6 種市售工廠化栽培金針菇的氨基酸組成及蛋白質(zhì)營養(yǎng)評價

吳瑩瑩，鮑大鵬，王瑞娟，陳洪雨，王紅梅*

（1.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所，農(nóng)業(yè)部南方食用菌資源利用重點實驗室，國家食用菌工程技術(shù)研究中心，上海 201403；2.康奈爾大學(xué)農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)學(xué)院，美國 紐約州 伊薩卡 14853；3.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所，上海 201403）

金針菇（Flammulina velutipes (Curtis) Singer）又名冬菇、樸菰、構(gòu)菌毛柄金線菌、凍菌等，是一種普遍栽培的食用菌，通常分為白色和黃色品種[1]。其栽培歷史悠久，生產(chǎn)總量逐年提升，目前已成為我國工廠化食用菌企業(yè)中發(fā)展速度最快、規(guī)模最大的一個品種。金針菇菌蓋滑嫩，形美味鮮，深受消費者喜愛。近年來，隨著科學(xué)研究的深入，金針菇不僅因富含蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素等各種營養(yǎng)成分而成為營養(yǎng)學(xué)家的新寵，更由于其具有抗腫瘤、增強免疫調(diào)節(jié)、抗病毒、降血脂、抗疲勞和護(hù)肝等多種藥用保健價值而引起研究者的濃厚興趣[2-5]。

蛋白質(zhì)的質(zhì)量評價通常根據(jù)必需氨基酸模式，通過對氨基酸評分（amino acid score，AAS）、化學(xué)評分（chemical score，CS）、必需氨基酸指數(shù)（essential amino acid index，EAAI）、氨基酸比值系數(shù)（ratio coefficient of amino acid，RC）和氨基酸比值系數(shù)分（score of ratio coefficient of amino acid，SRC）等多種參數(shù)的分析進(jìn)行。利用上述參數(shù)對金針菇蛋白質(zhì)的系統(tǒng)營養(yǎng)評價鮮見相關(guān)研究報道。我國目前大多數(shù)食用菌生產(chǎn)企業(yè)所采用的白色金針菇菌種來源于日本，受菌種保存條件、傳代次數(shù)、培養(yǎng)基質(zhì)及生長環(huán)境等多重因素的影響，不同企業(yè)的金針菇鮮品從感官性狀到內(nèi)在品質(zhì)都產(chǎn)生了一定的差異，而針對這些差異尤其是營養(yǎng)價值變化的研究鮮見報道。本實驗以主要市售金針菇產(chǎn)品為研究對象，通過對供試樣品的粗蛋白含量和氨基酸組成的測定，分析和評價主要市售金針菇產(chǎn)品的蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值，以期為建立規(guī)范的金針菇品質(zhì)評價體系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試材料為山東、江蘇、上海等地6 家企業(yè)采用工廠化方式生產(chǎn)的白色金針菇品種的成熟子實體鮮品，樣品收集于上海江橋農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場，分別命名為A～F樣品。

硼酸、濃硫酸、氫氧化鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉、氯化鈉、茚三酮、濃鹽酸、氫氧化鋰，均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

Kjeltec 8400全自動凱氏定氮儀 丹麥Foss公司；L-8900氨基酸自動分析儀 日本Hitachi公司；DHG-9246A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精密實驗設(shè)備有限公司；DT-100高速粉碎機 上海機械設(shè)備有限公司；2500TH超聲波清洗器 上海安譜實驗科技股份有限公司；DZF-6021真空干燥器 上海一恒科技儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 取樣

每家企業(yè)產(chǎn)品選擇成熟度相近、外觀整齊、無機械損傷的白色金針菇子實體鮮品的5 個自然栽培叢，每叢從里至外隨機分離子實體200 根，然后將此1 000根子實體的采集物充分混合，用于測定蛋白含量及氨基酸組成。

1.3.2 樣品處理

將取樣樣品放在70 ℃烘箱內(nèi)烘干4 h，立即用多功能粉碎機粉碎，過40 目篩后備用。分析前，將待測樣品粉末置于110 ℃的烘箱內(nèi)烘干至恒質(zhì)量。

1.3.3 粗蛋白含量測定

以Kjeltec 8400全自動凱氏定氮儀測定，參照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定方法》測定。

1.3.4 氨基酸含量測定

準(zhǔn)確稱取待測樣品粉末70～80 mg，以6 mol/L HCl溶液進(jìn)行酸水解，測定除色氨酸以外的17 種氨基酸；以15 g/L的氫氧化鋰溶液進(jìn)行堿水解，測定色氨酸。以日立835-50型氨基酸自動分析儀測定，其中半胱氨酸含量參照GB/T 15399—1994《飼料中含硫氨基酸測定方法：離子交換色譜法》測定，色氨酸含量參照GB/T 18246—2000《飼料中氨基酸的測定》測定，其余16 種氨基酸含量均參照GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的測定》測定。

1.3.5 蛋白質(zhì)營養(yǎng)評價方法

AAS依據(jù)世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）和聯(lián)合國糧農(nóng)組織（Food and Agriculture Organization，F(xiàn)AO）1991年提出的方法[6]計算得出；CS采用FAO[6]和Seligson等[7]推薦的方法計算得出；EAAI參考Oser等[8-9]提出的方法計算得出；RC和SRC則根據(jù)朱圣陶等[10]提出的方法計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 市售金針菇粗蛋白含量測定結(jié)果

經(jīng)測定，這6 種市售金針菇樣品的粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)（干質(zhì)量計）分別為A樣品22.43%、B樣品20.56%、C樣品20.00%、D樣品20.46%、E樣品19.31%和F樣品18.60%，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.23%。其中測定結(jié)果最高的A樣品比質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的F樣品高了接近4%，表明這幾種常見上海市售金針菇產(chǎn)品在粗蛋白含量上存在差異，值得進(jìn)一步對其中的氨基酸組成和蛋白營養(yǎng)進(jìn)行深入的分析與評價。

2.2 市售金針菇的氨基酸含量組成測定結(jié)果

按照FAO/WHO提出的理想蛋白質(zhì)條件，組成蛋白質(zhì)的8 種必需氨基酸/總氨基酸比值應(yīng)達(dá)到氨基酸總量的40%左右；必需氨基酸/非必需氨基酸比值應(yīng)在60%以上。對取自不同企業(yè)的金針菇樣品分別進(jìn)行氨基酸組成及含量分析，發(fā)現(xiàn)所有樣品都含有全部18 種氨基酸（包括人體必需的8 種氨基酸）。金針菇樣品的氨基酸總量介于136.86～167.25 mg/g之間，其中E樣品的氨基酸總量最高，F(xiàn)樣品的氨基酸總量最低。其中蛋氨酸在供試樣品的氨基酸組成中均含量最高，分別占6 種樣品氨基酸總量的9.04%、9.40%、10.44%、8.36%、8.62%和9.00%。

表1 6 種市售金針菇蛋白的氨基酸組成Table 1 Amino acid composition of proteins of F. velutipes

供試金針菇樣品的必需氨基酸/總氨基酸比值在42.15%～45.62%之間，均大于FAO/WHO提出的理想蛋白質(zhì)衡量值（＞40%），必需氨基酸/非必需氨基酸比值在72.84%～83.88%之間，也都符合理想蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（＞60%）（表1），說明金針菇所含有的蛋白質(zhì)是一種優(yōu)良的蛋白營養(yǎng)來源。

2.3 市售金針菇中呈味氨基酸的含量與分析

氨基酸作為機體的重要營養(yǎng)物質(zhì)之一，不僅在各種生命活動中有著直接或間接的作用，還可影響食品的品質(zhì)及風(fēng)味[11]。鮮味氨基酸、甜味氨基酸和芳香類氨基酸是賦予食用菌良好口感的重要因素。這些呈味氨基酸與呈味核苷酸、可溶性糖，以及八碳化合物和含硫化合物為主的揮發(fā)性物質(zhì)相互作用，呈現(xiàn)出食用菌特有的鮮美滋味[12-13]。

表2 金針菇蛋白中呈味氨基酸的含量及組成比例Table 2 Contents of taste amino acids in proteins of F. velutipes

對供試金針菇樣品中的呈味氨基酸指標(biāo)進(jìn)行分析，如表2所示，樣品中呈味氨基酸的含量從高到低為：甜味氨基酸＞鮮味氨基酸＞芳香類氨基酸。6 個企業(yè)產(chǎn)品的鮮味氨基酸含量介于25.87～32.26 mg/g之間，其中A樣品含量最高（32.26 mg/g，20.04%），F(xiàn)樣品含量最低（25.87 mg/g，18.09%）。A樣品的甜味氨基酸含量最高（48.00 mg/g，29.82%），B樣品的甜味氨基酸含量最低（39.25 mg/g，27.40%）。E樣品的芳香類氨基酸含量最高（18.04 mg/g，10.79%），D樣品的該類氨基酸含量最低（10.73 mg/g，7.25%）。6 個企業(yè)樣品的3 種呈味氨基酸總含量占總氨基酸含量的比例十分接近，在56.28%～57.37%之間，整體含量較高。

2.4 市售金針菇的蛋白質(zhì)營養(yǎng)評價

2.4.1 必需氨基酸組成

表3 金針菇蛋白中必需氨基酸的組成及比較分析Table 3 Essential amino acid composition of proteins of F. velutipes mg/g pro

氨基酸平衡理論認(rèn)為氨基酸組成比例越接近WHO/FAO模式譜或卵清蛋白模式譜比例，其蛋白質(zhì)量越優(yōu)。根據(jù)此理論，分析供試樣品中必需氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。由表3可知，6 種市售金針菇樣品中必需氨基酸的總含量在481.36～502.34 mg/g pro之間，明顯優(yōu)于WHO/FAO模式（360 mg/g pro）及常見糧食作物如花生（315 mg/g pro）、大豆（367 mg/g pro）和小麥（299 mg/g pro）[14]，與卵清蛋白模式（513 mg/g pro）接近，說明金針菇的蛋白中必需氨基酸含量豐富。

另一方面，從單個氨基酸的含量來說，所測試金針菇樣品的每種必需氨基酸含量除異亮氨酸和纈氨酸之外均高于WHO/FAO模式值，其中蛋氨酸＋半胱氨酸含量最高（115.86～126.30 mg/g pro），所有樣品的該項檢測值均高于WHO/FAO模式值（70 mg/g pro）和卵清蛋白模式值（88 mg/g pro）（表3）。蛋氨酸和半胱氨酸都是含硫氨基酸，其中蛋氨酸是人體必需氨基酸，在體內(nèi)可轉(zhuǎn)化成半胱氨酸或胱氨酸，此反應(yīng)不可逆。膳食中的胱氨酸或半胱氨酸供給充裕時，可節(jié)約蛋氨酸的消耗，因而又將半胱氨酸和胱氨酸稱為條件必需氨基酸。含硫氨基酸不僅是膳食硫的主要供體，為體內(nèi)其他含硫活性化合物如輔酶A、牛磺酸等提供硫原子；而且能抑制蛋白質(zhì)或其他氨基酸與糖發(fā)生美拉德反應(yīng)，從而防止由于褐變引起的食物蛋白營養(yǎng)降低[15]。此外，胱氨酸和半胱氨酸可通過其自身的抗氧化作用及合成具有重要抗氧化作用的谷胱甘肽實現(xiàn)對機體的氧化保護(hù)功能[16]。近年，含硫氨基酸代謝所形成具有網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)關(guān)系的含硫氨基酸代謝分子群，還被發(fā)現(xiàn)是生物穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的重要物質(zhì)，在心血管損傷和修復(fù)過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用[17-18]。綜合以上功能，金針菇蛋白具有開發(fā)成為延緩機體衰老、保護(hù)心血管功能性食品的潛力。

2.4.2 AAS結(jié)果

表4 金針菇蛋白的AASTable 4 AAS values of proteins of F. velutipes

AAS指待測蛋白質(zhì)中某一必需氨基酸占WHO/FAO評分模式中相應(yīng)氨基酸含量的百分比。AAS越接近100%，與評分模式氨基酸的組成越接近，蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值就越高。AAS低于100%的為限制氨基酸，其中最低的為第1限制氨基酸。如表4所示，基于AAS計算的金針菇樣品中第1限制氨基酸亦是唯一限制氨基酸均為纈氨酸（AAS 81.00%～93.32%）。除纈氨酸外，所有樣品中其他必需氨基酸含量均超過WHO/FAO標(biāo)準(zhǔn)模式，說明金針菇的氨基酸營養(yǎng)成分十分有利于人體的消化、吸收和利用。

2.4.3 CS結(jié)果

CS用于評價待測蛋白質(zhì)中某一必需氨基酸的相對含量與標(biāo)準(zhǔn)卵清蛋白中相應(yīng)必需氨基酸相對含量的接近程度。CS越接近100%，與標(biāo)準(zhǔn)蛋白的組成則越接近，營養(yǎng)價值就越高。CS低于100%的為限制氨基酸，其中最低的為第1限制氨基酸。如表5所示，所有金針菇樣品的第1限制氨基酸為異亮氨酸（CS均值63.69%），第2限制氨基酸是纈氨酸（CS均值74.59%）。在苯丙氨酸＋酪氨酸和色氨酸的化學(xué)評分中，各樣品出現(xiàn)了較明顯差異。如色氨酸在A、B、E、F 4 個樣品中為限制氨基酸，其中B樣品的CS僅為69.35%，而D樣品的CS為112.30%，差別達(dá)到42.95%；E樣品中苯丙氨酸＋酪氨酸的CS為107.85%，比D樣品的CS（72.49%）高了35.36%。

表5 金針菇蛋白的CSTable 5 CS values of proteins of F. velutipes

2.4.4 RC法評價結(jié)果

現(xiàn)代研究認(rèn)為，氨基酸不足和過剩同樣限制蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值，因此提出了氨基酸平衡理論?；诎被崞胶饫碚撎岢龅腞C法計算的RC和SRC比FAO模式計算的氨基酸評分更接近生物價（biological valence，BV），被廣泛用于評價蛋白質(zhì)營養(yǎng)。如果食物中氨基酸組成與氨基酸模式一致，則RC都應(yīng)等于1，SRC為100。RC越分散，表示這些氨基酸在氨基酸平衡上做的負(fù)貢獻(xiàn)越大，蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值越差。SRC越接近100，蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值越優(yōu)[19]。由表6可知，6 種市售金針菇蛋白的RC最小者均為纈氨酸，與AAS計算結(jié)果一致；第2限制氨基酸均為異亮氨酸，與CS計算結(jié)果一致。6 個公司的金針菇產(chǎn)品中SRC在72.61～82.07之間，平均值為77.80，其中A樣品SRC最高，E樣品最低?？傮w上，金針菇的SRC高于大多數(shù)谷物食品如大米（70.5）、小米（53.15）、玉米（55.14）、高粱（47.33），接近或高于小麥（72.47），與卵清蛋白（81.22）相當(dāng)。說明金針菇蛋白營養(yǎng)價值均衡，具有廣闊的開發(fā)利用前景。

表6 金針菇蛋白的RC和SRCTable 6 RC and SRC values of proteins of F. velutipes

2.4.5 EAAI結(jié)果

與SRC指標(biāo)類似，EAAI考慮的不僅是單種必需氨基酸，而是同時考慮到供試蛋白質(zhì)中所有必需氨基酸相對于一種高價參比蛋白質(zhì)（通常為標(biāo)準(zhǔn)卵清蛋白）中所有必需氨基酸之比率。EAAI越接近100，食物蛋白與參比蛋白的必需氨基酸組成越接近，營養(yǎng)價值越高。經(jīng)計算，各金針菇樣品的EAAI從高到低分別為B樣品（96.08）＞D樣品（94.75）＞C樣品（94.07）＞F樣品（91.96）＞E樣品（91.47）＞A樣品（90.62），均大于90。說明金針菇蛋白中必需氨基酸均衡性好，相互比例合適，為良好的食物蛋白源。

2.4.6 蛋白質(zhì)校正氨基酸計分

蛋白質(zhì)校正氨基酸計分（protein digestibility corrected amino acids score，PDCAAS）即經(jīng)蛋白質(zhì)消化率校正過的AAS，是FAO和WHO聯(lián)合專家評估小組在1989年提出新的蛋白質(zhì)質(zhì)量評估方法[6,20]，其數(shù)值能夠較為準(zhǔn)確地反映出食物蛋白質(zhì)能提供人體必需氨基酸需要量的能力。以食用菌的消化率70%計算[21]，6 種金針菇供試樣品的PDCAAS分別為0.63（A樣品）、0.57（B樣品）、0.59（C樣品）、0.64（D樣品）、0.57（E樣品）和0.65（F樣品）。有關(guān)食用菌蛋白質(zhì)PDCAAS的數(shù)據(jù)十分有限，根據(jù)Dabbour等[22]報道，常見食用菌平菇、棕灰口蘑和雙孢蘑菇的PDCAAS分別為0.45、0.35和0.40。由此可見，金針菇的PDCAAS計分高于上述幾種食用菌，具有更高的蛋白營養(yǎng)價值。

3 討 論

本研究中6 種市售金針菇樣品中粗蛋白平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.23%，該質(zhì)量分?jǐn)?shù)與食品中的魚類（13.2%～22%）、燕麥（16.8%）、扁桃仁（21.0%～25.8%）及豆類中的黑豆（21.5%～29.2%）、蕓豆（24.9%）、豇豆（26.3%）和花生（24.9%～26.6%）接近，高于一些常見谷物如稻米（8.2%）、玉米（10.8%）、大麥（11.9%）和小麥（11.6%～12.8%）[23]。這表明金針菇可以考慮作為一種獲取每日所需蛋白質(zhì)的來源。

食物蛋白質(zhì)的氨基酸組成比例雖不盡相同，但其營養(yǎng)價值的優(yōu)劣主要取決于所含必需氨基酸的種類、數(shù)量和組成比。本研究得到的金針菇粗蛋白中必需氨基酸中賴氨酸、蛋氨酸含量豐富，優(yōu)于卵清蛋白模式。賴氨酸是谷類食物中的第1限制氨基酸，同時也是人體的第1必需氨基酸，具有協(xié)助人體吸收和利用其他營養(yǎng)物質(zhì)、促進(jìn)生長發(fā)育等重要功能；蛋氨酸（一種含硫氨基酸）是人體生命活動所需物質(zhì)最重要的甲基供體，長期缺乏可能導(dǎo)致肝臟和心肌受損，其在人工栽培食用菌如香菇、雙孢蘑菇[24]和牛肝菌、松茸、干巴菌等多種野生食用菌[25]中含量亦較高，卻是大多非谷物類植物蛋白質(zhì)及奶制品的第1限制氨基酸。對蛋白質(zhì)進(jìn)行多指標(biāo)的營養(yǎng)評價結(jié)果表明，與已報道的其他食藥用菌如猴頭菌[26]、灰褐牛肝菌[27]和雙孢蘑菇[28]等相似，金針菇的限制氨基酸為纈氨酸和異亮氨酸，而這兩類氨基酸在谷物和肉類中含量豐富。因此，根據(jù)人體需要，將金針菇等食用菌與肉類、谷物等搭配實用，充分利用各種食物的互補性原理提高食用菌蛋白質(zhì)的利用率，平衡獲取氨基酸，對于人體健康具有重要意義。本研究結(jié)果同時進(jìn)一步印證了當(dāng)今流行的“一葷一素一菇”飲食結(jié)構(gòu)具有科學(xué)基礎(chǔ)，值得大力倡導(dǎo)。

值得一提的是，本研究中6 種市售金針菇樣品的AAS、CS和EAAI與部分已有文獻(xiàn)結(jié)果差異較大。如本研究獲得的EAAI在90.62～96.08之間，而董淮海等[29]報道的11 種食用菌中EAAI為33～45，向瑩等[30]研究了金針菇菌柄和子實體的EAAI，分別只有49.60和23.26。究其原因，是計算時采用待測樣品蛋白質(zhì)取值不同，得出低EAAI的研究均采用粗蛋白含量作為公式中的蛋白質(zhì)總量進(jìn)行計算。國內(nèi)測定粗蛋白含量一般采用傳統(tǒng)的凱氏定氮法，得到的是所測樣品中的總氮量。在食物中，氮不僅用于合成氨基酸，同時還參與構(gòu)成核酸、肌酸、膽堿等其他化合物。彭志華等[31]早在1996年就提出了在評價食用菌的蛋白質(zhì)營養(yǎng)時，采用的蛋白質(zhì)含量數(shù)值為樣品中必需氨基酸的總含量，之后的國內(nèi)研究也多采用這一方法。Maclen等[32]在2003年FAO的食物與營養(yǎng)學(xué)文件上也曾建議，食物中的蛋白質(zhì)含量應(yīng)以各氨基酸含量相加的總和計算，這一數(shù)值才代表“真正的蛋白質(zhì)”。因此，盡管在氨基酸測定與評價領(lǐng)域目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但筆者建議有條件進(jìn)行氨基酸組成及含量測定的實驗室使用氨基酸總量作為蛋白質(zhì)總量，替代凱氏定氮法測得的粗蛋白含量進(jìn)行分析和計算，以使實驗結(jié)果能更準(zhǔn)確地反映樣品中的蛋白質(zhì)營養(yǎng)。

本研究還發(fā)現(xiàn)，不同市售金針菇樣品的蛋白質(zhì)評價數(shù)據(jù)盡管差異不顯著，但各公司的產(chǎn)品間仍存在區(qū)別，可能菌種、培養(yǎng)基配方、栽培條件等要素都會影響到金針菇蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值。如在工廠化栽培過程中，多采用一定比例的玉米芯、米糠、棉籽殼、麩皮、啤酒糟、碳酸鈣等原料混合作為培養(yǎng)基質(zhì)，不同生產(chǎn)企業(yè)的配方存在差異，必然造成金針菇的生長、代謝發(fā)生變化。此外，培養(yǎng)條件包括溫度、濕度、光照等因素，也會影響金針菇產(chǎn)品的品質(zhì)。食用菌產(chǎn)業(yè)目前正處于“以數(shù)量為主逐步向數(shù)量質(zhì)量并重”發(fā)展的轉(zhuǎn)型時期，以內(nèi)在品質(zhì)評價為目標(biāo)的新型育種體系亟待建立。通過分析和評價市售主要金針菇產(chǎn)品的蛋白營養(yǎng)，不僅為生產(chǎn)企業(yè)選擇合適的菌種和栽培料提供參考，同時也為解析影響和調(diào)控食用菌品質(zhì)形成的分子機制并進(jìn)一步運用分子標(biāo)記輔助育種培育具有優(yōu)良品質(zhì)的食用菌新品種提供了理論依據(jù)。

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