QJ系列羊肚菌品种氨基酸特征评价

尹卫，梁健，王乐，王其才，尚千涵，董全民，洒威*

（1.青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室，青海西宁 810016；2.青海大学畜牧兽医科学院青海省高寒草地适应性管理重点实验室，青海西宁 810016；3.海西蒙古族藏族自治州农牧业技术推广服务中心，青海海西 817099）

羊肚菌（Morchella）俗称羊肚菜、羊肚菇、包谷菌等，在我国云南、四川、陕西、山西、安徽、青海、甘肃等野生环境均有分布，因其表面有不规则凹陷褶皱而得名[1-3]。羊肚菌隶属于子囊菌门（ascomycota）盘菌纲（pezizomycetes）盘菌目（Pezizales）羊肚菌科（Morchellaceae）大型药食两用真菌，是一种珍稀名贵食用菌[4-5]。

羊肚菌富含多糖、氨基酸、脂肪酸、甾醇等多种活性物质，具有提高机体免疫力、抗肿瘤、抗疲劳等生理保健作用[6-8]。羊肚菌风味化合物含量高且种类多样，呈味氨基酸含量丰富，鲜甜味氨基酸比例较高[1]，其味道鲜美，深受国内外消费者喜爱[9-10]。羊肚菌氨基酸含量、必需氨基酸含量等相关指标明显优于香菇，氨基酸总量优于黑虎掌菌，氨基酸评分指标优于牛肝菌，因此羊肚菌可以作为优质的氨基酸补充食品[11-13]。羊肚菌含有人体所需的8 种必需氨基酸，占氨基酸总量的40% 左右，明显高于常见食用菌品种[14-15]。国内外关于羊肚菌氨基酸评价已有报道，但是缺少全面、系统的氨基酸综合评价分析。本研究选择团队自主选育的QJ系列羊肚菌品种，对其氨基酸含量进行测定，采用模式谱方法进行必需氨基酸评价，利用系统聚类分析和主成分分析对系列品种羊肚菌进行综合评价。以期明确各品种羊肚菌氨基酸组成和含量差异，揭示各品种的综合特征，全面了解系列品种的特性，为后续系列品种的差异化开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验所用羊肚菌材料均为青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室食用菌科研团队自主选育的QJ系列羊肚菌（QJ-2、QJ-3、QJ-6、QJ-7、QJ-8、QJ-9、QJ-10、QJ-12），品种认定编号：青认备2020001、青认备2020002、青认备2020003、青认备2022001、青认备2020004、青认备2020005、青认备2022002、青认备2022003。

氨基酸混合标准溶液、茚三酮显色液、氨基酸自动分析仪缓冲液（均为色谱纯）：日本Wako 公司；磺基水杨酸（优级纯）：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；UV1800 分光光度计、LC-20A 高效液相色谱仪：日本岛津公司；DHG-9140A 鼓风干燥箱、BWS-27 恒温水槽：上海一恒科学仪器有限公司；XPR6U/AC 电子天平：瑞士梅特勒托利多科技（中国）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品采集及处理

2022年5月17日在羊肚菌子实体生长阶段进行子实体采集，每个品种选择样方6 个，每个样方采集高度10～12 cm 的成熟子实体4 株，使用竹制刀片齐地切割，去除子实体表面泥土后完整装入样品袋中并编号，带回实验室。用蒸馏水清洗去除表面泥土后，再用去离子水充分清洗，置于40 ℃鼓风干燥箱中烘干，水分含量为11.53%，粉碎后过40 目筛备用。

1.3.2 氨基酸含量检测

参考GB 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》中的方法对16 种氨基酸含量进行测定。选择粉碎完成的样品，准确称取100 mg，加入100 mL 6 mol/L 的HCl，密封后，于100 ℃水解24 h。水解完成后采用氨基酸自动分析仪进行检测。色氨酸测定参考GB/T 15400—2018《饲料中色氨酸的测定》中的方法进行。

1.3.3 必需氨基酸评价

根据1973年联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）/世界卫生组织（World Health Organization，WHO）修订的理想蛋白质人体必需氨基酸模式谱，计算样品的必需氨基酸比值（ratio of essential amino acids，RAA）、必需氨基酸比值系数（ratio coefficient of essential amino acids，RC）和必需氨基酸比值系数分（ratio coefficient score of essential amino acids，SRC）来评价羊肚菌的必需氨基酸营养价值。RC 大于和小于1均表示偏离氨基酸模式，其中，RC＞1表示氨基酸相对过剩，RC＜1表示氨基酸相对不足；RC 最小的氨基酸则是第一限制氨基酸；SRC 越接近100，食物蛋白质的营养价值越高[16-17]。RAA、RC、SRC 的计算公式如下。

式中：R为必需氨基酸比值；a为试验样品中氨基酸含量，%；A为WHO/FAO 评分标准模式中相应氨基酸含量，%。式中：C为必需氨基酸比值系数；r为试验样品中必需氨基酸比值；R为各种氨基酸比值平均值。

式中：S为必需氨基酸比值系数分；D为必需氨基酸比值系数相对标准差。

1.4 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2021 软件进行数据整理，对各数据进行平均值、标准差统计分析；采用SPSS 23.0 软件进行差异显著性、主成分分析；采用Origin 2021 绘制相关性热图和系统聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同羊肚菌氨基酸组成及含量特征

不同羊肚菌氨基酸组成与含量见表1。

表1 不同品种氨基酸组成与含量Table 1 Amino acid composition and content of different cultivars

由表1 可知，所示系列品种均含有17 种氨基酸，包括人体所需的8 种必需氨基酸。品种间苏氨酸、丝氨酸、脯氨酸、甘氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸含量差异不显著（P＞0.05）。QJ-2 与QJ-7 间天冬氨酸含量差异显著（P＜0.05），其他品种与上述2 个品种间天冬氨酸含量差异不显著（P＞0.05）。QJ-10 和QJ-12 谷氨酸含量显著低于QJ-3、QJ-6、QJ-7、QJ-8 和QJ-9（P＜0.05）。QJ-7、QJ-10 和QJ-12 之间丙氨酸含量差异不显著（P＞0.05），但显著低于QJ-2、QJ-3、QJ-6、QJ-8 和QJ-9（P＜0.05），同时上述5 个品种间的丙氨酸含量差异不显著（P＞0.05）。QJ-10、QJ-12 之间组氨酸含量差异不显著（P＞0.05），但显著低于其他品种（P＜0.05）。QJ-7 和QJ-8 赖氨酸含量显著高于QJ-10（P＜0.05），其他5 个品种间赖氨酸含量差异不显著（P＞0.05）。QJ-2 精氨酸含量显著低于QJ-7 和QJ-8（P＜0.05），其他5 个品种间精氨酸含量差异不显著（P＞0.05）。QJ-10、QJ-12 间甲硫氨酸含量差异不显著（P＞0.05），同时这2 个品种的甲硫氨酸含量显著高于其他品种（P＜0.05）。QJ-7 色氨酸含量显著低于其他品种。

由表1 可知，系列品种间氨基酸总量差异不显著（P＞0.05），其中QJ-7 氨基酸总量最高为25.82%。系列品种间必需氨基酸总量差异不显著（P＞0.05），其中QJ-12 必需氨基酸总量最高，为8.84%。QJ-10 和QJ-12 间非必需氨基酸总量差异不显著（P＞0.05），且显著低于其他6 个品种（P＜0.05）。QJ-10 和QJ-12 的EAA/TAA、EAA/NAA 均显著高于其他6 个品种（P＜0.05）。

2.2 不同羊肚菌氨基酸营养质量评价

2.2.1 不同羊肚菌必需氨基酸与FAO/WHO、全鸡蛋模式谱比较

不同羊肚菌必需氨基酸与模式谱比较见表2。

表2 不同品种必需氨基酸与模式谱比较Table 2 Comparison of essential amino acids and pattern spectra of different cultivars

由表2 可知，QJ-2、QJ-3、QJ-6、QJ-7、QJ-8 和QJ-9苏氨酸高于FAO/WHO 模式谱、低于全鸡蛋模式谱，QJ-10 和QJ-12 苏氨酸均高于2 种模式谱。QJ-2、QJ-3、QJ-6、QJ-8 和QJ-9 缬氨酸高于FAO/WHO 模式谱、低于全鸡蛋模式谱，QJ-7 缬氨酸与FAO/WHO 模式谱相当、低于全鸡蛋模式谱，QJ-10 和QJ-12 缬氨酸均低于2 种模式谱。QJ-2、QJ-3、QJ-6、QJ-7、QJ-8 和QJ-9 异亮氨酸均低于2 种模式谱，QJ-10 和QJ-12 异亮氨酸高于FAO/WHO 模式谱、低于全鸡蛋模式谱。QJ-2、QJ-3、QJ-6、QJ-7、QJ-8 和QJ-9 亮氨酸均低于2 种模式谱，QJ-10 和QJ-12 亮氨酸高于FAO/WHO 模式谱、低于全鸡蛋模式谱。8 个品种苯丙氨酸+酪氨酸均高于2 种模式谱。QJ-2 和QJ-10 赖氨酸低于2 种模式谱，QJ-3、QJ-6、QJ-7、QJ-9 和QJ-12 懒氨酸高于FAO/WHO 模式谱、低于全鸡蛋模式谱，QJ-8 赖氨酸均高于2 种模式谱。QJ-2、QJ-3、QJ-6、QJ-7、QJ-8 和QJ-9 甲硫氨酸均低于2 种模式谱，QJ-10 和QJ-12 甲硫氨酸均高于2 种模式谱。8 个品种色氨酸均低于2 种模式谱，综合模式谱对比分析可知QJ-10 和QJ-12 是品质较高的2 个品种。

2.2.2 不同羊肚菌必需氨基酸比值、比值系数和比值系数分

不同羊肚菌必需氨基酸RAA、RC 及SRC 结果见表3。

表3 不同品种必需氨基酸RAA、RC 及SRCTable 3 RAA，RC and SRC of different cultivars Amino acids

由表3 可知，系列品种RAA、RC 值最小的均为色氨酸，色氨酸是系列品种第一限制性氨基酸。通过对比系列品种SRC 数据可知，QJ-9 品种的SRC 值最大（51.98），表明QJ-9 是系列品种中必需氨基酸评价方式下营养价值最高的品种。

2.3 不同羊肚菌呈味氨基酸和药用氨基酸分析

不同羊肚菌呈味氨基酸和药用氨基酸分析见表4。

表4 不同品种呈味氨基酸和药用氨基酸分析Table 4 Analysis of taste amino acids and medicinal amino acids of different cultivars

由表4 可知，系列品种间鲜味氨基酸（包括天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸）、甜味氨基酸（包括苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、赖氨酸、脯氨酸）、苦味氨基酸（包括缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、精氨酸）、药用氨基酸（包括谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸、亮氨酸、赖氨酸）、呈味氨基酸总量（包括谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、苏氨酸、丝氨酸、赖氨酸、脯氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸）差异均不显著（P＞0.05）。鲜味氨基酸含量为7.84%～11.57%，其中QJ-9 品种的鲜味氨基酸含量最高；甜味氨基酸含量为6.54%～8.28%，其中QJ-8品种的甜味氨基酸含量最高；苦味氨基酸含量为7.54%～11.28%，其中QJ-7 品种的苦味氨基酸含量最高；呈味氨基酸总量为18.40%～25.13%，其中QJ-7 品种的呈味氨基酸总量最高；药用氨基酸含量为11.28%～14.88%，其中QJ-7 品种的药用氨基酸含量最高。QJ-8 的UAA/TSA 显著高于QJ-10 和QJ-12（P＜0.05），其他品种间UAA/TSA 差异不显著（P＞0.05）。QJ-2、QJ-10 和QJ-12 品种间SAA/TSA 差异不显著（P＞0.05），但显著高于QJ-3 和QJ-9（P＜0.05）。QJ-7 的BAA/TSA 显著高于其他7 个品种（P＜0.05），（UAA+SAA）/BAA 显著低于其他7 个品种（P＜0.05）。QJ-10、QJ-12 间MAA/TSA 差异不显著（P＞0.05），且显著高于其他品种（P＜0.05）。

2.4 不同羊肚菌氨基酸相关性分析

2.4.1 呈味氨基酸、药用氨基酸等特征氨基酸评价

各类氨基酸指标相关性如图1所示。

图1 相关性热图Fig.1 Correlation heat maps

由图1 可知，对氨基酸总量、必需氨基酸含量、鲜味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸、呈味氨基酸总量、药用氨基酸7 个指标进行相关性分析，除氨基酸总量外，其他6 个指标间存在极显著正相关（P＜0.01）。氨基酸总量仅与必需氨基酸含量之间存在显著负相关（P＜0.05）。由此说明，羊肚菌氨基酸总量越高，不能代表各类氨基酸的含量越高，因此仅通过氨基酸总量来衡量品种氨基酸营养价值不具代表性。

综合氨基酸总量、必需氨基酸含量、鲜味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸、呈味氨基酸总量、药用氨基酸等指标进行系统聚类分析，结果如图2所示。

图2 不同品种聚类图Fig.2 Clustering tree diagram of different cultivars

由图2 可知，在欧氏距离2.5 处可将8 个羊肚菌品种可以分为4 类。第一类包括QJ-3、QJ-6、QJ-8 和QJ-9，第二类仅包括QJ-7，第三类包括QJ-10 和QJ-12，第四类包括QJ-2。第一类氨基酸总量、鲜味氨基酸、甜味氨基酸含量较高，第二类次之，之后是第三类，最后是第四类，氨基酸营养成分逐步递减，呈味氨基酸含量逐步下降。

通常情况下，图形图像采集主要是通过安置在飞行设备中的图像采集设备对地面图像进行拍摄，从而收集图像信息。这一过程需要由飞行器和拍摄设备共同组成。图像信息的质量取决于飞行器的性能以及拍摄设备的功能参数，进行拍摄时，飞行器的稳定性和平滑性会间接影响拍摄结果，而拍摄技术会对拍摄结果有直接影响，不仅如此，二者相互配合会对成像效果有一定的影响，即二者各自领域的发展很重要，技术的配合程度也需要不断提高。利用2种设备共同协调获得的图形图像数据，是整个环节中最重要的基础性数据。

2.4.2 各氨基酸含量综合评价不同羊肚菌氨基酸指标相关性分析如图3所示。由图3 可知，天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、脯氨酸、甘氨酸、缬氨酸、酪氨酸和赖氨酸8 种氨基酸之间均存在正相关关系，甲硫氨酸与谷氨酸、丙氨酸、缬氨酸、组氨酸4 种氨基酸存在负相关关系。鲜味氨基酸中天冬氨酸与甘氨酸之间均存在显著正相关（P＜0.05）。

图3 不同品种氨基酸相关性热图Fig.3 Heat map of amino acid correlation of different cultivars

甜味氨基酸中苏氨酸与丝氨酸、脯氨酸、甘氨酸、赖氨酸之间存在极显著正相关关系（P＜0.01），与丙氨酸相关性不显著（P＞0.05）。丝氨酸与甘氨酸、赖氨酸存在极显著正相关关系（P＜0.01），与脯氨酸存在显著正相关关系（P＜0.05），与丙氨酸相关性不显著（P＞0.05）。脯氨酸与甘氨酸、丙氨酸、赖氨酸存在极显著正相关关系（P＜0.01）。甘氨酸与丙氨酸存在极显著正相关关系（P＜0.01），与赖氨酸存在显著正相关关系（P＜0.05）。丙氨酸与赖氨酸存在极显著正相关关系（P＜0.01）。

苦味氨基酸中缬氨酸与异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、组氨酸存在极显著正相关关系（P＜0.01），与苯丙氨酸、精氨酸存在显著正相关关系（P＜0.05），与甲硫氨酸存在显著负相关关系（P＜0.05）。异亮氨酸与亮氨酸、苯丙氨酸、精氨酸存在极显著正相关关系（P＜0.01），与甲硫氨酸、组氨酸相关性不显著（P＞0.05）。亮氨酸与苯丙氨酸、组氨酸、精氨酸存在极显著正相关关系（P＜0.01），与谷氨酸、甲硫氨酸相关性不显著（P＞0.05）。苯丙氨酸与精氨酸存在极显著正相关关系（P＜0.01），与组氨酸、甲硫氨酸相关性不显著（P＞0.05）。组氨酸与精氨酸相关性不显著（P＞0.05），与甲硫氨酸存在极显著负相关关系（P＜0.01）。精氨酸与甲硫氨酸相关性不显著（P＞0.05）。

由图3 可知，多数氨基酸相关系数绝对值均大于0.4，表明相关性较强，适合通过主成分分析进行不同羊肚菌氨基酸综合评价。

通过SPSS 软件对系列品种17 种氨基酸含量进行主成分分析，以特征值大于1 进行提取，结果见表5。

表5 主成分特征值和贡献率Table 5 Eigenvalues and contribution rates of principal components

由表5 可知，主成分1（PC1）、主成分2（PC2）和主成分3（PC3）3 个主成分的特征值分别为9.678、3.457和1.793，3 个主成分方差贡献率分别为56.931%、20.337%、10.547%。3 个主成分的累计方差贡献率达87.816%，前3 个主成分代表不同品种氨基酸的大部分信息，信息损失较少，能够较为全面地反映出羊肚菌氨基酸含量构成的原始信息。

不同品种氨基酸含量指标主成分载荷矩阵如表6所示。

表6 不同品种氨基酸含量指标主成分载荷矩阵Table 6 Principal component loading matrix of amino acid content index of different cultivars

为了消除不同单位和数据量纲的影响，对各指标原始数据进行标准化处理，转化成均值为0、标准差为1 的无量纲数据，将标准化后的天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸、甲硫氨酸和色氨酸数据记作标记为X1～X17。根据表6 中特征向量可得出主成分得分，公式如下。

以第一、第二、第三主成分的方差贡献率为权重，得到的羊肚菌氨基酸品质评价模型如下。

根据公式的各品种品质评价模型计算出系列品种氨基酸综合得分见表7。

表7 不同品种氨基酸综合评分Table 7 Amino acid comprehensive score of different cultivars

由表7 可知，系列氨基酸综合得分优劣顺序为QJ-6＞QJ-8＞QJ-9＞QJ-12＞QJ-3＞QJ-7＞QJ-10＞QJ-2。综合得分为正值表示羊肚菌氨基酸综合指标高于均值，其中系列品种综合得分在-0.78～0.38，其中QJ-6、QJ-8、QJ-9、QJ-12 和QJ-3 综合得分为正值，QJ-7、QJ-10 和QJ-2综合得分为负值。其中，QJ-6 综合得分最高，为0.38，氨基酸综合质量较好；QJ-2 综合得分最低，为-0.78，氨基酸综合质量较差。

3 讨论与结论

氨基酸是羊肚菌子实体中重要的营养组成物质，总氨基酸种类、含量，必需氨基酸的组成是否全面，是评价羊肚菌营养价值的重要参考，是衡量羊肚菌营养功能和保健功能的重要指标[18-21]。部分氨基酸对维持人体氮平衡、肝脏疾病辅助治疗、创伤恢复、改善心血管功能等新陈代谢过程具有明显的生理功效[22-25]。本研究对QJ系列羊肚菌氨基酸组成、含量、特征进行了全面分析，为各品种的针对性开发、示范种植提供支撑。

研究发现，QJ系列羊肚菌氨基酸种类丰富，必需氨基酸齐全，但各品种间氨基酸含量和组成特征存在差异，这与已有研究结果类似[1，11-12，15]。系列品种间苏氨酸、丝氨酸、脯氨酸等9 种氨基酸含量差异不明显。QJ-10 和QJ-12 的EAA/TAA、EAA/NAA 明显高于其他品种。

必需氨基酸综合评价目前较为认可的方法是采用WHO/FAO 氨基酸模式谱、全鸡蛋模式谱和比值系数法进行必需营养评价分析[26]。结果表明，标准模式谱评价可知QJ-10、QJ-12 明显优于其他品种。比值系数和比值系数分评价发现QJ-9 是系列品种中营养价值最高的品种。

通过综合分析氨基酸总量、必需氨基酸含量、鲜味氨基酸等7 个指标的相关性，发现除氨基酸总量外，其他6 个指标间存在相关关系。聚类分析结果发现可以将系列品种分为3 类，第一类包括QJ-3、QJ-6、QJ-8 和QJ-9 4 个品种，第二类仅包括QJ-7，第三类包括QJ-10和QJ-12，第四类为QJ-2。

综合各种氨基酸含量对系列品种进行主成分分析，通过降维的方法，使相互关联的多个指标简化为少数几个综合指标，达到降维全面的分析目的[27-29]。结果表明系列品种中多数氨基酸的相关性较强，适合通过主成分分析进行系列品种氨基酸综合评价。17 个氨基酸指标中共提取出3 个主成分，3 个主成分累计贡献率达87.816%。系列品种氨基酸综合品质由高到低为QJ-6、QJ-8、QJ-9、QJ-12、QJ-3、QJ-7、QJ-10、QJ-2，其中QJ-6 羊肚菌综合得分最高，为0.38。