本研究由西北农林科技大学食品科学与工程学院Yongjia Yang、Shuwei Nian、Bihe Zhu等作者与杨凌和盛辐照技术有限公司Jiangtao Yu、Junqing Bai合作完成，成果发表于《Food Chemistry》期刊2025年第464卷（文章编号141595）。研究聚焦X射线辐照技术在香菇低温贮藏期间风味物质保留的作用机制，属于食品保鲜与辐照技术交叉领域的原创性研究。

学术背景

香菇（Lentinula edodes）因其独特风味和高营养价值广受青睐，但采后贮藏过程中易因微生物生长和代谢活动导致风味物质流失。传统低温贮藏虽能延缓腐败，却无法有效抑制香气成分降解。已有研究表明，辐照技术（如γ射线、电子束）可通过调控酶活性和代谢途径影响食用菌风味，但X射线处理对香菇风味物质保留的具体机制尚未明晰。本研究旨在阐明0.5 kGy X射线处理通过调控脂肪酸代谢、含硫氨基酸代谢及香菇酸代谢途径延缓香菇风味劣变的分子机制，为辐照技术在食用菌采后保鲜中的应用提供理论依据。

研究流程与方法

1. 样品制备与辐照处理

• 样品来源：从陕西杨凌市场采购10 kg新鲜香菇（直径60-65 mm），每8个为一组置于商用塑料托盘，以0.04 mm聚乙烯薄膜包装。
  
• 辐照设计：对照组（未辐照）与0.5 kGy X射线处理组（采用DD5MeV-30 mA/1200型电子加速器产生X射线，Ag₂Cr₂O₇剂量计校准实际吸收剂量）。
  
• 贮藏条件：2±1°C、80±5%相对湿度下贮藏35天，每7天取样32个香菇进行分析。
  

2. 挥发性物质分析

• 方法：采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用（HS-SPME-GC-MS），以2-甲基-3-庚酮为内标，PDMS/DVB/CAR纤维头吸附20分钟，GC-MS-QP2010 Ultra分析。
  
• 创新点：通过保留指数（RI）与NIST 14.0质谱库双重比对鉴定化合物，半定量分析采用内标峰面积比值法。
  

3. 脂肪酸代谢相关分析

• 亚油酸含量测定：氯仿-甲醇（2:1）超声提取，硫酸-甲醇酯化后GC-8860气相色谱分析（CD-Wax色谱柱，程序升温）。
  
• 关键酶活性检测：
  
  • 脂氧合酶（LOX）：以亚油酸钠为底物，234 nm波长下监测吸光度变化（单位：U/g）。
    
  • 醇脱氢酶（ADH）：以乙醛和NADH为底物，340 nm波长测定吸光度变化。
    
• 脂质氢过氧化物：二甲苯胺比色法测定350 nm吸光度。
  

4. 含硫氨基酸代谢研究

• 甲硫氨酸与半胱氨酸含量：6 M HCl水解后，异硫氰酸苯酯衍生化，HPLC（Venusil AA柱）分析。
  
• 关键酶活性：
  
  • γ-谷氨酰转肽酶（GGT）：试剂盒法测定415 nm下对硝基苯胺释放速率。
    
  • 胱氨酸亚砜裂解酶（C-S Lyase）：以S-甲基-L-半胱氨酸亚砜为底物，520 nm测定丙酮酸生成量。
    
• 丙酮酸含量：2,4-二硝基苯肼显色法测定520 nm吸光度。
  

5. 数据统计

所有实验重复3次，SPSS 22.0进行Duncan多重检验（p<0.05为显著差异），结果以均值±标准差表示。

主要结果

1. 挥发性物质保留：0.5 kGy X射线处理显著提升1-辛烯-3-醇（1-octen-3-ol）、3-辛醇等关键风味物质含量（第0天1-辛烯-3-醇达对照组1.63倍），贮藏末期总挥发性物质仍高于对照组（p<0.05）。
   
2. 脂肪酸代谢调控：
   
   • 亚油酸含量在贮藏第14天达峰值（对照组0.22 mg/g vs 辐照组0.19 mg/g），随后辐照组降解速率较对照组降低23%。
     
   • LOX与ADH活性在0-14天显著增强（辐照组LOX活性第7天较对照组高32%），促进亚油酸氧化为醛酮类风味前体。
     
3. 含硫化合物合成：
   
   • 辐照组甲硫氨酸和半胱氨酸降解速率分别较对照组快28%和11%，伴随GGT和C-S Lyase活性升高（第14天GGT活性辐照组31.36 U/g vs 对照组25.77 U/g）。
     
   • 相关性分析显示半胱氨酸与香菇硫醚（lenthionine）含量呈强正相关（r=0.83）。
     

结论与价值

研究证实0.5 kGy X射线通过三重机制延缓香菇风味劣变：
1. 脂肪酸代谢激活：促进LOX/ADH介导的亚油酸氧化，增强八碳化合物（如1-辛烯-3-醇）合成。
2. 含硫氨基酸代谢加速：通过GGT/C-S Lyase通路促进香菇酸转化为硫醚类风味物质（如二甲基二硫醚）。
3. 能量代谢调控：抑制丙酮酸积累，延缓呼吸代谢导致的香气损耗。

科学价值：首次系统揭示X射线辐照对香菇风味物质保留的分子机制，填补了辐照技术与风味化学交叉领域的空白。
应用价值：为食用菌采后低剂量X射线保鲜工艺的标准化提供理论支撑，可拓展至其他高值易腐农产品的贮藏实践。

研究亮点

1. 方法创新：整合HS-SPME-GC-MS与酶活动力学分析，建立辐照-风味代谢网络关联模型。
   
2. 机制突破：发现X射线对香菇酸代谢途径的特异性激活作用，为硫化物调控提供新靶点。
   
3. 剂量优化：明确0.5 kGy为兼顾风味保留与食品安全的最佳剂量，避免高剂量辐照异味产生。
   

其他发现

• 辐照诱导的脂质氢过氧化物积累（贮藏末期辐照组较对照组高47%）可能通过调控氧化还原状态间接影响风味稳定性。
  
• 研究团队开发的Ag₂Cr₂O₇剂量校准体系为低能X射线食品处理提供了精准剂量监控方案。