桑枝屑代料栽培香菇蛋白质营养价值评价

王亚威，胡桂萍*，黄金枝，石旭平，张诚，王丰，曹红妹，胡丽春

1(江西省蚕桑茶叶研究所，江西 南昌，330202)2(江西省经济作物研究所，江西 南昌，330202) 3(江西省蚕桑工程技术研究中心，江西 南昌，330202)4(江西省农业科学院农业应用微生物研究所，江西 南昌，330200)

香菇(Lentinusedodes)又名冬菇、香蕈，属担子菌纲、伞菌目、香菇属的一种食用真菌，因其味道鲜美、香气沁人、营养丰富，在民间素有“山珍”之称[1]。据统计，2018年我国香菇总产量达1.403 2×107t，占食用菌总产量的27.5%，栽培面积和产量均为食用菌之最[2]。随着香菇产业快速发展，菌林矛盾日益突出，寻找优质安全原料替代木屑成为香菇产业高质量发展关键。桑枝是蚕桑生产中最大副产物，营养丰富，纤维化和木质化程度高，适合各种木腐型食用菌的生长，是香菇栽培基质的潜在优选原料[3]。前人对桑枝代料栽培香菇技术及其对香菇产量和品质的影响等做了大量的研究。汪德宪等[4]研究了培养料添加桑枝屑栽培香菇试验，结果表明桑枝屑添加比例在50%以内时对香菇产量没有影响，当桑枝屑比例超过50%以上时随着桑枝屑比例的上升香菇产量降低。徐建俊等[5]对桑枝屑和杂木屑栽培香菇营养品质进行比较研究，发现桑枝屑栽培香菇矿质元素丰富，粗蛋白、脂肪和纤维含量高，具有较高营养性和药用保健性。笔者前期研究发现[6]，桑枝替代阔叶树梗杂木屑栽培香菇不改变其外观性状和颜色，但对香菇菌丝生长、鲜菇产量、菌盖质量等有影响。

目前桑枝代料栽培对香菇营养成分含量研究较少，且没有对桑枝屑栽培下香菇中的蛋白质与氨基酸营养进行系统评价。香菇营养成分分析评价的研究主要集中在不同地域环境、菌种资源和香菇食品加工等方面[7-9]。而对于香菇在不同基质培养料栽培下的营养成分含量、营养价值、氨基酸和脂肪含量的差异与变化等的研究尚未开展。香菇蛋白质与氨基酸营养价值评价方法有很多[10-12]，主要包括氨基酸评分(amino acid score，AAS)、化 学 评 分(chemical score，CS)、必需氨基酸指数(essential amino acid index，EAAI)、生物价(biological value，BV)、营养指数(nutrition index，NI)、氨基酸比值系数分(score of ratio coefficient of amino acid，SRC)。这些方法能够从不同方面较为全面地表征蛋白质的营养价值。因此，本试验对不同比例桑枝替代料栽培下香菇营养成分进行测定、分析与氨基酸评价，以期为桑枝代料栽培香菇营养价值开发提供科学依据，同时为蚕桑资源化利用研究提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试香菇(L.edodes)栽培菌种‘明60’，由上海市农业科学院食用菌研究所提供。母种培养基组成包括马铃薯200 g、葡萄糖20 g、琼脂3.6 g、MgSO40.5 g、KH2PO40.1 g、维生素B 0.0l g、蛋白胨1.2 g、水1 L。原种培养基组成及配比为：杂木屑40%、棉籽壳35%、麸皮15%、玉米粉6%、石膏1%、磷肥1%、蔗糖1%、石灰1%(质量分数)。桑枝屑为上一年夏伐、冬伐桑枝条，经室外自然干燥后，机械粉碎获得的片状或颗粒状木屑。杂木屑为不含油脂类的阔叶林木粉粹而成的粗木屑。

培养料配方：以常用香菇配方为对照，设置添加不同比例桑枝屑替代木屑，共设置7个配方，试验配方详见表1。

表1 不同比例桑枝屑培养料配方Table 1 Different proportions of mulberry sawdust culture medium formula

1.2 试验方法

分别将不同配方培养料混合搅拌均匀，调节含水量在55%左右，控制pH值至7～7.5。用18 cm×36 cm×5 mm聚丙烯袋装料，采用装袋机装袋，每袋干料约500 g，每个栽培配方设3次重复，每重复360袋，常压灭菌8～9 h，冷却至室温后接种，接种后于温度22～28 ℃左右、湿度在20%～40%左右条件下暗光培养。养菌、转色及出菇均采用常规管理方法，采收标准参照文献[13]进行。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 粗蛋白含量测定

粗蛋白含量采用凯氏定氮仪测定，参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[14]中凯氏定氮法测定。

1.3.2 脂肪含量测定

脂肪含量测定，参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》[15]中索氏抽提法测定。

1.3.3 氨基酸含量测定

氨基酸含量采用氨基酸分析仪测定，参照GB 5009.124—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》[16]对蛋白质进行水解测定。

1.3.4 营养价值评价

AAS和CS：利用FAO/WHO必需氨基酸模式[17]，参照文献[18-19]方法计算。

氨基酸比值(ratio of essential amino acid,RAA)、氨基酸比值系数(ratio coefficient,RC)和SRC：参照朱圣陶等[20]的方法，即，RAA=某必需氨基酸含量/(FAO/WHO中相应的氨基酸含量)，RC=RAA/RAA平均值，SRC=100-RSD×100(RSD为RC的相对标准差)。

EAAI、BV和NI：参照 BANO等[21]的方法测算，计算如公式(1)～公式(3)所示：

(1)

BV=1.09×EAAI-11.7

(2)

NI=(EAAI×PP)/100

(3)

式中:EAAI，必需氨基酸指数；n，所涉及的必需氨基酸数；ai，试验蛋白质的各种氨基酸含量,%；Ai，标准蛋白质(FAO/WHO评分模式)中相应的必需氨基酸含量,%；PP，蛋白质质量百分数。

1.4 数据处理

用 Excel 2010和SPSS 22进行数据处理和分析。比较不同处理香菇营养品质，数据以“平均值±标准差”表示，采用Duncan′s新复极差法进行多重比较，图表中不同小写字母表示差异显著性(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同比例桑枝屑代料栽培对香菇粗蛋白质及脂肪含量的影响

香菇受到基因型、地域环境、培养基料及栽培管理方式等多种因素的影响,其子实体中营养成分含量往往存在差异[22-24]。图1比较了不同比例桑枝屑代料栽培下香菇粗蛋白质和脂肪含量，发现不同比例桑枝屑代料栽培下香菇粗蛋白质含量在27.52%～29.60%(图1-A)，最高的为M5(29.60%),较对照CK(27.71%)提高6.81%，但各处理间均无显著性差异，说明桑枝屑添加并未改变香菇中粗蛋白质的含量。不同比例桑枝屑代料栽培香菇的脂肪含量存在差异(图1-B)，M5脂肪含量最低，为0.26%，显著低于其他处理(P<0.05)，较对照CK(0.68%)降低61.30%。随着桑枝屑比例增加香菇实体中脂肪含量呈现先降低后升高趋势，且均显著小于对照CK(P<0.05)，说明桑枝的添加能够降低香菇子实体中脂肪生成，这同前人研究结果存在差异[5]，可能是香菇菌种或栽培管理不同造成的。

A-粗蛋白；B-脂肪图1 不同比例桑枝屑代料栽培对香菇粗蛋白及脂肪含量的影响Fig.1 Effects of different proportions of substitute cultivation of mulberry sawdust on crude protein and fat content of L.edodes注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)

2.2 不同比例桑枝屑代料栽培对香菇氨基酸组成与含量的影响

氨基酸是在生物体内构成蛋白质分子的基本单位,与生物的生命活动有着密切的关系。现有研究表明，不同食用菌生物体内氨基酸含量会存在较大差异[25]，即使同种食用菌也会受其所在的生活环境[26]、采收期等[27]影响表现各不相同。由表2可知，不同比例桑枝屑代料栽培香菇均含有17种氨基酸(色氨酸水解未检测)，总氨基酸(total amino acid，TAA)在15.72%～18.16%，必需氨基酸(essential amino acid，EAA)在5.51%～6.20%、非必需氨基酸(nonessential amino acid，NAA)在10.21%～11.96%，其中包含人体必需氨基酸7种，非必需氨基酸10种，呈鲜味氨基酸6种。随着桑枝屑添加香菇子实体中氨基酸总量先增加后降低，在M5(18.16%)最高，显著大于其他处理(P<0.05)，说明适当比例(35%～50%)的桑枝屑添加后才能够增加香菇中氨基酸总量和必需氨基酸含量。谷氨酸(Glu)和天门冬氨酸(Asp)为香菇主要鲜味氨基酸[28]，在不同比例桑枝屑代料栽培香菇均有较高的含量，这与前人研究结果相似[29-30]，其中M5谷氨酸含量3.92%、天门冬氨酸含量1.71%和M4谷氨酸含量3.51%，均显著大于对照CK(P<0.05)，表明M4和M5处理下香菇较对照CK口感更为鲜美。精氨酸作为儿童必需的氨基酸，在M4、M5和M6中含量较高，均超过1%，显著大于对照CK(0.85%)(P<0.05)，分别占氨基酸总量的6.5%、6.2%和6.4%，表明添加一定比例(35%～50%)桑枝屑栽培的香菇鲜味更浓，且能够生产出较适宜儿童食用的营养食品。

表2 不同比例桑枝屑代料栽培对香菇氨基酸组成与含量的影响

2.3 不同比例桑枝屑代料栽培香菇中氨基酸营养价值评价

2.3.1 必需氨基酸模式谱比较

食物中蛋白质的营养价值，与蛋白质中氨基酸含量、种类及组成平衡均有关系。由表3可知，不同桑枝培养料栽培下香菇中蛋白质必需氨基酸总量较高的为M4、M5和M6，分别达到243.80、237.84和243.11 mg/g，与FAO/WHO模式(256 mg/g接近)，但与鸡蛋模式差距较大。不同处理下香菇必需氨基酸含量均只在在苏氨酸(Thr)和苯丙氨酸+酪氨酸(Phe+Tyr)高于FAO/WHO模式，其余必需氨基酸均略低于FAO/WHO模式。

表3 不同比例桑枝屑代料栽培下香菇蛋白质必需氨基酸组成 单位：mg/g

2.3.2 AAS和CS

AAS是食物中某种必需氨基酸含量与FAO/WHO评分标准中相应必需氨基酸含量比值计算而来，反映蛋白质中限制性氨基酸的缺乏水平。由表4可知，M2、M3和 M4氨基酸评分较高，分别75.13、74.25和77.67，第一限制氨基酸均为亮氨酸(Leu)；CK和M1氨基酸评分分别为72.17和71.54，第一限制氨基酸均为亮氨酸(Leu)；M5和M7氨基酸评分分别为73.71和67.46，第一限制氨基酸均为蛋氨酸+胱氨酸(Met+Cys)；M6氨基酸评分为73.67，第一限制氨基酸为异亮氨酸(Ile)。CS用于评价待测蛋白质中某一必需氨基酸的相对含量与鸡蛋模式相比，限制性氨基酸的缺乏程度。由表5可知，8个处理氨基酸的化学评分在20.33～26.20，与鸡蛋模式差距较大，限制氨基酸均为蛋氨酸+胱氨酸(Met+Cys)，表明不同处理下香菇中含硫氨基酸均严重缺乏，与富含蛋氨酸的食物搭配，可提升香菇的必需氨基酸的平衡性。

表4 不同比例桑枝屑代料栽培下香菇必需氨基酸评分Table 4 Amino acid score of essential amino acids of L.edodes under different proportions of mulberry sawdust substitute cultivation

表5 不同比例桑枝屑代料栽培下香菇必需氨基酸化学评分Table 5 Chemical score of essential amino acids of L.edodes under different proportions of mulberry sawdust substitute cultivation

2.3.3 必需氨基酸比值系数

基于氨基酸平衡理论，利用FAO/WHO的必需氨基酸模式，计算RAA、RC以及SRC，对不同处理下香菇中的必需氨基酸进行评价，RC值越接近1，越符合氨基酸标准模式，SRC值越接近100，蛋白质营养价值越高。由表6可以看出，不同处理下香菇中苏氨酸(Thr)和苯丙氨酸+酪氨酸(Phe+Tyr)的RC值大于1，其余氨基酸RC值均小于1，且苏氨酸(Thr)、异亮氨酸(Ile)和亮氨酸(Leu)均较为偏离FAO/WHO模式。M1、M2和M5的缬氨酸(Val)，M3、M6、M7的赖氨酸(Lys)，CK的蛋氨酸+胱氨酸(Met+Cys)，RC接近于1，平衡贡献较好。不同处理下香菇的SRC值在67.95～73.81，与FAO/WHO标准模式有较大差距，氨基酸平衡性较差。

表6 不同比例桑枝屑代料栽培下香菇必需氨基酸比值系数Table 6 Ratio coefficient of essential amino acids of L.edodes under different proportions of mulberry sawdust substitute cultivation

2.3.4 EAAI、BV和NI

利用FAO/WHO的必需氨基酸模式，计算不同处理下香菇的EAAI、生物价BV和NI详见表7。EAAI由OSER[31-32]提出，用以评价食物的蛋白质质量，EAAI 越接近1，表明试验蛋白与标准蛋白的必需氨基酸组成越接近，营养价值就越高，且EAAI>95%为优质蛋白源，86%

表7 不同比例桑枝屑代料栽培下香菇必需氨基酸指数、生物价和营养指数 单位：%

3 结论

研究发现，不同比例桑枝屑代料栽培下香菇粗蛋白含量在27.52%～29.20%，处理间无显著差异，但脂肪含量变化显著(P<0.05)，桑枝屑比例在50%时含量最低。在氨基酸组成上，不同比例桑枝屑代料栽培下香菇氨基酸种类丰富均含有17种氨基酸，TAA和EAA随着桑枝替代量增加近似呈先升高后降低的趋势，桑枝屑比例在50%时达到最大。氨基酸评价表明，桑枝比例在35%时，AAS、EAAI、BV和NI较高，香菇营养价值高，必需氨基酸模式和标准蛋白更接近。从CS和SRC来看，不同比例桑枝屑代料栽培下香菇氨基酸平衡性都比较差，限制氨基酸均为蛋氨酸+胱氨酸(Met+Cys)，与富含蛋氨酸的食物搭配，可提升香菇的必需氨基酸的平衡性。综上比较，桑枝屑比例在35%～50%时香菇具有较高的优质蛋白和较低的脂肪，且氨基酸营养价值高，味道鲜美。