不同食藥用菌蛋白質營養(yǎng)價值的化學計量學分析

于士軍，徐馨怡，曾婷婷,2，李向東，柴新義

（1.滁州學院 生物與食品工程學院，安徽 滁州 239000；2.合肥工業(yè)大學 食品與生物工程學院，安徽 合肥 230009）

食藥用菌是可供人食用或藥用的大型高等真菌，多屬子囊菌亞門和擔子菌亞門[1]。目前我國已知的食用菌有1000 多種[2]，其中可人工栽培的食藥用菌有100 多種，常見的售賣栽培類食藥用菌有20 多種[3,4]。我國食藥用菌占全球食藥用菌工廠化總產(chǎn)量的43%，栽培最多的是金針菇，依次為杏鮑菇、雙孢菇、真姬菇、香菇、蟹味菇等，且種類不斷豐富[5]。

食藥用菌一般低脂低熱量，富含蛋白質、多糖、氨基酸、維生素、麥角固醇、礦物質等營養(yǎng)素[6,7]，具有豐富的營養(yǎng)價值和藥用價值，深受消費者喜愛。氨基酸含量和組成是評價食藥用菌營養(yǎng)價值的重要指標[8]。新鮮食藥用菌蛋白質含量一般為3%左右，烘干后為40%以上[9]。食用菌的蛋白質不僅可以提供能量，還可提供多種人體必需氨基酸，是重要的氨基酸天然寶庫[10]。有些食用菌含有豐富的精氨酸、賴氨酸，對小孩智力發(fā)育能提供一定幫助[11]。同時，氨基酸也是食用菌重要的呈味物質[8]。許多食用菌富含游離氨基酸、有機酸、呈味核苷酸等鮮味物質被開發(fā)成調味品[12-14]。食用菌不僅具有營養(yǎng)功能和呈味作用，而且具有抗炎、抗氧化、抗癌、免疫調節(jié)和改善糖尿病等生理功能[15-17]，而具有重要的藥用價值[18]。食藥用菌是公認的健康食品，將成為人類主要的蛋白質食品之一[19]。

在以往的研究中，多偏重對單個或少數(shù)食用菌品種的營養(yǎng)分析，對不同菌類之間的營養(yǎng)成分缺乏系統(tǒng)比較[19]。為系統(tǒng)比較多種食藥用菌的營養(yǎng)價值，本研究對33種不同食藥用菌的蛋白質和氨基酸組成進行測定，并運用主成分分析法和聚類分析法對蛋白質營養(yǎng)價值數(shù)據(jù)進行了分析，為食藥用真菌資源特別是珍惜食藥用真菌的開發(fā)應用以及消費者對食藥用菌的綜合了解提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

平菇、草菇、杏鮑菇、茶樹菇、真姬菇、鮑魚菇、鳳尾菇、竹蓀、青頭菌、猴頭菇、口蘑、紅菇、雞樅菌、姬菇、秀珍菇、蟬花、蛹蟲草、灰樹菇、元蘑、黃牛肝菌、美味牛肝菌、金錢菇、金針菇、姬松茸、雙孢菇、榛蘑、香菇、滑子菇、雞腿菇、羊肚菌、黑虎掌菌、黃金耳、紅牛肝菌，市售。

茚三酮（分析純，北京科學儀器有限公司）；乙酸、乙酸鉀、氫氧化鋰、三水乙酸鈉（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）；鹽酸（分析純，上海振企化學試劑有限公司）；甲醇、異丙醇（色譜純，天津市科密歐化學試劑有限公司）。

1.2 儀器與設備

全自動氨基酸分析儀（S-433D），德國賽卡姆；杜馬斯定氮儀（rapid N exceed），艾力蒙塔貿(mào)易上海有限公司；真空泵（DP-01），天津市東康科技有限公司；冰箱（BCD-216L3CK），合肥美菱有限公司；電子分析天平（FA2204B），上海越平科學儀器有限公司；小型高速粉碎機（JP-400B），浙江永康市久品工貿(mào)有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9070B）：上海中賢恒溫設備廠。

1.3 方法

將各種食藥用菌置于70℃烘箱中烘干，粉碎，過100目篩，保存于4℃冰箱，備用。

參照GB5009.124-2016測定不同食藥用菌中氨基酸含量和組成[20]。

蛋白質按照參考文獻[21]中杜馬斯燃燒法測定33種食藥用菌中蛋白質的含量。

氨基酸評分（AAS）、化學評分（CS）、必需氨基酸指數(shù)（EAAI）采用參考文獻[22]的方法計算，生物價（BV）和營養(yǎng)指數(shù)（NI）采用參考文獻[23]的方法計算，氨基酸比值系數(shù)分（SRCAA）采用參考文獻[24]的方法計算。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用SIMCA 13.0 對各食藥用菌的氨基酸數(shù)據(jù)進行主成分分析，用NCSS 2007軟件對各種食藥用菌的氨基酸數(shù)據(jù)進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 不同食藥用菌氨基酸和蛋白質含量測定

根據(jù)實驗測定的33 種食藥用菌樣品的氨基酸和蛋白質含量見表1 所示，結合陳巧玲等人的方法分別計算出不同食藥用菌的總必需氨基酸（TEAA）、化學評分（CS）、氨基酸評分（AAS）、必需氨基酸指數(shù)（EAAI）、生物價（BV）、營養(yǎng)指數(shù)（NI）和氨基酸比值系數(shù)分（SRCAA）等蛋白質營養(yǎng)價值評價指標，如表2所示。

表1 不同食藥用菌氨基酸和蛋白質含量（%）

續(xù)表

2.2 蛋白質營養(yǎng)價值指標分析

評價蛋白質優(yōu)劣的方式中較常用的方式是計算氨基酸比例。1973 年世界衛(wèi)生組織（WHO）和聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）提出的蛋白質營養(yǎng)價值必需氨基酸模式進行比較，或者同營養(yǎng)價值與人體需要最為接近的雞蛋評分模式對比[25]。由表2 可知：鮑魚菇、羊肚菌的TEAA、CS、AAS、EAAI、BV、NI 均較高，黃金耳TEAA、CS、AAS、EAAI、BV 較高，紅菇、竹蓀、元蘑和紅牛肝菌的TEAA、EAAI、BV較高。

表2 不同食藥用菌蛋白質的TEAA、CS、AAS、EAAI、BV、NI、SRCAA

氨基酸評分（AAS）是目前廣為應用的一種食物蛋白質價值評價方法[26]，AAS 為實驗蛋白質中某一必需氨基酸占WHO/FAO評分模式中相應氨基酸含量的百分比[27]。氨基酸評分越高，表示該蛋白質的營養(yǎng)價值就越高。在WHO/FAO 評分模式中，黃金耳和元蘑的氨基酸評分值較高，分別為74.63 和68.23。蟬花和真姬菇的氨基酸評分較低，分別為35.78和35.25。

化學評分[27]（CS）是測定評價待測蛋白質中某一必需氨基酸的相對含量與標準雞蛋白中相應必需氨基酸相對含量的接近程度。CS 值越接近100，與評分模式氨基酸組成越接近，蛋白質價值就越高[28]。雙孢菇、姬菇、口蘑和金針菇的化學評分較高，均接近90.00，與標準雞蛋蛋白的必需氨基酸的相對含量接近。蛹蟲草和蟬花的化學評分較低，分別為62.39和63.00。

必需氨基酸指數(shù)（EAAI）是評價蛋白質質量的參數(shù)，EAAI 值越接近100，食物蛋白與標準蛋白的必需氨基酸組成越接近，營養(yǎng)價值越高[29]，由表2 可以看出，黃金耳的EAAI 最高，為67.52，其營養(yǎng)價值相對較高，其次是紅菇，為66.65，青頭菌和真姬菇較低，分別為37.58和36.73。

蛋白質的生物價（BV）是一種評估蛋白質營養(yǎng)價值的生物方法，指每100g食物來源蛋白質轉化成人體蛋白質的質量，由必需氨基酸的絕對質量、所占比重、必需氨基酸與非必需氨基酸的比例、蛋白質的消化率共同決定。BV 值越高，該種蛋白質消化吸收后的利用程度越高，由表2可以看出，黃金耳的生物價最高，為61.90，表明其吸收利用程度最高，其次是紅菇，為60.95，真姬菇的生物價最低，僅為28.33。

營養(yǎng)指數(shù)[30]（NI）綜合考慮了食物中蛋白質的含量和必需氨基酸的組成兩個因素，NI 越高，營養(yǎng)價值就越高。由表2 可以看出，秀珍菇的NI 最高，為20.22，紅菇其次，為20.11，猴頭菇和黃金耳的NI 最低，分別為7.82和7.63。

SRCAA 用各種必需氨基酸偏離氨基酸模式的離散程度來評價蛋白質質量，氨基酸的比值系數(shù)分越接近100，其蛋白質氨基酸組成與FAO/WHO 模式氨基酸組成越一致[31]。雙孢菇的SRCAA 最高，為91.62，氨基酸組成均衡性最高，其次是口蘑，為88.70，黑虎掌菌、鮑魚菇、鳳尾菇、平菇、灰樹花、青頭菌、金錢菇、姬松茸和羊肚菌等SRCAA 較高，均在85.00 以上，說明這些食藥用菌的氨基酸組成均衡性較高，而蛹蟲草、竹蓀、蟬花和紅牛肝菌的SRCAA 較低，均在70.00 以下，其中蛹蟲草最低，為62.65。

2.3 主成分分析

利用SIMCA 13.0 對33 種食藥用菌樣品中的7個指標進行主成分分析，得到相關矩陣的特征值和方差貢獻率。提取得到3 個主成分，其特征值分別為3.96、1.72 和0.98，方差貢獻率分別為56.61%、24.52%和14.01%，累積方差貢獻率為95.14%，大于85%。涵蓋了絕大部分信息，可以較好地反映食藥用菌中的營養(yǎng)價值信息。分別以第1、2主成分和第1、3 主成分為變量作圖得到主成分分析的2 維載荷圖，如圖1 所示。通過各變量的載荷圖可以直觀看出各變量之間的關系。在第一主成分正方向，EAAI、BV、TEAA 均距離原點較遠，他們與第一主成分有較高的正相關性。在第二主成分的正方向，CS、SRCAA 距離原點較遠，他們與第二主成分有較高的正相關性。在第三主成分的正方向，NI距離原點較遠，表明它與第三主成分有較高的正相關性。根據(jù)各主成分的貢獻率，說明對食藥用菌蛋白質營養(yǎng)價值影響較大的指標是EAAI、BV和SRCAA。

圖1 主成分分析載荷圖

2.4 聚類分析

將33 種食藥用菌蛋白質的TEAA、CS、AAS、EAAI、BV、NI和SRCAA 營養(yǎng)價值指標數(shù)據(jù)進行標準化處理，然后采用Ward 連接法和歐氏距離進行聚類分析，結果如圖2 所示。從組內連接值6.25 處進行劃分，將33 種食藥用菌分為5 組，第1 組包括黃金耳、元蘑、紅菇、鳳尾菇、草菇、灰樹花、黃牛肝菌、鮑魚菇、茶樹菇、羊肚菌和金錢菇11 種，該類組的食藥用菌蛋白質的總必需氨基酸、必需氨基酸指數(shù)、生物效價和氨基酸評分等均較高，是蛋白質營養(yǎng)價值最好的一組。第2 組包括竹蓀、紅牛肝菌和蛹蟲草3 種，該類組的食藥用菌蛋白質的總必需氨基酸、必需氨基酸指數(shù)、生物效價和營養(yǎng)指數(shù)均較高，為蛋白質營養(yǎng)價值較高的組。第3組包括猴頭菇、金針菇、雞腿菇、雞樅菌、榛蘑、黑虎掌菌、滑子菇、平菇、香菇和杏鮑菇10種，該組食藥用菌蛋白質的各項營養(yǎng)指標處于中等水平，為蛋白質營養(yǎng)價值中等組。第4 組包括姬松茸、美味牛肝菌、秀珍菇、口蘑、姬菇和雙孢菇6種，該組樣品化學評分和營養(yǎng)指數(shù)相對較高。第5組包括青頭菌、真姬菇和蟬花3 種，總必需氨基酸、必需氨基酸指數(shù)、生物效價和氨基酸評分等均較低。

圖2 聚類分析圖

3 討論與結論

食藥用菌由于其營養(yǎng)價值及美味的口感已成為餐桌上不可缺少的食材。本研究對市場上常見的33 種食藥用菌的蛋白質營養(yǎng)價值進行了系統(tǒng)分析，結果顯示秀珍菇的總氨基酸含量最高達25.07%，其必需氨基酸含量最高達8.04%。其次是紅菇和口蘑，分別達到8.03%和7.36%；紅牛肝菌、茶樹菇、紅菇、竹蓀、黑虎掌菌和青頭菌的必需氨基酸含量占總氨基酸含量的比例均在38%以上。紅牛肝菌蛋白質的氨基酸組成符合優(yōu)質蛋白質的標準，竹蓀、茶樹菇、紅菇、黑虎掌菌和青頭菌接近優(yōu)質蛋白質的標準。

蛋白質營養(yǎng)價值分析表明黃金耳EAAI 值和BV 值最高，秀珍菇和紅菇的NI 值較高，雙孢菇的SCRAA最高為91.62，氨基酸組成均衡性最高；其次是口蘑，為88.70。黑虎掌菌、鮑魚菇、鳳尾菇、平菇、灰樹花、青頭菌、金錢菇、姬松茸和羊肚菌等SRCAA 較高，均在85.00 以上，說明這些食藥用菌的氨基酸組成均衡性較高。不同食藥用菌蛋白質營養(yǎng)價值指標的主成分分析表明前3個主成分的累積方差貢獻率達到95.14%，聚類分析將33 種食藥用菌根據(jù)蛋白質營養(yǎng)價值指標分成了5 類，分別包含11種、3種、10種、6種和3種食藥用菌。