景炳年,常 霞,魏 磊,謝曉陽,周 雍,王志堯,劉雨晴,王 偉
(河南省納普生物技術(shù)有限公司,河南省植物天然產(chǎn)物開發(fā)工程技術(shù)研究中心,河南鄭州 450002)
赤松茸(Stropharia rugosoannulata)又名大球蓋菇、酒紅大球蓋菇、皺環(huán)球蓋菇,俗稱益腎菇、粗腿蘑[1],是國際菇類交易市場上的十大品種和聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)向發(fā)展中國家推薦的新菇種[2]。赤松茸作為食用菌新秀,因其食味清香,肉質(zhì)滑嫩柄爽脆,且富含18中氨基酸(包括8種人體必需氨基酸)、多種礦物質(zhì)與微量元素,以及多糖、甾醇、黃酮等生物活性成分[3-5],而被冠之“素中之葷”的美稱?,F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明,赤松茸提取物,特別是赤松茸多糖具有抗氧化、抑菌、抑制腫瘤、降血糖等藥理作用[6],因此赤松茸多糖的分離純化及功能活性尤其是抗腫瘤活性的研究已成為目前多糖領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。
我國自1992年引種成功后[7],赤松茸就因其具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值、廣闊的市場前景和較高的經(jīng)濟(jì)效益,成為各地競先引進(jìn)栽培的菌種。博愛縣竹林有千年的栽培歷史,素有“中國北方人工竹林活化石”之美稱[8],博愛縣以豐富的竹林資源和土壤硒資源為依托,在竹林間大力發(fā)展赤松茸種植產(chǎn)業(yè),取得了良好經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益,但關(guān)于竹林栽培模式對赤松茸營養(yǎng)成分、生物活性物質(zhì)及赤松茸對竹林間土壤重金屬的吸附作用尚未進(jìn)行研究。
基于此,本研究擬以博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸為研究對象,對其常規(guī)營養(yǎng)物質(zhì)、礦質(zhì)元素、游離氨基酸組成、生物活性物質(zhì)、重金屬等進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和評價(jià),旨在為當(dāng)?shù)爻嗨扇踪Y源的進(jìn)一步開發(fā)利用提供理論依據(jù)。
赤松茸 購自博愛縣祥竹種植專業(yè)合作社,產(chǎn)地博愛縣,經(jīng)河南中醫(yī)藥大學(xué)生藥學(xué)專家董誠明教授鑒定為赤松茸子實(shí)體,烘干,粉碎過篩備用;17種混合氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品(GBW(E)100062) 中國計(jì)量科學(xué)研究院;維生素A(純度≥99.30%)、維生素D(純度≥98.70%)、維生素E(純度≥98%)、維生素K1(純度≥99.70%)、維生素B1(純度≥99.50%)、維生素B6(純度≥99.90%)、煙酸(純度≥99.50%)和泛酸(純度≥99%) 切姆泰克公司;鈉、鉀、銅、鎂、鐵、鋅、錳、鈣、鉛、總砷、鎘和總汞 以上12種標(biāo)準(zhǔn)品濃度均為1000 μg/mL,國標(biāo)(北京)檢驗(yàn)認(rèn)證有限公司;硒和磷 以上2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品濃度為100 mg/L,北京壇墨質(zhì)檢科技有限公司;維生素B12試劑盒(批號:820100809)、葉酸試劑盒(批號:3201/00515) 北京智微科技有限公司。
DHG-9055A型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;ME-204型電子天平 美國Mettler公司;114搖擺式四兩裝高速中藥粉碎機(jī) 瑞安市永歷制藥機(jī)械有限公司;KQ-500E型超聲波清洗儀(功率500 W,頻率40 KHz) 昆山市超聲儀器有限公司;EYELA N-1100型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海愛郎儀器有限公司;SHB-III型水循環(huán)式真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司;智能式高溫爐 上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠;Agilent 1290高效液相色譜儀、Agilent 7900 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 美國Agilent公司;FOSS 8400全自動(dòng)定氮儀 丹麥福斯集團(tuán)公司;TU-1810型紫外分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;ICE 3500原子吸收光譜儀 賽默飛世爾科技有限公司。
1.2.1 主要營養(yǎng)成分測定方法 水分含量的測定:采用GB 5009.3-2016《食品中水分的測定》中的直接干燥法[9];灰分的測定:采用GB 5009.4-2016《食品中灰的測定》中的重量法[10];蛋白質(zhì)含量測定:采用GB 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》中凱氏定氮法[11];脂肪含量測定:采用5009.5-2016《食品中脂肪的測定》中索氏抽提法[12];粗纖維含量測定:采用GB 5009.10-2003《植物類食品中粗纖維的測定》中酸堿消煮法[13];碳水化合物含量測定:采用GB 28050-2011《預(yù)包裝食品營養(yǎng)標(biāo)簽通則》中的加減法計(jì)算[14]:總糖含量測定:采用GB/T 15672-2009《食用菌中總糖含量的測定》中苯酚硫酸法[15]。
1.2.2 維生素含量測定 維生素A、D、E的測定:采用GB 5009.82-2016《食品中維生素A、D、E的測定》[16]:維生素K1含量的測定:采用GB 5009.158-2016《食品中維生素K1的測定》[17];生素B1含量的測定:采用GB 5009.84-2016《食品中維生素B1的測定》[18];維生素B2含量的測定:采用GB 5009.85-2016《食品中維生素B2的測定》[19];維生素B6含量的測定:采用GB 5009.154-2016 《食品中維生素B6的測定》[20];食品中煙酸含量的測定:采用GB 5009.89-2016《食品中煙酸和煙酰胺的測定》[21];泛酸含量的測定:采用GB 5009.210-2016《食品中泛酸的測定》[22];維生素B12含量測定:采用維生素B12定量檢測試劑盒(化學(xué)發(fā)光法);葉酸含量測定:采用葉酸測定試劑盒(化學(xué)發(fā)光法)。
1.2.3 主要礦物質(zhì)元素含量的測定 鈉、鉀、銅、鎂、鐵、鋅、錳、鈣、硒等元素含量測定:采用GB 5009.268-2016《食品中多元素的測定》中電感耦合等離子體質(zhì)譜法和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法[23];磷含量測定測定:采用GB 5009.87-2016《食品中磷的測定》中釩鉬黃分光光法[24]。
1.2.4 游離氨基酸組成和含量測定 參照曹靜亞等的方法測定17種氨基酸[25],以2,4-二硝基氟苯(DNFB)為衍生化試劑,采用柱前衍生-高效液相色譜法測定,色譜柱為phenomenex Gemini NX-C18(4.6 mm×250 mm,5 μm),以0.05 mol/L乙酸鈉(pH6.4,含0.1% N, N- 二甲基甲酰胺)為流動(dòng)相A,以乙腈-水(1:1, v/v)為流動(dòng)相B進(jìn)行梯度洗脫,流速1 mL/min,柱溫35 ℃,檢測波長為360 nm;色氨酸采用對二甲氨基苯甲醛比色法進(jìn)行測定[26],色氨酸標(biāo)準(zhǔn)曲線按照以下方法繪制,準(zhǔn)確稱取色氨酸10 mg,加入0.1 mL 10% NaOH和少量的水溶解,用水定容至100 mL。分別取色氨酸溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL至10 mL的比色管內(nèi),各用蒸餾水定容至1 mL,加1 mL 6 mol/L的NaOH和1%對二氨基苯甲醛(用9 mol/L的硫酸溶解)5 mL,搖勻,避光反應(yīng)1 h,再加入0.2%NaNO2溶液0.05 mL,搖勻,室溫放置30 min,以空白調(diào)零點(diǎn),在595 nm波長下測定各溶液的吸收度值,樣品中色氨酸測定也參照此方法進(jìn)行。
1.2.5 氨基酸評價(jià)方法 采用FAO/WHO 建議的氨基酸評分標(biāo)準(zhǔn)模式[27]和中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所提出的雞蛋蛋白質(zhì)模式[28]進(jìn)行營養(yǎng)學(xué)評價(jià),氨基酸評分(AAS)、化學(xué)評分(CS)、必需氨基酸指數(shù)(EAAI)、生物價(jià)(BV)、營養(yǎng)指數(shù)(NI)[29]計(jì)算公式如下:
式中:n為比較的氨基酸數(shù)目;t為待測蛋白質(zhì)的氨基酸量,mg/g蛋白質(zhì);s為雞蛋蛋白質(zhì)的氨基酸,mg/g蛋白質(zhì);PP為實(shí)驗(yàn)蛋白的百分含量。
1.2.6 生物活性成分測定 總黃酮含量的測定:采用SN/T 4592-2016《出口食品中總黃酮的測定》的分光光度法[30];多糖含量的測定:采用NY/T 1676-2008《食用菌中粗多糖含量的測定》中苯酚濃硫酸法[31];還原糖含量測定:采用GB 5009.7-2016《食品中還原糖的測定》[32];三萜含量的測定采用香草醛-冰醋酸-高氯酸分光光度法[33]。
1.2.7 重金屬含量測定 鉛含量測定:采用GB 5009.12-2017《食品中鉛的測定》[34];總砷含量測定:采用GB 5009.11-2014《食品中總砷及無機(jī)砷的測定》中電感藕合等離子體質(zhì)譜法[35];鎘含量測定:采用GB 5009.15-2014《食品中鎘的測定》中石墨爐原子吸收光譜測定法[36];鉻含量測定:采用GB 5009.123-2014《食品中鉻的測定》中石墨爐原子吸收光譜測定方法[37];總汞含量測定:采用GB 5009.17-201《食品中總汞及有機(jī)汞的測定》中的原子熒光光譜分析法[38]。
1.2.8 重金屬限量標(biāo)準(zhǔn) 重金屬限量依據(jù)GB 2762-2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》[39]和NY/T 749-2018《綠色食品 食用菌》[40]。
樣品平行測定三次,使用Microsoft office Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示。
竹鄉(xiāng)赤松茸主要營養(yǎng)成分分析結(jié)果見表1。竹鄉(xiāng)赤松茸中蛋白質(zhì)、總糖和碳水化合物含量分別為34.17%±3.17%、36.67%±2.40%和45.17%±3.75%,其中竹鄉(xiāng)赤松茸中蛋白質(zhì)含量要高于文獻(xiàn)報(bào)道的赤松茸(烘干)中蛋白質(zhì)(25.75%)[4],而一般食用菌蛋白質(zhì)含量平均在19%~35%之間[41]。竹鄉(xiāng)赤松茸中粗纖維含量為7.3%,根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)-預(yù)包裝食品營養(yǎng)標(biāo)簽通則》(GB28050-2011)營養(yǎng)成分含量聲稱的要求和條件規(guī)定,膳食纖維含量須大于6 g/100 g為高或富含膳食纖維[14],說明竹鄉(xiāng)赤松茸是一種富含膳食纖維的菌類。竹鄉(xiāng)赤松茸中脂肪含量僅為1.33%左右,符合人們追求低脂健康餐飲的理念。綜合以上分析可知,竹鄉(xiāng)赤松茸是一種高蛋白、高纖維素和低脂肪且營養(yǎng)價(jià)值極高的食用菌。
表1 博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸中的主要營養(yǎng)成分Table 1 Main nutrient components of Stropharia rugosoannulata planted in Bo'ai County
由表2可知,竹鄉(xiāng)赤松茸中富含B2、B6、B12、葉酸、煙酸和泛酸等6種B組維生素,總量達(dá)463.46±15.55 mg/100 g,其中煙酸含量最高達(dá)392.053±17.200 mg/100 g,占總維生素含量的84.59%,遠(yuǎn)高于現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的赤松茸和香菇(21.31 mg/100 g)[42]中煙酸的含量;其次為葉酸,含量為55.23±1.2 mg/100 g,占總維生素含量的11.92%。B族維生素是人體基礎(chǔ)代謝和正常生理功能所必須的水溶性維生素,人體不能自行合成,需要額外補(bǔ)充[43]。因此,竹鄉(xiāng)赤松茸中可以作為補(bǔ)充B組維生素的一種重要食用菌。
表2 博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸維生素種類及含量Table 2 Types and contents of vitamin in Stropharia rugosoannulata planted in Bo'ai County
由表3可知,竹鄉(xiāng)赤松茸中含有豐富的鈉(Na)、鉀(K)、鎂(Mg)、磷(P)、鈣(Ca)等人體必需的常量元素,其含量均在1000 mg/kg以上,除鉀元素外,其它常量元素均高于現(xiàn)有文獻(xiàn)[4]報(bào)道,其中鉀的含量高達(dá)34066.7±15.28 mg/kg,磷含量8740±1.46 mg/kg,鈣的含量為1330±10.00 mg/kg,鈉含量為1214.67±14.72 mg/kg,鎂的含量為1123.33±15.28 mg/kg,竹鄉(xiāng)赤松茸中K/Na為2.8,大于1,可視為高鉀低鈉食物[45],適宜高血壓患者以及預(yù)防高血壓的健康人群食用。此外,竹鄉(xiāng)赤松茸中還富含F(xiàn)e、Zn、Mn、Se、Cu等微量元素,其中Zn/Cu為2.74<10,且Zn/Fe為0.3<1,按照Hill和Matron提出的當(dāng)Zn/Cu>10及Zn/Fe>1時(shí),理化性質(zhì)相似的元素會產(chǎn)生生物拮抗作用[46],可知竹鄉(xiāng)赤松茸中Zn、Fe、Cu含量比值合理,拮抗作用不明顯,有利于機(jī)體的吸收。博愛縣有豐富的土壤硒資源,竹鄉(xiāng)赤松茸中硒的含量較高為2.57±0.47 mg/kg,因此竹鄉(xiāng)赤松茸兼具有自身和硒的優(yōu)良效用,是一種補(bǔ)硒和保持人體健康的天然富硒食用菌。
表3 博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸礦質(zhì)元素含量Table 3 Content of mineral elements of Stropharia rugosoannulata planted in Bo'ai County
2.4.1 赤松茸中氨基酸組成及含量 赤松茸中氨基酸組成及含量測定見(表4)。從表4可知,博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸中氨基酸種類齊全,氨基酸總量高達(dá)18.89±0.87 mg/100 g,8種人體所必需氨基酸含量達(dá)11.70±0.91 mg/100 g,遠(yuǎn)高于現(xiàn)有文獻(xiàn)[47]報(bào)道,其中含量最高的是Ile,其次是Glu、Lys和Ala,Gly含量最低。E/T為61.94%,E/N為162.73%,要優(yōu)于FAO/WHO提出的理想蛋白質(zhì)模式(E/T>40%,E/N>0.60)[48],因而,從氨基酸的組成和含量來看,博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸可以作為優(yōu)良的蛋白源。
表4 博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸中氨基酸組成及含量Table 4 Composition and content of amino acids of Stropharia rugosoannulata planted in Bo'ai County
博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸中Ile含量高達(dá)6.32±0.42 mg/100 g,占氨基酸總量的33.54%±2.92%,是現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的5倍以上[47],Ile是合成人體肽類激素、酶類的原料,具有促進(jìn)蛋白質(zhì)合成和抑制其分解的效果,在肌肉蛋白代謝中發(fā)揮著重要作用[49],且常與Leu和Val組成氨基酸輸液、氨基酸口服劑,對治療腦昏迷、肝昏迷、腎病等具有顯著療效,并可取代糖代謝提供能量,是比較昂貴的氨基酸原料藥之一[50]。
2.4.2 赤松茸中必需氨基酸與FAO/WHO及雞蛋蛋白標(biāo)準(zhǔn)模式比較 基于FAO/WHO提出的評分模式及雞蛋蛋白必需氨基酸模型,對博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸中必需氨基酸進(jìn)行營養(yǎng)評價(jià),結(jié)果見表5。博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸必需氨基酸總量為71.12%,是FAO/WHO氨基酸理想模式2倍,雞蛋模式的1.4倍,其主要原因是由于博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸中Ile含量較高所致。與FAO/WHO模式相比較,博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸中Leu、Val和Met+Cys比值要低,在雞蛋蛋白模式譜中,只有Ile和Phe+Tyr的比值高,其余必需氨基酸所占比例均低于雞蛋蛋白模式。綜合分析可知,博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸的氨基酸評分與FAO/WHO蛋白標(biāo)準(zhǔn)模式相近,說明符合FAO/WHO蛋白標(biāo)準(zhǔn)模式。
以AAS和CS為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),Met+Cy評分最低,是博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸第一限制性氨基酸,第二限制性氨基酸為Leu。在蛋白源評價(jià)中,當(dāng)n=6~12時(shí),實(shí)用評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為:當(dāng)EAAI<75則為不適蛋白源,75≤EAAI≤85時(shí)為可用蛋白源,85<EAAI≤95時(shí)為良好蛋白源,EAAI>95為優(yōu)質(zhì)蛋白源[29]。博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸的EAAI值為93.19,根據(jù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),EAAI值越接近100,則蛋白與標(biāo)準(zhǔn)蛋白必需氨基酸組成越接近,越符合蛋白理想模式,營養(yǎng)價(jià)值越高,故博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸為良好蛋白源。博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸的BV值為89.88,說明蛋白質(zhì)吸收消化后的利用度比較高。營養(yǎng)指數(shù)(NI)值越高,營養(yǎng)價(jià)值就越高,博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸的NI值為31.84(表6)。
由表7可知,竹鄉(xiāng)赤松茸中多糖、還原糖和總?cè)频暮糠謩e為13.18%±0.05%、3.53%±0.31%和1.42%±0.002%,黃酮含量因低于0.05%,未檢出。多糖是赤松茸的主要活性物質(zhì),研究表明赤松茸多糖能增強(qiáng)肌體免疫功能,具有抗氧化、抗腫瘤、降血糖等廣泛生物活性[7],竹鄉(xiāng)赤松茸多糖含量要遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)[4]報(bào)道的,這可能是由于產(chǎn)地、提取及檢測方法不同所致。
表7 博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸中生物活性物質(zhì)含量Table 7 Content of bioactive substances of Stropharia rugosoannulata in Bo'ai County
由表8可知,竹鄉(xiāng)赤松茸中檢測出5種重金屬,說明其對砷、汞、鉛、鎘、鉻均有一定的富集作用,其中總砷含量最高,達(dá)1.31 mg/kg;其次是總鉛,含量為0.93 mg/kg;其余3種重金屬含量均在0.4 mg/kg以下。參照GB 2762-2017 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量和NY/T749-2018綠色食品 食用菌標(biāo)準(zhǔn)限值范圍可知,竹鄉(xiāng)赤松茸中僅有總砷含量超出了這2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)限值范圍,這可能與該樣品采集地土質(zhì)中含有較多砷元素有關(guān)。
表8 博愛縣竹鄉(xiāng)赤松茸中重金屬含量Table 8 Content of heavy metal of Stropharia rugosoannulata in Bo'ai County
綜合以上檢測分析結(jié)果可知,竹鄉(xiāng)赤松茸是一種高蛋白、高纖維素、低脂肪、礦物質(zhì)和B族維生素豐富且富含多糖、三萜等功能性成分的食用菌。但由于竹鄉(xiāng)赤松茸與現(xiàn)有林下及大棚種植模式的差異,加之博愛土壤豐富的硒資源,導(dǎo)致了竹鄉(xiāng)赤松茸與其它種植模式的赤松茸在氨基酸組成、礦物質(zhì)、多糖及硒含量方面存在著一定的差異,因此竹鄉(xiāng)赤松茸不僅保留了其它栽培模式下赤松茸的營養(yǎng)價(jià)值,而且較高的Ile、多糖和硒含量以及豐富的B族維生素為竹鄉(xiāng)赤松茸資源高值化開發(fā)利用提供了新的思路。
Ile是人體8種必需的氨基酸之一,是合成人體肽類激素、酶類的原料,具有促進(jìn)蛋白質(zhì)合成和抑制其分解的效果,在食品和醫(yī)藥行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用及商業(yè)價(jià)值,價(jià)值比較昂貴。竹鄉(xiāng)赤松茸中Ile含量高達(dá)6.32±0.42 mg/100 g,占氨基酸總量的33.54%±2.92%,因此可以將竹鄉(xiāng)赤松茸作為一種提煉Ile的天然原料。
竹鄉(xiāng)赤松茸富含維生素B2、B6、B12、葉酸、煙酸、泛酸等6種B族維生素,尤其是煙酸含量高達(dá)392.053±17.200 mg/kg,因此竹鄉(xiāng)赤松茸是一種有效補(bǔ)充B族維生素的天然食材,基于這個(gè)特性,可以將竹鄉(xiāng)赤松茸開發(fā)成富含B組維生素的功能性產(chǎn)品或者提取煙酸的原料。
博愛豐富的土壤硒資源,使得竹鄉(xiāng)赤松茸中Se的含量高達(dá)2.57±0.47 mg/kg,硒是人體的必需微量元素,在人體各項(xiàng)生理功能的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要的作用,可以將竹鄉(xiāng)赤松茸中作為天然的補(bǔ)硒食品或開發(fā)成補(bǔ)Se硒產(chǎn)品。
多糖是赤松茸的主要功能活性成分之一,尤其是在抗腫瘤方面表現(xiàn)出了巨大的潛力,而竹鄉(xiāng)赤松茸中多糖含量是其它栽培模式下的1.5倍以上[51-53],且富含有機(jī)硒,因此竹鄉(xiāng)赤松茸在提高免疫力,增強(qiáng)人體抗腫瘤能力方面比其它赤松茸更具優(yōu)勢,但尚未見竹鄉(xiāng)赤松茸在這方面的研究。鑒于此,本實(shí)驗(yàn)室下一步將重點(diǎn)對竹鄉(xiāng)赤松茸多糖提取工藝及功能活性進(jìn)行研究,以期為竹鄉(xiāng)赤松茸資源的合理開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。