13 種常見食用菌的氨基酸組成特征及營養(yǎng)評價

熊 碧 許文遠(yuǎn) 楊清清 唐 琳 聞 勝 李永剛

（湖北省疾病預(yù)防控制中心， 應(yīng)用毒理湖北省重點實驗室， 武漢430079）

食用菌是可供人類食用的大型真菌， 又稱蘑菇（Agaricus campestris）。 我國食用菌資源豐富， 是全球最大的食用菌生產(chǎn)國和消費國， 也是最早栽培、 利用食用菌的國家之一[1～3]。 食用菌不僅味美，而且營養(yǎng)豐富， 含有豐富的蛋白質(zhì)、 氨基酸、 維生素及礦質(zhì)元素等營養(yǎng)物質(zhì)[4～5]。 同時， 其含有高分子多糖、 三萜化合物等生物活性物質(zhì)， 具有增強(qiáng)免疫力、 抗癌、 降血糖、 降血脂等保健作用， 是公認(rèn)的健康食品[6～11]。

氨基酸是蛋白質(zhì)的基本構(gòu)成單位， 是食物營養(yǎng)成分的重要指標(biāo)之一， 參與體內(nèi)眾多重要生理過程， 對維護(hù)人體的長期健康和預(yù)防慢性疾病具有非常重要的意義[12～14]。 《健康中國行動 （2019-2030年）》 指出， 近年來， 我國居民營養(yǎng)健康狀況明顯改善， 但仍面臨營養(yǎng)不足與過剩并存、 營養(yǎng)相關(guān)疾病多發(fā)等問題。 合理膳食是保證健康的基礎(chǔ)， 而食物的營養(yǎng)成分分析和營養(yǎng)價值評價是合理膳食的基礎(chǔ)。 食品中氨基酸的種類、 含量與組成是評價其營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)。 食用菌是優(yōu)質(zhì)的氨基酸來源，有“植物肉” 之稱， 其氨基酸含量優(yōu)于許多果蔬和谷物[15]。

目前， 食用菌的氨基酸評價研究比較分散，尚未有系統(tǒng)研究。 且食用菌種類繁多， 不同品種、不同產(chǎn)地間的食用菌氨基酸含量差異較大[16～18]。通過營養(yǎng)價值評價， 可以精準(zhǔn)地了解不同食用菌營養(yǎng)價值所在和限制因素， 指導(dǎo)居民通過膳食搭配，彌補(bǔ)差異， 提高膳食的營養(yǎng)價值[19]。 本研究對13種常見食用菌中氨基酸組成進(jìn)行分析及營養(yǎng)評價，研究食用菌的氨基酸營養(yǎng)價值和組成特征， 以期更好地了解和掌握食用菌的營養(yǎng)特征和不同食用菌的營養(yǎng)品質(zhì)差異， 為合理膳食、 營養(yǎng)配餐和特定人群營養(yǎng)干預(yù)提供科學(xué)依據(jù)。

一、 材料與方法

（一） 材料與試劑 13 種新鮮食用菌分別為花菇、 香菇、 蟲草花、 豬肚菇、 黑牛肝菌、 茶樹菇、雙孢蘑菇、 大球蓋菇、 蟹味菇、 杏鮑菇、 平菇、 白玉菇、 竹蓀。 根據(jù)產(chǎn)地和當(dāng)?shù)鼐用裣M習(xí)慣， 在湖北省武漢市、 隨州市隨機(jī)選擇超市或農(nóng)貿(mào)市場作為采樣點， 每種食用菌分別從9 個采樣點采集， 每種采集500 g。 將來自不同采樣點的同種食用菌進(jìn)行混合、縮分并勻漿混勻， 置于-20℃冰箱中冷凍保存。

（二） 儀器與設(shè)備 A300 全自動氨基酸分析儀（德國曼默博爾公司）； DHG-9071A 電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱 （常州諾基儀器有限公司）； AL204 萬分之一電子天平（瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司）。

（三） 實驗方法 依據(jù)GB 5009.3-2016 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》 測定水分含量； 依據(jù)GB 5009.124-2016 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測定》 測定天冬氨酸、 蘇氨酸、 絲氨酸、 谷氨酸、 脯氨酸、 甘氨酸、 丙氨酸、 纈氨酸、 蛋氨酸、 異亮氨酸、 亮氨酸、 酪氨酸、 苯丙氨酸、 組氨酸、 賴氨酸和精氨酸等16 種氨基酸的含量。 每種樣品平行測定3 次， 結(jié)果以 “平均值±標(biāo)準(zhǔn)差” 表示。

（四） 營養(yǎng)評價方法 氨基酸評分 （Amino acid score， AAS） 根據(jù)世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織 （World Health Organization/Food and Agriculture Organization of the United Nations，WHO/FAO） 提出的方法計算[20]； 氨基酸比值系數(shù)（Ratio coefficient of amino acid， RC） 和比值系數(shù)分 （Score of RC， SRC） 根據(jù)朱圣陶和吳坤[21]提出的方法計算。

AAS 是指待測樣品中的某一氨基酸含量與WHO/FAO 提出的理想模式中的相應(yīng)氨基酸含量相比較， AAS 越接近100， 蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值就越高。 AAS 值低于100 的為限制氨基酸， 最低的為第一限制氨基酸。 AAS 按照公式（1） 計算。

氨基酸比值是指一定量食物中氨基酸含量相當(dāng)于模式氨基酸的多少倍。 由于各氨基酸的比值不同， 可計算各氨基酸比值均數(shù)， 并計算RC 和SRC。 氨基酸比值、 RC 和SRC 分別按照公式（2）～（4） 計算。 當(dāng)氨基酸組成比例與WHO/FAO 氨基酸模式越接近時， 則RC 越接近1； 當(dāng)氨基酸相對過剩時， 則RC 大于1； 當(dāng)氨基酸含量不足時， 則RC 小于1， RC 最小的為第一限制氨基酸。 SRC 越接近100， 則食物蛋白質(zhì)的氨基酸組成與WHO/FAO 氨基酸模式越接近， 蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值就越高。 根據(jù)RC 和SRC， 可直觀評價食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值[21]。

（五） 數(shù)據(jù)處理 采用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理， 采用SPSS 19.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和系統(tǒng)聚類分析。

二、 結(jié)果與分析

（一） 13 種常見食用菌的氨基酸組成分析 按照GB 5009.124-2016 方法， 使用全自動氨基酸分析儀測定所采集的13 種常見食用菌的氨基酸含量，并通過水分含量折算為干重， 結(jié)果見表1～表2。13 種食用菌的蛋白質(zhì)含量、 氨基酸總量 （Total amino acid， TAA）、 必需氨基酸 （Essential amino acid， EAA） 總量、 非必需氨基酸 （Nonessential amino acid， NEAA） 總量、 鮮味氨基酸 （Umami amino acid， UAA） 總量、 必需氨基酸總量與氨基酸總量的比值（EAA/TAA）、 必需氨基酸總量與非必需氨基酸總量的比值（EAA/NEAA） 和鮮味氨基酸總量與氨基酸總量的比值 （UAA/TAA） 見表3。結(jié)果顯示， 13 種食用菌均含有16 種氨基酸， 且氨基酸總量在8.54～21.46 g/100 g 之間 （以干重計）。13 種食用菌按其氨基酸總量高低排序為： 雙孢蘑菇＞茶樹菇＞蟲草花＞香菇＞花菇＞豬肚菇＞大球蓋菇＞白玉菇＞黑牛肝菌＞平菇＞蟹味菇＞竹蓀＞杏鮑菇。

表1 13 種常見食用菌的必需氨基酸含量 （g/100 g）

表2 13 種常見食用菌的非必需氨基酸含量 （g/100 g）

表3 13 種常見食用菌的蛋白質(zhì)含量、 各類氨基酸總量及占比

13 種食用菌的必需氨基酸總量在3.13～8.16 g/100 g 之間， 其中必需氨基酸總量最高的食用菌是雙孢蘑菇， 最低的食用菌是杏鮑菇。 13 種食用菌按其必需氨基酸總量高低排序為： 雙孢蘑菇＞蟲草花＞茶樹菇＞香菇＞豬肚菇＞白玉菇＞大球蓋菇＞花菇＞平菇＞黑牛肝菌＞竹蓀＞蟹味菇＞杏鮑菇。 在必需氨基酸中， 花菇和大球蓋菇中含量最高的是賴氨酸， 豬肚菇中纈氨酸含量最高， 蟲草花和雙孢蘑菇中蘇氨酸含量最高， 其他食用菌中含量最高的均為亮氨酸。 除竹蓀中含量最低的必需氨基酸是苯丙氨酸外， 其他食用菌中含量最低的必需氨基酸是蛋氨酸。 13 種食用菌的非必需氨基酸總量在5.41～14.35 g/100 g 之間， 其中非必需氨基酸總量最高的食用菌是茶樹菇， 最低的食用菌是杏鮑菇。 可見不同食用菌雖然均含有16 種氨基酸， 但不同種類之間氨基酸含量差異明顯。

13 種食用菌中EAA/TAA 在23.3%～38.0%之間， 其中EAA/TAA 最高的食用菌是雙孢蘑菇， 最低的食用菌是花菇。 13 種食用菌中EAA/NEAA 在30.5%～61.3%之間， 其中EAA/NEAA 最高的食用菌是雙孢蘑菇， 最低的食用菌是花菇。 除花菇的EAA/NEAA 為30.5%外， 其他所有食用菌的EAA/NEAA 均大于40%， 高于甘藍(lán)、 菜花、 芹菜等常見蔬菜， 低于部分豆類蔬菜[17，22～24]， 說明食用菌是比較優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)來源。

（二） 13 種常見食用菌的鮮味氨基酸分析 食用菌以味道鮮美著稱， 這是因為食用菌含有鮮味活性物質(zhì)， 鮮味氨基酸就是其中的一類， 游離的鮮味氨基酸對食用菌的呈鮮特性具有十分重要的作用[25～27]。 谷氨酸和天冬氨酸是鮮味氨基酸中的特征氨基酸， 其中谷氨酸在食鹽存在下形成谷氨酸鈉，能呈現(xiàn)出較強(qiáng)的鮮味； 天冬氨酸的鈉鹽有特殊味感， 因此食用菌在烹調(diào)后食用都表現(xiàn)出鮮美味道。由樣品測定結(jié)果可知， 在13 種食用菌中， 含量最高的氨基酸均為谷氨酸， 含量在1.046 ～4.865 g/100g 之間， 占氨基酸總量的12.3%～28.1%。 13 種食用菌中鮮味氨基酸總量在1.82～6.36 g/100g 之間， 占氨基酸總量的20.9%～35.5%， 其中鮮味氨基酸總量最高的食用菌是茶樹菇， 其次是香菇、 花菇、 雙孢蘑菇、 蟲草花、 豬肚菇和大球蓋菇， 最低的是杏鮑菇。 馮濤等[28]和王小紅等[29]分別綜述了不同食用菌鮮味氨基酸的含量， 發(fā)現(xiàn)食用菌中谷氨酸含量是最高的， 其次是天冬氨酸。 另有陳萬超等[30]對5 個產(chǎn)地3 種市售干香菇進(jìn)行分析， 發(fā)現(xiàn)鮮味氨基酸（谷氨酸和天冬氨酸） 含量最高， 占氨基酸總量的11.8%～39.9%。 食用菌鮮味氨基酸的差異和特征， 使得不同食用菌呈現(xiàn)出不同風(fēng)味， 同時， 食用菌普遍具有鮮味氨基酸含量高的特性， 在開發(fā)食用菌風(fēng)味加工食品、 調(diào)味品上具有較好的應(yīng)用前景。

（三） 13 種常見食用菌的氨基酸營養(yǎng)評價

1. 13 種常見食用菌的必需氨基酸含量與FAO/WHO 氨基酸模式比較。 蛋白質(zhì)和氨基酸的營養(yǎng)價值， 與必需氨基酸的組成有關(guān)。 13 種常見食用菌的必需氨基酸含量與WHO/FAO 提出的標(biāo)準(zhǔn)氨基酸模式的比較結(jié)果見表4。 從表4 中可以看出， 蟲草花、 白玉菇、 平菇和竹蓀的必需氨基酸含量高于或等于WHO/FAO 模式， 其他9 種食用菌的必需氨基酸含量低于WHO/FAO 模式。 對于單個必需氨基酸而言， 所有食用菌的異亮氨酸含量均低于WHO/FAO 模式。 楊旭昆等[31]研究發(fā)現(xiàn)異亮氨酸在7 種云南野生菌中均表現(xiàn)為相對不足； 顏孫安等[17]研究發(fā)現(xiàn)閔產(chǎn)食用菌中異亮氨酸嚴(yán)重不足； 左家信等[18]研究發(fā)現(xiàn)5 種湖南產(chǎn)食用菌的限制氨基酸均為苯丙氨酸+酪氨酸或異亮氨酸， 這些發(fā)現(xiàn)與本研究結(jié)果基本一致， 表明食用菌中相對缺乏異亮氨酸。 除竹蓀外， 其他12 種食用菌的蛋氨酸含量均低于WHO/FAO 模式。 綜上可以得出， 異亮氨酸和蛋氨酸是食用菌中相對缺乏的氨基酸。

表4 13 種常見食用菌的必需氨基酸含量與FAO/WHO 模式比較結(jié)果 （mg/g 蛋白）

2. 基于ASS 的評價。 采用AAS 法對13 種常見食用菌的氨基酸組成進(jìn)行營養(yǎng)評價， 結(jié)果見表5。 結(jié)果顯示， 所有食用菌的異亮氨酸AAS 均小于100， 賴氨酸AAS 在47～109 之間， 纈氨酸AAS在69～121 之間， 蘇氨酸AAS 在88～203 之間，苯丙氨酸+ 酪氨酸AAS 在59～161 之間， 蛋氨酸AAS 在9～132 之間， 亮氨酸AAS 在56～131 之間。 該結(jié)果表明， 13 種食用菌的氨基酸組成差異較大， 對于不同食用菌， 不足和過剩的氨基酸不盡相同。 不同食用菌也表現(xiàn)出一些共性特征， 如除竹蓀的第一限制氨基酸為賴氨酸外， 其他食用菌的第一限制氨基酸均為蛋氨酸。

表5 13 種常見食用菌的AAS 評價結(jié)果

3.基于RC 的評價。 本研究也采用RC 法對13種常見食用菌的氨基酸組成進(jìn)行營養(yǎng)評價， 各必需氨基酸的RC 見表6。 從表6 中可以看出， 13 種食用菌的蘇氨酸RC 均大于1， 說明其含量相對過剩； 除竹蓀外的12 種食用菌的蛋氨酸RC 均小于1， 在0.10～0.38 之間， 說明其含量不足， 是12 種食用菌的第一限制氨基酸； 賴氨酸、 纈氨酸、 苯丙氨酸+酪氨酸、 異亮氨酸和亮氨酸的RC 不盡相同，在部分食用菌中相對不足， 而在另外一部分食用菌中相對過剩。

表6 13 種常見食用菌的RC 評價結(jié)果

從食物營養(yǎng)角度分析， 雖然竹蓀的氨基酸總量較低， 但是其氨基酸組成最為均衡。 同時， 本研究和楊旭昆等[31]、 陳巧玲等[32]、 姜萍萍等[33]學(xué)者的研究均發(fā)現(xiàn)， 食用菌具有低蛋氨酸特征。 蛋氨酸限制飲食（MRD）具有許多有益于機(jī)體健康的生理功能，尋找和開發(fā)天然低蛋氨酸的食品或低蛋氨酸的蛋白質(zhì)是實現(xiàn)MRD 的可行策略[34～35]。 在本研究中， 除竹蓀外的12 種食用菌的第一限制氨基酸均為蛋氨酸， 說明食用菌可作為天然的MRD 食材， 用于開發(fā)MRD 健康產(chǎn)品， 為MRD 的實現(xiàn)提供新思路。

4. 基于SRC 的評價。 經(jīng)計算得出， 13 種食用菌的SRC 在42.6～75.0 之間， 由高到低依次為：竹蓀（75.0） ＞黑牛肝菌（66.5） ＞白玉菇（62.4） ＞杏鮑菇（57.7）＝豬肚菇（57.7）＞大球蓋菇 （57.3） ＞蟹味菇（55.4） ＞茶樹菇（55.2） ＞香菇（53.7） ＞平菇（53.6） ＞雙孢蘑菇（50.0） ＞花菇（49.2） ＞蟲草花 （42.6）。 可見， 13 種食用菌中竹蓀蛋白質(zhì)營養(yǎng)最為均衡。 除花菇和蟲草花外， 其他食用菌的SRC 均超過50。 花菇和蟲草花因不同氨基酸含量差異較大 （RC 分別在0.14～1.71 和0.17～1.93 之間）， 變異系數(shù)較大， 導(dǎo)致其SRC 較低。

（四） 13 種食用菌的氨基酸組成聚類分析 聚類分析能在多維空間或模式空間發(fā)現(xiàn)隱藏的結(jié)構(gòu)，從而可以直觀地進(jìn)行相似品種及組分信息的綜合比較[17]。 采用組間連接法對13 種食用菌的氨基酸總量、 必需氨基酸含量、 SRC 進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果見圖1。 從歐式距離6 處， 可將13 種食用菌分為4 類： 竹蓀為一類， 其氨基酸總量較低， 但SRC 評分較高； 蟲草花為一類， 其SRC 評分較低，氨基酸總量較高； 香菇、 茶樹菇、 花菇、 雙孢蘑菇為一類， 它們的氨基酸總量和必需氨基酸含量較高； 其他7 種食用菌為一類， 它們的氨基酸總量和SRC 評分居中。 13 種食用菌中， 竹蓀為鬼筆目，蟲草花為肉座菌目， 其他食用菌均為傘形目， 聚類分析結(jié)果顯示食用菌的氨基酸組成特征與食用菌的分類相關(guān)。

圖1 13 種食用菌的氨基酸組成聚類分析圖

三、 結(jié)論

本研究對13 種常見新鮮食用菌的氨基酸組成進(jìn)行測定， 結(jié)果顯示， 13 種食用菌中均含有16 種氨基酸， 其中雙孢蘑菇的氨基酸總量和必需氨基酸總量最高， 花菇因谷氨酸等非必需氨基酸含量相對較高， 所以其EAA/NEAA 低于40%， 而其他食用菌的EAA/NEAA 均高于40%， 說明食用菌是比較優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)來源。

通過氨基酸評分和氨基酸比值系數(shù)法進(jìn)行營養(yǎng)評價， 發(fā)現(xiàn)不同食用菌的氨基酸營養(yǎng)價值存在差異， 但是也有一些共性特點。 竹蓀是氨基酸最為均衡的食用菌品種。 13 種食用菌中蘇氨酸比較豐富，而蛋氨酸相對不足， 除竹蓀的第一限制氨基酸為賴氨酸外， 其他食用菌的第一限制氨基酸均為蛋氨酸， 表明食用菌可作為潛在的天然MRD 食材， 用于開發(fā)MRD 健康產(chǎn)品。 聚類分析結(jié)果顯示， 食用菌的氨基酸組成特征與食用菌的分類相關(guān)。 本研究對食用菌的氨基酸組成進(jìn)行了測定和分析， 依據(jù)氨基酸營養(yǎng)價值評價方法對其進(jìn)行評價， 為進(jìn)一步研究利用食用菌資源、 針對不同人群構(gòu)建合理膳食提供了理論依據(jù)。