不同季節環境因子對香菇子實體中氨基酸生物合成的影響

劉振元，班立桐，楊紅澎，黃 亮，金海東，張 虹，金 波

（1天津市薊州區氣象局，天津 301921；2天津農學院農學與資源環境學院，天津 300392；3天津市寶坻區突發公共事件預警信息發布中心，天津 301800）

0 引言

香菇[Lentinus edodes(Berk) Sing]，又名香蕈、香椹、香信、合蕈、陳仁玉、臺蕈，是著名的食用兼藥用真菌，早在一千多年前就開始被人們采集利用[1]，由于對其功效和營養價值認識的逐漸深入[2-6]，香菇現已成為我們日常的重要菜品[7]。中國的香菇栽培增長迅猛，香菇產量已居世界第1 位[8]。香菇主要含有9 種必需氨基酸、6種非必需氨基酸和1種條件必需氨基酸。在某種程度上，它可以替代肉、蛋和牛奶[9]。

香菇中氨基酸含量是其營養品質評價的重要指標[2-12]。新鮮香菇中的氨基酸含量高于干燥樣品。總必需氨基酸和條件性必需氨基酸的最高水平都出現在新鮮香菇中[13]。香菇中谷氨酸的含量顯著高于其他食用菌[1]，是其口感好的原因之一。李治平根據氨基酸比值系數法[2,14-17]，對四川青川縣、重慶九龍坡、河南靈寶市、浙江麗水人工栽培的香菇及通江縣野生香菇的營養價值進行了評價和討論，發現5 種產地的香菇氨基酸總量在(14.39～18.71) g/100 g 之間，四川青川(14.39%)最低，而浙江麗水(18.71%)最高。5種產地的香菇樣品中17 種氨基酸從高到低為谷氨酸(4.49%～3.23%)、天門冬氨酸(1.84%～1.42%)、亮氨酸(1.84%～1.42%)、精氨酸(1.84%～1.42%)、賴氨酸(1.73%～0.86%)、丙氨酸(1.09%～0.84%)、纈氨酸(1.05%～0.75%)、絲氨酸(0.92%～0.80%)、蘇氨酸(0.96%～0.79%)、甘氨酸(0.97%～0.71%)、異亮氨酸(0.82%～0.56%)、苯丙氨酸(0.77%～0.56%)、脯氨酸(0.74%～0.51%)、酪氨酸(0.48%～0.34%)、胱氨酸(0.45%～0.26%)、組氨酸(0.40%～0.26%)、蛋氨酸(0.29%～0.21%)。5種產地各種氨基酸含量排序基本一致。在5 種產地的香菇樣品的氨基酸組成中，谷氨酸含量最高[2]。浙江麗水樣本在4 種味覺氨基酸含量均為最高[2]。前期我們研究發現新疆和天津產干香菇子實體中氨基酸總含量分別為22.28%和17.4%。新疆與天津產香菇相比較，天門冬氨酸(2.14%)、亮氨酸(1.44%)、賴氨酸(1.30%)、精氨酸(1.17%)含量明顯高于天津產香菇，天津產干香菇中谷氨酸含量高于新疆產干香菇，分別為5.52%和4.85%。該研究分析發現由于栽培環境的不同導致同一品種蘑菇的氨基酸含量明顯不同[1]。徐曉飛等[18]對來自不同產地（湖北隨州、福建古田、浙江江山、河南、東北和廣東韶關）香菇的營養成分進行了測定和比較。發現浙江產地的香菇必需氨基酸百分含量最低，吉林產地的香菇必需氨基酸百分含量最高。綜上研究結果可以看出，香菇生長環境的差異對香菇自身氨基酸的生物合成影響是不容忽視的。鑒于此，本研究對不同季節氣溫下，香菇子實體中營養品質評價的重要指標——氨基酸生物合成的變化與環境的相關性進行了分析研究，以期為今后人工栽培香菇營養品質的控制提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香菇采集于天津市薊州區新安富農家庭農場種植基地。香菇種植為袋式栽培，培養料組成：木屑80%，麩皮20%，碳酸氫鈣2%。

AEZ00 電子天平（瑞士METTLER 公司），L-8800型全自動氨基酸分析儀：日立公司，JT-B/JT-C 勻漿機（北京佳航博創科技有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品處理 在2020 年9 月26 日、11 月2 日、12 月23 日采集成熟香菇子實體，新鮮子實體用研磨機粉碎，勻漿機打成勻漿密封冷凍保存。

1.2.2 氨基酸測試方法及條件 氨基酸測定方法按照GB 5009124—2016 食品安全國家標準食品中氨基酸的測定方法進行。樣品用水溶液提取游離氨基酸，蛋白水解氨基酸用6 M HCL于110℃水解24 h，合并提取液，在氨基酸分析儀上測定氨基酸含量。色譜柱：磺酸型陽離子樹脂；檢測波長：570 nm和440 nm。

1.2.3 氣象條件測定 大棚內地表1.5 m 高度內溫度、濕度、CO2濃度測定數據來自華云尚通CAWS2000 溫室小氣候觀測站監測數據，數據為采集香菇成熟子實體節點前7天數據。

1.3 數據處理

所有測定均平行重復3 次，結果以平均值表示。運用SPSS 22.0 軟件對數據進行相關分析，P＜0.05 為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 香菇子實體氨基酸及菇棚不同采摘生長期環境因子測定結果

從分析結果看，一茬新鮮香菇的總氨基酸含量最高，為2.81%；二茬和三茬香菇氨基酸含量相差不大，但氨基酸含量比一茬降低低近一半，分別為1.56%和1.51%。表1結果與文獻[18]報道干香菇氨基酸含量相比，16種氨基酸含量差異趨勢基本一樣。新鮮香菇子實體中谷氨酸含量也最高，一茬新鮮香菇子實體中谷氨酸為0.591%，二茬和三茬新鮮香菇子實體中谷氨酸分別為0.211%和0.238%（表1）。香菇的香味和口感離不開谷氨酸和天門冬氨酸，對于香菇中的谷氨酸和天門冬氨酸除了能提供鮮味外，還能增加香菇的甜味感覺以及滋味的厚度和持久性，由于香菇中Glu 的含量更高且閾值更低，故普遍認為其對香菇鮮味的提升作用比Asp更大[19-20]。

從本試驗香菇樣本對應的生長環境觀察發現，一茬香菇生長周期7 日內環境平均溫度與二茬、三茬生長周期7 日內環境平均溫度相差一倍，菇房濕度變化不大，CO2濃度變化趨于降低（表2），顯著性分析表明3個階段間的溫度變化有顯著性差異，9月20日—26日平均濕度與二茬、三茬生長周期7 日內環境平均濕度有顯著性差異，二茬、三茬生長周期之間的平均濕度沒有顯著性差異，一茬香菇生長周期7 日內平均CO2濃度與二茬、三茬生長周期7 日內環境平均CO2濃度有顯著性差異，二茬、三茬生長周期之間的平均CO2濃度沒有顯著性差異。表1和表2數據初步說明，環境溫度是影響其氨基酸生物合成含量的主要因素。低溫不利于香菇生長發育過程氨基酸的生物合成，香菇子實體中的氨基酸含量降低。

表2 不同采集周期香菇生長環境因子溫度、濕度、CO2濃度測定結果

2.2 香菇子實體氨基酸變化與不同采摘生長期溫度、濕度、CO2濃度相關性分析

通過SPSS軟件中雙變量相關分析程序分析發現，不同采集周期新鮮鮮菇的16 種氨基酸的含量變化都與環境影子溫度、濕度、CO2濃度顯著正相關(P＜0.01，P＜0.05)（表3～5）。隨著季節的變化，尤其在大棚環境因子發生顯著性降低時，香菇子實體的氨基酸含量顯著降低。

表3 不同采集周期香菇生長環境溫度與氨基酸含量變化相關性分析

3 結論

在大棚種植環境條件下，由于環境控制成本問題，香菇的種植基本還屬于粗放型，因此在深秋和冬季香菇生長過程中氨基酸的生物合成受到影響。相關分析證明溫度、濕度、CO2濃度在一定范圍內對香菇氨基酸的生物合成有顯著性影響。綜合氣象條件可以看出，環境溫度是影響其氨基酸生物合成含量的主要因素。低溫不利于香菇生長發育過程氨基酸的生物合成，香菇子實體中的氨基酸含量降低，影響香菇的營養品質。

表4 不同采集周期香菇生長環境濕度與氨基酸含量變化相關性分析

表5 不同采集周期香菇生長環境CO2濃度與氨基酸含量變化相關性分析

4 討論

環境是蘑菇生長發育的一個重要因素，影響其子實體形成和營養物質的合成[21-22]。相關分析發現香菇生長發育過程中的環境因子：溫度、濕度、CO2濃度與子實體中生物合成氨基酸含量呈顯著正相關（表3～5）。這說明在大棚栽培環境中溫度、濕度、CO2濃度是正方向的影響。在一定數值范圍內，溫度升高、濕度增大、CO2濃度增加有利于香菇生長發育過程氨基酸和蛋白質的合成。

有文獻報道，在同一產地不同潮期、不同部位香菇營養成分的研究中發現，二潮香菇粗灰分、干物質、高分子多糖含量、氨基酸含量、必須氨基酸含量最高，而蛋白質含量最低；四潮香菇蛋白質含量最高，同一產地和品種的香菇，菇蓋有較高的必需氨基酸百分含量[23]。這說明在實際生產中，菌棒給一茬菇，二茬菇，三茬菇提供的營養基質是足夠。本研究結果說明氨基酸含量的降低是由環境因子變化引起的，相關分析結果說明溫度、濕度、CO2濃度對香菇氨基酸的生物合成都有顯著性影響。