不同羊肚菌氨基酸比較分析及營養(yǎng)評價

熊丙全,蘭秀華,彭衛(wèi)紅,甘炳成,謝麗源*

1(成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院 園林園藝分院，四川 成都， 611130)2(電子科技大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院/信息生物學(xué)研究中心，四川 成都， 610054)3(四川農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，四川 成都， 610066)

羊肚菌(Morchellaspp.)是一種珍稀名貴食用菌，由于其菌蓋表面有不規(guī)則多面凹陷皺褶似羊肚而得名[1]。羊肚菌含有多種呈味氨基酸，使其味道鮮美，同時，羊肚菌也是重要的藥用菌，不僅含有多糖、生物酶類、礦物質(zhì)元素等[2-3]，也是蛋白質(zhì)的重要來源之一，含有豐富的藥效氨基酸，有調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力、抗疲勞、抑制腫瘤、抗菌、抗病毒、降血脂、抗氧化等多種功效[4-12]。課題組通過10多年努力，2015年率先實(shí)現(xiàn)了羊肚菌大田商業(yè)化栽培的成功。隨著羊肚菌人工栽培技術(shù)日益成熟，羊肚菌菌體蛋白的開發(fā)和利用越來越受到重視，但目前原材料選擇存在隨機(jī)性和普遍性，也沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)，并且評價羊肚菌菌體蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的研究及深入分析還不多見。本文以不同羊肚菌品系作為研究材料，對各種氨基酸含量進(jìn)行測定，采用模式譜等方法對其進(jìn)行蛋白質(zhì)營養(yǎng)分析評價，從而為其在羊肚菌品種選育、食用價值和藥用價值的開發(fā)利用提供科學(xué)的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

不同羊肚菌樣品20份，編號為M01-M20，為羊肚菌不同品系菌株，由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所在相同生態(tài)環(huán)境下馴化栽培所得，子實(shí)體經(jīng)過采收、挑選、烘干，粉碎、過篩，置于干燥器中備用。

1.2 主要儀器與試劑

Fw-80高速粉碎機(jī)，北京啟宏瑞達(dá)科技有限公司；DZF-6020真空干燥箱，上海精宏實(shí)驗設(shè)備有限公司；超純水裝置，Millipore公司；L-8900氨基酸自動分析儀，日本Hitachi公司；ALC-Z10.3電子天平，北京賽多利斯天平有限公司；UV1800分光光度計，日本島津公司。

混合氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品、色氨酸標(biāo)準(zhǔn)品，美國Sigma公司；茚三酮、HCl，均為分析純。

1.3 氨基酸測定[13]

稱取100 mg粉末樣品加入水解管中，加入100 mL、6 mol/L的HCl，封管后，于100 ℃水解24 h，水解后樣品經(jīng)處理后通過L-8900氨基酸自動分析儀進(jìn)行氨基酸分析。

色氨酸的測定：參考GB/T 15400—1994《飼料中色氨酸的測定方法 分光光度法》

1.4 營養(yǎng)評價方法[14-20]

根據(jù)1973年世界衛(wèi)生組織/聯(lián)合國糧農(nóng)組織(WHO/FAO)修訂的理想蛋白質(zhì)人體必需氨基酸模式譜，計算樣品中的下列指標(biāo)：

(1)

(2)

式中：aa,試驗樣品氨基酸含量,mg/g;AA(FAO/WHO),FAO/WHO評分標(biāo)準(zhǔn)模式同種氨基酸含量,mg/g;AA(Egg),雞蛋蛋白質(zhì)中同種氨基酸含量(mg/g)。

必需氨基酸指數(shù)(EAAI)=

(3)

式中：n為比較氨基酸數(shù)；t為實(shí)驗蛋白質(zhì)的氨基酸含量；s為標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)的氨基酸含量。

生物價(BV)=1.09×EAAI-11.7

(4)

1.5 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用SPSS 22.0軟件對20個樣品各類指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同羊肚菌樣品的氨基酸組成及含量分析

氨基酸不僅是人體新陳代謝活動中的重要物質(zhì)，也是重要的呈味物質(zhì)，對食品的風(fēng)味發(fā)揮著重要作用。不同樣品中氨基酸組成及含量如表1所示，20個羊肚菌樣品均含有18種氨基酸，必需氨基酸齊全，但氨基酸含量有顯著差異，氨基酸含量大小從高到低為：M04、M12、M20、M14、M02、M01、M13、M15、M03、M08、M17、M10、M11、M07、M09、M18、M16、M06、M19、M05。必需氨基酸總量從高到低為：M04、M20、M02、M12、M14、M15、M01、M17、M03、M13、M18、M07、M08、M10、M06、M19、M11、M16、M09、M05，E/T值為19.077%～40.472%，E/N值為23.574%～67.988%。根據(jù)FAO/WHO提出的理想蛋白模式，質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)E/T為40%左右，E/N在60%以上[20]，20個羊肚菌中M02、M18、M20的必需氨基酸比例接近FAO/WHO的理想蛋白，氨基酸配比合理。

2.2 呈味氨基酸分析[21-22]

食用菌營養(yǎng)豐富、味道鮮美，包括鮮、甜、苦味等成分。谷氨酸和天冬氨酸是鮮味氨基酸中的特征氨基酸，其組成和含量決定口味的鮮美和可口程度。由表1可知，谷氨酸在樣品中的含量均很高，是最主要的鮮味氨基酸，同時鮮味氨基酸在整個氨基酸所占比例較高，均超過30%，且M09達(dá)到50%以上；甜味氨基酸包括絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸，含量比例為15.909%～26.153%；苦味氨基酸是由必需氨基酸組成，包括組氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、精氨酸，含量比例從18.919%～33.291%(表2)。由表2可知，呈味氨基酸含量大小為鮮味氨基酸>苦味氨基酸>甜味氨基酸，且鮮甜味氨基酸的總量占苦味氨基酸的比例從1.473～3.807倍，由此可見，羊肚菌鮮甜味氨基酸占比重大，具有不錯的口感，開發(fā)潛力大。

表1 不同樣品氨基酸組成及含量 單位：%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

表2 味覺氨基酸含量及組成比例

2.3 羊肚菌藥用氨基酸組成分析

Glu、Asp、Arg、Gly、Phe、Tyr、Met、Leu、Lys 9種氨基酸是維持機(jī)體氮平衡所必需的，稱為藥用氨基酸[23]。羊肚菌中藥用氨基酸差異較大，但在氨基酸總量所占比例均較高，達(dá)到50%以上，含量最高的為M04，含量最低的為M05。由圖1可知，藥用氨基酸中谷氨酸和天冬氨酸含量較高，是羊肚菌藥用氨基酸的主要成分，其中谷氨酸含量最高，占比為27.25%～51.62%，谷氨酸參與機(jī)體代謝，在神經(jīng)系統(tǒng)生長、發(fā)育、學(xué)習(xí)和記憶起重要作用，主要用于治療腦震蕩、癲癇、神經(jīng)損傷以及改善兒童智力發(fā)育。天冬氨酸含量低于谷氨酸，對于緩解疲勞，調(diào)節(jié)腦和神經(jīng)代謝功能，增強(qiáng)肝功、預(yù)防高血壓和心臟病起到作用。因此羊肚菌在保健食品開發(fā)具有很大的潛力。

圖1 不同羊肚菌樣品藥用氨基酸含量

2.4 羊肚菌蛋白質(zhì)的質(zhì)量評價

羊肚菌的營養(yǎng)價值評定根據(jù)FAO/WHO 1973年建議的氨基酸的評分標(biāo)準(zhǔn)模式和中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)營養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所提出的雞蛋模式進(jìn)行比較。將表1的數(shù)據(jù)換算成毫克每克蛋白質(zhì)，將其與FAO/WHO推薦的理想蛋白質(zhì)模式和雞蛋蛋白模式進(jìn)行比較，結(jié)果見表3。由表3可知，所有羊肚菌樣品的亮氨酸和賴氨酸均低于理想蛋白模式，其他氨基酸模式在不同樣品中有較大差異，由此說明羊肚菌氨基酸模式與人體需求有一定差別，需要給予補(bǔ)充，才能提高利用率。

根據(jù)表3數(shù)據(jù)，計算不同樣品的AAS和CS值(表4)。從20個羊肚菌樣品中可見，相對過剩和不足的氨基酸不盡相同，但總的來說，亮氨酸和賴氨酸在20個樣品中均表現(xiàn)為相對不足。根據(jù)氨基酸評分(AAS)，菌株M01、M04、M07、M08、M09、M10、M11、M12、M13、M14、M16、M19、M20第一限制氨基酸為賴氨酸，菌株M05、M06、M15、M17第一限制氨基酸為亮氨酸，菌株M02、M03、M18中蛋氨酸+胱氨酸含量最低，為第一限制氨基酸。

化學(xué)評分(CS)所得結(jié)果和氨基酸評分結(jié)果基本一致。M01、M04、M07、M08、M09、M11、M12、M16、M19、M20第一限制氨基酸為賴氨酸，M05、M06、M10、M13、M15第一限制氨基酸為亮氨酸，M02、M03、M14、M17、M18第一限制氨基酸為蛋氨酸+胱氨酸。

EAAI所體現(xiàn)的不是單獨(dú)的必需氨基酸，而是同時考慮樣品蛋白質(zhì)中所有必需氨基酸相對標(biāo)準(zhǔn)蛋白中必需氨基酸的比率[24]。按照FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)和全雞蛋模式，不同菌株的EAAI值存在較大差異，結(jié)果見表4，在EAAI評價模式中，數(shù)值越接近100的樣品與標(biāo)準(zhǔn)氨基酸模式越接近，其中菌株M20、M04、M07、M18與FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)最為接近，即相對營養(yǎng)價值更高，但和全雞蛋模式相比，均還存在一定差距。EAAI與生物價BV存在特定的正比關(guān)系，在一定程度上能反映蛋白質(zhì)的消化利用率。由BV值可知，菌株M20、M04、M07、M18在人體內(nèi)的消化吸收率高于其他樣品。

表3 必需氨基酸模式與氨基酸模式的比較

2.5 羊肚菌氨基酸相關(guān)性分析及聚類情況

由表5可知，氨基酸總量與必需氨基酸、藥用氨基酸、鮮味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸含量之間均存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.930、0.981、0.948、0.942、0.977，而與EAAI相關(guān)性不明顯。由此說明，羊肚菌氨基酸總量越高，各類別氨基酸含量越高，但與蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值沒有顯著相關(guān)性，不能僅通過氨基酸含量來評定營養(yǎng)價值。

綜合氨基酸總量、EAAI、E/N、E/T等指標(biāo)對羊肚菌樣品進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果如圖2所示，20個樣品可以判定為兩大類，第一類包括菌株M04、M20、M18、M17、M07和菌株M02，前者成分分析品質(zhì)相對最好，后者營養(yǎng)價值相對較好，由此可見，第一類可作為高質(zhì)蛋白，是資源利用開發(fā)的理想材料；第二類包括菌株M01、M06、M12、M05、M19、M03、M14、M15和菌株M08、M13、M11、M10、M16、M09，前者營養(yǎng)品質(zhì)一般，后者營養(yǎng)品質(zhì)最差。該聚類結(jié)果很好地反映出不同樣品間的差異性，為羊肚菌育種、產(chǎn)品開發(fā)利用以及營養(yǎng)價值評價提供了良好的理論參考。

表4 羊肚菌氨基酸的AAS、CS、EAAI和BV比較

表5 相關(guān)性分析

圖2 不同羊肚菌樣品聚類樹狀圖

3 討論

羊肚菌氨基酸種類齊全，含有18種氨基酸，為完全蛋白。呈味氨基酸含量豐富，鮮味氨基酸含量高，占呈味氨基酸30%以上，且鮮甜味氨基酸占比重大，這是羊肚菌口感好，味道鮮美的重要原因。藥用氨基酸在不同品種間差異較大，但占總氨基酸含量均為50%以上，谷氨酸和天冬氨酸是藥用氨基酸主要成分，對于改善兒童生長發(fā)育、緩解疲勞、增強(qiáng)肝功等有重要作用。由此可見，羊肚菌營養(yǎng)豐富，口感佳，藥效好，有很大的開發(fā)利用價值和廣闊的市場前景。

在蛋白質(zhì)的質(zhì)量評價中，必需氨基酸的組成及含量是評價蛋白質(zhì)是否優(yōu)質(zhì)的非常重要的指標(biāo)[25-26]。WHO/FAO氨基酸模式是開展不同品種營養(yǎng)評價的重要標(biāo)準(zhǔn)，被廣泛用于各類果蔬的營養(yǎng)評價分析[27-28]。研究表明，供試的20個羊肚菌樣品必需氨基酸種類齊全，但是必需氨基酸含量比重高低不一，且賴氨酸、亮氨酸、蛋氨酸和胱氨酸含量相對較低，這種限制氨基酸會極大地降低蛋白質(zhì)的整體利用率，導(dǎo)致其他的必需氨基酸在體內(nèi)不能被充分利用而浪費(fèi)，使得羊肚菌氨基酸模式與人體蛋白質(zhì)氨基酸模式和全雞蛋模式差別較大。因此，需要在食用時考慮和限制性氨基酸含量較高的食物一同食用，充分補(bǔ)足該類限制性氨基酸，提高羊肚菌中各類必需氨基酸的整體利用率和營養(yǎng)價值。

羊肚菌氨基酸總量與必需氨基酸、藥用氨基酸、各類呈味氨基酸含量存在極顯著相關(guān)性，但是與EAAI相關(guān)性不明顯，由此可見，不能通過各類氨基酸含量來考察蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值，評價食用菌蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值，需要考慮必需氨基酸、呈味氨基酸、藥用氨基酸、氨基酸評分、必需氨基酸指數(shù)等多個指標(biāo)進(jìn)行綜合評價。

食用菌是優(yōu)質(zhì)植物蛋白食物，但不同來源、不同品系的食用菌蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值差別較大。通過多個指標(biāo)的聚類分析，可以將類似的對象組成一個類群，每個類群具有一定特征劃分。本文將20個樣品分成了2個類群，高質(zhì)蛋白組和品質(zhì)較差組，研究結(jié)果將對羊肚菌育種、栽培以及產(chǎn)品開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。