不同季节环境因子对香菇子实体中氨基酸生物合成的影响

刘振元，班立桐，杨红澎，黄 亮，金海东，张 虹，金 波

（1天津市蓟州区气象局，天津 301921；2天津农学院农学与资源环境学院，天津 300392；3天津市宝坻区突发公共事件预警信息发布中心，天津 301800）

0 引言

香菇[Lentinus edodes(Berk) Sing]，又名香蕈、香椹、香信、合蕈、陈仁玉、台蕈，是著名的食用兼药用真菌，早在一千多年前就开始被人们采集利用[1]，由于对其功效和营养价值认识的逐渐深入[2-6]，香菇现已成为我们日常的重要菜品[7]。中国的香菇栽培增长迅猛，香菇产量已居世界第1 位[8]。香菇主要含有9 种必需氨基酸、6种非必需氨基酸和1种条件必需氨基酸。在某种程度上，它可以替代肉、蛋和牛奶[9]。

香菇中氨基酸含量是其营养品质评价的重要指标[2-12]。新鲜香菇中的氨基酸含量高于干燥样品。总必需氨基酸和条件性必需氨基酸的最高水平都出现在新鲜香菇中[13]。香菇中谷氨酸的含量显著高于其他食用菌[1]，是其口感好的原因之一。李治平根据氨基酸比值系数法[2,14-17]，对四川青川县、重庆九龙坡、河南灵宝市、浙江丽水人工栽培的香菇及通江县野生香菇的营养价值进行了评价和讨论，发现5 种产地的香菇氨基酸总量在(14.39～18.71) g/100 g 之间，四川青川(14.39%)最低，而浙江丽水(18.71%)最高。5种产地的香菇样品中17 种氨基酸从高到低为谷氨酸(4.49%～3.23%)、天门冬氨酸(1.84%～1.42%)、亮氨酸(1.84%～1.42%)、精氨酸(1.84%～1.42%)、赖氨酸(1.73%～0.86%)、丙氨酸(1.09%～0.84%)、缬氨酸(1.05%～0.75%)、丝氨酸(0.92%～0.80%)、苏氨酸(0.96%～0.79%)、甘氨酸(0.97%～0.71%)、异亮氨酸(0.82%～0.56%)、苯丙氨酸(0.77%～0.56%)、脯氨酸(0.74%～0.51%)、酪氨酸(0.48%～0.34%)、胱氨酸(0.45%～0.26%)、组氨酸(0.40%～0.26%)、蛋氨酸(0.29%～0.21%)。5种产地各种氨基酸含量排序基本一致。在5 种产地的香菇样品的氨基酸组成中，谷氨酸含量最高[2]。浙江丽水样本在4 种味觉氨基酸含量均为最高[2]。前期我们研究发现新疆和天津产干香菇子实体中氨基酸总含量分别为22.28%和17.4%。新疆与天津产香菇相比较，天门冬氨酸(2.14%)、亮氨酸(1.44%)、赖氨酸(1.30%)、精氨酸(1.17%)含量明显高于天津产香菇，天津产干香菇中谷氨酸含量高于新疆产干香菇，分别为5.52%和4.85%。该研究分析发现由于栽培环境的不同导致同一品种蘑菇的氨基酸含量明显不同[1]。徐晓飞等[18]对来自不同产地（湖北随州、福建古田、浙江江山、河南、东北和广东韶关）香菇的营养成分进行了测定和比较。发现浙江产地的香菇必需氨基酸百分含量最低，吉林产地的香菇必需氨基酸百分含量最高。综上研究结果可以看出，香菇生长环境的差异对香菇自身氨基酸的生物合成影响是不容忽视的。鉴于此，本研究对不同季节气温下，香菇子实体中营养品质评价的重要指标——氨基酸生物合成的变化与环境的相关性进行了分析研究，以期为今后人工栽培香菇营养品质的控制提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

香菇采集于天津市蓟州区新安富农家庭农场种植基地。香菇种植为袋式栽培，培养料组成：木屑80%，麸皮20%，碳酸氢钙2%。

AEZ00 电子天平（瑞士METTLER 公司），L-8800型全自动氨基酸分析仪：日立公司，JT-B/JT-C 匀浆机（北京佳航博创科技有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理 在2020 年9 月26 日、11 月2 日、12 月23 日采集成熟香菇子实体，新鲜子实体用研磨机粉碎，匀浆机打成匀浆密封冷冻保存。

1.2.2 氨基酸测试方法及条件 氨基酸测定方法按照GB 5009124—2016 食品安全国家标准食品中氨基酸的测定方法进行。样品用水溶液提取游离氨基酸，蛋白水解氨基酸用6 M HCL于110℃水解24 h，合并提取液，在氨基酸分析仪上测定氨基酸含量。色谱柱：磺酸型阳离子树脂；检测波长：570 nm和440 nm。

1.2.3 气象条件测定 大棚内地表1.5 m 高度内温度、湿度、CO2浓度测定数据来自华云尚通CAWS2000 温室小气候观测站监测数据，数据为采集香菇成熟子实体节点前7天数据。

1.3 数据处理

所有测定均平行重复3 次，结果以平均值表示。运用SPSS 22.0 软件对数据进行相关分析，P＜0.05 为差异显著。

2 结果与分析

2.1 香菇子实体氨基酸及菇棚不同采摘生长期环境因子测定结果

从分析结果看，一茬新鲜香菇的总氨基酸含量最高，为2.81%；二茬和三茬香菇氨基酸含量相差不大，但氨基酸含量比一茬降低低近一半，分别为1.56%和1.51%。表1结果与文献[18]报道干香菇氨基酸含量相比，16种氨基酸含量差异趋势基本一样。新鲜香菇子实体中谷氨酸含量也最高，一茬新鲜香菇子实体中谷氨酸为0.591%，二茬和三茬新鲜香菇子实体中谷氨酸分别为0.211%和0.238%（表1）。香菇的香味和口感离不开谷氨酸和天门冬氨酸，对于香菇中的谷氨酸和天门冬氨酸除了能提供鲜味外，还能增加香菇的甜味感觉以及滋味的厚度和持久性，由于香菇中Glu 的含量更高且阈值更低，故普遍认为其对香菇鲜味的提升作用比Asp更大[19-20]。

从本试验香菇样本对应的生长环境观察发现，一茬香菇生长周期7 日内环境平均温度与二茬、三茬生长周期7 日内环境平均温度相差一倍，菇房湿度变化不大，CO2浓度变化趋于降低（表2），显著性分析表明3个阶段间的温度变化有显著性差异，9月20日—26日平均湿度与二茬、三茬生长周期7 日内环境平均湿度有显著性差异，二茬、三茬生长周期之间的平均湿度没有显著性差异，一茬香菇生长周期7 日内平均CO2浓度与二茬、三茬生长周期7 日内环境平均CO2浓度有显著性差异，二茬、三茬生长周期之间的平均CO2浓度没有显著性差异。表1和表2数据初步说明，环境温度是影响其氨基酸生物合成含量的主要因素。低温不利于香菇生长发育过程氨基酸的生物合成，香菇子实体中的氨基酸含量降低。

表2 不同采集周期香菇生长环境因子温度、湿度、CO2浓度测定结果

2.2 香菇子实体氨基酸变化与不同采摘生长期温度、湿度、CO2浓度相关性分析

通过SPSS软件中双变量相关分析程序分析发现，不同采集周期新鲜鲜菇的16 种氨基酸的含量变化都与环境影子温度、湿度、CO2浓度显著正相关(P＜0.01，P＜0.05)（表3～5）。随着季节的变化，尤其在大棚环境因子发生显著性降低时，香菇子实体的氨基酸含量显著降低。

表3 不同采集周期香菇生长环境温度与氨基酸含量变化相关性分析

3 结论

在大棚种植环境条件下，由于环境控制成本问题，香菇的种植基本还属于粗放型，因此在深秋和冬季香菇生长过程中氨基酸的生物合成受到影响。相关分析证明温度、湿度、CO2浓度在一定范围内对香菇氨基酸的生物合成有显著性影响。综合气象条件可以看出，环境温度是影响其氨基酸生物合成含量的主要因素。低温不利于香菇生长发育过程氨基酸的生物合成，香菇子实体中的氨基酸含量降低，影响香菇的营养品质。

表4 不同采集周期香菇生长环境湿度与氨基酸含量变化相关性分析

表5 不同采集周期香菇生长环境CO2浓度与氨基酸含量变化相关性分析

4 讨论

环境是蘑菇生长发育的一个重要因素，影响其子实体形成和营养物质的合成[21-22]。相关分析发现香菇生长发育过程中的环境因子：温度、湿度、CO2浓度与子实体中生物合成氨基酸含量呈显著正相关（表3～5）。这说明在大棚栽培环境中温度、湿度、CO2浓度是正方向的影响。在一定数值范围内，温度升高、湿度增大、CO2浓度增加有利于香菇生长发育过程氨基酸和蛋白质的合成。

有文献报道，在同一产地不同潮期、不同部位香菇营养成分的研究中发现，二潮香菇粗灰分、干物质、高分子多糖含量、氨基酸含量、必须氨基酸含量最高，而蛋白质含量最低；四潮香菇蛋白质含量最高，同一产地和品种的香菇，菇盖有较高的必需氨基酸百分含量[23]。这说明在实际生产中，菌棒给一茬菇，二茬菇，三茬菇提供的营养基质是足够。本研究结果说明氨基酸含量的降低是由环境因子变化引起的，相关分析结果说明温度、湿度、CO2浓度对香菇氨基酸的生物合成都有显著性影响。