不同干燥方式对灵芝风味及代谢物的影响：基于电子传感、挥发组学与代谢组学的整合分析

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来源：郭慧阳

2026-05-12 08:37:52

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核心提示：该研究构建了电子传感 - 色谱质谱 - 组学联合分析的多维检测体系，对灵芝干燥加工过程中的风味特征与代谢产物进行系统性解析。

大家平时吃灵芝、喝灵芝茶，有没有想过灵芝是怎么烘干的？不同干燥方式，居然会直接影响它的香味、鲜味、苦味，甚至营养保留！

最近石河子大学张莉团队发表在《Food Chemistry: X》（Q1,IF:8.2）的高分研究，通过电子鼻+电子舌+代谢组技术，系统地探究了四种干燥方法（冷冻真空干燥（FD）、微波真空干燥（MVD）、热风干燥（HD）和自然干燥（ND））对灵芝（Ganoderma lucidum）风味特征和代谢物组成的影响。

该团队通过构建电子传感 - 色谱质谱 - 组学联合分析的多维检测体系，对灵芝干燥加工过程中的风味特征与代谢产物进行系统性解析，各技术平台功能与作用如下：

1. 电子鼻（E-nose）基于金属氧化物传感器阵列构建的仿生嗅觉检测系统，可快速、无损、客观捕获样品整体挥发性香气轮廓，定量识别芳香族化合物、含硫化合物、醇类、氮氧化物等香气组分的整体响应信号，实现不同干燥处理灵芝香气特征的区分与可视化分析，规避人工感官评价的主观性与重复性差等缺陷。

2. 电子舌（E-tongue）仿生味觉传感检测平台，针对灵芝样品的水溶性呈味物质进行味觉特征量化分析，可精准测定苦味、苦味回味、鲜味、鲜味回味、丰富度等核心味觉指标，明确不同干燥工艺对灵芝呈味特性的调控规律，客观反映样品鲜味强度、苦味程度等关键感官属性。

图 1 灵芝的外观、电子鼻及电子舌分析A：切片—新鲜样品（CK）、真空冷冻干燥（FD）、微波真空干燥（MVD）、热风干燥（HD）、自然干燥（ND）；B：电子鼻雷达图；C：电子鼻主成分分析（PCA）得分图；D：电子舌雷达图；E：电子舌主成分分析（PCA）得分图。

3. 气相色谱 - 质谱联用技术（GC–MS）高灵敏度挥发性物质定性定量分析平台，结合顶空固相微萃取（SPME）富集技术，系统分离与鉴定灵芝中 748 种挥发性风味物质，涵盖醇类、醛类、酮类、酯类、萜类、杂环类等多类香气化合物，定量解析关键挥发性代谢物的含量变化与组成差异。

图 2 基于 GC–MS 的不同干燥方式下灵芝挥发性物质谱与相对气味活性值（rOAV）分析注：CK 为新鲜样品；FD 为真空冷冻干燥；MVD 为微波真空干燥；HD 为热风干燥；ND 为自然干燥A：环形图；B：主成分分析图；C：分类柱状图；D：基于 rOAV 的气味散点图；E：rOAV 分布图

4. 超高效液相色谱 - 质谱联用技术（UPLC–MS/MS）广泛靶向非挥发性代谢组检测技术，可高效分离与精准定量灵芝中 2696 种非挥发性代谢物，包括氨基酸及其衍生物、三萜类、核苷酸、脂类、酚酸、生物碱等，全面揭示干燥工艺对灵芝营养成分、呈味前体物质与功能活性成分的影响规律。

图 3 基于 UPLC–MS 技术分析不同干燥方式对灵芝非挥发性代谢物轮廓的影响

注：CK：新鲜样品；FD：真空冷冻干燥；MVD：微波真空干燥；HD：热风干燥；ND：自然干燥A：环形图；B：主成分分析图；C：热图；D：堆积柱状图

5. 加权基因共表达网络分析（WGCNA）高通量组学数据挖掘算法，基于代谢物丰度与感官表型数据构建关联网络，精准筛选与灵芝香气、鲜味、苦味等风味特征高度相关的核心差异代谢物，明确驱动灵芝风味差异的关键标志物，揭示加工工艺调控灵芝品质形成的内在代谢机制。

图 6 电子鼻信号与 1200 种差异丰度非挥发性代谢物的加权基因共表达网络分析（WGCNA）A：聚类树图；B：模块–性状关联图

通过以上技术方法，各种干燥方式对灵芝风味及代谢物的影响如下：

1. 真空冷冻干燥（Freeze Vacuum Drying, FD）

真空冷冻干燥能够最大程度保留灵芝的天然色泽、热敏性风味物质及生物活性成分，其风味轮廓与新鲜灵芝最为接近。该工艺可高效维持 1‑辛烯‑3‑醇、1‑壬烯‑3‑酮等特征香气物质的含量，有效减少挥发性组分损失。同时，FD 对三萜类、含氮杂环类等苦味物质的降解抑制作用显著，使产品苦味及苦味回味更为突出。但受低温真空条件限制，该工艺能耗高、处理周期长、生产成本高，难以适配规模化工业生产。

2. 热风干燥（Hot Air Drying, HD）

热风干燥凭借成本低廉、操作简便、适用性强等优势，表现出最优的工业化应用潜力。高温处理可显著促进核酸降解与呈味物质富集，使5′‑IMP等鲜味核苷酸含量大幅提升，赋予产品强烈的鲜味与浓厚感。在香气层面，热风干燥可降低 1‑壬烯‑3‑酮等刺激性气味物质水平，同时促进蘑菇特征香气相关物质形成，风味协调性更佳。综合风味、效率与经济性，热风干燥为灵芝工业化干燥的首选方案。

3. 微波真空干燥（Microwave Vacuum Drying, MVD）

微波真空干燥具有干燥速度快、脱水效率高、受热时间短等特点，能够较好保留灵芝的风味与营养成分，其挥发性与非挥发性代谢物轮廓接近热风干燥。该工艺适合小批量、快速化加工场景，可在短时间内完成干燥并减少热损伤。但在鲜味物质富集与特征香气保留方面，效果略逊于热风干燥，整体风味强度与丰富度存在一定差距。

4. 自然晾干（Natural Drying, ND）

自然晾干虽具备低成本优势，但综合品质表现最差，不推荐用于灵芝商品化加工。该方法干燥时间长达 72 小时，水分散失缓慢，易导致挥发性香气物质大量挥发与氧化降解，同时易产生不良风味。长期常温放置会造成氨基酸、核苷酸、脂类等营养与呈味物质显著损失，产品香气弱、异味明显、品质稳定性差。

研究进一步分析了决定灵芝好不好吃的核心物质：香气关键（闻着香不香）：1 - 壬烯-3-酮，灵芝最核心香气物质；1-辛烯-3 -醇，经典 “蘑菇香”；干燥会降低果香、青草香，增强菌菇本香。滋味关键（尝着鲜不鲜、苦不苦）：鲜味：5′-IMP + 氨基酸 / 肽，热风干最强；苦味：三萜类、含氮杂环、香豆素，冻干最强；酸甜咸几乎不受干燥方式影响。