5种市售工厂化栽培杏鲍菇的氨基酸组成及蛋白质营养分析

陈洪雨，鲍大鹏，康前进，龚二生，王 莹，万佳宁，李 燕，吴莹莹*

（1上海市农业科学院食用菌研究所，国家食用菌工程技术研究中心，农业部南方食用菌资源利用重点实验室，上海201403；2上海交通大学生命科学技术学院，微生物代谢国家重点实验室，上海200240；3沈阳农业大学食品学院，沈阳110866）

杏鲍菇，学名刺芹侧耳（Pleurotus eryngii），是侧耳科侧耳属的大型食用真菌［1］，原产南欧、中亚和北非，现广泛栽培于日本、中国和美国［2-4］。我国的杏鲍菇产业在2011年后进入规模化扩张阶段［2］，至2017年，我国杏鲍菇日产量达3 500 t，在工厂化生产的食用菌中排名第二［3］。随着杏鲍菇产量的提高和农艺性状的改良，各企业产品的同质化问题逐渐显现。开发更符合消费者健康营养需求的杏鲍菇品种，首先需要对不同企业的产品进行品质评价。主成分分析（Principle component analysis，PCA）是一种数据集简化方法，通过降维的方式建立综合指标来区分样品特征［5-6］，适用于食物成分分析和综合品质评价［7-8］。

杏鲍菇不仅肉质肥厚、口感鲜美，而且营养丰富，含有多种活性物质［9-12］。蛋白质营养是衡量食物营养的重要组成部分，可依照氨基酸平衡模式谱，采用多种参数如氨基酸评分、化学评分、氨基酸比值系数和必需氨基酸指数等［13-16］进行评价。目前，国内的蛋白质营养研究大多基于联合国粮农组织（Food and Agriculture Organization，FAO）在20世纪提出的系列模式谱［17-19］，鲜有采用分别由美国科学院医学研究所（Institute of Medicine，IOM）和世界卫生组织/联合国粮农组织/联合国大学（World Health Organization/Food and Agricultural Organization/United Nation University，WHO/FAO/UNU）发布的两版新的模式谱［20-21］。新版的模式谱综合了权威机构最新的临床营养、生物利用率、人群适应性、食物矩阵等研究结果，在旧版的基础上有较大的更新。本研究首次以2种新版模式谱为依据，采用主成分分析方法分析上海地区5种市售工厂化栽培杏鲍菇中必需氨基酸分布及产品之间的差异，对杏鲍菇开展蛋白营养的系统评估，以期为建立杏鲍菇的品质评价体系和探究食用菌营养的生物学基础提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

杏鲍菇样品统一采购自上海市江桥批发市场，收集成熟子实体鲜品，编号为A—E。A为久禾生物科技发展有限公司生产的久青禾牌杏鲍菇，产地江苏盐城；B为百菇盛农业发展有限公司生产的百菇盛牌杏鲍菇，产地江苏盐城；C为江苏润正生物科技有限公司生产的正星牌杏鲍菇，产地江苏昆山；D为三盛鑫生物科技有限公司生产的三盛鑫牌杏鲍菇，产地江苏南通；E为闽源食用菌科技发展有限公司生产的洲纬牌杏鲍菇，产地江苏盐城。

茚三酮及缓冲液，日本日立集团；浓硫酸（体积分数98%）、硫酸铜、硫酸钾、浓盐酸（体积分数37%）、硼酸、柠檬酸、柠檬酸钠、氢氧化锂、氢氧化钠、氯化钠均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

FB224自动内校电子分析天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；DHG-9246A电热恒温鼓风干燥箱，上海精密实验设备有限公司；Scientz-48样品研磨机，宁波新芝公司；Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪，丹麦FOSS公司；835-50型氨基酸自动分析仪，日本日立公司。

1.2 方法

1.2.1 取样及样品预处理

从各家企业产品中选择成熟度相近、无腐败变质、无机械损伤的杏鲍菇子实体约500 g，用样品研磨机粉碎，充分混合后，称取50 g待用。

1.2.2 子实体水分含量的测定

样品预处理后，参照国家标准GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》［22］，称取5—10 g试样，采用直接干燥法在105℃干燥箱中干燥至恒重，计算水分含量。

1.2.3 子实体蛋白质含量的测定

依据国家标准GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》［23］，随机称取2—5 g预处理后的样品（精确至0.001 g），使用Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪测定杏鲍菇子实体中的蛋白质含量。

1.2.4 氨基酸的测定

采用日立835-50氨基酸自动分析仪，依据国家标准GB/T 18246—2000《饲料中氨基酸的测定》［24］、GB/T 15399—94《饲料中含硫氨基酸测定方法 离子交换色谱法》［25］、GB 5009.124—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》［26］分别对样品中的色氨酸（碱水解法）、半胱氨酸（过氧化酸氧化法）和其他16种氨基酸（酸水解法）进行测定。

1.2.5 必需氨基酸的主成分分析

采用SPSS 22.0软件进行必需氨基酸的多变量分析，运用Pearson相关系数矩阵对标准化后的数据集进行主成分分析。

1.2.6 氨基酸营养特征评估

各参数均采用现行最新标准计算：氨基酸评分（Amino acid score，AAS）依据WHO/FAO/UNU联合发布的模型［21］计算；IOM模式评分及蛋白完全性分析参照IOM的指南［20］分析；化学评分（Chemical score，CS）采用Seligson等［27］的方法计算；氨基酸比值系数（Ratio coefficient，RC）和氨基酸比值系数分（Score of RC，SRC）根据朱圣陶等［15］的模型计算；必需氨基酸指数（Essential amino acid index，EAAI）依据Oser［13］的方法计算。

2 结果与分析

2.1 市售杏鲍菇中的粗蛋白含量

经检测，杏鲍菇样品A—E中的粗蛋白在干重（DW）中的含量分别为20.47 g/（100 g）DW、19.05 g/（100 g）DW、23.20 g/（100 g）DW、25.62 g/（100 g）DW 和21.23 g/（100 g）DW，平 均 值为22.8 g/（100 g）DW。

2.2 市售杏鲍菇的氨基酸组成

5种杏鲍菇样品中均含有18种常见氨基酸（表1），样品A—E中的总氨基酸含量分别为115.69 mg/g DW、112.40 mg/g DW、162.62mg/g DW、167.13 mg/g DW 和124.69 mg/g DW，平均值为136.51 mg/g DW。所有样品中含量较高的氨基酸均为甲硫氨酸、谷氨酸和亮氨酸。样品A—E的平均必需氨基酸总量为71.11 mg/g DW，各样本中必需氨基酸占总氨基酸的比例（IAA/TAA）均超过50%，平均值为52.10%。

表1 市售杏鲍菇的氨基酸组成Table 1 Am ino acid com position of commercially available P.eryngii

2.3 市售杏鲍菇中必需氨基酸的主成分分析

对5种杏鲍菇中的必需氨基酸含量进行PCA分析，依据累积贡献率大于0.8的原则选择主成分。结果表明，主成分1（PC1）和主成分2（PC2）一共解释了92.49%的差异，其中PC1贡献了78.32%，PC2贡献了14.17%（图1）。依据载荷分布，苯丙氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和赖氨酸共同决定了PC1，甲硫氨酸决定了PC2。色氨酸对PC1及PC2均无贡献。依据得分分布，样品C和D在PC1中得分较高，相应氨基酸较为突出；样品B、C、E在PC2中得分较高，甲硫氨酸较为突出。上述结果表明，PCA方法能够很好地区分不同工厂化栽培杏鲍菇产品的氨基酸组成特征。

2.4 市售杏鲍菇的蛋白质品质评价

2.4.1 杏鲍菇蛋白中的必需氨基酸

依据前人研究［28-29］建议，以总氨基酸含量记为总蛋白量，对5种杏鲍菇进行蛋白质品质评价。5种市售杏鲍菇的蛋白中均含有全部8种人体必需氨基酸，总量在575.91—610.18 mg/g pro（蛋白），平均值为589.55 mg/g pro，达到国际权威模式谱中必需氨基酸的占比要求［21］。

图1 5种市售杏鲍菇中必需氨基酸的PCA分析Fig.1 PCA analysis of IAA in 5 commercially available P.eryngii samp les

表2 杏鲍菇蛋白中的必需氨基酸含量Table 2 IAA content in P.eryngii protein mg·g-1 pro

2.4.2 杏鲍菇蛋白的氨基酸评分

由表3可见，市售杏鲍菇蛋白的必需氨基酸含量充足，除色氨酸外，其他必需氨基酸均超过模式谱的要求（100%），是较为优质的蛋白来源。所有样品中氨基酸评分（AAS）得分最高的前3位必需氨基酸均是甲硫氨酸+半胱氨酸、苏氨酸和亮氨酸；在样品B、C、E中，色氨酸AAS得分未达到参照标准，是杏鲍菇蛋白的第一限制氨基酸。除色氨酸外，赖氨酸也是样品E的限制性氨基酸。

表3 杏鲍菇蛋白的氨基酸评分Table 3 Am ino acid score（AAS）of P.eryngii protein %

2.4.3 杏鲍菇蛋白的氨基酸比值系数

由表4可见，5种市售杏鲍菇蛋白中，苏氨酸的氨基酸比值系数（RC）最接近于1（平均值0.98），与模式谱最接近；色氨酸的RC值最低，甲硫氨酸+半胱氨酸的RC值则远远超过其他种类的必需氨基酸，这与AAS分析结果一致。

表4 杏鲍菇蛋白的氨基酸比值系数Table 4 Am ino acid ratio coefficient（RC）of P.eryngii protein

2.4.4 杏鲍菇蛋白的消化率校正氨基酸得分

蛋白质消化率校正氨基酸得分（Protein digestibility corrected amino acids score，PDCAAS）考虑了消化过程对营养吸收的影响，可以更科学有效地评价蛋白质品质［14，30］。以食用菌的消化率73%［31］计算，杏鲍菇A—E样品的PDCAAS分别为0.78、0.52、0.34、0.89、0.34，平均值为0.57。各样品之间的PDCAAS差异主要是由其限制性氨基酸色氨酸决定的。

2.4.5 杏鲍菇蛋白的IOM模式评分

对杏鲍菇蛋白进行IOM模式评分（表5）发现，除色氨酸外，杏鲍菇蛋白的各必需氨基酸均达到IOM模式谱要求。D样品中所有必需氨基酸均超过模式谱参考量，属于完全蛋白，品质最优。A、B、C、E样品中的色氨酸评分低于100%，可通过与色氨酸含量丰富的蛋奶制品、肉禽制品、坚果等进行膳食搭配，以获得补充［16］。

表5 杏鲍菇蛋白的IOM 模式评分Table 5 IOM pattern score of P.eryngii protein %

2.4.6 杏鲍菇蛋白的化学评分

由表6可见，各样品中缬氨酸的蛋白化学评分（CS）均低于标准（100%），除样品D以外，其他样品中色氨酸的CS值亦低于标准。由此可见，尽管杏鲍菇蛋白中氨基酸含量丰富，但平衡性不如鸡蛋蛋白［14，27］，需要与其他食物搭配以达到均衡营养的效果。

表6 杏鲍菇蛋白的化学评分Table 6 Chem ical score（CS）of P.eryngii protein %

2.4.7 杏鲍菇蛋白的必需氨基酸指数（EAAI）

经计算，A—E样品的EAAI值分别为136.27、125.52、120.76、142.89、113.89，平均为130.49。其中E样品的EAAI最接近100，平衡性相对较好。各样品的平衡性均不如鸡蛋蛋白（100），可能与杏鲍菇蛋白中部分必需氨基酸的含量过高（如甲硫氨酸）或过低（如色氨酸）有关。

3 讨论

本研究对5种来自不同工厂化生产企业的杏鲍菇样品进行了系统地氨基酸特征分析和蛋白质营养评价。对必需氨基酸的PCA分析结果显示，由苯丙氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和赖氨酸共同决定的PC1（78.32%）和由甲硫氨酸决定的PC2（14.17%）累积贡献率达到92.49%，很好地解释了产品间的必需氨基酸分布差异。各产品经PCA降维后的PC得分，反映了不同杏鲍菇产品中8种必需氨基酸的综合性状。不同来源的杏鲍菇产品中蛋白质含量及氨基酸组成存在差异，可能由各企业采用的菌种、栽培基质、栽培环境和生产工艺等不同造成的，尤其是栽培基质中的碳源、氮源种类和比例，如以玉米芯为主要氮源的栽培配方会增加杏鲍菇蛋白的Met+Cys比例，而玉米粉和豆粕的添加则降低该比例［18，32］。目前，已有对禽蛋［8］、乳品［33］等动物蛋白氨基酸和对猕猴桃［34］、桑椹［35］、甜菜［7］等植物蛋白氨基酸进行PCA分析的报道；在对食用菌的研究方面，刘庆庆等［36］曾报道了梵净山区域竹荪氨基酸含量及其主成分分析，并根据所建的模型对不同区域的竹荪样品进行综合评分。上述研究结果均表明，主成分分析法可区分样品的氨基酸特征，适合对样品的氨基酸品质进行综合评价。

本研究得到的5种市售杏鲍菇样品中粗蛋白平均含量为22.8 g/（100 g）DW，与常见食用菌的粗蛋白含量相当，高于主要粮食作物。杏鲍菇蛋白中必需氨基酸总量（平均值589.55 mg/g pro）高于大多数植物源食品，是充足的必需氨基酸来源。依据现行国际推行的氨基酸平衡模式分析，杏鲍菇蛋白中的必需氨基酸当量除色氨酸外均符合营养学要求，是较为优良的蛋白来源。其第一限制氨基酸为色氨酸，可通过与色氨酸含量丰富的肉禽、乳蛋制品共同食用予以补充。此外，与已报道的多种常见食用菌如香菇、双孢蘑菇、金针菇等富含甲硫氨酸的结论相同［28，37］，杏鲍菇中甲硫氨酸的含量在多模型评价中均显示为高值，甲硫氨酸是半胱氨酸、牛磺酸、软磷脂、磷脂酰胆碱等生理活性物质的前体，在机体氧化平衡中起重要作用，一旦缺乏会导致肝损伤［38-40］。在常见的食物如水果、蔬菜和豆类等植物性蛋白中，甲硫氨酸含量较低［16，38］。因此，将食用菌与日常膳食搭配，有利于人体氨基酸的平衡供给。

综上，本研究提出PCA可作为食用菌氨基酸品质特征的分析工具之一，并采用多种国际推行的非生物学模型对不同的市售杏鲍菇样品进行了系统地蛋白质营养评价，阐明其作为日常膳食搭配的营养学基础，为“一荤一素一菇”的膳食平衡理论提供了科学支撑。