以竹屑为主要培养基质的食用菌营养成分差异及评价

彭超 蔡春菊 涂佳 孟勇 李美群 杨明 艾文胜

摘  要：采用國际通用的FAO/WHO模式中的氨基酸评分结合氨基酸比值系数法，对竹屑为主要培养基质的棘托竹荪（Dictyophora echinovolvata）和大球盖菇（Stropharia rugosoannulata）各部位进行营养成分分析和评价，为竹加工剩余物在食用菌栽培中的利用提供参考。结果表明，2种食用菌主要营养成分、矿质元素和氨基酸含量在种间及部位间差异明显，菌（菇）柄氨基酸含量极显著低于其他部位（P<0.01），其中，棘托竹荪部位间的氨基酸总量差异大于大球盖菇。但棘托竹荪的必需氨基酸含量高于大球盖菇，其中菌裙养分含量更接近于鸡蛋。AAS、CS和RCAA表明，2种食用菌的苏氨酸（Thr）和苯丙氨酸+酪氨酸（Phe+Tyr）含量偏高（RCAA>1.0），其余氨基酸多相对偏低（RCAA<1.0），两食用菌以赖氨酸（Lys）和甲硫氨酸+半胱氨酸（Met+Cys）为限制性氨基酸。棘托竹荪菌裙EAAI值最高，达到0.78，其菌盖和菌柄均小于0.75，大球盖菇各部位EAAI值也小于0.75，同时，棘托竹荪SRCAA值整体上低于大球盖菇。本研究认为2种竹基质食用菌营养成分在种间和部位分布差异明显，但均具有低脂肪、高纤维、富含矿质元素等特点，棘托竹荪的营养均衡性要低于大球盖菇，从营养角度证明了竹加工剩余物在食用菌培育的可行性。此外，本研究发现以竹屑为主要营养基质所生产的棘托竹荪菌裙可作为蛋白源，应注重加强相关产品研发。

关键词：竹屑培养基质;食用菌;营养成分;FAO/WHO模式;氨基酸比值系数法

中图分类号：S759.81      文献标识码：A

Difference and Evaluation of Nutritional Contents in Edible

Mushrooms Cultured with Main Medium of Bamboo Sawdust

PENG Chao1， CAI Chunju2， TU Jia1， MENG Yong1， LI Meiqun1， YANG Ming1， AI Wensheng1*

1. Hunan Academy of Forestry， Changsha，Hunan 410004， China; 2. International Center of Bamboo and Rattan， Beijing 100102， China

Abstract： An analysis of the difference and evaluation of nutritional contents of Dictyophora echinovolvata and Stropharia rugosoannulata cultivated with bamboo sawdust were conducted with FAO/WHO pattern and amino acid ratios coefficient （SRCAA）. There were a high difference between species and components within primary nutrients， mineral elements and amino acids. The amino acid content in the stems of the mushrooms was highly lower than that of other parts （P<0.01）. The difference of total amino acid content between diffetent parts of D. echinovolvata was higher than that of S. rugosoannulata. The content of essential amino acid in D. echinovolvata was higher than that of S. rugosoannulata， of which the content in mushroom skirt was closer to that of egg. AAS， CS and RCAA analysis indicated that the content of Thr and Phe+Tyr was higher in all mushrooms （RCAA>1.0）， and most of the content of amino acids was lower （RCAA<1.0）， both Lys and Met+Cys were the limiting amino acids for the mushrooms. The mushroom skirt of D. echinovolvata had higher EAAI value （0.78）， and EAAI of other parts was lower than 0.75， S. rugosoannulata was also lower than the value， meanwhile， SRCAA value of S. rugosoannulata was overall higher than that of D. echinovolvata. Our study stated that although there were significant differences in nutritional distribution between species and parts， both of edible mushrooms had the characters of low fat， high fiber and mineral elements， D. echinovolvata had higher balanced nutrition than S. rugosoannulata， feasibility of cultivating mushrooms with medium of bamboo sawdust was proved from nutrient. Besides that， mushroom skirt of S. rugosoannulata cultivated by the bamboo sawdust could be used as protein source， relative products of which should be developed in further.

Keywords： culture medium of bamboo sawdust; edible mushroom; nutritional component; FAO/WHO pattern; amino acid ratios coefficient

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.07.032

竹子为一类具有高度经济、生态和文化价值的植物资源。近年来，竹林套种食用菌产业发展迅速，已成为竹林复合经营的重要模式之一[1]。相对于其他森林类型，竹林林相单一且常年郁闭，能为食用菌栽培提供天然遮阴条件，在生产中，通过适时调控竹林密度来满足不同食用菌对光照需求[2-3]。同时，竹林自然温差和光照条件的日变化和年变化有利于提高林产品的品质[4-5]。因此，发展竹下食用菌栽培，不仅能丰富竹林经营模式，提升竹林经营水平和质量，同时为偏远山区竹农致富提供新的途径。

培养基质为食用菌的主要营养源，基质组成对食用菌的产量、养分含量及出菇整齐度均有显著影响[6-7]，因此，选择合适的基质对保证食用菌品质具有重要意义。传统食用菌以椴木屑、棉籽等为主要培养基质，在竹产区相应资源少，一定程度上增加了生产成本。竹加工剩余物为竹产业利用所产生的废弃物，通常用于燃烧或丢弃从而造成资源浪费，竹加工剩余物可有效降低菌棒基质成本[8]，具有良好的利用前景，前人也对竹加工剩余物在竹荪（Dictyophora indusiate）[9]、秀珍菇（Pleurotus geesteranus）[10]、黑木耳（Auricularia auricula）[11]等栽培中利用进行了一定的探讨，彭超等[8]研究认为同一竹基质配方不同组分配比会显著影响棘托竹荪产量，但不显著影响营养成分。张健等[12]在竹屑基质栽培香菇研究中发现，适量的竹屑比例能缩短出菇周期且不影响其产量，并对其营养成分进行了初步探讨。然而，现有研究对竹基质培养的食用菌营养成分鲜有深入且系统的评价，本研究以竹屑为主要培养基质组分，开展种间及部位间营养成分对比，从养分角度探讨竹基质在食用菌生产中的可行性，旨在为竹加工剩余物在食用菌生产利用方面提供科学参考。

1  材料与方法

1.1  材料

以棘托竹荪D89（D. echinovolvata）和大球盖菇1号（S. rugosoannulata）为研究对象，菌种由福建三明食用菌研究所提供。本试验样品均为第一潮刚开伞的子实体。2种食用菌子实体以竹加工剩余物为主要基质进行培养，同时采用相同的栽培基质配比，即68%的竹屑、30%的稻壳、1%的尿素和1%的生石灰，将所用竹屑带回实验室进行养分检测。

1.2  方法

1.2.1  樣品采集与预处理  本研究所用样品均来源于湖南省林业科学院炎陵县沔渡竹林基地和梨树洲竹林基地。于出菇期选择第一潮菇，每种分别采摘刚开伞的子实体30株（每个检测样品10株，重复3次），置于4 ℃恒温箱中带回实验室，称量鲜重后置于60 ℃烘箱中烘干至恒重，然后分离各部位称重，用粉碎机粉碎，过0.425 mm筛后装入标记好的自封袋备用。

1.2.2  主要养分测定  粗蛋白采用微量凯氏定氮法检测[13];粗脂肪采用索氏抽提法测定[14];粗纤维按酸碱法测定[15];总糖采用苯酚-硫酸法测定[16];氨基酸含量参照国标[17]测定;Ca、Zn、Fe、Se矿质元素采用电感耦合等离子体发射光谱仪ICP-OES（analytikjena Inc.， Germany）进行检测，所用质控样采用不同浓度的元素标准液做标线，要求回归直线方程R2>0.999以上。同时对竹屑养分含量进行了测定[18]，其中C平均含量为50.83 g/kg、全N含量3.39 g/kg、全P含量0.45 g/kg、全K含量2.91 g/kg。

1.2.3  营养价值评价方法  采用FAO/WHO模式中的氨基酸评分（AAS），化学评分（CS）、必需氨基酸指数（EAAI），结合氨基酸比值系数（RCAA）和氨基酸比值系数分（SRCAA）计算公式进行蛋白氨基酸营养价值评定[19-20]，氨基酸比值系数法是基于氨基酸平衡理论设计的评价方法，相对于AAS和CS，不受氨基酸含量的影响[21]，具体公式如下：

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

式中，Ax为某一必需氨基酸含量;As为FAO/WHO标准模式中对应氨基酸量;Ae为待测蛋白质中相应必需氨基酸总含量;Ex为标准鸡蛋蛋白质中相应必需氨基酸的含量;Ee为标准鸡蛋蛋白质中必需氨基酸的总含量;n为参与比较的氨基酸数量;A，B，···，L为待测蛋白质中必需氨基酸含量;Ae，Be，···，Le。EAAI为评价食品中蛋白质质量，EAAI≤0.75不适合做蛋白源、0.750.95为优质蛋白源;氨基酸比值为菇体中氨基酸含量相对于模式氨基酸含量的倍数;CV为RCAA的变异系数，RCAA等于1，氨基酸组成与标准模式一致，RCAA>1则表示该氨基酸过剩，RCAA<1表示该氨基酸相对不足，其中最小值所对应氨基酸为限制性氨基酸;SRCAA表示氨基酸平衡做出的贡献大小，该值越接近100，蛋白质营养价值越高。

1.3  数据处理

所有数据采用Excel 2010软件进行统计，采用SPSS 21.0软件进行数据差异性分析。

2  结果与分析

2.1  食用菌主要营养成分与矿质元素

对2种食用菌各部位营养成分含量统计分析

表明（图1），棘托竹荪粗蛋白的含量范围为11.58%～29.63%、粗脂肪0.95%～5.56%、粗纤维11.47%～22.52%、总糖32.74%～51.48%，且含量在各部位中呈现极显著差异（P=0.000<0.01），其中，粗蛋白和粗脂肪分别在菌盖和菌裙中含量最高，分别比菌柄高60.9%和82.9%，但粗纤维和总糖则在菌柄或菌裙中含量最高;对大球盖菇而言，菇盖的粗蛋白和粗脂肪含量极显著高于菇柄，分别为15.92%～30.94%和0.55%～3.68%，而菇柄粗纤维和总糖含量极显著高于菇盖，范围分别为14.24%～19.32%和28.49%～40.54%。Ca、Zn、Fe、Se四种矿质元素在两菌种部位中的差异极显著（P<0.01），其中棘托竹荪的前3种元素在菌盖中的含量最大，菌柄含量最低，其中Ca含量在菌盖中异常偏高，达到1213.0 mg/kg。而Se含量则与前三者相反，表现为菌柄>菌裙>菌盖，极差达2.02 mg/kg;4种矿质元素在大球盖菇菇盖中的含量均极显著高于菇柄。综上表明，主要营养成分和矿质元素含量存在菌种与部位异质性。

2.2  食用菌氨基酸含量

2种食用菌各部位的氨基酸含量如表1所示，棘托竹荪中的甲硫氨酸和半胱氨酸在菌裙中含量最高，其余氨基酸在菌盖中的含量均极显著高于其余2个部位（P<0.01），同时，各部位必需氨基酸含量和氨基酸总量排序为菌盖>菌裙>菌柄，菌盖含量分别为菌柄含量的4.48倍和3.22倍，差异均达极显著（P<0.01）;而大球盖菇菇盖各氨基酸

含量均高于菌柄，除甘氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸外，其余氨基酸在部位间差异达显著或极显著，菇盖中必需氨基酸和氨基酸总量均高于菇柄近2倍，二者差异极显著（P<0.01）。条件必需氨基酸和鲜味氨基酸也表现类似的分配特征，其中棘托竹荪菌盖中该2种氨基酸分别为菌柄中的4.14倍和4.49倍，大球盖菇分别为2.57倍和1.85倍，菇盖极显著高于菇柄。由此可知，2种食用菌的菌（菇）柄氨基酸含量相对较低，棘托竹荪部位间的氨基酸差异更为明显。

2.3  食用菌必需氨基酸组成分析

对2种食用菌的必需氨基酸进行FAO/WHO模式转化（表2），结果表明，棘托竹荪必需氨基酸总含量排序菌裙（41.05%）>菌盖（37.92%）>菌柄（22.11%），菌裙为菌柄的近2倍，各部位中，以菌柄和菌裙的赖氨酸最低，菌盖则以甲硫氨酸+半胱氨酸最低，菌裙的亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸+半胱氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸均高于FAO/ WHO值，說明菌裙中以上氨基酸含量丰富。大球盖菇的菇柄必需氨基酸总量小于菇盖，差值为1.86%，各部位必需氨基酸以甲硫氨酸+半胱氨酸的含量最低，分别为1.69%和1.84%，除苏氨酸外，其余氨基酸含量均小于FAO/WHO推荐值，可知大球盖菇必须氨基酸含量偏低。总体而言，棘托竹荪的必需氨基酸含量高于大球盖菇，其中菌裙更接近于鸡蛋氨基酸含量。

2.4  食用菌蛋白氨基酸价值评分及指数

对2种食用菌各部位的食用菌营养价值评分和氨基酸指数分析表明（表3），棘托竹荪中，菌柄和菌裙的赖氨酸AAS最低，菌盖中以甲硫氨酸+半胱氨酸最低，与CS结果一致。大球盖菇的AAS评分与棘托竹荪类似，菌柄AAS以赖氨酸最低，但菌盖CS值以甲硫氨酸+半胱氨酸最低，其菌盖的2组评分指标均以甲硫氨酸+半胱氨酸最低。由此可知，2种食用菌氨基酸评分在菌种间以及同一菌种的不同结构间均存在一定差异，但2种食用菌必须氨基酸评分最低值均为赖氨酸和甲硫氨酸+半胱氨酸，说明这2种氨基酸为这2种食用菌的第一限制性氨基酸。EAAI值表明，棘托竹荪的必需氨基酸指数大小排序为菌裙>菌盖>菌柄，大球盖菇菇盖>菇柄，因此，菇柄的氨基酸指数最低。需要指出的是，棘托竹荪菌裙EAAI值达到0.78，根据蛋白源评价标准，棘托竹荪菌裙可作为蛋白源。

2.5  氨基酸比值系数和氨基酸比值系数分评价

如图2所示，棘托竹荪中苏氨酸和苯丙氨酸+酪氨酸RCAA值在各部位中均明显高于模式值（1.0），同时菌裙中的甲硫氨酸+半胱氨酸也偏高（1.47），其余均低于1.0，其中以赖氨酸总体上最低，相对的亮氨酸最接近于模式值。而大球盖菇中苏氨酸和苯丙氨酸+酪氨酸RCAA值也高于模式值，其余均小于该值，其中甲硫氨酸+半胱氨酸在菇盖和菇柄中最低，其余均相对接近于1.0。总体上，尽管氨基酸间的RCAA值呈较大的差异，但苏氨酸和苯丙氨酸+酪氨酸偏高，其余偏低。而SRCAA结果表明（图3），部位间的差异不大，棘托竹荪SRCAA值菌盖>菌裙>菌柄，大球盖菇菇盖>菇柄，棘托竹荪SRCAA整体低于大球盖菇，说明棘托竹荪蛋白质营养均衡性低于大球盖菇。

3  讨论

培养基质为食用菌生长的养分来源，培养基质配方差异直接影响食用菌的养分含量[7]。对比前人研究发现，以竹屑为主要培养基质的2种食用菌粗纤维含量均高于以椴木、橡胶木屑等其他基质[19， 24]，棘托竹荪总糖含量相对低于其他基质，粗蛋白、粗脂肪则与之相接近[19， 23-25]，本研究竹荪氨基酸总量占比（17.32%）高于马艳弘等[23]报道的氨基酸总量占比（16.32%）和华洋林等[24]报道的5种竹荪（平均值14.56%）。竹基质大球盖菇氨基酸总量为17.5%，低于橡胶木屑基质（24.55%）[19]，高于玉米芯（15.59%）[26]，但粗蛋白（24.5%）和粗脂肪（2.1%）低于则其它基质[18，25]，竹基质培养的2种食用菌表现出高纤维、低脂肪且富含氨基酸等特点。同时研究发现，竹荪菌盖氨基酸总量分别为菌柄含量的4.48倍和3.22倍，大球盖菇菇盖氨基酸总量也高于菇柄近2倍，这种类似现象也存在于其他报道中[19， 26-27]。由此可知，除受培养基质影响外，菌种自身特性在养分的分配中也可能发挥重要作用。

本研究中的4种矿质元素在2种食用菌中含量较高，其中Fe、Zn含量与橡胶木屑基质对比互有高低[19]，但高于多数杂木基质[24]。2种食用菌子实体的Ca素含量偏高，其中竹荪菌盖的Ca含量异常高于其余部位，这可能与竹基质中Ca素含量高和子实体的富集作用有关，有研究表明，竹类植物对Ca元素具有较强的富集作用[28-29]，并随着年龄的增加而增加[30]，本研究所用竹屑均为老龄竹，导致竹屑中的Ca素含量偏高，因此，在竹基质利用上可采用1～2 a竹，但Ca素含量是否下降还需进一步研究。本研究中，矿质元素在菌种中的分配也呈明显分布规律，即菌盖的矿质含量要极显著高于菌柄（除棘托竹荪Se含量外），这与黄坚雄等[19]研究结果类似，这表明菌种部位对矿质元素富集的异质性。需要指出的是，本研究没有测定重金属含量，在实际生产中应引起重视。

本研究发现，菌柄的主要营养成分、矿质元素在2种食用菌各部位间差异较大且分布并不一致，这可能与种间差异和养分分布属性有关，但多数氨基酸在菌（菇）柄中的含量低于其他部分，其中棘托竹荪部位间的差异比大球盖菇大。对各部位的氨基酸营养价值评分表明，仅棘托竹荪菌裙蛋白氨基酸EAAI值达到0.78，这与林陈强等[25]研究结果存在差异，这是否与基质有关仍有待检验。本研究结果表明，棘托竹荪菌裙可作为蛋白源，在实际加工过程中，竹荪菌裙极易破损，在很大程度上降低了产品品质，因此，建议将竹荪菌裙单独分离，开展蛋白源深加工研究，以提高竹荪产品附加值。

现代营养学理论认为，食物应注重营养间的均衡性，其氨基酸组成与人体蛋白质组成越接近，营养价值越高[31]，本研究结果表明，竹加工剩余物为主要基质培养的2种食用菌中，棘托竹荪的菌柄和菌裙以及大球盖菇菇柄中赖氨酸RCAA值最小，而菌（菇）盖的甲硫氨酸+半胱氨酸RCAA值最小，二者为2种食用菌的主要限制性氨基酸，这2种限制性氨基酸在其他研究中得到证实[25]，2种食用菌中，棘托竹荪的氨基酸RCAA值相对于模式值（1.0）表现出的变化幅度较大球盖菇更为明显，这说明食用菌的主要限制性氨基酸可能受其自身属性制约，如何强等[20]对野生“刷把菌”子实体营养成分评价发现，其多数必需氨基酸RCAA值接近1，但是否受基质的影响有待于深入探讨。同时，棘托竹荪部位SRCAA值范围60.55～ 63.17，大球盖菇部位的为66.18～69.37，由此可知，大球盖菇较棘托竹荪的蛋白营养更为均衡。虽然营养成分存在种间及部位异质性，但本研究从营养角度证明了竹屑可作为2种食用菌栽培基质原料，为竹加工剩余物在食用菌栽培中的利用提供了一定参考。

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责任编辑：白  净