不同羊肚菌氨基酸比较分析及营养评价

熊丙全,兰秀华,彭卫红,甘炳成,谢丽源*

1(成都农业科技职业学院 园林园艺分院，四川 成都， 611130)2(电子科技大学 生命科学与技术学院/信息生物学研究中心，四川 成都， 610054)3(四川农业科学院土壤肥料研究所，四川 成都， 610066)

羊肚菌(Morchellaspp.)是一种珍稀名贵食用菌，由于其菌盖表面有不规则多面凹陷皱褶似羊肚而得名[1]。羊肚菌含有多种呈味氨基酸，使其味道鲜美，同时，羊肚菌也是重要的药用菌，不仅含有多糖、生物酶类、矿物质元素等[2-3]，也是蛋白质的重要来源之一，含有丰富的药效氨基酸，有调节机体免疫力、抗疲劳、抑制肿瘤、抗菌、抗病毒、降血脂、抗氧化等多种功效[4-12]。课题组通过10多年努力，2015年率先实现了羊肚菌大田商业化栽培的成功。随着羊肚菌人工栽培技术日益成熟，羊肚菌菌体蛋白的开发和利用越来越受到重视，但目前原材料选择存在随机性和普遍性，也没有一定的标准，并且评价羊肚菌菌体蛋白质营养价值的研究及深入分析还不多见。本文以不同羊肚菌品系作为研究材料，对各种氨基酸含量进行测定，采用模式谱等方法对其进行蛋白质营养分析评价，从而为其在羊肚菌品种选育、食用价值和药用价值的开发利用提供科学的依据。

1 材料与方法

1.1 材料

不同羊肚菌样品20份，编号为M01-M20，为羊肚菌不同品系菌株，由四川省农业科学院土壤肥料研究所在相同生态环境下驯化栽培所得，子实体经过采收、挑选、烘干，粉碎、过筛，置于干燥器中备用。

1.2 主要仪器与试剂

Fw-80高速粉碎机，北京启宏瑞达科技有限公司；DZF-6020真空干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；超纯水装置，Millipore公司；L-8900氨基酸自动分析仪，日本Hitachi公司；ALC-Z10.3电子天平，北京赛多利斯天平有限公司；UV1800分光光度计，日本岛津公司。

混合氨基酸标准品、色氨酸标准品，美国Sigma公司；茚三酮、HCl，均为分析纯。

1.3 氨基酸测定[13]

称取100 mg粉末样品加入水解管中，加入100 mL、6 mol/L的HCl，封管后，于100 ℃水解24 h，水解后样品经处理后通过L-8900氨基酸自动分析仪进行氨基酸分析。

色氨酸的测定：参考GB/T 15400—1994《饲料中色氨酸的测定方法 分光光度法》

1.4 营养评价方法[14-20]

根据1973年世界卫生组织/联合国粮农组织(WHO/FAO)修订的理想蛋白质人体必需氨基酸模式谱，计算样品中的下列指标：

(1)

(2)

式中：aa,试验样品氨基酸含量,mg/g;AA(FAO/WHO),FAO/WHO评分标准模式同种氨基酸含量,mg/g;AA(Egg),鸡蛋蛋白质中同种氨基酸含量(mg/g)。

必需氨基酸指数(EAAI)=

(3)

式中：n为比较氨基酸数；t为实验蛋白质的氨基酸含量；s为标准蛋白质的氨基酸含量。

生物价(BV)=1.09×EAAI-11.7

(4)

1.5 数据分析

运用SPSS 22.0软件对20个样品各类指标进行系统聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同羊肚菌样品的氨基酸组成及含量分析

氨基酸不仅是人体新陈代谢活动中的重要物质，也是重要的呈味物质，对食品的风味发挥着重要作用。不同样品中氨基酸组成及含量如表1所示，20个羊肚菌样品均含有18种氨基酸，必需氨基酸齐全，但氨基酸含量有显著差异，氨基酸含量大小从高到低为：M04、M12、M20、M14、M02、M01、M13、M15、M03、M08、M17、M10、M11、M07、M09、M18、M16、M06、M19、M05。必需氨基酸总量从高到低为：M04、M20、M02、M12、M14、M15、M01、M17、M03、M13、M18、M07、M08、M10、M06、M19、M11、M16、M09、M05，E/T值为19.077%～40.472%，E/N值为23.574%～67.988%。根据FAO/WHO提出的理想蛋白模式，质量较好的蛋白质E/T为40%左右，E/N在60%以上[20]，20个羊肚菌中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]

食用菌营养丰富、味道鲜美，包括鲜、甜、苦味等成分。谷氨酸和天冬氨酸是鲜味氨基酸中的特征氨基酸，其组成和含量决定口味的鲜美和可口程度。由表1可知，谷氨酸在样品中的含量均很高，是最主要的鲜味氨基酸，同时鲜味氨基酸在整个氨基酸所占比例较高，均超过30%，且M09达到50%以上；甜味氨基酸包括丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸，含量比例为15.909%～26.153%；苦味氨基酸是由必需氨基酸组成，包括组氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、精氨酸，含量比例从18.919%～33.291%(表2)。由表2可知，呈味氨基酸含量大小为鲜味氨基酸>苦味氨基酸>甜味氨基酸，且鲜甜味氨基酸的总量占苦味氨基酸的比例从1.473～3.807倍，由此可见，羊肚菌鲜甜味氨基酸占比重大，具有不错的口感，开发潜力大。

表1 不同样品氨基酸组成及含量 单位：%(质量分数)

表2 味觉氨基酸含量及组成比例

2.3 羊肚菌药用氨基酸组成分析

Glu、Asp、Arg、Gly、Phe、Tyr、Met、Leu、Lys 9种氨基酸是维持机体氮平衡所必需的，称为药用氨基酸[23]。羊肚菌中药用氨基酸差异较大，但在氨基酸总量所占比例均较高，达到50%以上，含量最高的为M04，含量最低的为M05。由图1可知，药用氨基酸中谷氨酸和天冬氨酸含量较高，是羊肚菌药用氨基酸的主要成分，其中谷氨酸含量最高，占比为27.25%～51.62%，谷氨酸参与机体代谢，在神经系统生长、发育、学习和记忆起重要作用，主要用于治疗脑震荡、癫痫、神经损伤以及改善儿童智力发育。天冬氨酸含量低于谷氨酸，对于缓解疲劳，调节脑和神经代谢功能，增强肝功、预防高血压和心脏病起到作用。因此羊肚菌在保健食品开发具有很大的潜力。

图1 不同羊肚菌样品药用氨基酸含量

2.4 羊肚菌蛋白质的质量评价

羊肚菌的营养价值评定根据FAO/WHO 1973年建议的氨基酸的评分标准模式和中国预防医学科学营养与食品卫生研究所提出的鸡蛋模式进行比较。将表1的数据换算成毫克每克蛋白质，将其与FAO/WHO推荐的理想蛋白质模式和鸡蛋蛋白模式进行比较，结果见表3。由表3可知，所有羊肚菌样品的亮氨酸和赖氨酸均低于理想蛋白模式，其他氨基酸模式在不同样品中有较大差异，由此说明羊肚菌氨基酸模式与人体需求有一定差别，需要给予补充，才能提高利用率。

根据表3数据，计算不同样品的AAS和CS值(表4)。从20个羊肚菌样品中可见，相对过剩和不足的氨基酸不尽相同，但总的来说，亮氨酸和赖氨酸在20个样品中均表现为相对不足。根据氨基酸评分(AAS)，菌株M01、M04、M07、M08、M09、M10、M11、M12、M13、M14、M16、M19、M20第一限制氨基酸为赖氨酸，菌株M05、M06、M15、M17第一限制氨基酸为亮氨酸，菌株M02、M03、M18中蛋氨酸+胱氨酸含量最低，为第一限制氨基酸。

化学评分(CS)所得结果和氨基酸评分结果基本一致。M01、M04、M07、M08、M09、M11、M12、M16、M19、M20第一限制氨基酸为赖氨酸，M05、M06、M10、M13、M15第一限制氨基酸为亮氨酸，M02、M03、M14、M17、M18第一限制氨基酸为蛋氨酸+胱氨酸。

EAAI所体现的不是单独的必需氨基酸，而是同时考虑样品蛋白质中所有必需氨基酸相对标准蛋白中必需氨基酸的比率[24]。按照FAO/WHO标准和全鸡蛋模式，不同菌株的EAAI值存在较大差异，结果见表4，在EAAI评价模式中，数值越接近100的样品与标准氨基酸模式越接近，其中菌株M20、M04、M07、M18与FAO/WHO标准最为接近，即相对营养价值更高，但和全鸡蛋模式相比，均还存在一定差距。EAAI与生物价BV存在特定的正比关系，在一定程度上能反映蛋白质的消化利用率。由BV值可知，菌株M20、M04、M07、M18在人体内的消化吸收率高于其他样品。

表3 必需氨基酸模式与氨基酸模式的比较

2.5 羊肚菌氨基酸相关性分析及聚类情况

由表5可知，氨基酸总量与必需氨基酸、药用氨基酸、鲜味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸含量之间均存在极显著的正相关关系，相关系数分别为0.930、0.981、0.948、0.942、0.977，而与EAAI相关性不明显。由此说明，羊肚菌氨基酸总量越高，各类别氨基酸含量越高，但与蛋白质营养价值没有显著相关性，不能仅通过氨基酸含量来评定营养价值。

综合氨基酸总量、EAAI、E/N、E/T等指标对羊肚菌样品进行系统聚类分析，结果如图2所示，20个样品可以判定为两大类，第一类包括菌株M04、M20、M18、M17、M07和菌株M02，前者成分分析品质相对最好，后者营养价值相对较好，由此可见，第一类可作为高质蛋白，是资源利用开发的理想材料；第二类包括菌株M01、M06、M12、M05、M19、M03、M14、M15和菌株M08、M13、M11、M10、M16、M09，前者营养品质一般，后者营养品质最差。该聚类结果很好地反映出不同样品间的差异性，为羊肚菌育种、产品开发利用以及营养价值评价提供了良好的理论参考。

表4 羊肚菌氨基酸的AAS、CS、EAAI和BV比较

表5 相关性分析

图2 不同羊肚菌样品聚类树状图

3 讨论

羊肚菌氨基酸种类齐全，含有18种氨基酸，为完全蛋白。呈味氨基酸含量丰富，鲜味氨基酸含量高，占呈味氨基酸30%以上，且鲜甜味氨基酸占比重大，这是羊肚菌口感好，味道鲜美的重要原因。药用氨基酸在不同品种间差异较大，但占总氨基酸含量均为50%以上，谷氨酸和天冬氨酸是药用氨基酸主要成分，对于改善儿童生长发育、缓解疲劳、增强肝功等有重要作用。由此可见，羊肚菌营养丰富，口感佳，药效好，有很大的开发利用价值和广阔的市场前景。

在蛋白质的质量评价中，必需氨基酸的组成及含量是评价蛋白质是否优质的非常重要的指标[25-26]。WHO/FAO氨基酸模式是开展不同品种营养评价的重要标准，被广泛用于各类果蔬的营养评价分析[27-28]。研究表明，供试的20个羊肚菌样品必需氨基酸种类齐全，但是必需氨基酸含量比重高低不一，且赖氨酸、亮氨酸、蛋氨酸和胱氨酸含量相对较低，这种限制氨基酸会极大地降低蛋白质的整体利用率，导致其他的必需氨基酸在体内不能被充分利用而浪费，使得羊肚菌氨基酸模式与人体蛋白质氨基酸模式和全鸡蛋模式差别较大。因此，需要在食用时考虑和限制性氨基酸含量较高的食物一同食用，充分补足该类限制性氨基酸，提高羊肚菌中各类必需氨基酸的整体利用率和营养价值。

羊肚菌氨基酸总量与必需氨基酸、药用氨基酸、各类呈味氨基酸含量存在极显著相关性，但是与EAAI相关性不明显，由此可见，不能通过各类氨基酸含量来考察蛋白质营养价值，评价食用菌蛋白质营养价值，需要考虑必需氨基酸、呈味氨基酸、药用氨基酸、氨基酸评分、必需氨基酸指数等多个指标进行综合评价。

食用菌是优质植物蛋白食物，但不同来源、不同品系的食用菌蛋白质营养价值差别较大。通过多个指标的聚类分析，可以将类似的对象组成一个类群，每个类群具有一定特征划分。本文将20个样品分成了2个类群，高质蛋白组和品质较差组，研究结果将对羊肚菌育种、栽培以及产品开发利用提供理论基础。