基于主成分分析的白靈菇預煮液酶解研究

王肖莉 薛淑靜 周 明，2 李 露 程 薇，2 關 健 楊 德（.湖北省農業科學院農產品加工與核農技術研究所，湖北 武漢 430064；2.湖北農業科技創新中心農產品加工與核農技術分中心，湖北 武漢 430064）

白靈菇中含有大量的真菌多糖，能增強機體免疫功能，具有抗病毒和抗腫瘤作用［3，4］。預煮工藝是白靈菇生產罐頭等必備的生產工序，在該過程中大量營養成分會溶于預煮液中。鄭桂香等［5］發現平菇殺青后干物質損失高達23.45%；Biekman等［6］也提出雙孢菇在漂燙過程中會損失部分甘露醇。在實際生產中預煮液基本處于廢棄狀態，極浪費資源。關于預煮液的應用研究主要集中在制作醬油、食醋、浸膏等初級加工方面［7－9］。本課題組［10］前期對白靈菇預煮液的主要營養風味進行評價，開發了沙拉醬產品。但預煮液中殘留有大量的白靈菇碎片且褐變嚴重，影響了后續加工產品的品質，目前尚無相關研究。酶技術不僅可以有效破壞食用菌細胞壁的致密結構，促進多糖、蛋白質等功能物質溶出，還可將大分子物質酶解為小分子物質，改善產品風味。本研究擬以游離氨基酸、可溶性糖、亮度L＊、綠紅值a＊、藍黃值b＊為評價指標，通過主成分分析法篩選不同的生物酶，對預煮液進行品質影響分析，以期改善預煮液的色度和風味，進一步提高預煮液的營養價值。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

白靈菇預煮液：可溶性固形物為2%，吉陽食品（廣水）有限公司；

食用菌水解酶A01、纖維素酶：酶活力1萬U/g，南寧龐博生物工程有限公司；

食用菌水解酶A02：酶活力10萬U/g，南寧龐博生物工程有限公司；

中性蛋白酶、風味蛋白酶：酶活力6萬U/g，武漢市華順生物技術有限公司；

木瓜蛋白酶：酶活力6 000U/mg，武漢市華順生物技術有限公司。

初中數學，我們對單動點的問題研究得比較深刻，例如探究其軌跡路徑，從而為解決后續問題(最值，路徑長等)提供依據.可是在復習階段，筆者遇到了一類比較有意思的問題，在2018年中考中也有現身——雙動點下的第三動點問題，筆者癡迷其中，并做了相關研究，請教了物理老師，對“杠桿原理”和“速度的分解與合成”作重新認知，卻又兜兜轉轉，一晌頓悟，借高中的向量原理和法則可解決該類問題，與讀者分享.

1.2 主要儀器與設備

全自動色差計：SC－80C型，北京康光儀器有限公司；

紫外可見分光光度計：752型，上海光譜儀器有限公司；

折光儀：WAY－2W型，上海精密科學儀器有限公司；

筆式pH計：RPB20型，上海羅素科技有限公司。

1.3 試驗方法

分別采用食用菌水解酶A01、食用菌水解酶A02、纖維素酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和風味蛋白酶6種酶對白靈菇預煮液進行酶解，酶解條件見表1，加酶量均為0.2%，以游離氨基酸、可溶性糖含量和亮度L＊、綠紅值a＊、藍黃值b＊為評價指標進行分析。

表1 6種酶的酶解條件Table 1 The hydrolysis conditions of six enzymes

1.4 指標測定

（1）可溶性固形物：采用折光儀法；

（2）可溶性糖的測定：按NY/T 1278—2007執行；

（3）游離氨基酸的測定：按GB/T 8314—2002執行；

（4）色差的測定：采用SC－80C全自動色差計L＊值、a＊值、b＊值模式測定，其中L＊值表示明度指數，隨著L＊的增大，亮度越大，越接近于白色；a＊值表示綠紅指數，a＊＝0時為灰色，a＊＞0時，取值越大越接近于純紅色，反之越小越接近于純綠色；b＊值表示藍黃指數，b＊＝0時為灰色，b＊＞0時，取值越大越接近純黃色，反之越小越接近于純藍色［11］。

1.5 數據分析

采用Excel 2010和DPS 7.05進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 酶解對白靈菇預煮液品質的影響

由表2可知，酶解對白靈菇預煮液游離氨基酸含量變化有極顯著影響（P＝0.000 1），其酶解效果順序為中性蛋白酶＞食用菌水解酶A01＞木瓜蛋白酶＞風味蛋白酶＞食用菌水解酶A02＞纖維素酶。對于游離氨基酸來說，蛋白酶的作用效果要優于纖維素酶，這與酶的作用機理相關。纖維素酶是通過破壞細胞壁的致密結構，促進細胞內有效成分溶出；而蛋白酶是直接作用于蛋白質，將其降解為分子量較小的活性寡聚肽、氨基酸等。風味蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶3種蛋白酶中風味蛋白酶的效果最差，主要是因為風味蛋白酶是內切酶和外切酶的混合酶，其主要作用是從蛋白質末端切除疏水氨基酸，使末端疏水氨基酸游離，以降低苦味等不良風味；木瓜蛋白酶和中性蛋白酶均具有較強的蛋白降解能力，其中，中性蛋白酶效果最好。

表2 酶種類對白靈菇預煮液游離氨基酸和可溶性糖含量的影響Table 2 Effect of six enzymes on the content of free amino acid and resolvable sugar in Pleurotus nebrodensis cooking juices（n＝3）

表2 酶種類對白靈菇預煮液游離氨基酸和可溶性糖含量的影響Table 2 Effect of six enzymes on the content of free amino acid and resolvable sugar in Pleurotus nebrodensis cooking juices（n＝3）

同列中不同英文字母表示在P＝0.05水平上有顯著性差異，有相同字母則差異不顯著；↓ 表示與對照相比，下降率。

酶種類游離氨基酸含量/（mg·mL－1）提高率/%可溶性糖含量/（10－2 mg·g－1）提高率/%對照 1.09±0.131e — 33.50±2.82d —食用菌水解酶 A01 1.56±0.025b 43.1 41.06±2.75bc 22.57食用菌水解酶 A02 1.21±0.030d 11.1 34.50±3.35d 3.00纖維素酶 1.07±0.027e ↓1.8 47.33±1.62a41.28中性蛋白酶 1.69±0.017a55.0 37.70±3.05cd 12.50木瓜蛋白酶 1.53±0.010b 40.3 42.87±2.41ab 27.97風味蛋白酶 1.40±0.020c 28.4 46.27±1.55a 38.12

酶解對白靈菇預煮液可溶性糖含量變化有極顯著影響（P＝0.000 1），其酶解效果順序為纖維素酶＞風味蛋白酶＞木瓜蛋白酶＞食用菌水解酶A01＞中性蛋白酶＞食用菌水解酶A02。就可溶性糖來說，纖維素酶的作用效果優于蛋白酶，食用菌水解酶A01優于食用菌水解酶A02。食用菌水解酶A01與食用菌水解酶A02是復合酶，各種酶之間的相互作用還需進一步研究。

由圖1可知，纖維素酶、風味蛋白酶可以明顯提高預煮液的亮度L＊；以a＊值降低量為評價指標，酶解效果順序為風味蛋白酶＞木瓜蛋白酶＞中性蛋白酶＞纖維素酶＞食用菌水解酶A02＞食用菌水解酶A01。

中性蛋白酶使預煮液的b＊值加大，即預煮液黃色稍加重，其余酶均降低了預煮液的黃色，其中纖維素酶、風味蛋白酶、木瓜蛋白酶降低的幅度稍大。

圖1 酶對白靈菇預煮液的L＊、a＊、b＊值影響Figure 1 Effect of six enzymes on the L＊，a＊，b＊value in Pleurotus nebrodensis.cooking juices

2.2 基于主成分分析的酶解效果評價

對樣品的游離氨基酸、可溶性糖、L＊、a＊、b＊進行主成分分析，結果見表3。每個主成分皆反映了一定的原始變量的信息，特征值代表主成分反映原始變量信息的數量，其總和為原始變量的個數，即為5。對原始數據進行處理，處理公式（1）～（4）：

式中：

xij——第i個樣品第j個指標；

——標準化處理的數值；

樣本相關系數矩陣的計算：

式中：

用雅克比方法求相關系數矩陣R的特征值（λ1，λ2，…，λp）和相應的特征向量ai＝（ai1，ai2，…，aip）（i＝1，2，…，p）。

其每個主成分系數計算公式［15］：

得出W1＝0.718，W2＝0.282；綜合得分：Yi＝AiW1＋BiW2。由表4可知，風味蛋白酶酶解樣品得分最高，其次是木瓜蛋白酶和纖維素酶酶解樣品，對照樣品的綜合得分最低。

表3 主成分的特征值及累計方差貢獻率表Table 3 Table principal compounds cumulated variance contribution rate

表4 不同樣品標準化主成分得分及排名Table 4 Value and ranking between different samples of the comprehensive evaluation

3 結論

以游離氨基酸、可溶性糖、亮度L＊、綠紅值a＊、藍黃值b＊為評價指標，采用主成分分析法比較了食用菌水解酶A01、食用菌水解酶A02、纖維素酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、風味蛋白酶對白靈菇預煮液的酶解效果，得出風味蛋白酶酶解效果最好。風味蛋白酶提高了白靈菇預煮液的游離氨基酸和可溶性糖含量，同時使預煮液更加清澈、透亮，可為提高其加工產品質量提供參考。

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2 薛淑靜，李露，關鍵，等.白靈菇預煮液主要營養與風味分析評價［J］.農產品加工，2013（10）：81～83.

3 胡清秀，鄧華平.百靈側耳栽培技術的研究［J］.食用菌學報，2001，8（4）：38～42.

4 楊海燕，張照紅，譚惠林，等.阿魏菇乙醇提取對S（180）對小鼠免疫功能的影響［J］.食品研究與開發，2008，29（7）：43～45.

5 鄭桂春，李鳳翔，崔喜江，等.平菇殺青液的加工利用二例［J］.河北農業科技，1990（10）：25.

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