基于氨基酸含量的市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳的綜合評(píng)價(jià)

王麗艷，王鑫淼，荊瑞勇，吳 楠

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，黑龍江大慶 163319）

黑木耳（Auricularia auricular-judae）屬擔(dān)子菌亞門層菌綱木耳科木耳屬[1]，主要分布在中國(guó)、韓國(guó)和日本等國(guó)家，其中以中國(guó)黑龍江的黑木耳品質(zhì)最好，產(chǎn)量最高[2]。黑木耳由子實(shí)體、菌柄和菌絲體三部分組成，其中子實(shí)體中富含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，含有氨基酸17種，含量高者可達(dá)10%以上，其中包括7種人體所必須的氨基酸[3]。還含有蛋白質(zhì)、脂肪酸、以及膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[3]；一定量的礦物質(zhì)，如鐵、鈣等，其含量顯著高于豬肉[4]；同時(shí)還含有大量的功能性成分，如黑色素[5]、類黃酮[6?7]、多糖[8?10]和多酚[11]等。研究表明黑木耳還具有抗腫瘤[12]、抗凝血[13]、提高人體免疫力[14]、延緩衰老[15]、降低血液中膽固醇[16]等作用。因此黑木耳是一種營(yíng)養(yǎng)豐富、味道鮮美，并且具有藥理作用的食用真菌[17]。

游離氨基酸具有重要的生理功能和藥用價(jià)值[18]。游離氨基酸可直接被人體吸收，其成分和含量可以反映出食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，因此可以作為食用品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)[19]。關(guān)于利用氨基酸含量來(lái)進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)的研究已在多種食品上有相關(guān)報(bào)道，如花椒[20]、黃花菜[21]、百合[22]、桑椹[23]、食用蘑菇[24]、核桃[25]等。由于氨基酸種類多，利用不同的氨基酸來(lái)評(píng)價(jià)食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值可能得到的結(jié)果不同，因此利用某一種氨基酸來(lái)進(jìn)行食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的評(píng)價(jià)是不客觀的，基于此很多的研究者利用主成分分析（principal component analysis，PCA）來(lái)進(jìn)行食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的綜合評(píng)價(jià)[23?25]。主成分分析法是一種可以把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)不相關(guān)的綜合指標(biāo)的多元統(tǒng)計(jì)分析方法[26]，這一方法可以從多個(gè)影響因素中解析出主要因素來(lái)減少評(píng)價(jià)的指標(biāo)，從而簡(jiǎn)化整個(gè)評(píng)價(jià)過(guò)程[27]。主成分分析法近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)差異方面的研究，雷月等[28]利用主成分分析法綜合評(píng)價(jià)蒸谷米的品質(zhì)，得出12個(gè)品種中“玉針香”的品質(zhì)最佳。王建芳等[29]利用主成分分析法評(píng)價(jià)不同品種燕麥的品質(zhì)，在10個(gè)品種中篩選出3個(gè)品質(zhì)較好的品種。荊瑞勇等[30]利用主成分分析法綜合評(píng)價(jià)來(lái)源于黑龍江和日本的18個(gè)水稻品種的品質(zhì)，得出來(lái)源于黑龍江的龍粳39品質(zhì)最好。

目前關(guān)于黑木耳氨基酸組成及含量的研究已有少量相關(guān)報(bào)道，姜萍萍等[31]在進(jìn)行五種食用菌氨基酸含量測(cè)定及營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)的研究時(shí)對(duì)黑木耳的氨基酸種類和含量進(jìn)行了測(cè)定，彭裕紅[32]在研究段木和代料黑木耳產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)兩種栽培方式下的黑木耳進(jìn)行了氨基酸組成和含量的測(cè)定。本課題組前期對(duì)黑龍江省8個(gè)來(lái)源地的黑木耳進(jìn)行了營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)，對(duì)氨基酸總量進(jìn)行了測(cè)定，利用灰分、粗脂肪、蛋白質(zhì)、多糖、粗纖維和氨基酸總量這6個(gè)指標(biāo)對(duì)黑木耳進(jìn)行了品質(zhì)評(píng)價(jià)[33]。目前關(guān)于利用氨基酸含量對(duì)黑木耳品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)方面的研究未見報(bào)道，基于此，本研究對(duì)市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳的氨基酸組成和含量進(jìn)行測(cè)定，并進(jìn)行了主成分分析，對(duì)15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳進(jìn)行基于氨基酸含量的綜合評(píng)價(jià)，以期為不同產(chǎn)區(qū)黑木耳的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)及黑木耳產(chǎn)品的開發(fā)利用提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黑木耳 分別購(gòu)置于黑龍江、吉林、遼寧、新疆、西藏、內(nèi)蒙古、甘肅、河北、陜西、湖北、浙江、江西、四川、云南和貴州15個(gè)黑木耳栽培區(qū)，購(gòu)回后將黑木耳置于烘箱中50℃烘干至恒重，經(jīng)粉碎后過(guò)80目篩，密封?20℃保存?zhèn)溆?；茚三?德國(guó)Menbar Pure公司；氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品 美國(guó)Sigma公司；磺基水楊酸、濃鹽酸、氫氧化鈉等 均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

L-8900全自動(dòng)氨基酸分析儀 日本日立高新技術(shù)公司；Centrifuge 5424 R 德國(guó)Eppendorf；TLG-01型小型高速粉碎機(jī) 北京天利恒誠(chéng)科技有限公司；DELTA320 p H酸度計(jì) 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 黑木耳樣品前處理 參考郭嘉貴等[33]測(cè)定方法略有改動(dòng)。精確稱取各樣品粉末1.000 g，置于50 mL的離心管中，加入30 mL的超純水溶解，室溫下超聲（250 W，40 k Hz）提取30 min，每5 min震蕩使底部沉淀分散，8000 r/min離心15 min，取上清液，重復(fù)提取3次，收集上清液定容至100 mL，取上清液過(guò)0.22μm水系微孔濾膜上機(jī)待測(cè)。

1.2.2 氨基酸的分析測(cè)定 采用氨基酸自動(dòng)分析儀進(jìn)行分析測(cè)定，檢測(cè)波長(zhǎng)為440和570 nm，分離柱為陽(yáng)離子交換樹脂2619，茚三酮溶液流速為0.35 mL/min，緩沖液流速為0.40 mL/min，進(jìn)樣量為20μL。采用系統(tǒng)自帶的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)每個(gè)樣品圖譜進(jìn)行積分后選定校正文件進(jìn)行計(jì)算。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 隸屬函數(shù)值

式中：U（Xj）表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；Xj表示第j個(gè)綜合指標(biāo)，j=1,2,···,n；Xmin與Xmax分別表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的最小值與最大值[34]。

1.3.2 權(quán)重

式中：Wj表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的權(quán)重，Rj為第j個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率[35]。

1.3.3 綜合評(píng)價(jià)值

式中：D表示不同產(chǎn)區(qū)黑木耳氨基酸的綜合評(píng)價(jià)值[36]。

1.3.4 數(shù)據(jù)整理 采用Excel 2013統(tǒng)計(jì)軟件；相關(guān)性分析和主成分分析（PCA）：采用R語(yǔ)言；聚類分析：采用SPSS 20.0數(shù)據(jù)分析軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳氨基酸組成及相關(guān)性分析

從表1中所選的15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳氨基酸組成可以看出，所有產(chǎn)區(qū)的黑木耳均含有17種氨基酸，游離氨基酸總含量最高為黑龍江產(chǎn)區(qū)為，最低為甘肅產(chǎn)區(qū)。構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸為20種，其中8種為人體必需氨基酸，黑木耳中含有7種必需氨基酸，分別為甲硫氨酸（Met）、賴氨酸（Lys）、苯丙氨酸（Phe）和蘇氨酸（Thr）、纈氨酸（Val）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）。必需氨基酸含量最高為遼寧產(chǎn)區(qū)，最低為四川產(chǎn)區(qū)。黑木耳中含有的2種限制性氨基酸為甲硫氨酸（Met）和賴氨酸（Lys），對(duì)于限制性氨基酸含量最高為遼寧產(chǎn)區(qū)，最低為湖北產(chǎn)區(qū)。另外15個(gè)產(chǎn)區(qū)的黑木耳中含有全部的6種呈味氨基酸，分別為苯丙氨酸（Phe）、天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、和酪氨酸（Tyr）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala），呈味氨基酸含量黑龍江產(chǎn)區(qū)最高為47.89 mg/g，甘肅產(chǎn)區(qū)含量最低為33.81 mg/g。

表1 市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳氨基酸組成及含量（mg/g）Table 1 Amino acid composition and contentsof Auricularia auricular-judae for salefrom 15 producing areas(mg/g)

在17種氨基酸中Gly含量在4.11～6.65 mg/g之間，變異系數(shù)為12.25%，在所有氨基酸中最小，說(shuō)明黑木耳產(chǎn)區(qū)對(duì)Gly含量的影響最小。其中His含量在0.65～8.88 mg/g之間，變異系數(shù)為66.64%，在所有氨基酸中最大，說(shuō)明黑木耳產(chǎn)區(qū)對(duì)His含量的影響最大。其它15種氨基酸的變異系數(shù)介于12.25%～66.64%之間，按變異系數(shù)大小對(duì)17種氨基酸的影響進(jìn)行排序，通過(guò)變異系數(shù)的大小可知黑木耳產(chǎn)區(qū)對(duì)不同氨基酸含量的影響順序?yàn)椋篐is>Pro>Asp>Cys>Lys>Thr>Ala>Arg>Ser>Val>Glu>Tyr>Met>Phe>Ile>Leu>Gly。氨基酸含量的差異可能是因?yàn)椴煌a(chǎn)區(qū)的培養(yǎng)基質(zhì)配方不同以及基質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)成分差異所造成的。

對(duì)15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳的17種氨基酸含量進(jìn)行相關(guān)性分析（表2）可知，17種氨基酸含量之間具有不同的相關(guān)性，有正相關(guān)，也有負(fù)相關(guān)，其中Arg含量與Thr含量相關(guān)性最強(qiáng)，呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），相關(guān)系數(shù)為0.920。Ala含量與Asp含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01），且負(fù)相關(guān)性最強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)為?0.862。其他各種氨基酸含量之間均具有不同程度的相關(guān)性。但通過(guò)某一種氨基酸指標(biāo)來(lái)評(píng)定不同產(chǎn)區(qū)黑木耳的優(yōu)劣是不客觀的，因此接下來(lái)通過(guò)主成分分析進(jìn)行不同產(chǎn)區(qū)黑木耳的綜合評(píng)價(jià)。

表2 市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳氨基酸含量相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis of amino acid contents of Auricularia auricula-judae for sale from 15 commercial areas

2.2 市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳氨基酸含量的主成分分析

2.2.1 市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳氨基酸含量主成分提取

本研究以市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳的17個(gè)氨基酸含量指標(biāo)構(gòu)成17×15的矩陣，利用R語(yǔ)言對(duì)17個(gè)氨基酸含量進(jìn)行主成分分析[23]。相關(guān)矩陣的主成分分析結(jié)果見表3，可提取出4個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到89.674%，因此可以用這4個(gè)主成分代替上述的17個(gè)氨基酸指標(biāo)對(duì)15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳進(jìn)行評(píng)價(jià)和判斷。4個(gè)主成分分別定義為第1主成分、第2主成分、第3主成分和第4主成分，由表4可知其各主成分對(duì)應(yīng)特征向量為：

表3 市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳氨基酸組成主成分的特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalue of the principal components and their contribution and cumulative contribution of amino acid component of Auricularia auricular-judae for sale from 15 producing areas

表4 市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳氨基酸組成主成分的特征向量與載荷矩陣Table4 Principal component eigenvectorsand loading matrix of amino acid component of Auricularia auricular-judae for salefrom 15 producing areas

第1主成分=0.110x1+0.260x2+0.284x3+0.294x4+0.275x5+0.321x6+0.256x7?0.200x8+0.188x9+0.251x10+0.276x11+0.232x12+0.218x13+0.265x14?0.252x15+0.202x16?0.137x17

第2主成分=?0.138x1?0.234x2+0.097x3+0.022x4?0.148x5+0.019x6+0.297x7+0.385x8+0.285x9?0.150x10+0.229x11?0.243x12?0.214x13+0.173x14?0.121x15+0.414x16+0.424x17

第3主成分=0.648x1?0.016x2?0.334x3+0.178x4+0.177x5?0.120x6?0.021x7+0.109x8?0.288x9?0.174x10?0.065x11?0.169x12+0.198x13+0.108x14?0.364x15+0.063x16+0.213x17

第4主成分=0.183x1+0.304x2+0.073x3?0.310x4?0.225x5?0.104x6+0.106x7?0.214x8+0.479x9?0.352x10?0.243x11+0.285x12+0.222x13?0.075x14?0.087x15?0.068x16+0.306x17

由圖1和表3、表4可知，第1主成分的方差貢獻(xiàn)率為54.302%，在第1主成分的表達(dá)式中，Phe含量（x6）系數(shù)最大，為0.321；第2主成分的方差貢獻(xiàn)率為18.846%，在第2主成分的表達(dá)式中，Arg含量（x16）、Pro含量（x17）系數(shù)較大，分別為0.414和0.424；第3主成分的方差貢獻(xiàn)率為9.611%，在第3主成分的表達(dá)式中，Met含量（x1）系數(shù)最大，為0.648；第4主成分的方差貢獻(xiàn)率為6.914%，在第4主成分的表達(dá)式中，Ser含量（x9）系數(shù)最大，為0.479。綜合分析上述結(jié)果，Phe、Arg、Pro、Met和Ser可以作為市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳基于氨基酸含量的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

圖1 市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳氨基酸組成主成分圖Fig.1 Chart of principlecomponentsof amino acid component of Auricularia auricular-judae for salefrom 15 producing areas

2.2.2 市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳的綜合評(píng)價(jià)

2.2.2.1 隸屬函數(shù)分析 根據(jù)式（1）計(jì)算每一個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳各綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值（表5）。從表5中可以看出，在第1主成分這一綜合指標(biāo)上黑龍江產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最好，四川產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最差；在第2主成分這一綜合指標(biāo)上河北產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最好，甘肅產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最差；在第3主成分這一綜合指標(biāo)上甘肅產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最好，四川產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最差；在第4主成分這一綜合指標(biāo)上遼寧產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最好，黑龍江產(chǎn)區(qū)表現(xiàn)出的品質(zhì)最差。

2.2.2.2 各綜合指標(biāo)權(quán)重的確定 根據(jù)各綜合指標(biāo)貢獻(xiàn)率的大小，第一綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率為54.302%，第二綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率為18.846%，第三綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率為9.611%，第四綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率為6.914%，可用公式（2）求出其權(quán)重。經(jīng)計(jì)算，4個(gè)綜合指標(biāo)的權(quán)重分別為0.606，0.210，0.107和0.077（表5）。

2.2.2.3 市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳的綜合評(píng)價(jià) 根據(jù)式（3）計(jì)算市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳綜合評(píng)價(jià)即D值的大小（表5），并根據(jù)D值對(duì)不同產(chǎn)區(qū)黑木耳優(yōu)劣進(jìn)行排序。通過(guò)對(duì)D值進(jìn)行排序得出市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳基于氨基酸含量的品質(zhì)優(yōu)劣順序?yàn)椋汉邶埥?遼寧>西藏>內(nèi)蒙古>陜西>江西>浙江>河北>吉林>新疆>貴州>云南>湖北>甘肅>四川。

2.2.3 市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳聚類分析 采用組間聯(lián)接法對(duì)表5中的D值進(jìn)行聚類分析，建立了市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳聚類樹狀圖（圖2），從圖2中可以看出，聚類分析將其劃分為三大類。其中，第I類包括黑龍江、遼寧和西藏3個(gè)產(chǎn)區(qū)，其綜合評(píng)分較高；第II類包括，內(nèi)蒙古、陜西、江西、浙江、河北、吉林、新疆、貴州、云南、湖北和甘肅11個(gè)產(chǎn)區(qū)，其綜合評(píng)分居中；第Ⅲ類包括四川1個(gè)產(chǎn)區(qū)，其綜合評(píng)分較低。

圖2 市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳氨基酸組成的聚類圖Fig.2 Quality dendrogram of Auricularia auricular-judae for sale from 15 producing areas

表5 市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳綜合指標(biāo)值、權(quán)重、隸屬函數(shù)值、D值及排序Table 5 Comprehensive index values,weightiness,subordinative function values and D values of Auricularia auricular-judae for sale from 15 producing areas and quality rank

3 結(jié)論

本研究對(duì)市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳的氨基酸組成和含量進(jìn)行測(cè)定，15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳均含有17種氨基酸，黑木耳產(chǎn)區(qū)對(duì)17種氨基酸含量指標(biāo)的影響順序?yàn)椋篐is>Pro>Asp>Cys>Lys>Thr>Ala>Arg>Ser>Val>Glu>Tyr>Met>Phe>Ile>Leu>Gly；主成分分析可提取出4個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到89.674%，其中Phe、Arg、Pro、Met和Ser可以作為市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳基于氨基酸含量的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)；綜合評(píng)價(jià)出市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳基于氨基酸含量的品質(zhì)優(yōu)劣順序?yàn)椋汉邶埥?遼寧>西藏>內(nèi)蒙古>陜西>江西>浙江>河北>吉林>新疆>貴州>云南>湖北>甘肅>四川；聚類分析可將黑木耳產(chǎn)區(qū)劃分為三大類，第I類包括黑龍江、遼寧和西藏3個(gè)產(chǎn)區(qū)，其綜合評(píng)分較高；第II類包括內(nèi)蒙古、陜西、江西、浙江、河北、吉林、新疆、貴州、云南、湖北和甘肅11個(gè)產(chǎn)區(qū)，其綜合評(píng)分居中；第Ⅲ類包括四川1個(gè)產(chǎn)區(qū)，其綜合評(píng)分較低。研究結(jié)果可為不同產(chǎn)區(qū)黑木耳的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)及黑木耳產(chǎn)品的開發(fā)利用提供一定的理論參考。課題組前期對(duì)黑龍江省8個(gè)來(lái)源地的黑木耳進(jìn)行了營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)，本文測(cè)定了市售15個(gè)產(chǎn)區(qū)黑木耳氨基酸含量并對(duì)其進(jìn)行了主成分分析，關(guān)于不同產(chǎn)區(qū)黑木耳礦物質(zhì)元素含量測(cè)定及主成分分析有待進(jìn)一步的研究。