1.引言

羊肚菌作为一种高价值且营养丰富的珍稀食用菌，近年来在中国实现了大规模的人工栽培，覆盖了超过20个省份。然而，随着种植规模的迅速扩张，病害问题日益凸显，尤其是由尖孢镰刀菌引起的柄腐病，自然发病率可超过30%，严重威胁着羊肚菌的产量与品质，给种植户带来巨大的经济损失。目前，针对此类病害的检测主要依赖形态学鉴定或分子生物学技术，前者主观性强，后者则操作复杂且具有破坏性，难以满足快速、无损检测的需求。虽然气相色谱-质谱联用和电子鼻等挥发物检测技术已被应用，但仍面临耗时、干扰大或寿命短等局限。因此，开发一种能够及时、灵敏且无损地诊断羊肚菌柄腐病的新方法，成为了保障产业可持续发展的迫切需求。

本研究开发了基于金属有机框架（MOF）富集增强的傅里叶变换红外光谱技术，通过采集羊肚菌样本顶空气体，利用长光程气体池直接测量挥发物，并结合CuBTC材料吸附富集挥发物后采用ATR-FTIR光谱测量的方法，解决了传统技术难以对羊肚菌柄腐病进行无损、快速及早期精准检测的问题。该方法成功识别出氨气为病害特征标记物，实现了对不同病害阶段的高精度识别与定量分析。

2.结果与讨论

挥发物特征峰的识别与病害关联性分析：利用长光程增强FTIR光谱法直接测量羊肚菌样本顶空气体，通过分析不同病害阶段（健康、早期、中期、晚期）的红外光谱差异，确定了氨气为特征挥发物，并识别出930.5 cm⁻¹和966.1 cm⁻¹处随病害加重而强度显著增强的特征峰。

图 1 基于长光程增强型傅里叶变换红外光谱法的菌柄腐烂病挥发性物质分析：（a）长光程傅里叶变换红外检测系统； (b) 600–2000 厘米^-1和 3000–4000 厘米^-1，以及 (c) 800–1200 厘米区域的菌柄腐烂病挥发物的FTIR光谱分析

MOF材料对氨气的吸附增强机制：利用CuBTC金属有机框架材料对羊肚菌挥发物进行富集，结合ATR-FTIR光谱测量，通过观察吸附前后光谱在1615、1538、1439、946和931 cm⁻¹处的特征峰变化（如红移和新峰出现），揭示了其与氨气N-H弯曲振动及Cu²⁺配位作用的增强机制。

图 2 基于MOF富集增强的FTIR光谱法分析菌柄腐烂病挥发物：(a) ATR-FTIR检测系统；CuBTC富集增强的病害挥发物FTIR光谱，波数范围为(b) 600–1750 cm⁻¹和(c) 2800–3700 cm⁻¹；以及健康、早期、中期和晚期疾病阶段挥发物的傅里叶变换红外光谱特征，富集时间为（d）0.5小时和（e）1小时，波数范围为900–980厘米⁻¹.

氨气含量的定量分析模型建立：基于多元线性回归（MLR）对长光程FTIR测得的氨气特征峰强度进行分析，结合氨水标准溶液建立定量模型，实现了对羊肚菌样本中氨气浓度的精准预测，获得了R²达0.99的高线性相关性。

不同病害阶段氨气含量的动态变化：利用建立的定量模型对四组不同病害阶段的羊肚菌样本进行检测，通过统计分析发现氨气含量从健康样本的约3.81 ppm随病害发展逐渐升高，至晚期重度感染样本平均达到237.06 ppm，直观反映了病害的严重程度。

图 3 基于CuBTC富集增强的挥发性物质FTIR光谱信息对羊肚菌菌柄腐烂病的定性和定量分析。菌柄腐烂病的定性分析：（a）健康样本、早期样本、中期样本和晚期样本的PCA分析，以及（b）SVM判别模型五折交叉验证集的全局混淆矩阵。菌柄腐烂病特征挥发性物质的定量预测：(c) 基于多元线性回归的氨气定量模型，以及(d) 不同病害阶段羊肚菌中氨气含量水平的预测。

3.总结

该研究成功建立了一种基于MOF富集增强的FTIR光谱检测技术，通过结合长光程直接测量与CuBTC材料吸附挥发物的实验方法，不仅精准识别出氨气为柄腐病的特征标记物，还实现了对病害早期阶段的高灵敏度无损检测。这一成果解决了传统技术在快速诊断方面的局限性，为食用菌病害的无损筛查及品质分析提供了重要的技术支撑与理论依据。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fochx.2026.103656