5種市售工廠化栽培杏鮑菇的氨基酸組成及蛋白質營養分析

陳洪雨，鮑大鵬，康前進，龔二生，王 瑩，萬佳寧，李 燕，吳瑩瑩*

（1上海市農業科學院食用菌研究所，國家食用菌工程技術研究中心，農業部南方食用菌資源利用重點實驗室，上海201403；2上海交通大學生命科學技術學院，微生物代謝國家重點實驗室，上海200240；3沈陽農業大學食品學院，沈陽110866）

杏鮑菇，學名刺芹側耳（Pleurotus eryngii），是側耳科側耳屬的大型食用真菌［1］，原產南歐、中亞和北非，現廣泛栽培于日本、中國和美國［2-4］。我國的杏鮑菇產業在2011年后進入規模化擴張階段［2］，至2017年，我國杏鮑菇日產量達3 500 t，在工廠化生產的食用菌中排名第二［3］。隨著杏鮑菇產量的提高和農藝性狀的改良，各企業產品的同質化問題逐漸顯現。開發更符合消費者健康營養需求的杏鮑菇品種，首先需要對不同企業的產品進行品質評價。主成分分析（Principle component analysis，PCA）是一種數據集簡化方法，通過降維的方式建立綜合指標來區分樣品特征［5-6］，適用于食物成分分析和綜合品質評價［7-8］。

杏鮑菇不僅肉質肥厚、口感鮮美，而且營養豐富，含有多種活性物質［9-12］。蛋白質營養是衡量食物營養的重要組成部分，可依照氨基酸平衡模式譜，采用多種參數如氨基酸評分、化學評分、氨基酸比值系數和必需氨基酸指數等［13-16］進行評價。目前，國內的蛋白質營養研究大多基于聯合國糧農組織（Food and Agriculture Organization，FAO）在20世紀提出的系列模式譜［17-19］，鮮有采用分別由美國科學院醫學研究所（Institute of Medicine，IOM）和世界衛生組織/聯合國糧農組織/聯合國大學（World Health Organization/Food and Agricultural Organization/United Nation University，WHO/FAO/UNU）發布的兩版新的模式譜［20-21］。新版的模式譜綜合了權威機構最新的臨床營養、生物利用率、人群適應性、食物矩陣等研究結果，在舊版的基礎上有較大的更新。本研究首次以2種新版模式譜為依據，采用主成分分析方法分析上海地區5種市售工廠化栽培杏鮑菇中必需氨基酸分布及產品之間的差異，對杏鮑菇開展蛋白營養的系統評估，以期為建立杏鮑菇的品質評價體系和探究食用菌營養的生物學基礎提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

杏鮑菇樣品統一采購自上海市江橋批發市場，收集成熟子實體鮮品，編號為A—E。A為久禾生物科技發展有限公司生產的久青禾牌杏鮑菇，產地江蘇鹽城；B為百菇盛農業發展有限公司生產的百菇盛牌杏鮑菇，產地江蘇鹽城；C為江蘇潤正生物科技有限公司生產的正星牌杏鮑菇，產地江蘇昆山；D為三盛鑫生物科技有限公司生產的三盛鑫牌杏鮑菇，產地江蘇南通；E為閩源食用菌科技發展有限公司生產的洲緯牌杏鮑菇，產地江蘇鹽城。

茚三酮及緩沖液，日本日立集團；濃硫酸（體積分數98%）、硫酸銅、硫酸鉀、濃鹽酸（體積分數37%）、硼酸、檸檬酸、檸檬酸鈉、氫氧化鋰、氫氧化鈉、氯化鈉均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

FB224自動內校電子分析天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；DHG-9246A電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精密實驗設備有限公司；Scientz-48樣品研磨機，寧波新芝公司；Kjeltec 8400全自動凱氏定氮儀，丹麥FOSS公司；835-50型氨基酸自動分析儀，日本日立公司。

1.2 方法

1.2.1 取樣及樣品預處理

從各家企業產品中選擇成熟度相近、無腐敗變質、無機械損傷的杏鮑菇子實體約500 g，用樣品研磨機粉碎，充分混合后，稱取50 g待用。

1.2.2 子實體水分含量的測定

樣品預處理后，參照國家標準GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》［22］，稱取5—10 g試樣，采用直接干燥法在105℃干燥箱中干燥至恒重，計算水分含量。

1.2.3 子實體蛋白質含量的測定

依據國家標準GB 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》［23］，隨機稱取2—5 g預處理后的樣品（精確至0.001 g），使用Kjeltec 8400全自動凱氏定氮儀測定杏鮑菇子實體中的蛋白質含量。

1.2.4 氨基酸的測定

采用日立835-50氨基酸自動分析儀，依據國家標準GB/T 18246—2000《飼料中氨基酸的測定》［24］、GB/T 15399—94《飼料中含硫氨基酸測定方法 離子交換色譜法》［25］、GB 5009.124—2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸的測定》［26］分別對樣品中的色氨酸（堿水解法）、半胱氨酸（過氧化酸氧化法）和其他16種氨基酸（酸水解法）進行測定。

1.2.5 必需氨基酸的主成分分析

采用SPSS 22.0軟件進行必需氨基酸的多變量分析，運用Pearson相關系數矩陣對標準化后的數據集進行主成分分析。

1.2.6 氨基酸營養特征評估

各參數均采用現行最新標準計算：氨基酸評分（Amino acid score，AAS）依據WHO/FAO/UNU聯合發布的模型［21］計算；IOM模式評分及蛋白完全性分析參照IOM的指南［20］分析；化學評分（Chemical score，CS）采用Seligson等［27］的方法計算；氨基酸比值系數（Ratio coefficient，RC）和氨基酸比值系數分（Score of RC，SRC）根據朱圣陶等［15］的模型計算；必需氨基酸指數（Essential amino acid index，EAAI）依據Oser［13］的方法計算。

2 結果與分析

2.1 市售杏鮑菇中的粗蛋白含量

經檢測，杏鮑菇樣品A—E中的粗蛋白在干重（DW）中的含量分別為20.47 g/（100 g）DW、19.05 g/（100 g）DW、23.20 g/（100 g）DW、25.62 g/（100 g）DW 和21.23 g/（100 g）DW，平 均 值為22.8 g/（100 g）DW。

2.2 市售杏鮑菇的氨基酸組成

5種杏鮑菇樣品中均含有18種常見氨基酸（表1），樣品A—E中的總氨基酸含量分別為115.69 mg/g DW、112.40 mg/g DW、162.62mg/g DW、167.13 mg/g DW 和124.69 mg/g DW，平均值為136.51 mg/g DW。所有樣品中含量較高的氨基酸均為甲硫氨酸、谷氨酸和亮氨酸。樣品A—E的平均必需氨基酸總量為71.11 mg/g DW，各樣本中必需氨基酸占總氨基酸的比例（IAA/TAA）均超過50%，平均值為52.10%。

表1 市售杏鮑菇的氨基酸組成Table 1 Am ino acid com position of commercially available P.eryngii

2.3 市售杏鮑菇中必需氨基酸的主成分分析

對5種杏鮑菇中的必需氨基酸含量進行PCA分析，依據累積貢獻率大于0.8的原則選擇主成分。結果表明，主成分1（PC1）和主成分2（PC2）一共解釋了92.49%的差異，其中PC1貢獻了78.32%，PC2貢獻了14.17%（圖1）。依據載荷分布，苯丙氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸和賴氨酸共同決定了PC1，甲硫氨酸決定了PC2。色氨酸對PC1及PC2均無貢獻。依據得分分布，樣品C和D在PC1中得分較高，相應氨基酸較為突出；樣品B、C、E在PC2中得分較高，甲硫氨酸較為突出。上述結果表明，PCA方法能夠很好地區分不同工廠化栽培杏鮑菇產品的氨基酸組成特征。

2.4 市售杏鮑菇的蛋白質品質評價

2.4.1 杏鮑菇蛋白中的必需氨基酸

依據前人研究［28-29］建議，以總氨基酸含量記為總蛋白量，對5種杏鮑菇進行蛋白質品質評價。5種市售杏鮑菇的蛋白中均含有全部8種人體必需氨基酸，總量在575.91—610.18 mg/g pro（蛋白），平均值為589.55 mg/g pro，達到國際權威模式譜中必需氨基酸的占比要求［21］。

圖1 5種市售杏鮑菇中必需氨基酸的PCA分析Fig.1 PCA analysis of IAA in 5 commercially available P.eryngii samp les

表2 杏鮑菇蛋白中的必需氨基酸含量Table 2 IAA content in P.eryngii protein mg·g-1 pro

2.4.2 杏鮑菇蛋白的氨基酸評分

由表3可見，市售杏鮑菇蛋白的必需氨基酸含量充足，除色氨酸外，其他必需氨基酸均超過模式譜的要求（100%），是較為優質的蛋白來源。所有樣品中氨基酸評分（AAS）得分最高的前3位必需氨基酸均是甲硫氨酸+半胱氨酸、蘇氨酸和亮氨酸；在樣品B、C、E中，色氨酸AAS得分未達到參照標準，是杏鮑菇蛋白的第一限制氨基酸。除色氨酸外，賴氨酸也是樣品E的限制性氨基酸。

表3 杏鮑菇蛋白的氨基酸評分Table 3 Am ino acid score（AAS）of P.eryngii protein %

2.4.3 杏鮑菇蛋白的氨基酸比值系數

由表4可見，5種市售杏鮑菇蛋白中，蘇氨酸的氨基酸比值系數（RC）最接近于1（平均值0.98），與模式譜最接近；色氨酸的RC值最低，甲硫氨酸+半胱氨酸的RC值則遠遠超過其他種類的必需氨基酸，這與AAS分析結果一致。

表4 杏鮑菇蛋白的氨基酸比值系數Table 4 Am ino acid ratio coefficient（RC）of P.eryngii protein

2.4.4 杏鮑菇蛋白的消化率校正氨基酸得分

蛋白質消化率校正氨基酸得分（Protein digestibility corrected amino acids score，PDCAAS）考慮了消化過程對營養吸收的影響，可以更科學有效地評價蛋白質品質［14，30］。以食用菌的消化率73%［31］計算，杏鮑菇A—E樣品的PDCAAS分別為0.78、0.52、0.34、0.89、0.34，平均值為0.57。各樣品之間的PDCAAS差異主要是由其限制性氨基酸色氨酸決定的。

2.4.5 杏鮑菇蛋白的IOM模式評分

對杏鮑菇蛋白進行IOM模式評分（表5）發現，除色氨酸外，杏鮑菇蛋白的各必需氨基酸均達到IOM模式譜要求。D樣品中所有必需氨基酸均超過模式譜參考量，屬于完全蛋白，品質最優。A、B、C、E樣品中的色氨酸評分低于100%，可通過與色氨酸含量豐富的蛋奶制品、肉禽制品、堅果等進行膳食搭配，以獲得補充［16］。

表5 杏鮑菇蛋白的IOM 模式評分Table 5 IOM pattern score of P.eryngii protein %

2.4.6 杏鮑菇蛋白的化學評分

由表6可見，各樣品中纈氨酸的蛋白化學評分（CS）均低于標準（100%），除樣品D以外，其他樣品中色氨酸的CS值亦低于標準。由此可見，盡管杏鮑菇蛋白中氨基酸含量豐富，但平衡性不如雞蛋蛋白［14，27］，需要與其他食物搭配以達到均衡營養的效果。

表6 杏鮑菇蛋白的化學評分Table 6 Chem ical score（CS）of P.eryngii protein %

2.4.7 杏鮑菇蛋白的必需氨基酸指數（EAAI）

經計算，A—E樣品的EAAI值分別為136.27、125.52、120.76、142.89、113.89，平均為130.49。其中E樣品的EAAI最接近100，平衡性相對較好。各樣品的平衡性均不如雞蛋蛋白（100），可能與杏鮑菇蛋白中部分必需氨基酸的含量過高（如甲硫氨酸）或過低（如色氨酸）有關。

3 討論

本研究對5種來自不同工廠化生產企業的杏鮑菇樣品進行了系統地氨基酸特征分析和蛋白質營養評價。對必需氨基酸的PCA分析結果顯示，由苯丙氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸和賴氨酸共同決定的PC1（78.32%）和由甲硫氨酸決定的PC2（14.17%）累積貢獻率達到92.49%，很好地解釋了產品間的必需氨基酸分布差異。各產品經PCA降維后的PC得分，反映了不同杏鮑菇產品中8種必需氨基酸的綜合性狀。不同來源的杏鮑菇產品中蛋白質含量及氨基酸組成存在差異，可能由各企業采用的菌種、栽培基質、栽培環境和生產工藝等不同造成的，尤其是栽培基質中的碳源、氮源種類和比例，如以玉米芯為主要氮源的栽培配方會增加杏鮑菇蛋白的Met+Cys比例，而玉米粉和豆粕的添加則降低該比例［18，32］。目前，已有對禽蛋［8］、乳品［33］等動物蛋白氨基酸和對獼猴桃［34］、桑椹［35］、甜菜［7］等植物蛋白氨基酸進行PCA分析的報道；在對食用菌的研究方面，劉慶慶等［36］曾報道了梵凈山區域竹蓀氨基酸含量及其主成分分析，并根據所建的模型對不同區域的竹蓀樣品進行綜合評分。上述研究結果均表明，主成分分析法可區分樣品的氨基酸特征，適合對樣品的氨基酸品質進行綜合評價。

本研究得到的5種市售杏鮑菇樣品中粗蛋白平均含量為22.8 g/（100 g）DW，與常見食用菌的粗蛋白含量相當，高于主要糧食作物。杏鮑菇蛋白中必需氨基酸總量（平均值589.55 mg/g pro）高于大多數植物源食品，是充足的必需氨基酸來源。依據現行國際推行的氨基酸平衡模式分析，杏鮑菇蛋白中的必需氨基酸當量除色氨酸外均符合營養學要求，是較為優良的蛋白來源。其第一限制氨基酸為色氨酸，可通過與色氨酸含量豐富的肉禽、乳蛋制品共同食用予以補充。此外，與已報道的多種常見食用菌如香菇、雙孢蘑菇、金針菇等富含甲硫氨酸的結論相同［28，37］，杏鮑菇中甲硫氨酸的含量在多模型評價中均顯示為高值，甲硫氨酸是半胱氨酸、牛磺酸、軟磷脂、磷脂酰膽堿等生理活性物質的前體，在機體氧化平衡中起重要作用，一旦缺乏會導致肝損傷［38-40］。在常見的食物如水果、蔬菜和豆類等植物性蛋白中，甲硫氨酸含量較低［16，38］。因此，將食用菌與日常膳食搭配，有利于人體氨基酸的平衡供給。

綜上，本研究提出PCA可作為食用菌氨基酸品質特征的分析工具之一，并采用多種國際推行的非生物學模型對不同的市售杏鮑菇樣品進行了系統地蛋白質營養評價，闡明其作為日常膳食搭配的營養學基礎，為“一葷一素一菇”的膳食平衡理論提供了科學支撐。