成果展示

01 研究背景

食用菌作为未来食品的重要组成部分，其香气是影响产品品质和消费者偏好的关键因素。然而，现有研究仍存在明显不足：一方面，多数研究聚焦于单一食用菌的香气成分解析，而在实际烹饪中，不同菌类常被混合使用，其风味表现往往更加复杂多样；另一方面，研究仍停留在挥发性成分的鉴定层面，而对香气物质之间的感知相互作用及其对整体风味的影响关注不足。研究表明，香气混合体系中存在协同、加成及掩蔽等非线性感知效应，但在食用菌体系中的作用机制仍不清晰。因此，有必要系统解析食用菌香气活性物质之间的相互作用机制，为风味调控与产品开发提供理论依据。

02 内容与结果

本研究通过建立从成分解析到关键香气验证，再到感知相互作用探究的系统研究流程，综合运用仪器分析技术（顶空固相微萃取、GC-MS、电子鼻）、感官评价技术（GC-O）、数学模型方法（Feller加性模型）及分子模拟技术（多配体分子对接），从化学组成、感官感知到分子作用机制多维度层层递进，系统阐明松露、松茸与干巴菌三种珍稀食用菌的香气特征及其芳香活性化合物间的感知相互作用规律。

研究首先采用顶空固相微萃取（Solid Phase Micro Extraction, SPME）纤维对三种食用菌香气进行萃取，结合GC-MS技术对三种食用菌的挥发性成分进行鉴定，共从松露、松茸、干巴菌中检测出80种挥发性化合物，包括醇类、酯类、醛类、酮类、醚类、芳香烃、萜烯类、杂环化合物等，各类化合物通过脂肪酸代谢、氨基酸降解、萜烯生物合成等不同生化途径形成，共同构成了菌菇香气的物质基础。研究发现，其中8种化合物为三者共有，分别是(E)-2-辛烯醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、己醛、苯乙醛、苯乙烯、辛酸甲酯和2-甲基丁酸甲酯，这些共有成分是构成菌菇类特征基础香气的核心物质基础。

图1 通过GC-MS测定三种食用菌中的挥发性香气成分

随后通过GC-O技术开展嗅闻感官分析发现，80种挥发性化合物中仅有40种表现出香气活性，部分共有挥发性化合物仅在特定菌种中表现出香气活性，该现象与不同菌种的基质结构差异相关，体现了香气感知的基质依赖性。所有香气活性化合物的香气强度（Aroma Intensity, AI）在0.5-3.75之间，其中1-辛烯-3-醇表现出最高的香气强度（AI=3.50-3.75），是菌菇特征风味的核心香气活性成分。结合GC-O香气强度分析与气味活度值（Odor Activity Value, OAV）分析，以AI ≥ 2、OAV > 1为双重筛选标准，从40种香气活性化合物中锁定13种关键香气活性化合物，其中松露9种、松茸7种、干巴菌5种。1-辛烯-3-醇和(E)-2-辛烯醛为三者共有的核心香气活性化合物，属于菌菇风味的核心成分物质；而二甲基硫醚、2-甲基丁醛为松露特有，(E)-肉桂酸甲酯、己醇为松茸特有，芳樟醇、反式-2-己烯醛为干巴菌特有，这些特有关键成分则分别塑造了松露浓郁的硫化物与焦糖香、松茸清新的花果与草本香、干巴菌醇厚的脂香与花香。

为验证关键香气活性化合物对整体香气的主导作用，研究基于筛选出的13种关键成分，按照实际浓度比例构建香气重组模型，通过电子鼻对重组模型与原样品的香气轮廓进行对比分析，结果显示松露、松茸、干巴菌的重组模型与原样品余弦相似度分别达0.9901、0.9988、0.9896，表明基于关键成分构建的重组模型能有效复现原样品的整体香气特征，充分验证了关键香气活性化合物对三种食用菌整体香气的决定性贡献作用。

图2 香气重组模型雷达图

在此基础上，采用Feller加和模型对关键香气化合物间的感知相互作用进行分析，将各食用菌特有关键成分按来源分组，分别进行同菌种内、不同菌种间的两两配对分析，结果发现同种食用菌内的化合物配对均呈现掩蔽效应，而不同食用菌间的化合物配对则表现出更丰富的感知相互作用类型，包括9对化合物呈掩蔽效应、3对呈协同效应、4对呈加成效应。不同菌种间多样化的感知相互作用，让多菌搭配食用时，浓烈的气味被适度掩蔽、互补的气味被协同强化、相容的气味呈线性叠加，可能正是实际烹饪中松露、松茸、干巴菌搭配食用后，整体香气更和谐、柔和、丰富的核心原因。

图3 基于Feller加性模型对三种食用菌特征香气化合物之间的感知相互作用分析

为进一步揭示香气化合物感知相互作用的分子机制，研究选取结构稳定、对水溶性挥发性化合物具有强亲和力的人体嗅觉受体OR51E2为受体模型，采用Moldina多配体分子对接模拟关键香气化合物与嗅觉受体的结合模式与相互作用。分子对接结果显示，疏水作用和氢键不仅是单一香气化合物与OR51E2受体结合的主要作用力，更是调控不同化合物间感知相互作用的核心因素。结果发现，结合能力更强的化合物，可通过增强疏水相互作用或形成更多氢键，优先占据受体的活性位点，抑制其他化合物与受体的有效结合，从而对其他成分的香气感知形成掩蔽。如松露中的2-甲基丁醛与二甲基硫醚共结合时，2-甲基丁醛可通过形成更多疏水相互作用优先占据受体疏水口袋，导致二甲基硫醚与受体的相互作用完全消失，实现对二甲基硫醚浓烈硫化物气味的掩蔽，这一结果从分子层面为感知相互作用规律提供了较为直接的解释。

图4 关键芳香化合物与嗅觉受体OR51E2的多配体分子对接

03 结论与展望

本研究通过仪器检测结合感官评估、分子模拟等方法，从三种食用菌（松露、松茸和干巴菌）中鉴定出80种挥发性化合物，其中40种具有香气活性。OAV结果表明，1-辛烯-3-醇和(E)-2-辛烯醛是三者共同的核心香气成分。而二甲基硫醚和2-甲基丁醛、(E)-肉桂酸甲酯和己醇、芳樟醇和反式-2-己烯醛的不同组合则分别赋予松露、松茸、干巴菌独特的风味辨识度。香气重组实验表明，基于OAV筛选的关键化合物可有效重现食用菌整体香气特征。此外，Feller加性模型显示，同一蘑菇的特征性气味化合物之间表现为掩盖效应，而不同蘑菇香气之间则呈现多种感知相互作用；多配体分子对接分析揭示，这种掩盖作用与嗅觉受体结合位点的竞争性占据密切相关，具有更强疏水作用或氢键稳定结合能力的化合物更易优先占据关键识别位点。

本研究得到国家重点研发计划子课题（2024YFD2100503-01）和云南省重点研发计划（202302AH360003）资助。

来源：公众号-Yunnan Food

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/JOvgpG587xTdujf3bXVjgg