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食用菌是一类风味独特的大型可食用真菌,富含蛋白质、维生素、矿物质等营养成分,具有显著的抗氧化、抗肿瘤、降血糖、降血脂、调节免疫力等作用,长期以来备受广大消费者的青睐[1-3]。中国是全球最大的食用菌生产国,菌柄是食用菌采收和加工过程中的副产物,约占食用菌总质量的25%～30%。菌柄呈纤维状,口感较坚硬且咀嚼困难,在食品加工中多被丢弃,造成了有效资源的浪费和很多环境相关问题。而菌柄中富含优质的营养成分,对人体健康具有一定保健功能。在“大健康产业”和“大食物观”的方针政策背景下,实现菌柄的高值化利用对食用菌资源的可持续发展和食用菌产业的健康发展均具有重要的现实意义[4]。近年来,食用菌风味研究已成为热点,国内外学者重点对食用菌风味影响因素及其评价技术、食用菌鲜味与香气、食用菌呈味物质及其检测技术、食用菌美拉德产物风味物质研究以及食用菌挥发性风味物质分析方法等方面进行了总结、分析和展望[5-9]。通过检索文献发现,人们对食用菌风味的研究主要集中在挥发性风味物质上,对食用菌非挥发性风味物质种类和特性的研究在后期也开始兴起(见图1)。大量研究表明[9-13],食用菌不同部位的香味物质存在差异,呈味物质也大有不同。基于对食用菌不同部位风味物质的研究现状,本文从食用菌风味物质种类和食用菌不同部位风味物质的差异两个方面对香菇(Lentinus edodes)、松茸(Tricholoma matsutake)、猴头菇(Hericium erinaceus)、牛肝菌(Boletus)、真姬菇(Hypsizygus marmoreus)和大球盖菇(Stropharia rugosoanulata)6种营养、经济价值均较高的这些食用菌风味物质研究现状展开综述,并介绍了食用菌添加对不同食品风味的影响,以期为食用菌的风味研究、产品开发和副产品高值化利用提供参考。
图1 食用菌风味相关文献关键词网络时序图
Fig.1Network seque ncediagram of key words in literature related to the flavor of edible fungi
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食用菌不同部位挥发性风味物质
挥发性风味物质种类
食用菌中挥发性风味物质主要为八碳化合物和含硫化合物两种特征性风味物质。八碳化合物是由脂氧合酶和氢过氧化物裂解酶对亚油酸的催化降解产生的物质,以正辛醇(花香)、1-辛烯-3-酮(熟蘑菇味)、1-辛烯-3-醇(蘑菇味)和3-辛醇(蘑菇味)为主;含硫化合物是通过L-半胱氨酸亚砜裂解酶和谷氨酰转肽酶催化含硫化合物前体物质产生的,以二甲基二硫(洋葱味)、甲硫醇(硫磺味)和二甲基三硫(硫磺味、鱼腥味)为主[5]。独特的挥发性风味物质不仅能决定食用菌的品质,而且能唤起消费者的食欲,刺激胃酸的产生,增加其营养素的价值,有利于人体消化和营养吸收[14]。
除八碳化合物、含硫化合物两种特征性风味物质外,在6种不同种类的食用菌中共鉴定出150多种挥发性风味物质,包括醇类(22种)、酮类(22种)、酯类(13种)、醛类(17种)、烃类(11种)、酸类(9种)、杂环类化合物和芳香族化合物(20种)以及其他辅助呈香物质[6,15-16]。6种食用菌挥发性风味物质相对含量见图2,其中香菇鲜品中检测到挥发性风味物质46种,主要挥发性风味物质有1-辛烯-3-醇(21.27%)、二甲基二硫(20.11%)和二甲基三硫(17.92%)[17];松茸干品中检测到挥发性风味物质41种,以异戊醇(11.65%)和肉桂酸甲酯(12.32%)为主[18];猴头菇干品中检测到挥发性风味物质52种,其中己酸甲酯(15.44%)和醋酸(11.16%)占比较高[19];牛肝菌粉中检测到挥发性风味物质22种,1-辛烯-3-醇(27.90%)的相对含量最高[20];真姬菇鲜品中检测到挥发性风味物质42种,其中反-2-辛烯醛(22.23%)、1-辛烯-3-醇(26.85%)和3-辛醇(13.11%)的相对含量较高[21];大球盖菇干品中检测到挥发性风味物质45种,其中正己醇(16.58%)、异戊醇(24.3%)和正己酸(11.08%)的相对含量较高[22]。
图2 6种食用菌挥发性风味物质相对含量
Fig.2Relative content of volatile flavor substances in six kinds of edible fungi
尽管在食用菌中已鉴定出如此多的挥发性风味物质,但实际上只有3%的挥发性风味物质具有气味活性并有助于提高食品的整体风味[23],其中大部分具有气味活性的挥发性风味物质都为八碳化合物和含硫化合物,只有极少数为醇类、酮类、酯类等辅助呈香物质。风味并不由挥发性风味物质的含量决定,而是与这些挥发性风味物质的浓度和阈值有关[24]。
食用菌不同部位挥发性风味物质差异
香菇、松茸、猴头菇、牛肝菌、真姬菇和大球盖菇6种食用菌不同部位的挥发性风味物质在种类和含量上均有较大差异。总体而言,6种食用菌菌盖和菌柄的挥发性风味物质主要分为醇类、酮类、酯类、醛类等13类(见表1),每类挥发性风味物质的含量因食用菌种类和部位而异。
6种食用菌的菌盖中均检测到醇类、酮类和醛类3类挥发性风味物质,菌柄中均检测到醇类和醛类2类挥发性风味物质;6种食用菌中松茸、猴头菇、牛肝菌和大球盖菇不同部位的挥发性风味物质种类相近,香菇菌柄的挥发性风味物质种类(63种)远高于菌盖(36种),而真姬菇菌盖的挥发性风味物质种类(53种)却远高于菌柄(43种);松茸、猴头菇、牛肝菌和大球盖菇菌盖和菌柄挥发性风味物质总数虽相近,但其主要挥发性风味物质却有较大差异(见表2)。黄雯[25]对香菇干品菌盖和菌柄的挥发性风味物质进行对比,结果显示菌盖和菌柄中相同的挥发性风味物质共有23种,菌盖相较于菌柄少了一些苯环、直链烷烃和杂环类化合物,1-辛烯-3-醇是食用菌的特征挥发性风味物质,但香菇菌柄中未检测到,香菇菌盖中1,2,3,5,6-五硫杂环庚烷(香菇精)的含量远高于菌柄,这些可能也是导致香菇不同部位风味差异的重要原因,与Zhou等[31]的“香菇菌盖风味优于菌柄”的观点基本一致;与香菇菌盖风味优于菌柄不同,松茸菌柄中的挥发性风味物质含量远高于菌盖,但不同部位挥发性香气强度显著不同,Cho等[32]研究发现新鲜松茸菌柄中典型的蘑菇味显著高于菌盖,菌盖中具有甜味、花香味的脂肪酸和芳香族化合物相对含量更高,而松茸菌柄中1-辛烯-3-醇、1-辛醇、3-辛醇、3-辛酮的含量高于菌盖,菌盖中3-苯基-2-丙烯酸甲酯、(E)-2-辛烯酸甲酯等的含量高于菌柄,松茸不同部位挥发性风味物质种类和含量的不同造成了菌盖与菌柄风味的不同,这与Guo等[26]对松茸鲜品不同部位挥发性风味物质的研究结果吻合;陆欢等[30]在大球盖菇干品菌盖和菌柄中分别鉴定出50种挥发性风味物质,主成分分析(principal component analysis,PCA)表明菌盖与菌柄的挥发性风味物质在种类和含量上差异显著,其中醇类、酯类和烷烃类物质为大球盖菇菌盖的主要挥发性风味物质,代表物质有顺式-1-环戊烯-3,4-二醇、马来酸二乙基己酯和[2-(戊氧基)乙基]环己烷,而菌柄的挥发性风味物质以醇类、酯类和酮类化合物为主,代表物质有3,4-二羟基-2-甲基吡啶-5-甲醇、3-甲基丁基-2-十三炔-1-富马酸酯和3-壬烯-2-酮。
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食用菌不同部位非挥发性风味物质
非挥发性风味物质种类
除挥发性风味物质外,食用菌非挥发性风味物质近年来也受到广泛关注。非挥发性风味物质与食用菌的口感和滋味息息相关,食用菌的非挥发性风味物质分为游离氨基酸、5'-核苷酸、可溶性糖和有机酸(见图3)[5,33-34]。其中游离氨基酸和5'-核苷酸是赋予食用菌鲜味的主要物质,鲜味是由游离氨基酸中的谷氨酸和天冬氨酸与T1R1+T1R3等鲜味受体结合,再通过5'-核苷酸强化而产生的[35];食用菌中的可溶性糖在提供甜味方面起着重要作用,其中甘露醇和海藻糖是食用菌中主要的可溶性糖[5],可以去除或抑制苦味,而赋予食品甜味的能力因食用菌菌丝体菌株而异;有机酸通常被描述为酸味或涩味,包括草酸、醋酸、琥珀酸、酒石酸等,具有参与风味物质代谢合成的作用。
图3 食用菌非挥发性风味物质分类
Fig.3 Classification of non-volatile flavor
substances of edible fungi
食用菌不同部位非挥发性风味物质差异
食用菌不同部位带来的滋味感受不同,除蛋白质、膳食纤维含量存在差异外,主要原因是非挥发性风味物质的不同。食用菌的菌盖与菌柄中非挥发性风味物质种类相似,含量却明显不同。6种食用菌菌盖与菌柄的鲜味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸和无味氨基酸4类风味游离氨基酸含量测定结果见图4。
图4 食用菌不同部位风味氨基酸含量
Fig.4 Content of flavor amino acids in various
parts of edible fung
由图4可知,大部分食用菌菌盖中4类风味游离氨基酸含量大于菌柄,其中大球盖菇菌盖中菇甜味氨基酸和苦味氨基酸含量小于菌柄,牛肝菌菌盖中苦味氨基酸含量小于菌柄,松茸菌盖中无味氨基酸含量小于菌柄,香菇菌盖中4类风味游离氨基酸含量最高,真姬菇菌盖次之[27,36-40]。6种食用菌5'-核苷酸总量均为菌盖大于菌柄,其中香菇菌盖5'-核苷酸总量最高,而松茸菌柄5'-核苷酸总量最低。不同于游离氨基酸和5'-核苷酸,可溶性糖和有机酸含量与食用菌不同部位之间没有太多联系,两者之间不存在特定规律变化。Li等[36]研究了香菇干品不同部位的游离氨基酸和5'-核苷酸两种非挥发性风味物质,结果显示香菇菌盖中除胱氨酸外的所有游离氨基酸含量均显著高于菌柄,几乎是菌柄的2倍,菌柄中总游离氨基酸含量几乎是菌盖的一半。菌盖与菌柄中除鲜味氨基酸外,带来甜味、苦味和无味的游离氨基酸比例基本相当,表明香菇菌盖、菌柄的游离氨基酸虽含量不同,但总体风味相似;在香菇菌盖与菌柄中均未检测到5'-黄苷酸,菌柄中未检测到5'-肌苷酸,香菇菌柄5'-核苷酸总含量为菌盖的一半。相较于香菇干品,真姬菇干品不同部位非挥发性风味物质差异更明显,真姬菇菌盖中总游离氨基酸含量高达菌柄的2.5倍。其中,菌盖谷氨酸含量高达菌柄的2.4倍。真姬菇不同部位共检测出5种5'-核苷酸,其中菌盖5'-核苷酸总含量高达菌柄的2.6倍[39]。
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食用菌添加对食品风味的影响
通过食品添加剂改善食品风味是食品研究与开发的重要途径,相较于传统食品添加剂,采用天然来源获得的食用菌改善和调节食品风味无疑更安全且易被消费者接受,因此其经常被用作食品中肉类、脂肪、面粉、食盐和味精等的添加替代品[41]。尽管有相当多的研究文献[42-49]强调食用菌对食品加工过程中理化特性、营养品质和感官特性的影响,但本小节仅将食用菌对食品风味的影响作为重点来展开论述,食用菌添加对食品风味(香味和滋味)的影响见表3。
对食品香气的影响
食用菌的添加会改变食品的挥发性风味物质,从而丰富食品的香味感受。食用菌中八碳化合物具有典型的蘑菇味,含硫化合物偏洋葱味、硫磺味等刺激性气味,醇类、酮类、醛类、烃类和杂环类等物质分别具有青草味、花香味、果香味、杏仁味、坚果味,在食品的风味中起着调和互补的作用[5]。添加食用菌后,食品的香味会因食用菌本身挥发性风味物质的引入而发生改变,李晓燕等[50]对兔肉松的挥发性风味成分进行研究分析,结果表明添加香菇柄后兔肉松中1-辛烯-3-醇、二甲基二硫醚、酮类化合物等挥发性风味物质的相对含量增加,并引入了8种香菇的特征风味物质,产生了浓烈的蘑菇味,香菇柄添加量为10%时,对香气有负面影响的己醛和酸类物质相对含量较常规兔肉松低,风味最佳。李韬等[42]探讨了添加茶树菇、香菇、杏鲍菇、蟹味菇对冷吃牛肉风味的影响,结果表明香菇和茶树菇的添加增强了冷吃牛肉的香气和感官分数,香菇的添加导致醇类、烯烃类和醚类等挥发性风味物质含量有所增加。除食用菌挥发性风味物质引入会导致食品香味发生改变外,食用菌与食品本身风味物质在加工过程中的相互作用也会导致食品香味发生改变。马宁等[43]对猴头菇∶蛹虫草∶金针菇∶杏鲍菇为1∶1∶1∶1复配即食杂粮的风味进行研究,结果显示相较于未添加食用菌的即食杂粮粉,食用菌复配即食杂粮粉的烷烃类挥发性风味物质碳链长度增大,不饱和烃类风味物质比例上升,香气强度更馥郁醇厚,新产生的酮类物质赋予了即食杂粮粉花香味和果香味。来静等[44]在熬制鸡汤的过程中加入香菇、鳞杯伞、茶树菇、绣球菌、猴头菇,发现食用菌添加会加重鸡肉脂肪的氧化与降解,导致C5～C9的醛类增多,从而产生脂香味。不同种类和不同剂量的食用菌添加对食品香味的影响也不同,食用菌添加量并非越多越好,大部分食品的风味特征随食用菌添加量的增加先增大后减小。李韬等[45]将不同剂量的茶树菇、蟹味菇、香菇和杏鲍菇分别添加到冷吃兔肉中探究其风味变化,结果显示不同食用菌对冷吃兔肉风味均有影响,其中香菇最优,对兔肉和香菇的比例对冷吃兔肉风味的影响进行进一步探究,结果显示兔肉添加量过多,香菇的风味被掩盖;兔肉添加量过少,冷吃兔肉的风味不明显,香菇添加量为40%的冷吃兔肉风味最佳。
对食品滋味的影响
食用菌添加对食品的滋味亦有影响,主要包括对食品鲜味、咸味、甜味和酸味的影响。食用菌是鲜味化合物的天然来源,其游离氨基酸和5'-核苷酸是赋予食品鲜味感受的主要风味物质,游离氨基酸中的谷氨酸和天冬氨酸被认为是天然的鲜味剂,5'-核苷酸不会直接产生鲜味,常常被当作鲜味增强剂使用[41]。除食用菌本身含有丰富的游离氨基酸外,其蛋白酶也可以将食品中的蛋白质水解成氨基酸,从而导致添加食用菌后食品的鲜味得到提升。陈坤朋等[46]研究了香菇、松露、松茸对鸭肉乳化肠品质特性的影响,结果显示分别添加3种食用菌后,鸭肉乳化肠鲜味氨基酸总量均得到显著提高(P<0.05),添加香菇后提高最明显,鲜味氨基酸含量由4.31mg/g提高至5.56mg/g,进一步对鸭肉乳化肠进行电子舌分析和感官评价,发现添加食用菌后的鸭肉乳化肠鲜味强度高于未添加食用菌组,整体可接受性同样得到提升。尤梦晨等[47]探究了香菇、金针菇、杏鲍菇、茶树菇、口蘑、秀珍菇、海鲜菇、蟹味菇、榛蘑和花菇10种食用菌添加对高汤风味的影响,结果显示金针菇高汤鲜味的氨基酸质量浓度最高,其次为秀珍菇、杏鲍菇高汤等。食用菌的鲜味物质不仅可以增强鲜味强度,而且可以增强食物的适口性、调节甜味、增强咸味、抑制酸味和苦味,其补充咸味和增强咸味感知能力可有效替换食品中氯化钠,缓解钠摄入量过高带来的健康问题[48]。Harada-Padermo等[49]将香菇柄水提取物制成的鲜味成分引入低盐玉米挤压膨化食品中(降盐率超过70%),发现消费者从感官上注意到了盐的减少,但对低盐产品没有感官上的排斥。Vilela等[51]研究表明,添加20%的香菇匀浆可减少牛肉饼中50%盐含量,因此香菇提取物有潜力作为肉类和其他食品的味道增强剂,在降低钠含量的同时不影响其咸味感官的可接受性。食用菌添加对食品甜味和酸味的影响同样不可忽视,方东路等[52]对添加灰树花的面条进行电子舌分析,结果发现面条的甜味轮廓变大,而酸味轮廓变小。康晓风等[53]研究了香菇、杏鲍菇、金针菇3种食用菌添加对鲤鱼鱼松风味的影响,发现3种食用菌对鱼松滋味的影响差异显著(P<0.05),明显改善了鱼松的酸味和咸味,并提升了鲜味。
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展望
随着消费者对食品感官品质意识的增强,香气与滋味已成为影响消费者选择的重要因素。本文选取了6种营养、经济价值均较高的食用菌,综述其食用菌风味物质种类和不同部位风味物质差异以及添加食用菌对食品风味的影响。为食用菌产品开发、食用菌精深加工与副产品高值化利用提供了一定参考。食用菌不同部位的独特风味在产品开发方面具有广阔的应用前景。为改善食用菌风味的研究及应用,还需在原材料质控与标准化、风味变化机制、菌柄高值化利用、新兴技术联用等方面进行进一步研究:第一,食用菌不同部位的风味存在差异,不同生长环境和处理方式对食用菌不同部位香气与滋味同样会产生影响,很难找到所有食用菌风味变化背后的共同模式。因此,建议对每种蘑菇的栽培模式和加工处理方法分别进行标准化要求,以保证对食品加工过程中食用菌不同部位对食品风味影响的把控;第二,关于食用菌香气与滋味的研究主要集中在风味物质种类和含量上的变化,但对食用菌鲜味和香气变化机制的报道却很少。加大食用菌风味物质在加工过程中变化机制的研究力度,有利于全面掌握食用菌风味物质变化规律,为食用菌复合风味产品的开发提供技术与理论依据;第三,大部分食用菌菌盖风味优于菌柄,菌柄常常在食品商业化加工中作为副产品被丢弃,因此加大食用菌菌柄的研究力度和开发食用菌菌柄价值是对食用菌资源充分利用的既定要求,并且从天然来源中提取和利用风味成分是解决消费者对食品添加剂负面态度的可行方案;第四,开发基因组测序以及基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等新技术的应用,也将为食用菌和食用菌产品风味的研究提供全新的思路。
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参考文献
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