不同食药用菌蛋白质营养价值的化学计量学分析

于士军，徐馨怡，曾婷婷,2，李向东，柴新义

（1.滁州学院 生物与食品工程学院，安徽 滁州 239000；2.合肥工业大学 食品与生物工程学院，安徽 合肥 230009）

食药用菌是可供人食用或药用的大型高等真菌，多属子囊菌亚门和担子菌亚门[1]。目前我国已知的食用菌有1000 多种[2]，其中可人工栽培的食药用菌有100 多种，常见的售卖栽培类食药用菌有20 多种[3,4]。我国食药用菌占全球食药用菌工厂化总产量的43%，栽培最多的是金针菇，依次为杏鲍菇、双孢菇、真姬菇、香菇、蟹味菇等，且种类不断丰富[5]。

食药用菌一般低脂低热量，富含蛋白质、多糖、氨基酸、维生素、麦角固醇、矿物质等营养素[6,7]，具有丰富的营养价值和药用价值，深受消费者喜爱。氨基酸含量和组成是评价食药用菌营养价值的重要指标[8]。新鲜食药用菌蛋白质含量一般为3%左右，烘干后为40%以上[9]。食用菌的蛋白质不仅可以提供能量，还可提供多种人体必需氨基酸，是重要的氨基酸天然宝库[10]。有些食用菌含有丰富的精氨酸、赖氨酸，对小孩智力发育能提供一定帮助[11]。同时，氨基酸也是食用菌重要的呈味物质[8]。许多食用菌富含游离氨基酸、有机酸、呈味核苷酸等鲜味物质被开发成调味品[12-14]。食用菌不仅具有营养功能和呈味作用，而且具有抗炎、抗氧化、抗癌、免疫调节和改善糖尿病等生理功能[15-17]，而具有重要的药用价值[18]。食药用菌是公认的健康食品，将成为人类主要的蛋白质食品之一[19]。

在以往的研究中，多偏重对单个或少数食用菌品种的营养分析，对不同菌类之间的营养成分缺乏系统比较[19]。为系统比较多种食药用菌的营养价值，本研究对33种不同食药用菌的蛋白质和氨基酸组成进行测定，并运用主成分分析法和聚类分析法对蛋白质营养价值数据进行了分析，为食药用真菌资源特别是珍惜食药用真菌的开发应用以及消费者对食药用菌的综合了解提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

平菇、草菇、杏鲍菇、茶树菇、真姬菇、鲍鱼菇、凤尾菇、竹荪、青头菌、猴头菇、口蘑、红菇、鸡枞菌、姬菇、秀珍菇、蝉花、蛹虫草、灰树菇、元蘑、黄牛肝菌、美味牛肝菌、金钱菇、金针菇、姬松茸、双孢菇、榛蘑、香菇、滑子菇、鸡腿菇、羊肚菌、黑虎掌菌、黄金耳、红牛肝菌，市售。

茚三酮（分析纯，北京科学仪器有限公司）；乙酸、乙酸钾、氢氧化锂、三水乙酸钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；盐酸（分析纯，上海振企化学试剂有限公司）；甲醇、异丙醇（色谱纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）。

1.2 仪器与设备

全自动氨基酸分析仪（S-433D），德国赛卡姆；杜马斯定氮仪（rapid N exceed），艾力蒙塔贸易上海有限公司；真空泵（DP-01），天津市东康科技有限公司；冰箱（BCD-216L3CK），合肥美菱有限公司；电子分析天平（FA2204B），上海越平科学仪器有限公司；小型高速粉碎机（JP-400B），浙江永康市久品工贸有限公司；电热恒温鼓风干燥箱（DHG-9070B）：上海中贤恒温设备厂。

1.3 方法

将各种食药用菌置于70℃烘箱中烘干，粉碎，过100目筛，保存于4℃冰箱，备用。

参照GB5009.124-2016测定不同食药用菌中氨基酸含量和组成[20]。

蛋白质按照参考文献[21]中杜马斯燃烧法测定33种食药用菌中蛋白质的含量。

氨基酸评分（AAS）、化学评分（CS）、必需氨基酸指数（EAAI）采用参考文献[22]的方法计算，生物价（BV）和营养指数（NI）采用参考文献[23]的方法计算，氨基酸比值系数分（SRCAA）采用参考文献[24]的方法计算。

1.4 数据处理

使用SIMCA 13.0 对各食药用菌的氨基酸数据进行主成分分析，用NCSS 2007软件对各种食药用菌的氨基酸数据进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同食药用菌氨基酸和蛋白质含量测定

根据实验测定的33 种食药用菌样品的氨基酸和蛋白质含量见表1 所示，结合陈巧玲等人的方法分别计算出不同食药用菌的总必需氨基酸（TEAA）、化学评分（CS）、氨基酸评分（AAS）、必需氨基酸指数（EAAI）、生物价（BV）、营养指数（NI）和氨基酸比值系数分（SRCAA）等蛋白质营养价值评价指标，如表2所示。

表1 不同食药用菌氨基酸和蛋白质含量（%）

续表

2.2 蛋白质营养价值指标分析

评价蛋白质优劣的方式中较常用的方式是计算氨基酸比例。1973 年世界卫生组织（WHO）和联合国粮农组织（FAO）提出的蛋白质营养价值必需氨基酸模式进行比较，或者同营养价值与人体需要最为接近的鸡蛋评分模式对比[25]。由表2 可知：鲍鱼菇、羊肚菌的TEAA、CS、AAS、EAAI、BV、NI 均较高，黄金耳TEAA、CS、AAS、EAAI、BV 较高，红菇、竹荪、元蘑和红牛肝菌的TEAA、EAAI、BV较高。

表2 不同食药用菌蛋白质的TEAA、CS、AAS、EAAI、BV、NI、SRCAA

氨基酸评分（AAS）是目前广为应用的一种食物蛋白质价值评价方法[26]，AAS 为实验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[27]。氨基酸评分越高，表示该蛋白质的营养价值就越高。在WHO/FAO 评分模式中，黄金耳和元蘑的氨基酸评分值较高，分别为74.63 和68.23。蝉花和真姬菇的氨基酸评分较低，分别为35.78和35.25。

化学评分[27]（CS）是测定评价待测蛋白质中某一必需氨基酸的相对含量与标准鸡蛋白中相应必需氨基酸相对含量的接近程度。CS 值越接近100，与评分模式氨基酸组成越接近，蛋白质价值就越高[28]。双孢菇、姬菇、口蘑和金针菇的化学评分较高，均接近90.00，与标准鸡蛋蛋白的必需氨基酸的相对含量接近。蛹虫草和蝉花的化学评分较低，分别为62.39和63.00。

必需氨基酸指数（EAAI）是评价蛋白质质量的参数，EAAI 值越接近100，食物蛋白与标准蛋白的必需氨基酸组成越接近，营养价值越高[29]，由表2 可以看出，黄金耳的EAAI 最高，为67.52，其营养价值相对较高，其次是红菇，为66.65，青头菌和真姬菇较低，分别为37.58和36.73。

蛋白质的生物价（BV）是一种评估蛋白质营养价值的生物方法，指每100g食物来源蛋白质转化成人体蛋白质的质量，由必需氨基酸的绝对质量、所占比重、必需氨基酸与非必需氨基酸的比例、蛋白质的消化率共同决定。BV 值越高，该种蛋白质消化吸收后的利用程度越高，由表2可以看出，黄金耳的生物价最高，为61.90，表明其吸收利用程度最高，其次是红菇，为60.95，真姬菇的生物价最低，仅为28.33。

营养指数[30]（NI）综合考虑了食物中蛋白质的含量和必需氨基酸的组成两个因素，NI 越高，营养价值就越高。由表2 可以看出，秀珍菇的NI 最高，为20.22，红菇其次，为20.11，猴头菇和黄金耳的NI 最低，分别为7.82和7.63。

SRCAA 用各种必需氨基酸偏离氨基酸模式的离散程度来评价蛋白质质量，氨基酸的比值系数分越接近100，其蛋白质氨基酸组成与FAO/WHO 模式氨基酸组成越一致[31]。双孢菇的SRCAA 最高，为91.62，氨基酸组成均衡性最高，其次是口蘑，为88.70，黑虎掌菌、鲍鱼菇、凤尾菇、平菇、灰树花、青头菌、金钱菇、姬松茸和羊肚菌等SRCAA 较高，均在85.00 以上，说明这些食药用菌的氨基酸组成均衡性较高，而蛹虫草、竹荪、蝉花和红牛肝菌的SRCAA 较低，均在70.00 以下，其中蛹虫草最低，为62.65。

2.3 主成分分析

利用SIMCA 13.0 对33 种食药用菌样品中的7个指标进行主成分分析，得到相关矩阵的特征值和方差贡献率。提取得到3 个主成分，其特征值分别为3.96、1.72 和0.98，方差贡献率分别为56.61%、24.52%和14.01%，累积方差贡献率为95.14%，大于85%。涵盖了绝大部分信息，可以较好地反映食药用菌中的营养价值信息。分别以第1、2主成分和第1、3 主成分为变量作图得到主成分分析的2 维载荷图，如图1 所示。通过各变量的载荷图可以直观看出各变量之间的关系。在第一主成分正方向，EAAI、BV、TEAA 均距离原点较远，他们与第一主成分有较高的正相关性。在第二主成分的正方向，CS、SRCAA 距离原点较远，他们与第二主成分有较高的正相关性。在第三主成分的正方向，NI距离原点较远，表明它与第三主成分有较高的正相关性。根据各主成分的贡献率，说明对食药用菌蛋白质营养价值影响较大的指标是EAAI、BV和SRCAA。

图1 主成分分析载荷图

2.4 聚类分析

将33 种食药用菌蛋白质的TEAA、CS、AAS、EAAI、BV、NI和SRCAA 营养价值指标数据进行标准化处理，然后采用Ward 连接法和欧氏距离进行聚类分析，结果如图2 所示。从组内连接值6.25 处进行划分，将33 种食药用菌分为5 组，第1 组包括黄金耳、元蘑、红菇、凤尾菇、草菇、灰树花、黄牛肝菌、鲍鱼菇、茶树菇、羊肚菌和金钱菇11 种，该类组的食药用菌蛋白质的总必需氨基酸、必需氨基酸指数、生物效价和氨基酸评分等均较高，是蛋白质营养价值最好的一组。第2 组包括竹荪、红牛肝菌和蛹虫草3 种，该类组的食药用菌蛋白质的总必需氨基酸、必需氨基酸指数、生物效价和营养指数均较高，为蛋白质营养价值较高的组。第3组包括猴头菇、金针菇、鸡腿菇、鸡枞菌、榛蘑、黑虎掌菌、滑子菇、平菇、香菇和杏鲍菇10种，该组食药用菌蛋白质的各项营养指标处于中等水平，为蛋白质营养价值中等组。第4 组包括姬松茸、美味牛肝菌、秀珍菇、口蘑、姬菇和双孢菇6种，该组样品化学评分和营养指数相对较高。第5组包括青头菌、真姬菇和蝉花3 种，总必需氨基酸、必需氨基酸指数、生物效价和氨基酸评分等均较低。

图2 聚类分析图

3 讨论与结论

食药用菌由于其营养价值及美味的口感已成为餐桌上不可缺少的食材。本研究对市场上常见的33 种食药用菌的蛋白质营养价值进行了系统分析，结果显示秀珍菇的总氨基酸含量最高达25.07%，其必需氨基酸含量最高达8.04%。其次是红菇和口蘑，分别达到8.03%和7.36%；红牛肝菌、茶树菇、红菇、竹荪、黑虎掌菌和青头菌的必需氨基酸含量占总氨基酸含量的比例均在38%以上。红牛肝菌蛋白质的氨基酸组成符合优质蛋白质的标准，竹荪、茶树菇、红菇、黑虎掌菌和青头菌接近优质蛋白质的标准。

蛋白质营养价值分析表明黄金耳EAAI 值和BV 值最高，秀珍菇和红菇的NI 值较高，双孢菇的SCRAA最高为91.62，氨基酸组成均衡性最高；其次是口蘑，为88.70。黑虎掌菌、鲍鱼菇、凤尾菇、平菇、灰树花、青头菌、金钱菇、姬松茸和羊肚菌等SRCAA 较高，均在85.00 以上，说明这些食药用菌的氨基酸组成均衡性较高。不同食药用菌蛋白质营养价值指标的主成分分析表明前3个主成分的累积方差贡献率达到95.14%，聚类分析将33 种食药用菌根据蛋白质营养价值指标分成了5 类，分别包含11种、3种、10种、6种和3种食药用菌。