不同煮制时间对金针菇中水解氨基酸和游离氨基酸含量的影响

范婷婷,赵晓燕,李晓贝,张艳梅,刘海燕,蔡 祥,周昌艳

(上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所,上海201403)

金针菇[Flammulina velutipes(Fr.)Sing]学名毛柄金钱菌,又称朴菇、冬菇、冻菌等,是一种普遍栽培的食用菌[1]。金针菇营养丰富,菌盖滑嫩,形美味鲜,常作为凉拌菜端上消费者的餐桌。金针菇不仅富含氨基酸、多糖、黄酮类、维生素等多种营养成分,还具有抑菌活性[2]、抗氧化活性[3]、抗肿瘤[4]、增强记忆力[5]等药用价值。

食用菌中的蛋白质在煮制的过程中会发生降解,生成短肽和氨基酸,氨基酸作为蛋白质的分解产物是评价食品营养品质的重要指标。食用菌在煮制过程中还会发生一系列复杂的热诱导反应,从而产生大量的风味化合物,包括游离氨基酸等非挥发性的滋味化合物。吕翡燕[6]比较了不同煮制时间下蟹味菇中氨基酸含量,发现蟹味菇在煮制过程中氨基酸总量呈先降低再不断增加直至保持稳定的趋势;李标等[7]发现香菇在煮制后的汤液中游离氨基酸总量大于煮制后香菇中总量,但显著低于新鲜香菇中游离氨基酸总量,这可能是香菇中部分游离氨基酸在高温煮制过程中与糖类发生美拉德(Maillard)反应造成的。

本试验拟对金针菇在不同煮制时间下水解氨基酸和游离氨基酸含量进行测定,分析和评价不同煮制时间下金针菇水解氨基酸中蛋白质营养评价和呈味游离氨基酸的滋味活性值,以期为金针菇在煮制环节中蛋白质营养和滋味达到最佳提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

金针菇子实体(白色品种)采自上海雪榕生物科技股份有限公司。

氨基酸混合标准溶液,日本Wako公司;氨基酸自动分析仪所用缓冲液,日本Mitsubishi公司;盐酸、氢氧化钠(优级纯),国药集团化学试剂有限公司;磺基水杨酸,西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司。

1.2 仪器与设备

L-8900氨基酸自动分析仪,日本Hitachi公司;N-EVAP氮吹仪,美国Organomation公司;Centrifuge 5424R高速冷冻离心机,德国Eppendorf公司;YCQ-300超声波清洗机,上海凯波超声设备有限公司;电子天平,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;电热恒温鼓风干燥箱,上海精宏实验设备有限公司;全营养破壁料理机,中山市欧麦斯电器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

将白色金针菇成熟子实体鲜样切除根部后分散开,在锅内加入蒸馏水,蒸馏水以没过金针菇为宜,金针菇(g)∶蒸馏水(mL)=1∶4。等锅内的水煮沸后,将金针菇放锅内分别煮0 min(鲜样),0.5 min、1 min、3 min、5 min、10 min。待煮制的金针菇放凉并滴干水后,放入破壁料理机匀浆后装瓶,置于-18℃冰箱冷冻备用。

1.3.2 水分含量测定

水分的测定参照GB∕T 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》方法进行。

1.3.3 水解氨基酸含量测定

除色氨酸外的17种氨基酸通过酸水解法进行测定,参照GB 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》方法;色氨酸通过碱水解法进行测定,参照GB∕T 15400—2018《饲料中色氨酸的测定》方法,水解后的样品经处理后通过L-8900氨基酸自动分析仪进行氨基酸组成分析及含量测定。

1.3.4 游离氨基酸含量测定

取金针菇样品2 g(精确至0.000 1 g),加入30 mL 0.1 mol∕L盐酸溶液(优级纯),40℃超声30 min,冷却至室温后于12 000 r∕min离心5 min。取上清液1 mL,加入相同体积5%磺基水杨酸,混合,混合液4℃放置30 min后在12 000 r∕min转速下4℃离心30 min。取上清液,10 mol∕L氢氧化钠溶液调节pH至2.0左右,过0.22μm MCE微孔滤膜,上样,由L-8900氨基酸自动分析仪测定游离氨基酸含量。

1.3.5 蛋白质营养评价方法

氨基酸评分(Amino acid score,AAS)依据世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)1989年提出的方法[8]计算得出,指待测蛋白质中某一必需氨基酸占WHO∕FAO评分模式中相应氨基酸含量的百分比;化学评分(Chemical score,CS)由WHO∕FAO[8]和Seligson[9]推荐的方法计算得出,用于评价待测蛋白质中某一必需氨基酸的相对含量与标准卵清蛋白中相应氨基酸相对含量的接近程度。AAS或CS越接近100%,与评分模式氨基酸或标准蛋白的组成越接近,蛋白质的营养价值就越高。AAS或CS低于100%的为限制氨基酸,其中最低的为第一限制氨基酸。

1.3.6 滋味活性值(TAV)的计算

滋味活性值是样品中呈味物质的测定值与其滋味阈值之比[10],计算公式为:

式中:ρ1为呈味氨基酸的质量浓度,mg∕g;ρ2为该氨基酸滋味阈值质量浓度,mg∕g。TAV可反映单一化合物对整体滋味的贡献大小,当TAV值大于1时,认为该物质对呈味有贡献,而TAV值小于1时,认为该物质对呈味贡献较小,由此确定主要的呈味氨基酸[11]。

1.3.7 数据分析

除水分含量外,所有数据均换算为干基含量,重复3次。所得数据由Excel 2010和SPSS 19软件通过单因素方差分析(Analysis of variance,ANOVA)进行显著性分析,分析方法为邓肯多重范围检验(Duncan's multiple range tests),P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 金针菇在不同煮制时间下水解氨基酸组成及测定结果

由图1可见,金针菇鲜样的水解氨基酸总量为135.76 mg∕g,在不同煮制时间下水解氨基酸总量为172.65—201.22 mg∕g。随着煮制时间的延长,水解氨基酸总量逐渐增加,煮制0.5 min时增长了27%,煮制3 min后总量增速有所下降。这可能是热降解和美拉德反应的同时进行,使大分子蛋白质或多肽水解成小分子氨基酸所致[12],但随加热时间的增加,反应速度降低[13]。

图1 金针菇在不同煮制时间下水解氨基酸组成及含量比较Fig.1 Comparison of composition and content of hydrolyzed amino acids in Flammulina velutipes at different cooking time

2.2 金针菇在不同煮制时间下蛋白质营养评价

2.2.1 必需氨基酸组成

氨基酸平衡理论认为:氨基酸组成比例越接近WHO∕FAO模式值或卵清蛋白模式值比例,其蛋白质量越优。如表1所示,金针菇鲜样及在不同煮制时间下必需氨基酸的总含量在518.26—531.16 mg∕g pro,随煮制时间的延长呈逐渐增大的趋势,在1—3 min增速最快。可见,金针菇中富含必需氨基酸,明显优于WHO∕FAO模式(360 mg∕g pro)及粮食作物如大豆(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 金针菇在不同煮制时间下必需氨基酸的组成及比较分析Table 1 Comparative analysis of composition of essential amino acids in Flammulina velutipes at different cooking time mg·g-1 pro

从单个氨基酸的含量来看,仅有缬氨酸的含量略低于WHO∕FAO模式值,苏氨酸、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间。其中蛋氨酸+半胱氨酸含量最高,约为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见的含硫氨基酸,其中蛋氨酸是人体无法合成的必需氨基酸,可在体内转化成半胱氨酸或胱氨酸,此反应不可逆。

2.2.2 氨基酸评分(AAS)和化学评分(CS)

由表2可知,AAS和CS中第一限制氨基酸均为缬氨酸,随着金针菇煮制时间的延长,缬氨酸评分呈下降的趋势。AAS中除缬氨酸外其余必需氨基酸含量均超过WHO∕FAO标准模式,CS中第二限制氨基酸为异亮氨酸,而肉类[15]、豆类[16]、糙米[17]中Val、Ile含量均较高,这些食物搭配食用,可以为机体提供较为全面的氨基酸营养,也说明日常饮食多样化利于营养成分的有效吸收和利用。

表2 金针菇在不同煮制时间下蛋白质的氨基酸评分(AAS)及化学评分(CS)Table 2 Amino acid score(AAS)and chemical score(CS)of proteins of Flammulina velutipes at different cooking time

2.3 金针菇在不同煮制时间下游离氨基酸组成及测定结果

食物中的游离氨基酸是一类重要的味觉活性物质,对食物的呈味起着重要的作用。由图2可知,金针菇鲜样的游离氨基酸总量为87.85 mg∕g,在不同煮制时间下游离氨基酸总量为12.31—19.94 mg∕g,煮制0.5 min时游离氨基酸总量下降了77%,煮制3 min时含量最低,之后呈逐步上升的趋势。由此可知,金针菇中游离氨基酸在高温下极易游离出来溶于水中与糖类发生Maillard反应。在煮制3 min后,金针菇有变黏稠,可能是金针菇中的水分与汤汁达到互溶,大部分游离氨基酸含量在煮制5 min和10 min时有所增加。

2.4 金针菇在不同煮制时间下呈味游离氨基酸的含量与TAV分析

如表3所示,金针菇中呈味游离氨基酸含量从高到低依次为:甜味氨基酸>鲜味氨基酸>芳香类氨基酸。金针菇鲜样中,呈味游离氨基酸含量为50.67 mg∕g,占游离氨基酸总量的57.68%,且TAV值都大于1。鲜味氨基酸中谷氨酸含量及TAV值均最高,分别为12 mg∕g和40.01。Yamaguchi等[18]研究发现,谷氨酸和天冬氨酸是鲜味的基本组成成分,谷氨酸的鲜味最强,呈味阈值为0.3 mg∕mL。金针菇在不同煮制时间下呈味游离氨基酸含量依次为13.69 mg∕g、11.84 mg∕g、7.76 mg∕g、9.72 mg∕g、11.18 mg∕g,当金针菇煮制3 min时含量降到最低点。煮制后的金针菇只有鲜味氨基酸中的谷氨酸、甜味氨基酸中的丙氨酸和芳香类氨基酸中的苯丙氨酸的TAV值>1,对金针菇滋味贡献较大。由此可知,金针菇在煮制的过程中,大量的呈味游离氨基酸释放出来。

表3 金针菇在不同煮制时间下的呈味游离氨基酸含量和TAV值Table 3 Content of taste contributing free amino acids and TAV value of Flammulina velutipes at different cooking time

3 结论与讨论

本研究表明,金针菇鲜样的水解氨基酸总量为135.76 mg∕g,在不同煮制时间下水解氨基酸总量为172.65—201.22 mg∕g,煮制会增加水解氨基酸含量,但煮制3 min后总量增速有所下降。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丰富并具有一定的保健功能。含硫氨基酸可通过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,实现对机体的抗氧化保护功能[20]。此外,含硫氨基酸是生物稳态调节的重要物质,在预防心血管损伤和修复过程中发挥重要调控作用[21]。综上,金针菇具备开发成延缓机体衰老和保护心血管功能的保健品的潜力。缬氨酸和异亮氨酸为金针菇的限制性氨基酸,而这两种氨基酸在肉类和谷物中含量丰富,搭配食用能提高蛋白质的利用率。金针菇鲜样中游离氨基酸总量为87.85 mg∕g,煮制后各游离氨基酸含量均呈现急速下降后又缓慢回升的趋势,煮制3 min时含量最低,仅为12.31 mg∕g。金针菇中呈味游离氨基酸含量从高到低依次为:甜味氨基酸>鲜味氨基酸>芳香类氨基酸,鲜味氨基酸中谷氨酸含量及TAV值均最高。鲜味氨基酸、甜味氨基酸和芳香类氨基酸相互作用,赋予了金针菇良好的口感和鲜美的滋味。Rhyu等[22]认为,酸性残基的小分子肽(天冬氨酸、谷氨酸)对鲜味起到很大作用,并掩盖了某些氨基酸中的苦味。甜味氨基酸不仅能掩盖苦涩味,同时能与鲜味氨基酸协同作用,起到增香增鲜的效果[23]。金针菇鲜样中呈味游离氨基酸的TAV值都大于1,而煮制后的金针菇只有鲜味氨基酸中谷氨酸、甜味氨基酸中的丙氨酸和芳香类氨基酸中的苯丙氨酸的TAV值>1。

结合水解氨基酸的蛋白质营养评价和游离氨基酸的滋味活性值,发现金针菇在煮制3 min时蛋白质营养得到充分利用,同时呈味游离氨基酸大量释放出来,满足了营养与感官的双重需求。本研究对金针菇在不同煮制时间下水解氨基酸和游离氨基酸差异进行比较,可为金针菇在煮制环节中蛋白质及滋味的有效利用提供参考。