采用感官组学方法解析灵芝的风味特征
采用感官组学方法解析灵芝的风味特征
灵芝(Ganoderma lucidum)属多孔菌科,在中国、日本等亚洲国家有悠久食用药用历史,《本草纲目》称其 “仙草”“瑞草”;富含多糖、三萜类、甾醇等成分,具有免疫调节、抗肿瘤、抗氧化等功效。鲜灵芝易腐烂霉变,需加工延长保质期,但加工会改变风味 —— 而风味是影响产品品质与消费者接受度的关键因素,目前灵芝风味特征研究较为稀缺,多集中于其他食用菌(如金针菇、牛肝菌)。
北京工商大学团队在《Food Chemistry》期刊(Q1,IF:9.8)上发表了题为《Decoding the flavor profile of Chinese Lingzhi (Ganoderma lucidum) using a sensomics approach》的研究性论文。该研究通过感官组学方法,对比新鲜灵芝(FLZ)与加工品(干灵芝 DLZ、超微粉 PLZ、提取物 ELZ)的挥发性成分与香气特征,明确关键香气物质,为灵芝加工优化与新产品开发提供理论基础。
加工对灵芝风味的影响体现在两方面:
1)物质组成变化:鲜灵芝(FLZ)含 52 种挥发性物质,加工后 DLZ(83 种)、PLZ(105 种)、ELZ(71 种)显著增加,尤其酯类、杂环类、酸类;关键差异物质为 5 - 羟甲基糠醛(加工品新增,焦糖味)、乙酸(加工品新增,酸味)、1 - 辛烯 - 3 - 醇(鲜品特有,蘑菇味,加工后酶失活导致消失)。
2)感官特征变化:FLZ 突出蘑菇味 / 土腥味,DLZ 增强木质味 / 焦糖味 / 甜味,PLZ&ELZ 增强酱味 / 焦糖味 / 酸味。核心化学机制:① 美拉德反应(氨基酸与糖反应生成杂环类,如 5 - 羟甲基糠醛、麦芽酚,贡献焦糖味);② 脂肪酸氧化(不饱和脂肪酸分解生成酯类,如棕榈酸乙酯,贡献奶油味);③ 氨基酸代谢(缬氨酸 / 亮氨酸生成异戊酸 / 丁酸,贡献酸味);④ 酶失活(热加工使脂肪氧合酶失活,抑制 1 - 辛烯 - 3 - 醇生成,蘑菇味降低)。
图 1. 4 种灵芝样品的风味特征图谱。图 2. 灵芝样品中挥发性物质的统计多变量分析。(A:偏最小二乘判别分析(PLS-DA)得分图;B:重要挥发性物质的变量投影重要性(VIP)值;C-E:新鲜灵芝(FLZ)分别与干灵芝(DLZ)、灵芝超微粉(PLZ)、灵芝提取物(ELZ)对比的火山图)
研究通过 “3 步验证法” 确定关键香气物质,具体如下:
第一步:筛选潜在香气物质(AEDA):通过 GC-O 结合 AEDA,检测到 85 种香气活性物质,29 种 FD≥32(高香气贡献),如 FLZ 中的 1 - 辛烯 - 3 - 醇(FD=64)、PLZ 中的香草醛(FD=64),初步锁定高贡献物质。
第二步:量化香气贡献(OAV 计算):计算 OAV(化合物浓度 / 气味阈值),筛选 OAV≥1 的有效贡献物质,如 FLZ 中 1 - 辛烯 - 3 - 醇(OAV=1383)、ELZ 中麦芽酚(OAV=38),排除低贡献物质(如乙酰胺,OAV<1)。
第三步:验证必要性(遗漏实验):通过三角检验(GB/T 12311-2012),对比 “完整重组模型” 与 “遗漏单一物质的模型”,当正确识别差异的评价员数量超标准阈值时,该物质为关键成分。
最终关键香气物质:鲜品(FLZ):1 - 辛烯 - 3 - 醇(蘑菇味,p<0.001)、苯乙醛(花香)、(E,E)-2,4 - 壬二烯醛(脂肪味);加工品:DLZ(棕榈酸乙酯、2 - 乙酰吡啶)、PLZ(异戊酸、5 - 羟甲基糠醛)、ELZ(麦芽酚,焦糖味,p<0.001)。
图 3. 4 种灵芝样品中香气活性化合物的对比分析。(A:香气活性化合物的 Upset 图;B:香气活性化合物的韦恩图;C:风味稀释(FD)值与含量的对比图)
研究成果从 3 个维度为灵芝产业提供指导:
1)加工工艺优化:若需保留鲜灵芝风味(如鲜食灵芝制品):应采用低温加工(如冷冻干燥),避免热加工导致脂肪氧合酶失活,维持 1 - 辛烯 - 3 - 醇含量,保留蘑菇味;若需强化焦糖味 / 甜味(如灵芝糖果、烘焙食品):可通过调控美拉德反应条件(如适度升温、延长加工时间),促进 5 - 羟甲基糠醛、麦芽酚生成,提升风味层次。
2)针对性产品开发:基于 PLZ(超微粉):其含高浓度香草醛(FD=64)、5 - 羟甲基糠醛(OAV=81),适合开发甜味食品(如灵芝蛋白粉、代餐棒),利用其甜味 / 焦糖味掩盖原料苦味;基于 ELZ(提取物):其麦芽酚(OAV=38)、酱味突出,可开发调味品(如灵芝酱油、酱料),强化风味特色;基于 DLZ(干灵芝):其木质味 / 焦糖味强,适合开发冲泡饮品(如灵芝茶),通过热水提取释放木质香与焦糖香。
3)品质控制指标:可将关键香气物质作为灵芝产品的品质标志物 —— 如鲜灵芝制品以 1 - 辛烯 - 3 - 醇(浓度≥9000μg/kg)为指标,ELZ 以麦芽酚(浓度≥7000μg/kg)为指标,确保产品风味一致性。
图 4. 中国灵芝风味轮
结论:
加工显著改变灵芝风味 —— 降低蘑菇味,增强木质味 / 酱味 / 甜味;明确 FLZ 关键香气成分为1 - 辛烯 - 3 - 醇,加工品关键成分为麦芽酚、5 - 羟甲基糠醛等;构建的灵芝风味轮可直观展示风味 - 物质对应关系。为灵芝加工工艺优化(如控制美拉德反应强度调节焦糖味)、新产品开发(如基于 PLZ 的甜味食品、基于 ELZ 的酱味调味品)提供理论支撑,助力灵芝在国际市场的应用拓展。
文章链接:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.146767
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