不同煮制時間對金針菇中水解氨基酸和游離氨基酸含量的影響

范婷婷,趙曉燕,李曉貝,張艷梅,劉海燕,蔡 祥,周昌艷

(上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所,上海201403)

金針菇[Flammulina velutipes(Fr.)Sing]學(xué)名毛柄金錢菌,又稱樸菇、冬菇、凍菌等,是一種普遍栽培的食用菌[1]。金針菇營養(yǎng)豐富,菌蓋滑嫩,形美味鮮,常作為涼拌菜端上消費者的餐桌。金針菇不僅富含氨基酸、多糖、黃酮類、維生素等多種營養(yǎng)成分,還具有抑菌活性[2]、抗氧化活性[3]、抗腫瘤[4]、增強記憶力[5]等藥用價值。

食用菌中的蛋白質(zhì)在煮制的過程中會發(fā)生降解,生成短肽和氨基酸,氨基酸作為蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物是評價食品營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標。食用菌在煮制過程中還會發(fā)生一系列復(fù)雜的熱誘導(dǎo)反應(yīng),從而產(chǎn)生大量的風味化合物,包括游離氨基酸等非揮發(fā)性的滋味化合物。呂翡燕[6]比較了不同煮制時間下蟹味菇中氨基酸含量,發(fā)現(xiàn)蟹味菇在煮制過程中氨基酸總量呈先降低再不斷增加直至保持穩(wěn)定的趨勢;李標等[7]發(fā)現(xiàn)香菇在煮制后的湯液中游離氨基酸總量大于煮制后香菇中總量,但顯著低于新鮮香菇中游離氨基酸總量,這可能是香菇中部分游離氨基酸在高溫煮制過程中與糖類發(fā)生美拉德(Maillard)反應(yīng)造成的。

本試驗擬對金針菇在不同煮制時間下水解氨基酸和游離氨基酸含量進行測定,分析和評價不同煮制時間下金針菇水解氨基酸中蛋白質(zhì)營養(yǎng)評價和呈味游離氨基酸的滋味活性值,以期為金針菇在煮制環(huán)節(jié)中蛋白質(zhì)營養(yǎng)和滋味達到最佳提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金針菇子實體(白色品種)采自上海雪榕生物科技股份有限公司。

氨基酸混合標準溶液,日本W(wǎng)ako公司;氨基酸自動分析儀所用緩沖液,日本Mitsubishi公司;鹽酸、氫氧化鈉(優(yōu)級純),國藥集團化學(xué)試劑有限公司;磺基水楊酸,西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

L-8900氨基酸自動分析儀,日本Hitachi公司;N-EVAP氮吹儀,美國Organomation公司;Centrifuge 5424R高速冷凍離心機,德國Eppendorf公司;YCQ-300超聲波清洗機,上海凱波超聲設(shè)備有限公司;電子天平,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;電熱恒溫鼓風干燥箱,上海精宏實驗設(shè)備有限公司;全營養(yǎng)破壁料理機,中山市歐麥斯電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

將白色金針菇成熟子實體鮮樣切除根部后分散開,在鍋內(nèi)加入蒸餾水,蒸餾水以沒過金針菇為宜,金針菇(g)∶蒸餾水(mL)=1∶4。等鍋內(nèi)的水煮沸后,將金針菇放鍋內(nèi)分別煮0 min(鮮樣),0.5 min、1 min、3 min、5 min、10 min。待煮制的金針菇放涼并滴干水后,放入破壁料理機勻漿后裝瓶,置于-18℃冰箱冷凍備用。

1.3.2 水分含量測定

水分的測定參照GB∕T 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》方法進行。

1.3.3 水解氨基酸含量測定

除色氨酸外的17種氨基酸通過酸水解法進行測定,參照GB 5009.124—2016《食品安全國家標準食品中氨基酸的測定》方法;色氨酸通過堿水解法進行測定,參照GB∕T 15400—2018《飼料中色氨酸的測定》方法,水解后的樣品經(jīng)處理后通過L-8900氨基酸自動分析儀進行氨基酸組成分析及含量測定。

1.3.4 游離氨基酸含量測定

取金針菇樣品2 g(精確至0.000 1 g),加入30 mL 0.1 mol∕L鹽酸溶液(優(yōu)級純),40℃超聲30 min,冷卻至室溫后于12 000 r∕min離心5 min。取上清液1 mL,加入相同體積5%磺基水楊酸,混合,混合液4℃放置30 min后在12 000 r∕min轉(zhuǎn)速下4℃離心30 min。取上清液,10 mol∕L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至2.0左右,過0.22μm MCE微孔濾膜,上樣,由L-8900氨基酸自動分析儀測定游離氨基酸含量。

1.3.5 蛋白質(zhì)營養(yǎng)評價方法

氨基酸評分(Amino acid score,AAS)依據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)和聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)1989年提出的方法[8]計算得出,指待測蛋白質(zhì)中某一必需氨基酸占WHO∕FAO評分模式中相應(yīng)氨基酸含量的百分比;化學(xué)評分(Chemical score,CS)由WHO∕FAO[8]和Seligson[9]推薦的方法計算得出,用于評價待測蛋白質(zhì)中某一必需氨基酸的相對含量與標準卵清蛋白中相應(yīng)氨基酸相對含量的接近程度。AAS或CS越接近100%,與評分模式氨基酸或標準蛋白的組成越接近,蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值就越高。AAS或CS低于100%的為限制氨基酸,其中最低的為第一限制氨基酸。

1.3.6 滋味活性值(TAV)的計算

滋味活性值是樣品中呈味物質(zhì)的測定值與其滋味閾值之比[10],計算公式為:

式中:ρ1為呈味氨基酸的質(zhì)量濃度,mg∕g;ρ2為該氨基酸滋味閾值質(zhì)量濃度,mg∕g。TAV可反映單一化合物對整體滋味的貢獻大小,當TAV值大于1時,認為該物質(zhì)對呈味有貢獻,而TAV值小于1時,認為該物質(zhì)對呈味貢獻較小,由此確定主要的呈味氨基酸[11]。

1.3.7 數(shù)據(jù)分析

除水分含量外,所有數(shù)據(jù)均換算為干基含量,重復(fù)3次。所得數(shù)據(jù)由Excel 2010和SPSS 19軟件通過單因素方差分析(Analysis of variance,ANOVA)進行顯著性分析,分析方法為鄧肯多重范圍檢驗(Duncan's multiple range tests),P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 金針菇在不同煮制時間下水解氨基酸組成及測定結(jié)果

由圖1可見,金針菇鮮樣的水解氨基酸總量為135.76 mg∕g,在不同煮制時間下水解氨基酸總量為172.65—201.22 mg∕g。隨著煮制時間的延長,水解氨基酸總量逐漸增加,煮制0.5 min時增長了27%,煮制3 min后總量增速有所下降。這可能是熱降解和美拉德反應(yīng)的同時進行,使大分子蛋白質(zhì)或多肽水解成小分子氨基酸所致[12],但隨加熱時間的增加,反應(yīng)速度降低[13]。

圖1 金針菇在不同煮制時間下水解氨基酸組成及含量比較Fig.1 Comparison of composition and content of hydrolyzed amino acids in Flammulina velutipes at different cooking time

2.2 金針菇在不同煮制時間下蛋白質(zhì)營養(yǎng)評價

2.2.1 必需氨基酸組成

氨基酸平衡理論認為:氨基酸組成比例越接近WHO∕FAO模式值或卵清蛋白模式值比例,其蛋白質(zhì)量越優(yōu)。如表1所示,金針菇鮮樣及在不同煮制時間下必需氨基酸的總含量在518.26—531.16 mg∕g pro,隨煮制時間的延長呈逐漸增大的趨勢,在1—3 min增速最快。可見,金針菇中富含必需氨基酸,明顯優(yōu)于WHO∕FAO模式(360 mg∕g pro)及糧食作物如大豆(377 mg∕g pro)和奶制品如牛奶(477 mg∕g pro)[14],略高于卵清蛋白模式(513 mg∕g pro)。

表1 金針菇在不同煮制時間下必需氨基酸的組成及比較分析Table 1 Comparative analysis of composition of essential amino acids in Flammulina velutipes at different cooking time mg·g-1 pro

從單個氨基酸的含量來看,僅有纈氨酸的含量略低于WHO∕FAO模式值,蘇氨酸、蛋氨酸+半胱氨酸和色氨酸的含量高于卵清蛋白模式值,其余的必需氨基酸均介于WHO∕FAO模式值和卵清蛋白模式值之間。其中蛋氨酸+半胱氨酸含量最高,約為WHO∕FAO模式的3.5倍,卵清蛋白模式值的2.2倍。蛋氨酸和半胱氨酸是食品中常見的含硫氨基酸,其中蛋氨酸是人體無法合成的必需氨基酸,可在體內(nèi)轉(zhuǎn)化成半胱氨酸或胱氨酸,此反應(yīng)不可逆。

2.2.2 氨基酸評分(AAS)和化學(xué)評分(CS)

由表2可知,AAS和CS中第一限制氨基酸均為纈氨酸,隨著金針菇煮制時間的延長,纈氨酸評分呈下降的趨勢。AAS中除纈氨酸外其余必需氨基酸含量均超過WHO∕FAO標準模式,CS中第二限制氨基酸為異亮氨酸,而肉類[15]、豆類[16]、糙米[17]中Val、Ile含量均較高,這些食物搭配食用,可以為機體提供較為全面的氨基酸營養(yǎng),也說明日常飲食多樣化利于營養(yǎng)成分的有效吸收和利用。

表2 金針菇在不同煮制時間下蛋白質(zhì)的氨基酸評分(AAS)及化學(xué)評分(CS)Table 2 Amino acid score(AAS)and chemical score(CS)of proteins of Flammulina velutipes at different cooking time

2.3 金針菇在不同煮制時間下游離氨基酸組成及測定結(jié)果

食物中的游離氨基酸是一類重要的味覺活性物質(zhì),對食物的呈味起著重要的作用。由圖2可知,金針菇鮮樣的游離氨基酸總量為87.85 mg∕g,在不同煮制時間下游離氨基酸總量為12.31—19.94 mg∕g,煮制0.5 min時游離氨基酸總量下降了77%,煮制3 min時含量最低,之后呈逐步上升的趨勢。由此可知,金針菇中游離氨基酸在高溫下極易游離出來溶于水中與糖類發(fā)生Maillard反應(yīng)。在煮制3 min后,金針菇有變黏稠,可能是金針菇中的水分與湯汁達到互溶,大部分游離氨基酸含量在煮制5 min和10 min時有所增加。

2.4 金針菇在不同煮制時間下呈味游離氨基酸的含量與TAV分析

如表3所示,金針菇中呈味游離氨基酸含量從高到低依次為:甜味氨基酸>鮮味氨基酸>芳香類氨基酸。金針菇鮮樣中,呈味游離氨基酸含量為50.67 mg∕g,占游離氨基酸總量的57.68%,且TAV值都大于1。鮮味氨基酸中谷氨酸含量及TAV值均最高,分別為12 mg∕g和40.01。Yamaguchi等[18]研究發(fā)現(xiàn),谷氨酸和天冬氨酸是鮮味的基本組成成分,谷氨酸的鮮味最強,呈味閾值為0.3 mg∕mL。金針菇在不同煮制時間下呈味游離氨基酸含量依次為13.69 mg∕g、11.84 mg∕g、7.76 mg∕g、9.72 mg∕g、11.18 mg∕g,當金針菇煮制3 min時含量降到最低點。煮制后的金針菇只有鮮味氨基酸中的谷氨酸、甜味氨基酸中的丙氨酸和芳香類氨基酸中的苯丙氨酸的TAV值>1,對金針菇滋味貢獻較大。由此可知,金針菇在煮制的過程中,大量的呈味游離氨基酸釋放出來。

表3 金針菇在不同煮制時間下的呈味游離氨基酸含量和TAV值Table 3 Content of taste contributing free amino acids and TAV value of Flammulina velutipes at different cooking time

3 結(jié)論與討論

本研究表明,金針菇鮮樣的水解氨基酸總量為135.76 mg∕g,在不同煮制時間下水解氨基酸總量為172.65—201.22 mg∕g,煮制會增加水解氨基酸含量,但煮制3 min后總量增速有所下降。必需氨基酸占比略高于卵清蛋白模式值,其中含硫氨基酸含量豐富并具有一定的保健功能。含硫氨基酸可通過自身的抗氧化作用及合成具有重要抗氧化作用的谷胱甘肽,實現(xiàn)對機體的抗氧化保護功能[20]。此外,含硫氨基酸是生物穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的重要物質(zhì),在預(yù)防心血管損傷和修復(fù)過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用[21]。綜上,金針菇具備開發(fā)成延緩機體衰老和保護心血管功能的保健品的潛力。纈氨酸和異亮氨酸為金針菇的限制性氨基酸,而這兩種氨基酸在肉類和谷物中含量豐富,搭配食用能提高蛋白質(zhì)的利用率。金針菇鮮樣中游離氨基酸總量為87.85 mg∕g,煮制后各游離氨基酸含量均呈現(xiàn)急速下降后又緩慢回升的趨勢,煮制3 min時含量最低,僅為12.31 mg∕g。金針菇中呈味游離氨基酸含量從高到低依次為:甜味氨基酸>鮮味氨基酸>芳香類氨基酸,鮮味氨基酸中谷氨酸含量及TAV值均最高。鮮味氨基酸、甜味氨基酸和芳香類氨基酸相互作用,賦予了金針菇良好的口感和鮮美的滋味。Rhyu等[22]認為,酸性殘基的小分子肽(天冬氨酸、谷氨酸)對鮮味起到很大作用,并掩蓋了某些氨基酸中的苦味。甜味氨基酸不僅能掩蓋苦澀味,同時能與鮮味氨基酸協(xié)同作用,起到增香增鮮的效果[23]。金針菇鮮樣中呈味游離氨基酸的TAV值都大于1,而煮制后的金針菇只有鮮味氨基酸中谷氨酸、甜味氨基酸中的丙氨酸和芳香類氨基酸中的苯丙氨酸的TAV值>1。

結(jié)合水解氨基酸的蛋白質(zhì)營養(yǎng)評價和游離氨基酸的滋味活性值,發(fā)現(xiàn)金針菇在煮制3 min時蛋白質(zhì)營養(yǎng)得到充分利用,同時呈味游離氨基酸大量釋放出來,滿足了營養(yǎng)與感官的雙重需求。本研究對金針菇在不同煮制時間下水解氨基酸和游離氨基酸差異進行比較,可為金針菇在煮制環(huán)節(jié)中蛋白質(zhì)及滋味的有效利用提供參考。