金针菇是我国产量和消费量最大的食用菌之一，形美味鲜，含有丰富的蛋白质、维生素、矿物质和不饱和脂肪酸，是世界著名的药食两用菌，具有显著的抗细菌、抗病毒、抗真菌、抗氧化和抗肿瘤作用。金针菇菇根是金针菇食用部分收获后产生的副产物，其纤维素含量高，但因口感较差、难以嚼碎而常被丢弃，仅中国每年就生产20万 t以上的金针菇菇根废料，由于缺乏有效的加工技术，金针菇菇根通常被作为肥料、燃料或被直接丢弃，造成资源的浪费和污染环境。由于金针菇菇根含水量较大，不宜保存和运输，在加工利用前需先将其干制。
河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所的刘芹、胡素娟、孔维丽*等人评价和比较不同干燥温度（室温及40、50、60 ℃）对干燥金针菇菇根的营养成分（游离氨基酸、可溶性蛋白质、粗多糖和5’-核苷酸）、挥发性物质和口感特性的影响。将顶空固相微萃取-气质联用（HS-SPME-GC-MS）、电子鼻（E-nose）和E-tongue技术用于分析干燥金针菇菇根样品的风味，并采用主成分分析（PCA）和层次聚类分析（HCA）对HS-SPME-GC-MS、E-nose、E-tongue所获数据以及融合数据集进行分析，从而探讨不同温度制备的金针菇菇根样品风味之间的差异。
1、不同干燥温度对金针菇菇根营养成分含量的影响
可溶性蛋白质和粗多糖
如图1A所示，金针菇菇根样品中可溶性蛋白质含量随干燥温度的升高呈先升高后降低的趋势。室温及40、50、60 ℃干燥处理金针菇菇根中的可溶性蛋白质含量分别为145.12、146.55、153.78 g/kg和150.00 g/kg。60 ℃干燥处理金针菇菇根中的蛋白质含量下降至150.00 g/kg，说明该温度干燥金针菇菇根中的可溶性蛋白质减少量大于产生量。
如图1B所示。室温干燥处理金针菇菇根中的粗多糖含量为34.10 g/kg。50 ℃干燥处理金针菇菇根中的粗多糖含量最高，为40.21 g/kg，40 ℃和50 ℃干燥处理的金针菇菇根中粗多糖含量没有显著差异。60 ℃干燥处理的金针菇菇根中粗多糖含量最低，为33.63 g/kg，显著低于50 ℃处理。
氨基酸
金针菇菇根样品中检测到的16 种游离氨基酸包括了人体所有必需氨基酸（图2A），其中谷氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸为主要成分，含量均在6.0 g/kg以上。金针菇菇根的总氨基酸含量随干燥温度升高呈现先增加后减少的趋势，室温干燥处理的总氨基酸含量最低，为93.01 g/kg，50 ℃处理的总氨基酸含量最高，为99.93 g/kg（图2B）。温度过高（60 ℃）时，美拉德反应增强，降低了游离氨基酸含量。50 ℃干燥处理的金针菇菇根含有最高含量的甜味氨基酸和第二高含量的类味精氨基酸（图2B），因此认为50 ℃干燥处理的金针菇菇根品质优于其他温度处理组。
5’-核苷酸
4个温度干燥处理金针菇菇根样品中的5’-核苷酸主要包括：5’-胞苷酸（5’-CMP）、5’-尿苷酸（5’-UMP）、5’-鸟苷酸（5’-GMP）、5’-肌苷酸（5’-IMP）、5’-黄苷酸（5’-XMP）和5’-腺苷酸（5’-AMP）（图3A）。室温及40、50、60 ℃干燥处理的金针菇菇根中5’-核苷酸的总含量分别为3.32、3.43、3.64 g/kg和3.29 g/kg。50 ℃干燥处理的金针菇菇根中5’-核苷酸的总含量显著高于其他温度处理组（P＜0.05），这可能是干燥时脱氧核糖核酸或核苷酸大量酶解和热分解造成的。
等效鲜味浓度（EUC）常被用来评价食用菌中氨基酸和5’-核苷酸协同作用下产生的鲜味当量。EUC越大，鲜味质量越好。根据EUC可将食用菌鲜味程度分为4个等级：＞1000、100～1000、10～100、＜10 g/100 g md。由图3B可知，4 个温度处理金针菇菇根样品的等效鲜味浓度（EUC）均在100～1000 g/100 g md之间，属于第二等级。50 ℃干燥处理金针菇菇根的EUC最高（697.43 g/100 g md），鲜味质量最好。其次是60 ℃（627.12 g/100 g md）和40 ℃（610.10 g/100 g md）处理金针菇菇根，室温干燥处理金针菇菇根的EUC最低（529.63 g/100 g md）。发现50 ℃干燥处理的金针菇菇根EUC最高，这可能归因于加热干燥过程中天冬氨酸、谷氨酸和5’-核苷酸含量的增加。
2、E-tongue分析结果
图4A可以看出，E-tongue传感器对不同干燥温度处理的金针菇菇根样品响应稳定，有较好的重复性，从而认定数据有效。图4B为被测样品的特征信号响应，所有干燥金针菇菇根样品在7 个传感器上显示出相似的变化趋势，但是响应强度有所不同，这说明不同干燥温度处理金针菇菇根样品的味道之间存在明显差异。
从图4C中可以看出，不同干燥温度处理金针菇菇根样品区分度较好，基本可以分为4 个组。室温干燥处理的金针菇菇根样品位于第二象限；40 ℃干燥处理的金针菇菇根样品除一个样本位于第二象限外，其余样本均位于第三象限；50 ℃干燥处理的金针菇菇根样品位于第三象限；60 ℃干燥处理的金针菇菇根样品位于第一、四象限。由图4D可知，酸味、涩味、丰富性和鲜味是影响40 ℃干燥处理的金针菇菇根样品分布的主要因素；丰富性和鲜味对于50 ℃干燥处理的金针菇菇根样品的分布贡献较大；苦味、苦味回味和咸味是影响60 ℃干燥处理的金针菇菇根样品分布的主要因素。
3、挥发性物质分析结果
采用HS-SPME-GC-MS对不同干燥温度处理的金针菇菇根样品的挥发性化合物进行分析，共检测出111 种挥发性成分，其中在室温及40、50、60 ℃干燥处理的金针菇菇根样品中分别鉴定出21、44、69 种和49 种挥发性成分（表2）。将所得挥发性成分进行分类，主要有醛类、酮类、醇类、酯类、烃类以及其他种类较少的物质如醚类、胺类物质等。从相对含量看，室温和40 ℃干燥处理的金针菇菇根样品中醛类物质相对含量最高，分别为30.57%和32.17%；50 ℃干燥处理的金针菇菇根样品中烃类物质相对含量最高，为26.96%；60 ℃干燥处理的金针菇菇根样品中酮类物质相对含量最高，为36.32%（表3）。
从表2、3可以看出，干燥金针菇菇根中含有较多的醛类物质，其中室温干燥处理后的主要醛类成分为苯乙醛、壬醛和正己醛；40、50 ℃和60 ℃干燥处理后的主要醛类成分为苯甲醛和苯乙醛，以及少量的正己醛等。酮类化合物贡献气味有花香和果香，具有香味优异持久的特点，主要通过脂质氧化加热生成。室温及40、50 ℃和60 ℃干燥处理后的金针菇菇根中均含有的酮类物质为2-十一酮（相对含量分别为15.47%、8.94%、7.60%和14.94%）和香芹酮（相对含量分别为2.15%、1.53%、0.36%和0.44%）。
室温干燥处理后的金针菇菇根中仅含有2,3-丁二醇（3.59%）；40 ℃干燥处理后的主要醇类化合物为苯乙醇（10.87%）和DL-薄荷醇（5.63%），其次为2,3-丁二醇（5.24%）和1-壬醇（1.54%）；50 ℃干燥处理后的主要醇类物质为DL-薄荷醇（7.65%）、异戊醇（5.14%）和1-甲基-4-(1-异丙烯基)-1,2-环己二醇（2.46%）；60 ℃干燥处理后的主要醇类物质柠檬烯二醇（4.30%）、1-甲基-4-(1-异丙烯基)-1,2-环己二醇（3.22%）和1-戊醇（3.20%）。
不同干燥温度处理的金针菇菇根中含有的烃类物质主要包括烷烃和烯烃，烃类物质风味阈值较高，对金针菇整体风味贡献较小。室温干燥处理后的金针菇菇根中仅含有D-柠檬烯（1.09%）和十二烷（4.95%）；40 ℃干燥处理后主要烃类物质为十六烷（1.34%）、十七烷（1.11%）和二十烷（6.14%）；50 ℃干燥处理后主要烃类物质为十三烷（2.76%）、十四烷（4.18%）和二十烷（7.57%）；60 ℃干燥处理后主要烃类物质为十二烷（3.60%）、十六烷（1.75%）和二十烷（1.22%）；三者均还有少量的D-柠檬烯。
此外，干燥金针菇菇根中还含有长叶烯、苜蓿烯、雪松烯等，其含量较低，但具有独特香味，对整体风味具有一定的影响。干燥金针菇菇根中还含有一定的酯类，对金针菇菇根的整体风味会产生一定影响。4 种温度干燥处理的金针菇菇根中相对含量最高的酯类分别为丁内酯（1.14%）、乙酸异戊酯（1.35%）、丁内酯（1.97%）和3,7-二甲基-2-辛烯-1-异丁酸酯（1.92%）。
对挥发性物质的数据矩阵进行PCA，结果如图5A所示，室温干燥处理的样品均位于第一象限，40 ℃和60 ℃干燥处理的样品均位于第三象限，50 ℃干燥处理的样品位于第四象限。图5B显示了干燥样品与挥发性化合物的关系，可以看出醇类在PC1正方向上得分较高，主要用于区分室温干燥处理样品与其他温度处理样品。酮类和其他物质与PC1和PC2呈高度负相关，其对区分40 ℃和60 ℃干燥处理的样品贡献较大。50 ℃干燥处理样品中烃类和酯类的相对含量最高，PC1和PC2的得分分别为正值和负值。
4、E-nose分析结果
典型的E-nose响应如图6A所示，W1W、W2W和W5S的响应值随时间延长先升高后降低并达到稳定的平衡，其他传感器的响应值变化不大。图6B可以看出，不同样品响应值的变化趋势相似，但也存在显著差异。W1W、W2W和W5S传感器的响应明显高于其他传感器，W1W和W2W对60 ℃干燥样品以及W5S对50 ℃干燥样品的响应显著高于其他干燥样品。
从图6C可以看出，不同干燥温度处理的金针菇菇根样品区分度较好，分组明显。其中，室温和40 ℃干燥处理组位于Y轴的左侧，50 ℃和60 ℃干燥处理组位于Y轴右侧，室温、40 ℃和60 ℃干燥处理组稍有重叠。由图6D可知，W1C、W3C、W3S和W2S对样品分组贡献较大。其中，W2W、W5S和W1W对50 ℃和60 ℃干燥样品的分组和分布具有较大影响，其余传感器对室温和40 ℃干燥样品的区分相关性更强。综上所述，E-nose、E-tongue和HS-SPME-GC-MS 3 种分析工具可用于4 种温度干燥金针菇菇根样品的品质评价，且各分析结果一致。
5、E-nose、E-tongue和HS-SPME-GC-MS融合数据集的聚类分析结果
如图7所示，其显示出不同干燥温度处理的金针菇菇根样品之间的关系和分布模式，12 个测试样本分为两大类。A组有3 个样品（室温干燥处理），B组有9 个样品（40、50 ℃和60 ℃干燥处理），相同干燥温度的样品聚类紧密，但在树状图上可以完全区分。在欧氏距离为6.5时，层次聚类分析结果与PCA分析结果一致，所有的干燥金针菇菇根样品都根据干燥温度得到了充分区分。
6、结论
本研究对不同干燥温度（室温、40、50、60 ℃）处理的金针菇菇根的挥发性特征和口感特性进行了检测分析。将E-nose、E-tongue、HS-SPME-GC-MS、化学计量学方法（PCA、HCA、One-way ANOVA）应用于单个或融合数据集，对干燥金针菇菇根的品质进行评价。干燥温度对游离氨基酸、可溶性蛋白质、粗多糖和5’-核苷酸含量有显著的影响，不同干燥方法处理样品之间存在显著差异，其中50 ℃干燥处理的金针菇菇根整体品质最好。此外，PCA结合E-nose、E-tongue和HS-SPME-GC-MS可以有效区分不同干燥温度处理的金针菇菇根样品。将HCA与融合数据集相结合，得到了与PCA一致的结果。总之，本研究可为这种评价方法在干燥金针菇菇根样品以及其他热敏农产品鉴别中的应用提供参考。
作者简介
通信作者：
孔维丽，河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，研究员，现任河南省食用菌产业技术体系育种岗位专家，河南省三八红旗手，河南省食用菌协会常务理事，河南省农业科学院学术带头人。主要从事食用菌育种及高效栽培研究。先后主持河南省重大公益性专项、食用菌良种攻关、科技攻关等省部级项目11项，主持选育出平菇、香菇等食用菌优良新品种13个，获得河南省科技进步二等奖1项（第一名），三等奖2项，河南省农牧渔业丰收一等奖1项，授权发明专利4项，实用新型专利9项；主持制定河南省地方标准4项，发表论文30多篇，SCI4篇，主编出版专著10余部。
第一作者：
刘芹，河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所工作，副研究员。主要从事食用菌栽培生理与调控技术、生长发育、分子育种等研究。先后主持或参加“河南省科技开放合作项目”、“河南省科技攻关”、“河南省农业科学院优秀青年基金项目”、“河南省食用菌产业技术体系育种岗位专家”、“河南省四优四化-食用菌专题”等省部级项目。获得河南省科技进步二等奖1项，河南省农牧渔业丰收奖合作奖1项，以第一作者在Food Chemistry、Postharvest Biology and Technology、Journal of Agricultural and Food Chemistry、《菌物学报》等国内外优秀刊物上发表学术论文20多篇。在河南省种质资源库建设发挥了重要作用，参与选育平菇、香菇、毛木耳、猴头等食用菌优良新品种10个，通过河南省种子管理站鉴定4个，申报植物新品种权保护7件。荣获“河南省食用菌行业青年杰出人才”、“河南省农业科学院文明单位创建先进个人”等荣誉称号。
本文《不同干燥温度对金针菇菇根挥发性特征和口感特性的影响》来源于《食品科学》2023年44卷07期104-113页。作者：刘芹，胡素娟，崔筱，宋志波，吴杰，师子文，孔维丽。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220419-243.
实习编辑：淮阴工学院生命科学与食品工程学院 彭凯雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。
为进一步深入研究食品产业科技创新基础理论，保障食品质量与安全，研发具有营养和保健功能的食品，推动食品科学研究的进步，带动食品产业的技术创新，更好地保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志在成功召开前十届“食品科学国际年会”和四届“食品科学与人类健康国际研讨会”及二十余次食品专题研讨会的基础上，将与国际谷物科技协会（ICC）、南京农业大学、南京财经大学、江苏省农业科学院、徐州工程学院、东南大学营养与食品卫生系于 2023年8月5-6日在中国江苏南京 共同举办“第十一届食品科学国际年会”。