-39]。
表1 各游離氨基酸呈味特性與呈味閾值Table 1 Taste characteristics and taste threshold value of free amino acids
表2 食用菌中游離氨基酸的呈味組分(mg/g干物質(zhì))Table 2 Contents of taste characteristics of free amino acids in edible fungi(mg/g)
從表2可以看出,松杉靈芝中鮮甜味游離氨基酸占氨基酸總量的比重僅為4.41%,主要是靈芝應用更多體現(xiàn)在藥用價值方面;金針菇中苦味氨基酸含量高達102mg/g,與其本身略微呈苦味相符;其余食用菌中鮮甜味氨基酸均占據(jù)主導位置,與它們的味道鮮美密切相關(guān)。Yang等[40]首次將食用菌中鮮味氨基酸的含量等級劃分為高、中、低三組,以便于更好地客觀評價食用菌中鮮味氨基酸,其中含量大于20mg/g為高組,5~20mg/g為中組,小于5mg/g鮮味氨基酸量屬于低組。
食用菌含有豐富的核酸,雙胞蘑菇、鮑魚菇、鳳尾菇、草菇和平菇中核酸總量分別為2.66%、2.93%、4.06% 、3.88% 、2%[41-42],可在特定生物酶的作用下降解為相應的核苷酸。食用菌中特有的鮮味主要是因為食用菌中含有大量單核苷酸,如5'-鳥苷酸、5'-肌苷酸、5'-黃苷酸、5'-腺苷酸,尤其 5'-鳥苷酸含量最為豐富。氨基酸類鮮味成分在閾值以下并不表現(xiàn)出鮮味,當添加少量的5'-核苷酸,可以提高到其閾值以上從而發(fā)揮作用。此外核苷酸還對味精即MSG的鮮味有強大的助鮮作用,按照12∶88的比例混合5'-鳥苷酸和MSG,混合液的鮮度相當于單獨使用MSG 9.1倍的鮮度;按照12∶88的比例混合5'-肌苷酸和MSG混合液的鮮度相當于單獨使用MSG 8.1倍的鮮度[43]。
Taylor等[44]采用沸水提取 5'-核苷酸并建立測定其含量的高效液相色譜方法,采用C18色譜分離柱,紫外檢測器,檢測波長為254nm,該方法快速、準確。表3為各食用菌5'-核苷酸的含量,牛肝菌、柱狀田頭菇、姬松茸、松杉靈芝為子實體,雙孢菇、草菇、金針菇為罐裝食用菌子實體,其余為菌絲體。由表3可知菌絲體中呈鮮核苷酸多于子實體,不同品種之間也存在較大差異。食用菌呈味核苷酸的種類和含量的差異影響最終呈味。
表3 食用菌5'-核苷酸的含量(mg/g)Table 3 Contents of 5'-nucleotides in edible fungi(mg/g)
有機酸與合成酚類、氨基酸、酯類和芳香物質(zhì)的代謝過程密切相關(guān),其種類和含量的不同在一定程度上影響著獨特風味的形成[45]。Fujita[46]等研究影響巨大口蘑風味的有機酸,檢測到琥珀酸、草酸、乙酸、焦谷氨酸、蘋果酸、延胡索酸和α-酮戊二酸,其中琥珀酸和草酸含量占優(yōu)勢,約為總有機酸的63.8%。山下市二研究香菇鮮度下降機理時發(fā)現(xiàn)香菇中含有的有機酸主要是蘋果酸,還含有少量的檸檬酸和琥珀酸;隨著鮮味的降低,蘋果酸含量是急速上升的,而其他兩種有機酸的含量沒有明顯變化[47]。吉田博[24]從菇的呈味成分角度測得八種市售香菇共同存在的有機酸是蘋果酸、延胡索酸、焦谷氨酸、檸檬酸、乳酸、草酸、α-酮戊二酸、乙酸和甲酸,含量在1.1%~1.5%之間;其中蘋果酸、焦谷氨酸、延胡索酸和檸檬酸四種有機酸約占有機酸總量的86%~92%,是香菇中主要的有機酸,并認為香菇微妙的呈味效果與有機酸有關(guān);又測定了31種菇類的有機酸組成,發(fā)現(xiàn)不同種類的菇中有機酸在種類和含量上均有差異,產(chǎn)生獨特的風味,其次琥珀酸、蘋果酸和焦谷氨酸含量相對其它有機酸較高,可能是食用菌中主要的有機酸。Chen等通過對人工培育的雙孢蘑菇中增減實驗呈味成分,發(fā)現(xiàn)主要的有機酸風味成分為草酸、蘋果酸與檸檬酸。Litchfield[48]報道了典型的蘑菇風味與一些不飽和脂肪酸密切相關(guān),它們是產(chǎn)生風味物質(zhì)的前體。一系列的研究結(jié)果表明,食用菌中的有機酸種類非常復雜,是其形成獨特風味不可或缺的一部分。
除了可溶性糖、游離氨基酸、呈味核苷酸主要呈味成分以及有機酸外,食用菌中常規(guī)成分、無機離子及維生素等也會影響其最終呈味。
食用菌的常規(guī)成分包括水分、干物質(zhì)、碳水化合物、總還原糖、灰分、粗脂肪、粗纖維、粗蛋白,這類物質(zhì)直接或間接影響著食用菌的風味。碳水化合物是構(gòu)成生物細胞的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和能源物質(zhì)的骨架,脂肪可以提供必需脂肪酸,蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)[49]。通過對常規(guī)成分的研究,可以很好的掌握食用菌的營養(yǎng)物質(zhì),更好地探討食用菌中的呈味機理。無機離子如Na+與谷氨酸形成谷氨酸鈉鹽,琥珀酸存在時也會生成琥珀酸鈉鹽,谷氨酸鈉與琥珀酸鈉均為重要的鮮味調(diào)節(jié)劑。
近年來,因其獨特的風味,人們對食用菌呈香呈味成分研究越來越深入。在我國,菌菇資源豐富,食用菌已廣泛應用于食品加工業(yè)中,素有“上等佳肴”之美譽[50]。我國食用菌的加工主要是采用新鮮或干制的子實體,從傘部、柄部、菇腳、碎屑到加工廢液來生產(chǎn)食品、飲料、調(diào)料等食用菌產(chǎn)品。目前市場上關(guān)于食用菌風味產(chǎn)品越來越多,如草菇夾心奶片、猴頭核桃酪、香菇肉松、菇味蜜餞等,以及將食用菌制成果脯類或作為輔料生產(chǎn)糕點的休閑食品[51-52];利用食用菌子實體制成的調(diào)味品(主要有蘑菇、香菇、平菇醬油、蘑菇醋、香菇方便面湯料、金針菇、鳳尾菇醬菜及草菇辣醬等)[53];食用菌抽提液(蘑菇精草菇抽提物、金針菇精)[54-56]。但是往往是一些粗加工產(chǎn)品,一般生產(chǎn)工藝比較簡單,成本也很低,然而這些所謂的產(chǎn)品,呈香呈味物質(zhì)成分沒有完全被釋放出來,造成了很大一部分的浪費。因而探討充分利用食用菌風味資源的制備工藝可以為風味產(chǎn)品開發(fā)提供新的途徑。另外通過基因改造手段來獲得風味優(yōu)良的菌株也將是一大熱點。
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