野生與栽培中國美味蘑菇子實體營養(yǎng)成分比對分析與評價

曲明清,楊雙雙,李賀賀,鄧春英,陳明杰,李傳華**

(1上海市農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)藥安全評價研究中心,上海市農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品質量標準與檢測技術研究所,上海 201106;2農(nóng)業(yè)部南方食用菌資源利用重點實驗室,國家食用菌工程技術研究中心,上海市農(nóng)業(yè)遺傳育種重點開放實驗室,上海市農(nóng)業(yè)科學院食用菌研究所,上海 201403;3上海海洋大學食品學院,上海 201306;4北京工商大學食品質量與安全北京實驗室,北京 100048;5貴州科學院,貴陽 550009)

我國飲食文化“山珍海味”中的山珍包括具有滋補作用的野生銀耳等食用菌,傳統(tǒng)上人們對野生猴頭菇、松茸、冬蟲夏草等野生珍稀食用菌十分喜愛,采摘銷售這些食用菌更是當?shù)匕傩罩匾慕?jīng)濟收入來源,導致這些珍稀野生食用菌被濫采濫挖,造成這些珍稀資源枯竭甚至瀕臨滅絕。人們之所以對這些野生珍稀食用菌如此喜愛,很大程度上源于認為野生食用菌營養(yǎng)豐富、口感好,因此揭示野生與栽培食用菌之間營養(yǎng)成分或營養(yǎng)價值的差異可以讓人們更好地認識和了解兩者的差別。

在眾多野生食用菌中,蘑菇屬(Agaricus)種類多樣,分布廣泛[1-2],全世界至少有400余種[3],我國蘑菇屬可食用種類有40種[4],其中很多種類具有重要的經(jīng)濟價值,如雙孢蘑菇[A.bisporus(J.E.Lange)Imbach]在我國食用菌產(chǎn)業(yè)中具有重要地位[5],也是世界性栽培和消費的菇類,具有“世界菇”之稱[6]。蘑菇屬中多數(shù)物種不僅營養(yǎng)豐富、美味可口,很多種類還具有降血脂、抗腫瘤、抗氧化、抗衰老、預防貧血和免疫調節(jié)等保健或藥用功效[7-11]。除了雙孢蘑菇,中國美味蘑菇[Agaricus sinodeliciosus Zhuo R.Wang &R.L.Zhao]是近年來馴化成功且可不覆土栽培的蘑菇屬種類[12],該菇味道鮮美、口感脆嫩,且具有很強的抗氧化抗腫瘤活性[13],在產(chǎn)地深受歡迎。雖然有栽培中國美味蘑菇子實體營養(yǎng)成分的報道[12,14],但并不詳細,更沒有野生子實體營養(yǎng)以及野生與栽培子實體之間營養(yǎng)差異的報道。該種蘑菇栽培子實體與野生子實體營養(yǎng)價值是否有差異,或者兩者營養(yǎng)上存在哪些差異?目前還是未知領域。通過比較野生與栽培蘑菇之間的營養(yǎng)差異,可以在一定程度上澄清對野生與栽培蘑菇的一些認識誤區(qū),避免對野生蘑菇資源涸澤而漁式的采集和破壞,保護環(huán)境和生物多樣性。

本研究擬比較野生與栽培中國美味蘑菇子實體營養(yǎng)成分、氨基酸、維生素和礦物質等的差異,并采用多個參數(shù)指標對野生與栽培子實體中蛋白質的質量進行分析評價,以期為中國美味蘑菇的進一步開發(fā)利用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

野生中國美味蘑菇采集于中國新疆維吾爾自治區(qū)巴音郭楞蒙古自治州,散生于蘆葦叢沙土下,栽培中國美味蘑菇為稻草不覆土袋料栽培(圖1)。

圖1 中國美味蘑菇子實體Fig.1 Fruit bodies of A.sinodeliciosus

1.1.2 主要試劑

蛋白酶液(CAS9014-01-1,IUB3.2.21.14,300—400 U∕mL,不含丙三醇穩(wěn)定劑)、淀粉葡萄糖苷酶液(CAS9032-08-0,IUB3.2.1.3,2 000—3 300 U∕mL,不含丙三醇穩(wěn)定劑)、混合指示液(甲基紅乙醇溶液∶溴甲酚綠乙醇溶液=1∶5);所有有機溶劑均為國產(chǎn)分析純。

維生素A、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素E標準品和17種氨基酸酸混合標準品均為美國Sigma公司產(chǎn)品,維生素D為上海安譜生物科技有限公司產(chǎn)品。

1.2 儀器與設備

BSXT-02索氏提取器(上海比朗儀器有限公司);DHG-9246A電熱鼓風干燥箱(上海白塞生物技術股份有限公司);Kjeltec 8400全自動凱氏定氮儀(丹麥Foss公司);DigiPREP HT高溫消解爐(廣州泰通實業(yè)有限公司);Alpha-1900紫外可見分光光度計(上海譜元儀器有限公司);Optima 8000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國Perkin Elmer公司);WX-8000專家型微波消解儀(上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司)。

1.3 方法

1.3.1 取樣

野生中國美味蘑菇子實體采集于野外,帶回實驗室40℃烘箱中烘干備用。栽培中國美味蘑菇子實體采摘后,40℃烘箱中烘干備用。

1.3.2 樣品處理

將所取樣品放在40℃烘箱內(nèi)烘干4 h后,用多功能粉碎機粉碎后過40目(孔徑0.425 mm)篩備用。

1.3.3 主要營養(yǎng)成分的測定

粗多糖含量按照NY∕T 1676—2008《食用菌中粗多糖含量的測定》[15]測定,粗蛋白含量按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》[16]測定,粗脂肪含量按照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中粗脂肪的測定》[17]測定,碳水化合物含量由科創(chuàng)質量檢測有限公司測定,總膳食纖維含量按照GB 5009.88—2014《食品安全國家標準 食品中膳食纖維的測定》[18]測定,灰分含量按照GB 5009.4—2010《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》[19]測定。

1.3.4 氨基酸的測定及評價

氨基酸含量按照GB 5009.124—2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸的測定》[20]測定。氨基酸評分(Amino acid score,AAS)按照聯(lián)合國糧農(nóng)組織(Food and Agriculture Organization,FAO)和世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)提出的方法計算[21]。化學評分(Chemical score,CS)采用FAO[22]和SELIGSON等[23]推薦的方法計算。基于氨基酸平衡理論提出的氨基酸比值系數(shù)(Ratio coefficient of amino acid,RC)和氨基酸比值系數(shù)分(Score of RC,SRC)根據(jù)朱圣陶等[24]的模型計算。必需氨基酸指數(shù)(Essential amino acid index,EAAI)按照Oser等[25-26]提出的方法計算。計算上述參數(shù)時,由于蛋氨酸和苯丙氨酸可分別由半胱氨酸和酪氨酸轉變而成,所以分別將蛋氨酸和半胱氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸合并計算。

1.3.5 維生素的測定

維生素A和D含量按照GB 5009.82—2016《食品安全國家標準 食品中維生素A、D、E的測定》[27]測定,維生素C含量按照GB 5009.86—2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》[28]測定,維生素B1含量按照GB 5009.84—2016《食品安全國家標準 食品中維生素B1的測定》[29]測定,維生素B2含量按參照GB 5009.85—2016《食品安全國家標準食品中維生素B2的測定》[30]測定,維生素B3含量按照GB 5009.89—2016《食品安全國家標準食品中煙酸和煙酰胺的測定》[31]測定,維生素B6含量按照GB 5009.154—2016《食品安全國家標準 食品中維生素B6的測定》[32]測定。

1.3.6 礦質元素的測定

鉀元素按照GB 5009.91—2017《食品安全國家標準食品中鉀、鈉的測定》[33]測定,鈣元素按照GB 5009.92—2016《食品安全國家標準 食品中鈣的測定》[34]測定,鐵元素按照GB 5009.90—2016《食品安全國家標準 食品中鐵的測定》[35]測定,鋅元素按照GB 5009.14—2017《食品安全國家標準 食品中鋅的測定》[36]測定,硒元素按照GB 5009.93—2017《食品安全國家標準 食品中硒的測定》[37]測定。

1.4 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 21.0軟件處理數(shù)據(jù),t檢驗法進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 主要營養(yǎng)成分分析

由表1可知,中國美味蘑菇富含多種營養(yǎng)成分,且不同營養(yǎng)成分在野生與栽培中國美味蘑菇子實體中的含量有較大差異。野生中國美味蘑菇子實體中碳水化合物含量最高,然后依次為粗蛋白、總膳食纖維、灰分、粗多糖和粗脂肪含量;而栽培中國美味蘑菇子實體中粗蛋白含量最高,然后依次為碳水化合物、總膳食纖維、灰分、粗多糖和粗脂肪含量。野生中國美味蘑菇子實體中粗多糖、粗脂肪和碳水化合物含量的平均值分別高出栽培中國美味蘑菇子實體208.00%、64.86%和37.55%;栽培中國美味蘑菇子實體中粗蛋白、灰分和總膳食纖維含量的平均值分別高出野生中國美味蘑菇子實體36.67%、39.30%和12.37%。

表1 野生與栽培中國美味蘑菇子實體(干品)的主要營養(yǎng)成分含量Table 1 Main nutritional components in fruit bodies(dried products)of wild and cultivated A.sinodeliciosus g·(100 g)-1

2.2 氨基酸組成分析

由表2可知,中國美味蘑菇子實體中含有17種氨基酸,包括7種人體必需氨基酸。在氨基酸總量(Total amino acids,TAA)方面,栽培中國美味蘑菇子實體中氨基酸總量的平均值比野生中國美味蘑菇子實體含量高30.28 g∕kg。在單一氨基酸方面,除蛋氨酸外,野生與栽培中國美味蘑菇子實體中其他16種氨基酸含量均有一定差異。野生中國美味蘑菇子實體中精氨酸含量最高,占氨基酸總量的40.73%,比栽培中國美味蘑菇子實體中精氨酸含量高4.08倍;栽培中國美味蘑菇子實體中谷氨酸含量最高,占氨基酸總量的18.25%,是野生中國美味蘑菇子實體中谷氨酸含量的3.21倍。野生與栽培中國美味蘑菇子實體中氨基酸含量最低的均為半胱氨酸。除了甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、賴氨酸和蛋氨酸5種氨基酸外,栽培中國美味蘑菇子實體中其他氨基酸含量均高于野生中國美味蘑菇子實體。

表2 野生與栽培中國美味蘑菇子實體(干品)的氨基酸組成Table 2 Amino acid components in fruit bodies(dried products)of wild and cultivated A.sinodeliciosus g·kg-1

野生與栽培中國美味蘑菇子實體中必需氨基酸(Essential amino acids,EAA)含量的平均值占各自氨基酸總量的比值分別為25.36%和29.60%。各必需氨基酸含量在兩種子實體中也存在差異,野生中國美味蘑菇子實體中亮氨酸含量最高,占必需氨基酸總含量的20.69%,而栽培中國美味蘑菇子實體中蘇氨酸含量最高,占必需氨基酸總含量的22.10%;除了賴氨酸和蛋氨酸外,栽培中國美味蘑菇子實體中其他必需氨基酸含量均高于野生中國美味蘑菇子實體。

中國美味蘑菇子實體中非必需氨基酸(Non-essential amino acids,NEAA)含量的平均值占氨基酸總量的比值較大,野生與栽培中國美味蘑菇子實體中非必需氨基酸總含量分別為147.68 g∕kg和169.55 g∕kg,占各自氨基酸總量的74.65%和74.33%。

氨基酸不僅是重要的營養(yǎng)物質,同時還賦予食物鮮、甜等風味[38]。鮮味氨基酸(Umami amino acids,UAA)中的天冬氨酸和谷氨酸是決定食物鮮味最重要的兩種,這兩種氨基酸在栽培中國美味蘑菇子實體中大量存在,占氨基酸總量的32.80%;其在野生中國美味蘑菇子實體中含量相對較少,僅占氨基酸總量的8.83%。甜味氨基酸(Sweet amino acids,SAA)包括甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸和絲氨酸[39],野生與栽培中國美味蘑菇子實體中甜味氨基酸分別占氨基酸總量的21.16%和28.14%。栽培中國美味蘑菇子實體中由于含有較多的鮮味和甜味氨基酸,是其食用口感比野生中國美味蘑菇子實體更加鮮甜的原因。藥用氨基酸(Medicinal amino acids,MAA)包括谷氨酸、天冬氨酸、蛋氨酸、精氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸和賴氨酸,野生與栽培中國美味蘑菇子實體中藥用氨基酸含量分別占各自氨基酸總量的71.53%和61.08%,野生中國美味蘑菇子實體中藥用氨基酸含量平均比栽培中國美味蘑菇子實體高2.17 g∕kg,藥用價值優(yōu)于栽培中國美味蘑菇子實體。

除藥用氨基酸外,栽培中國美味蘑菇子實體中的總氨基酸、人體必需氨基酸、非必需氨基酸、鮮味氨基酸和甜味氨基酸含量都比野生中國美味蘑菇子實體的含量高(圖2),因此栽培中國美味蘑菇子實體的營養(yǎng)價值并不比野生中國美味蘑菇子實體差。

圖2 野生與栽培中國美味蘑菇子實體(干品)中各類氨基酸含量Fig.2 Content of various amino acids in fruit bodies(dried products)of wild and cultivated A.sinodeliciosus

2.3 蛋白質的營養(yǎng)評估

2.3.1 必需氨基酸組成分析

食物中必需氨基酸的含量和構成比例是決定其蛋白質營養(yǎng)價值的重要因素[40],因此分析野生與栽培中國美味蘑菇子實體必需氨基酸的含量和構成比例可以判斷野生與栽培中國美味蘑菇子實體營養(yǎng)的優(yōu)良。如表3所示,野生與栽培中國美味蘑菇子實體蛋白的必需氨基酸總含量均高于WHO∕FAO∕UNU聯(lián)合發(fā)布的模式譜(256 mg∕g)和IOM提出的模式譜(262 mg∕g),但稍低于FAO改良雞蛋蛋白模式譜(350 mg∕g)。因此,中國美味蘑菇子實體蛋白的營養(yǎng)價值較高,且栽培中國美味蘑菇子實體蛋白含量更高,相對性價比也較高。

表3 野生與栽培中國美味蘑菇子實體(干品)蛋白的必需氨基酸營養(yǎng)特征分析Table 3 Analysis of essential amino acid nutritional characteristics of protein in fruit bodies(dried products)of wild and cultivated A.sinodeliciosus mg·(g pro)-1

2.3.2 必需氨基酸評分

采用氨基酸評分(AAS)、蛋白完全性分析(IOM)和化學評分(CS)3種常用評價蛋白質營養(yǎng)價值的計算方法,可從不同角度反映中國美味蘑菇子實體中蛋白質構成和利用率關系。如表4所示,AAS分析中,野生與栽培中國美味蘑菇子實體蛋白中含量最高的都是蘇氨酸,最低的都是蛋氨酸+半胱氨酸,因此兩者的第一限制氨基酸都是蛋氨酸+半胱氨酸;IOM模式中,最高分別是異亮氨酸和蘇氨酸,最低均為蛋氨酸+半胱氨酸;CS分析中,最高分別是苯丙氨酸+酪氨酸和蘇氨酸,最低均為蛋氨酸+半胱氨酸。綜合AAS分析、IOM分析和CS分析,栽培中國美味蘑菇子實體蛋白的營養(yǎng)價值總體高于野生子實體。

表4 野生與栽培中國美味蘑菇子實體(干品)蛋白的必需氨基酸分析及評價Table 4 Analysis and evaluation of essential amino acids of protein in fruit bodies(dried products)of wild and cultivated A.sinodeliciosus

2.3.3 必需氨基酸平衡性分析

基于氨基酸平衡理論,采用氨基酸比值系數(shù)(RC)分析中國美味蘑菇子實體中必需氨基酸含量發(fā)現(xiàn)(表4),野生中國美味蘑菇子實體中蘇氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸的含量相對過剩,賴氨酸、亮氨酸、蛋氨酸+半胱氨酸、纈氨酸的含量相對不足;栽培中國美味蘑菇子實體中,蘇氨酸和苯丙氨酸+酪氨酸的含量相對過剩,其他必需氨基酸含量相對不足。栽培中國美味蘑菇子實體中氨基酸比值系數(shù)范圍(0.58—2.04)比野生中國美味蘑菇子實體范圍(0.57—1.45)更加分散,說明栽培中國美味蘑菇子實體中必需氨基酸在氨基酸平衡上的負貢獻較大,平衡性不如野生中國美味蘑菇子實體。

野生中國美味蘑菇子實體中氨基酸比值系數(shù)分(SRC)高于栽培中國美味蘑菇子實體以及部分谷物食品如小米、玉米和高粱,接近于大米和小麥,低于卵清蛋白(圖3)。經(jīng)計算,野生與栽培中國美味蘑菇子實體蛋白的必需氨基酸指數(shù)(EAAI)(分別為75.12和77.92)均大于75,說明中國美味蘑菇子實體營養(yǎng)價值均衡,必需氨基酸比例較為合適。

圖3 中國美味蘑菇及部分食品中的SRC值Fig.3 SRC value of A.sinodeliciosus and some foods

2.3.4 蛋白質校正氨基酸計分

蛋白質校正氨基酸計分(PDCAAS)即經(jīng)蛋白質消化率校正過的AAS,能夠更加準確反映食物蛋白質提供人體必需氨基酸需要量的能力[41]。參考粗毛斗菇(Panus rudisFr.=Agaricus macrosporus)的消化率80.5%計算,野生與栽培中國美味蘑菇子實體的PDCAAS值分別為0.50和0.56,高于地菇(Terfezia claveryiChatin)(0.43)、糙皮側耳[Pleurotus ostreatus(Jacq.)P.Kumm.](0.45)、棕灰口蘑[Tricholoma terreum(Schaeff.)P.Kumm.](0.35)和粗毛斗菇(0.40)[42]。可見,中國美味蘑菇營養(yǎng)價值較高,是一種優(yōu)良的蛋白質源。

2.4 維生素組成分析

如表5所示,野生與栽培中國美味蘑菇子實體中所含的維生素種類與含量均存在差異。野生中國美味蘑菇子實體中維生素B3的含量最豐富,占總量的49.41%,然后是維生素D、維生素C、維生素B6和維生素B2,分別占總量的33.23%、16.71%、0.53%和0.13%,其他維生素未檢測出;栽培中國美味蘑菇子實體中維生素B3占總量的74.76%,然后是維生素D、維生素B6、維生素B1和維生素B2,分別占維生素總量的17.49%、7.12%、0.42%和0.22%,其他維生素未檢測出。栽培中國美味蘑菇子實體中維生素總含量比野生中國美味蘑菇子實體高1 176.52 mg∕kg。

表5 野生與栽培中國美味蘑菇子實體(干品)的維生素成分Table 5 Vitamin components in fruit bodies(dried products)of wild and cultivated A.sinodeliciosus mg·kg-1

2.5 礦質元素組成分析

中國美味蘑菇中含有K和Ca 2種重要常量元素以及Zn、Fe和Se 3種人體必需微量元素(表6)。

在常量元素方面,野生與栽培中國美味蘑菇子實體中K元素含量分別占總元素含量的95.01%和92.59%,且栽培中國美味蘑菇子實體中的含量是野生中國美味蘑菇子實體含量的2.28倍;野生與栽培中國美味蘑菇子實體中Ca元素含量分別占總元素含量的2.78%和5.52%,栽培中國美味蘑菇子實體中的含量是野生中國美味蘑菇子實體含量的4.6倍。

在微量元素方面,野生中國美味蘑菇子實體中各微量元素含量占微量元素總含量的比值大小依次為Zn(64.58%)、Fe(34.90%)和Se(0.52%);栽培中國美味蘑菇子實體中各微量元素含量占微量元素總含量的比值大小依次為Fe(63.92%)、Zn(36.07%)和Se(0.005%)。除Se元素外,栽培中國美味蘑菇子實體中其他元素含量均顯著高于野生中國美味蘑菇子實體的含量。

3 討論

本研究表明,中國美味蘑菇栽培子實體中6種主要營養(yǎng)成分含量與周聰?shù)萚14]的試驗數(shù)據(jù)存在一定差異,可能與野生蘑菇菌株、栽培料及配比、栽培環(huán)境或栽培方式等不同有關。與雙孢蘑菇、巴西蘑菇等蘑菇屬其他種類相比[43-45],栽培中國美味蘑菇子實體中粗蛋白的含量較高且粗脂肪的含量相對較少,富含更多的膳食纖維、碳水化合物等成分;其中,粗蛋白的含量[41.0 g∕(100 g)]不僅高于野生子實體和雙孢蘑菇等其他蘑菇屬物種,更明顯高于香菇[21.4—32.5 g∕(100 g)]、杏鮑菇[18.6—27.8 g∕(100 g)]、金針菇[18.6—22.4 g∕(100 g)]等常見食用菌[41,46],是一種很好的蛋白來源。有研究發(fā)現(xiàn),在栽培料中添加適量玉米芯和增加C∕N比能顯著增加杏鮑菇中蛋氨酸+半胱氨酸的含量[47],提示可以給同樣為第一限制氨基酸的中國美味蘑菇的栽培提供栽培配方參考以改善必需氨基酸的比例;或通過與其他食物搭配形成氨基酸互補,提高整體營養(yǎng)價值。

栽培中國美味蘑菇子實體在多數(shù)指標上優(yōu)于野生子實體,打破了傳統(tǒng)的野生子實體優(yōu)于栽培子實體的認知。因此,可以進一步進行中國美味蘑菇的馴化、育種和栽培等研究,為下一步中國美味蘑菇的市場化栽培提供技術支持。本研究檢測的品種較為單一,如果能擴大野生與栽培中國美味蘑菇或其他種類的樣品來源和數(shù)量,試驗結果將更加科學與全面。

目前,中國美味蘑菇雖未實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化栽培,但其營養(yǎng)成分含量不遜于“世界菇”——雙孢蘑菇,且其個體更加碩大,已實現(xiàn)無覆土栽培,具有很大的開發(fā)利用價值。如果進一步研究中國美味蘑菇的出菇機制和栽培配方,提高人工栽培中國美味蘑菇子實體的質量與產(chǎn)量,中國美味蘑菇亦有可能成為像雙孢蘑菇一樣世界著名的栽培食用菌。