博爱县赤松茸营养成分、生物活性物质及重金属含量分析与评价

景炳年，常 霞，魏 磊，谢晓阳，周 雍，王志尧，刘雨晴，王 伟

（河南省纳普生物技术有限公司，河南省植物天然产物开发工程技术研究中心，河南郑州 450002）

赤松茸（Stropharia rugosoannulata）又名大球盖菇、酒红大球盖菇、皱环球盖菇，俗称益肾菇、粗腿蘑[1]，是国际菇类交易市场上的十大品种和联合国粮农组织（FAO）向发展中国家推荐的新菇种[2]。赤松茸作为食用菌新秀，因其食味清香，肉质滑嫩柄爽脆，且富含18中氨基酸（包括8种人体必需氨基酸）、多种矿物质与微量元素，以及多糖、甾醇、黄酮等生物活性成分[3-5]，而被冠之“素中之荤”的美称。现代药理学研究表明，赤松茸提取物，特别是赤松茸多糖具有抗氧化、抑菌、抑制肿瘤、降血糖等药理作用[6]，因此赤松茸多糖的分离纯化及功能活性尤其是抗肿瘤活性的研究已成为目前多糖领域研究的热点之一。

我国自1992年引种成功后[7]，赤松茸就因其具有丰富的营养价值、广阔的市场前景和较高的经济效益，成为各地竞先引进栽培的菌种。博爱县竹林有千年的栽培历史，素有“中国北方人工竹林活化石”之美称[8]，博爱县以丰富的竹林资源和土壤硒资源为依托，在竹林间大力发展赤松茸种植产业，取得了良好经济和生态效益，但关于竹林栽培模式对赤松茸营养成分、生物活性物质及赤松茸对竹林间土壤重金属的吸附作用尚未进行研究。

基于此，本研究拟以博爱县竹乡赤松茸为研究对象，对其常规营养物质、矿质元素、游离氨基酸组成、生物活性物质、重金属等进行了系统的分析和评价，旨在为当地赤松茸资源的进一步开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

赤松茸 购自博爱县祥竹种植专业合作社，产地博爱县，经河南中医药大学生药学专家董诚明教授鉴定为赤松茸子实体，烘干，粉碎过筛备用；17种混合氨基酸标准品（GBW（E）100062） 中国计量科学研究院；维生素A（纯度≥99.30%）、维生素D（纯度≥98.70%）、维生素E（纯度≥98%）、维生素K1（纯度≥99.70%）、维生素B1（纯度≥99.50%）、维生素B6（纯度≥99.90%）、烟酸（纯度≥99.50%）和泛酸（纯度≥99%） 切姆泰克公司；钠、钾、铜、镁、铁、锌、锰、钙、铅、总砷、镉和总汞 以上12种标准品浓度均为1000 μg/mL，国标（北京）检验认证有限公司；硒和磷 以上2个标准品浓度为100 mg/L，北京坛墨质检科技有限公司；维生素B12试剂盒（批号：820100809）、叶酸试剂盒（批号：3201/00515） 北京智微科技有限公司。

DHG-9055A型电热鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；ME-204型电子天平 美国Mettler公司；114摇摆式四两装高速中药粉碎机 瑞安市永历制药机械有限公司；KQ-500E型超声波清洗仪（功率500 W，频率40 KHz） 昆山市超声仪器有限公司；EYELA N-1100型旋转蒸发仪 上海爱郎仪器有限公司；SHB-III型水循环式真空泵 郑州长城科工贸有限公司；智能式高温炉 上海跃进医疗器械厂；Agilent 1290高效液相色谱仪、Agilent 7900 电感耦合等离子体质谱仪 美国Agilent公司；FOSS 8400全自动定氮仪 丹麦福斯集团公司；TU-1810型紫外分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；ICE 3500原子吸收光谱仪 赛默飞世尔科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 主要营养成分测定方法 水分含量的测定：采用GB 5009.3-2016《食品中水分的测定》中的直接干燥法[9]；灰分的测定：采用GB 5009.4-2016《食品中灰的测定》中的重量法[10]；蛋白质含量测定：采用GB 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法[11]；脂肪含量测定：采用5009.5-2016《食品中脂肪的测定》中索氏抽提法[12]；粗纤维含量测定：采用GB 5009.10-2003《植物类食品中粗纤维的测定》中酸碱消煮法[13]；碳水化合物含量测定：采用GB 28050-2011《预包装食品营养标签通则》中的加减法计算[14]：总糖含量测定：采用GB/T 15672-2009《食用菌中总糖含量的测定》中苯酚硫酸法[15]。

1.2.2 维生素含量测定 维生素A、D、E的测定：采用GB 5009.82-2016《食品中维生素A、D、E的测定》[16]：维生素K1含量的测定：采用GB 5009.158-2016《食品中维生素K1的测定》[17]；生素B1含量的测定：采用GB 5009.84-2016《食品中维生素B1的测定》[18]；维生素B2含量的测定：采用GB 5009.85-2016《食品中维生素B2的测定》[19]；维生素B6含量的测定：采用GB 5009.154-2016 《食品中维生素B6的测定》[20]；食品中烟酸含量的测定：采用GB 5009.89-2016《食品中烟酸和烟酰胺的测定》[21]；泛酸含量的测定：采用GB 5009.210-2016《食品中泛酸的测定》[22]；维生素B12含量测定：采用维生素B12定量检测试剂盒（化学发光法）；叶酸含量测定：采用叶酸测定试剂盒（化学发光法）。

1.2.3 主要矿物质元素含量的测定 钠、钾、铜、镁、铁、锌、锰、钙、硒等元素含量测定：采用GB 5009.268-2016《食品中多元素的测定》中电感耦合等离子体质谱法和电感耦合等离子体原子发射光谱法[23]；磷含量测定测定：采用GB 5009.87-2016《食品中磷的测定》中钒钼黄分光光法[24]。

1.2.4 游离氨基酸组成和含量测定 参照曹静亚等的方法测定17种氨基酸[25]，以2,4-二硝基氟苯（DNFB）为衍生化试剂，采用柱前衍生-高效液相色谱法测定，色谱柱为phenomenex Gemini NX-C18（4.6 mm×250 mm，5 μm），以0.05 mol/L乙酸钠（pH6.4，含0.1% N, N- 二甲基甲酰胺）为流动相A，以乙腈-水（1:1, v/v）为流动相B进行梯度洗脱，流速1 mL/min，柱温35 ℃，检测波长为360 nm；色氨酸采用对二甲氨基苯甲醛比色法进行测定[26]，色氨酸标准曲线按照以下方法绘制，准确称取色氨酸10 mg，加入0.1 mL 10% NaOH和少量的水溶解，用水定容至100 mL。分别取色氨酸溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL至10 mL的比色管内，各用蒸馏水定容至1 mL，加1 mL 6 mol/L的NaOH和1%对二氨基苯甲醛（用9 mol/L的硫酸溶解）5 mL，摇匀，避光反应1 h，再加入0.2%NaNO2溶液0.05 mL，摇匀，室温放置30 min，以空白调零点，在595 nm波长下测定各溶液的吸收度值，样品中色氨酸测定也参照此方法进行。

1.2.5 氨基酸评价方法 采用FAO/WHO 建议的氨基酸评分标准模式[27]和中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所提出的鸡蛋蛋白质模式[28]进行营养学评价，氨基酸评分（AAS）、化学评分（CS）、必需氨基酸指数（EAAI）、生物价（BV）、营养指数（NI）[29]计算公式如下：

式中：n为比较的氨基酸数目；t为待测蛋白质的氨基酸量，mg/g蛋白质；s为鸡蛋蛋白质的氨基酸，mg/g蛋白质；PP为实验蛋白的百分含量。

1.2.6 生物活性成分测定 总黄酮含量的测定：采用SN/T 4592-2016《出口食品中总黄酮的测定》的分光光度法[30]；多糖含量的测定：采用NY/T 1676-2008《食用菌中粗多糖含量的测定》中苯酚浓硫酸法[31]；还原糖含量测定：采用GB 5009.7-2016《食品中还原糖的测定》[32]；三萜含量的测定采用香草醛-冰醋酸-高氯酸分光光度法[33]。

1.2.7 重金属含量测定 铅含量测定：采用GB 5009.12-2017《食品中铅的测定》[34]；总砷含量测定：采用GB 5009.11-2014《食品中总砷及无机砷的测定》中电感藕合等离子体质谱法[35]；镉含量测定：采用GB 5009.15-2014《食品中镉的测定》中石墨炉原子吸收光谱测定法[36]；铬含量测定：采用GB 5009.123-2014《食品中铬的测定》中石墨炉原子吸收光谱测定方法[37]；总汞含量测定：采用GB 5009.17-201《食品中总汞及有机汞的测定》中的原子荧光光谱分析法[38]。

1.2.8 重金属限量标准 重金属限量依据GB 2762-2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》[39]和NY/T 749-2018《绿色食品 食用菌》[40]。

1.3 数据处理

样品平行测定三次，使用Microsoft office Excel 2010进行数据处理，结果均以平均值±标准差（mean±SD）表示。

2 结果与分析

2.1 竹乡赤松茸中的主要营养成分分析

竹乡赤松茸主要营养成分分析结果见表1。竹乡赤松茸中蛋白质、总糖和碳水化合物含量分别为34.17%±3.17%、36.67%±2.40%和45.17%±3.75%，其中竹乡赤松茸中蛋白质含量要高于文献报道的赤松茸（烘干）中蛋白质（25.75%）[4]，而一般食用菌蛋白质含量平均在19%～35%之间[41]。竹乡赤松茸中粗纤维含量为7.3%，根据《食品安全国家标准-预包装食品营养标签通则》（GB28050-2011）营养成分含量声称的要求和条件规定，膳食纤维含量须大于6 g/100 g为高或富含膳食纤维[14]，说明竹乡赤松茸是一种富含膳食纤维的菌类。竹乡赤松茸中脂肪含量仅为1.33%左右，符合人们追求低脂健康餐饮的理念。综合以上分析可知，竹乡赤松茸是一种高蛋白、高纤维素和低脂肪且营养价值极高的食用菌。

表1 博爱县竹乡赤松茸中的主要营养成分Table 1 Main nutrient components of Stropharia rugosoannulata planted in Bo'ai County

2.2 竹乡赤松茸中维生素种类及含量分析

由表2可知，竹乡赤松茸中富含B2、B6、B12、叶酸、烟酸和泛酸等6种B组维生素，总量达463.46±15.55 mg/100 g，其中烟酸含量最高达392.053±17.200 mg/100 g，占总维生素含量的84.59%，远高于现有文献报道的赤松茸和香菇（21.31 mg/100 g）[42]中烟酸的含量；其次为叶酸，含量为55.23±1.2 mg/100 g，占总维生素含量的11.92%。B族维生素是人体基础代谢和正常生理功能所必须的水溶性维生素，人体不能自行合成，需要额外补充[43]。因此，竹乡赤松茸中可以作为补充B组维生素的一种重要食用菌。

表2 博爱县竹乡赤松茸维生素种类及含量Table 2 Types and contents of vitamin in Stropharia rugosoannulata planted in Bo'ai County

2.3 竹乡赤松茸中矿质元素含量分析

由表3可知，竹乡赤松茸中含有丰富的钠（Na）、钾（K）、镁（Mg）、磷（P）、钙（Ca）等人体必需的常量元素，其含量均在1000 mg/kg以上，除钾元素外，其它常量元素均高于现有文献[4]报道，其中钾的含量高达34066.7±15.28 mg/kg，磷含量8740±1.46 mg/kg，钙的含量为1330±10.00 mg/kg，钠含量为1214.67±14.72 mg/kg，镁的含量为1123.33±15.28 mg/kg，竹乡赤松茸中K/Na为2.8，大于1，可视为高钾低钠食物[45]，适宜高血压患者以及预防高血压的健康人群食用。此外，竹乡赤松茸中还富含Fe、Zn、Mn、Se、Cu等微量元素，其中Zn/Cu为2.74＜10，且Zn/Fe为0.3＜1，按照Hill和Matron提出的当Zn/Cu＞10及Zn/Fe＞1时，理化性质相似的元素会产生生物拮抗作用[46]，可知竹乡赤松茸中Zn、Fe、Cu含量比值合理，拮抗作用不明显，有利于机体的吸收。博爱县有丰富的土壤硒资源，竹乡赤松茸中硒的含量较高为2.57±0.47 mg/kg，因此竹乡赤松茸兼具有自身和硒的优良效用，是一种补硒和保持人体健康的天然富硒食用菌。

表3 博爱县竹乡赤松茸矿质元素含量Table 3 Content of mineral elements of Stropharia rugosoannulata planted in Bo'ai County

2.4 竹乡赤松茸中氨基酸组成及评价

2.4.1 赤松茸中氨基酸组成及含量 赤松茸中氨基酸组成及含量测定见（表4）。从表4可知，博爱县竹乡赤松茸中氨基酸种类齐全，氨基酸总量高达18.89±0.87 mg/100 g，8种人体所必需氨基酸含量达11.70±0.91 mg/100 g，远高于现有文献[47]报道，其中含量最高的是Ile，其次是Glu、Lys和Ala，Gly含量最低。E/T为61.94%，E/N为162.73%，要优于FAO/WHO提出的理想蛋白质模式（E/T＞40%，E/N＞0.60）[48]，因而，从氨基酸的组成和含量来看，博爱县竹乡赤松茸可以作为优良的蛋白源。

表4 博爱县竹乡赤松茸中氨基酸组成及含量Table 4 Composition and content of amino acids of Stropharia rugosoannulata planted in Bo'ai County

博爱县竹乡赤松茸中Ile含量高达6.32±0.42 mg/100 g，占氨基酸总量的33.54%±2.92%，是现有文献报道的5倍以上[47]，Ile是合成人体肽类激素、酶类的原料，具有促进蛋白质合成和抑制其分解的效果，在肌肉蛋白代谢中发挥着重要作用[49]，且常与Leu和Val组成氨基酸输液、氨基酸口服剂，对治疗脑昏迷、肝昏迷、肾病等具有显著疗效，并可取代糖代谢提供能量，是比较昂贵的氨基酸原料药之一[50]。

2.4.2 赤松茸中必需氨基酸与FAO/WHO及鸡蛋蛋白标准模式比较 基于FAO/WHO提出的评分模式及鸡蛋蛋白必需氨基酸模型，对博爱县竹乡赤松茸中必需氨基酸进行营养评价，结果见表5。博爱县竹乡赤松茸必需氨基酸总量为71.12%，是FAO/WHO氨基酸理想模式2倍，鸡蛋模式的1.4倍，其主要原因是由于博爱县竹乡赤松茸中Ile含量较高所致。与FAO/WHO模式相比较，博爱县竹乡赤松茸中Leu、Val和Met+Cys比值要低，在鸡蛋蛋白模式谱中，只有Ile和Phe+Tyr的比值高，其余必需氨基酸所占比例均低于鸡蛋蛋白模式。综合分析可知，博爱县竹乡赤松茸的氨基酸评分与FAO/WHO蛋白标准模式相近，说明符合FAO/WHO蛋白标准模式。

以AAS和CS为评价标准时，Met+Cy评分最低，是博爱县竹乡赤松茸第一限制性氨基酸，第二限制性氨基酸为Leu。在蛋白源评价中，当n=6～12时，实用评价标准为：当EAAI＜75则为不适蛋白源，75≤EAAI≤85时为可用蛋白源，85＜EAAI≤95时为良好蛋白源，EAAI＞95为优质蛋白源[29]。博爱县竹乡赤松茸的EAAI值为93.19，根据评价标准，EAAI值越接近100，则蛋白与标准蛋白必需氨基酸组成越接近，越符合蛋白理想模式，营养价值越高，故博爱县竹乡赤松茸为良好蛋白源。博爱县竹乡赤松茸的BV值为89.88，说明蛋白质吸收消化后的利用度比较高。营养指数（NI）值越高，营养价值就越高，博爱县竹乡赤松茸的NI值为31.84（表6）。

2.5 竹乡赤松茸生物活性物质分析

由表7可知，竹乡赤松茸中多糖、还原糖和总三萜的含量分别为13.18%±0.05%、3.53%±0.31%和1.42%±0.002%，黄酮含量因低于0.05%，未检出。多糖是赤松茸的主要活性物质，研究表明赤松茸多糖能增强肌体免疫功能，具有抗氧化、抗肿瘤、降血糖等广泛生物活性[7]，竹乡赤松茸多糖含量要远高于文献[4]报道的，这可能是由于产地、提取及检测方法不同所致。

表7 博爱县竹乡赤松茸中生物活性物质含量Table 7 Content of bioactive substances of Stropharia rugosoannulata in Bo'ai County

2.6 竹乡赤松茸中重金属含量测定值与国家标准的比较

由表8可知，竹乡赤松茸中检测出5种重金属，说明其对砷、汞、铅、镉、铬均有一定的富集作用，其中总砷含量最高，达1.31 mg/kg；其次是总铅，含量为0.93 mg/kg；其余3种重金属含量均在0.4 mg/kg以下。参照GB 2762-2017 食品安全国家标准 食品中污染物限量和NY/T749-2018绿色食品 食用菌标准限值范围可知，竹乡赤松茸中仅有总砷含量超出了这2个标准限值范围，这可能与该样品采集地土质中含有较多砷元素有关。

表8 博爱县竹乡赤松茸中重金属含量Table 8 Content of heavy metal of Stropharia rugosoannulata in Bo'ai County

3 结论与讨论

综合以上检测分析结果可知，竹乡赤松茸是一种高蛋白、高纤维素、低脂肪、矿物质和B族维生素丰富且富含多糖、三萜等功能性成分的食用菌。但由于竹乡赤松茸与现有林下及大棚种植模式的差异，加之博爱土壤丰富的硒资源，导致了竹乡赤松茸与其它种植模式的赤松茸在氨基酸组成、矿物质、多糖及硒含量方面存在着一定的差异，因此竹乡赤松茸不仅保留了其它栽培模式下赤松茸的营养价值，而且较高的Ile、多糖和硒含量以及丰富的B族维生素为竹乡赤松茸资源高值化开发利用提供了新的思路。

Ile是人体8种必需的氨基酸之一，是合成人体肽类激素、酶类的原料，具有促进蛋白质合成和抑制其分解的效果，在食品和医药行业具有广泛的应用及商业价值，价值比较昂贵。竹乡赤松茸中Ile含量高达6.32±0.42 mg/100 g，占氨基酸总量的33.54%±2.92%，因此可以将竹乡赤松茸作为一种提炼Ile的天然原料。

竹乡赤松茸富含维生素B2、B6、B12、叶酸、烟酸、泛酸等6种B族维生素，尤其是烟酸含量高达392.053±17.200 mg/kg，因此竹乡赤松茸是一种有效补充B族维生素的天然食材，基于这个特性，可以将竹乡赤松茸开发成富含B组维生素的功能性产品或者提取烟酸的原料。

博爱丰富的土壤硒资源，使得竹乡赤松茸中Se的含量高达2.57±0.47 mg/kg，硒是人体的必需微量元素，在人体各项生理功能的调节中发挥着重要的作用，可以将竹乡赤松茸中作为天然的补硒食品或开发成补Se硒产品。

多糖是赤松茸的主要功能活性成分之一，尤其是在抗肿瘤方面表现出了巨大的潜力，而竹乡赤松茸中多糖含量是其它栽培模式下的1.5倍以上[51-53]，且富含有机硒，因此竹乡赤松茸在提高免疫力，增强人体抗肿瘤能力方面比其它赤松茸更具优势，但尚未见竹乡赤松茸在这方面的研究。鉴于此，本实验室下一步将重点对竹乡赤松茸多糖提取工艺及功能活性进行研究，以期为竹乡赤松茸资源的合理开发利用提供科学依据。