6 种市售工厂化栽培金针菇的氨基酸组成及蛋白质营养评价

吴莹莹，鲍大鹏，王瑞娟，陈洪雨，王红梅*

（1.上海市农业科学院食用菌研究所，农业部南方食用菌资源利用重点实验室，国家食用菌工程技术研究中心，上海 201403；2.康奈尔大学农业与生命科学学院，美国 纽约州 伊萨卡 14853；3.上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所，上海 201403）

金针菇（Flammulina velutipes (Curtis) Singer）又名冬菇、朴菰、构菌毛柄金线菌、冻菌等，是一种普遍栽培的食用菌，通常分为白色和黄色品种[1]。其栽培历史悠久，生产总量逐年提升，目前已成为我国工厂化食用菌企业中发展速度最快、规模最大的一个品种。金针菇菌盖滑嫩，形美味鲜，深受消费者喜爱。近年来，随着科学研究的深入，金针菇不仅因富含蛋白质、矿物质和维生素等各种营养成分而成为营养学家的新宠，更由于其具有抗肿瘤、增强免疫调节、抗病毒、降血脂、抗疲劳和护肝等多种药用保健价值而引起研究者的浓厚兴趣[2-5]。

蛋白质的质量评价通常根据必需氨基酸模式，通过对氨基酸评分（amino acid score，AAS）、化学评分（chemical score，CS）、必需氨基酸指数（essential amino acid index，EAAI）、氨基酸比值系数（ratio coefficient of amino acid，RC）和氨基酸比值系数分（score of ratio coefficient of amino acid，SRC）等多种参数的分析进行。利用上述参数对金针菇蛋白质的系统营养评价鲜见相关研究报道。我国目前大多数食用菌生产企业所采用的白色金针菇菌种来源于日本，受菌种保存条件、传代次数、培养基质及生长环境等多重因素的影响，不同企业的金针菇鲜品从感官性状到内在品质都产生了一定的差异，而针对这些差异尤其是营养价值变化的研究鲜见报道。本实验以主要市售金针菇产品为研究对象，通过对供试样品的粗蛋白含量和氨基酸组成的测定，分析和评价主要市售金针菇产品的蛋白质营养价值，以期为建立规范的金针菇品质评价体系提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试材料为山东、江苏、上海等地6 家企业采用工厂化方式生产的白色金针菇品种的成熟子实体鲜品，样品收集于上海江桥农产品批发市场，分别命名为A～F样品。

硼酸、浓硫酸、氢氧化钠、柠檬酸、柠檬酸钠、氯化钠、茚三酮、浓盐酸、氢氧化锂，均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪 丹麦Foss公司；L-8900氨基酸自动分析仪 日本Hitachi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；DT-100高速粉碎机 上海机械设备有限公司；2500TH超声波清洗器 上海安谱实验科技股份有限公司；DZF-6021真空干燥器 上海一恒科技仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 取样

每家企业产品选择成熟度相近、外观整齐、无机械损伤的白色金针菇子实体鲜品的5 个自然栽培丛，每丛从里至外随机分离子实体200 根，然后将此1 000根子实体的采集物充分混合，用于测定蛋白含量及氨基酸组成。

1.3.2 样品处理

将取样样品放在70 ℃烘箱内烘干4 h，立即用多功能粉碎机粉碎，过40 目筛后备用。分析前，将待测样品粉末置于110 ℃的烘箱内烘干至恒质量。

1.3.3 粗蛋白含量测定

以Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪测定，参照GB 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定方法》测定。

1.3.4 氨基酸含量测定

准确称取待测样品粉末70～80 mg，以6 mol/L HCl溶液进行酸水解，测定除色氨酸以外的17 种氨基酸；以15 g/L的氢氧化锂溶液进行碱水解，测定色氨酸。以日立835-50型氨基酸自动分析仪测定，其中半胱氨酸含量参照GB/T 15399—1994《饲料中含硫氨基酸测定方法：离子交换色谱法》测定，色氨酸含量参照GB/T 18246—2000《饲料中氨基酸的测定》测定，其余16 种氨基酸含量均参照GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的测定》测定。

1.3.5 蛋白质营养评价方法

AAS依据世界卫生组织（World Health Organization，WHO）和联合国粮农组织（Food and Agriculture Organization，FAO）1991年提出的方法[6]计算得出；CS采用FAO[6]和Seligson等[7]推荐的方法计算得出；EAAI参考Oser等[8-9]提出的方法计算得出；RC和SRC则根据朱圣陶等[10]提出的方法计算。

2 结果与分析

2.1 市售金针菇粗蛋白含量测定结果

经测定，这6 种市售金针菇样品的粗蛋白质量分数（干质量计）分别为A样品22.43%、B样品20.56%、C样品20.00%、D样品20.46%、E样品19.31%和F样品18.60%，平均质量分数为20.23%。其中测定结果最高的A样品比质量分数最低的F样品高了接近4%，表明这几种常见上海市售金针菇产品在粗蛋白含量上存在差异，值得进一步对其中的氨基酸组成和蛋白营养进行深入的分析与评价。

2.2 市售金针菇的氨基酸含量组成测定结果

按照FAO/WHO提出的理想蛋白质条件，组成蛋白质的8 种必需氨基酸/总氨基酸比值应达到氨基酸总量的40%左右；必需氨基酸/非必需氨基酸比值应在60%以上。对取自不同企业的金针菇样品分别进行氨基酸组成及含量分析，发现所有样品都含有全部18 种氨基酸（包括人体必需的8 种氨基酸）。金针菇样品的氨基酸总量介于136.86～167.25 mg/g之间，其中E样品的氨基酸总量最高，F样品的氨基酸总量最低。其中蛋氨酸在供试样品的氨基酸组成中均含量最高，分别占6 种样品氨基酸总量的9.04%、9.40%、10.44%、8.36%、8.62%和9.00%。

表1 6 种市售金针菇蛋白的氨基酸组成Table 1 Amino acid composition of proteins of F. velutipes

供试金针菇样品的必需氨基酸/总氨基酸比值在42.15%～45.62%之间，均大于FAO/WHO提出的理想蛋白质衡量值（＞40%），必需氨基酸/非必需氨基酸比值在72.84%～83.88%之间，也都符合理想蛋白质标准（＞60%）（表1），说明金针菇所含有的蛋白质是一种优良的蛋白营养来源。

2.3 市售金针菇中呈味氨基酸的含量与分析

氨基酸作为机体的重要营养物质之一，不仅在各种生命活动中有着直接或间接的作用，还可影响食品的品质及风味[11]。鲜味氨基酸、甜味氨基酸和芳香类氨基酸是赋予食用菌良好口感的重要因素。这些呈味氨基酸与呈味核苷酸、可溶性糖，以及八碳化合物和含硫化合物为主的挥发性物质相互作用，呈现出食用菌特有的鲜美滋味[12-13]。

表2 金针菇蛋白中呈味氨基酸的含量及组成比例Table 2 Contents of taste amino acids in proteins of F. velutipes

对供试金针菇样品中的呈味氨基酸指标进行分析，如表2所示，样品中呈味氨基酸的含量从高到低为：甜味氨基酸＞鲜味氨基酸＞芳香类氨基酸。6 个企业产品的鲜味氨基酸含量介于25.87～32.26 mg/g之间，其中A样品含量最高（32.26 mg/g，20.04%），F样品含量最低（25.87 mg/g，18.09%）。A样品的甜味氨基酸含量最高（48.00 mg/g，29.82%），B样品的甜味氨基酸含量最低（39.25 mg/g，27.40%）。E样品的芳香类氨基酸含量最高（18.04 mg/g，10.79%），D样品的该类氨基酸含量最低（10.73 mg/g，7.25%）。6 个企业样品的3 种呈味氨基酸总含量占总氨基酸含量的比例十分接近，在56.28%～57.37%之间，整体含量较高。

2.4 市售金针菇的蛋白质营养评价

2.4.1 必需氨基酸组成

表3 金针菇蛋白中必需氨基酸的组成及比较分析Table 3 Essential amino acid composition of proteins of F. velutipes mg/g pro

氨基酸平衡理论认为氨基酸组成比例越接近WHO/FAO模式谱或卵清蛋白模式谱比例，其蛋白质量越优。根据此理论，分析供试样品中必需氨基酸的质量分数。由表3可知，6 种市售金针菇样品中必需氨基酸的总含量在481.36～502.34 mg/g pro之间，明显优于WHO/FAO模式（360 mg/g pro）及常见粮食作物如花生（315 mg/g pro）、大豆（367 mg/g pro）和小麦（299 mg/g pro）[14]，与卵清蛋白模式（513 mg/g pro）接近，说明金针菇的蛋白中必需氨基酸含量丰富。

另一方面，从单个氨基酸的含量来说，所测试金针菇样品的每种必需氨基酸含量除异亮氨酸和缬氨酸之外均高于WHO/FAO模式值，其中蛋氨酸＋半胱氨酸含量最高（115.86～126.30 mg/g pro），所有样品的该项检测值均高于WHO/FAO模式值（70 mg/g pro）和卵清蛋白模式值（88 mg/g pro）（表3）。蛋氨酸和半胱氨酸都是含硫氨基酸，其中蛋氨酸是人体必需氨基酸，在体内可转化成半胱氨酸或胱氨酸，此反应不可逆。膳食中的胱氨酸或半胱氨酸供给充裕时，可节约蛋氨酸的消耗，因而又将半胱氨酸和胱氨酸称为条件必需氨基酸。含硫氨基酸不仅是膳食硫的主要供体，为体内其他含硫活性化合物如辅酶A、牛磺酸等提供硫原子；而且能抑制蛋白质或其他氨基酸与糖发生美拉德反应，从而防止由于褐变引起的食物蛋白营养降低[15]。此外，胱氨酸和半胱氨酸可通过其自身的抗氧化作用及合成具有重要抗氧化作用的谷胱甘肽实现对机体的氧化保护功能[16]。近年，含硫氨基酸代谢所形成具有网络调节关系的含硫氨基酸代谢分子群，还被发现是生物稳态调节的重要物质，在心血管损伤和修复过程中发挥重要调控作用[17-18]。综合以上功能，金针菇蛋白具有开发成为延缓机体衰老、保护心血管功能性食品的潜力。

2.4.2 AAS结果

表4 金针菇蛋白的AASTable 4 AAS values of proteins of F. velutipes

AAS指待测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。AAS越接近100%，与评分模式氨基酸的组成越接近，蛋白质的营养价值就越高。AAS低于100%的为限制氨基酸，其中最低的为第1限制氨基酸。如表4所示，基于AAS计算的金针菇样品中第1限制氨基酸亦是唯一限制氨基酸均为缬氨酸（AAS 81.00%～93.32%）。除缬氨酸外，所有样品中其他必需氨基酸含量均超过WHO/FAO标准模式，说明金针菇的氨基酸营养成分十分有利于人体的消化、吸收和利用。

2.4.3 CS结果

CS用于评价待测蛋白质中某一必需氨基酸的相对含量与标准卵清蛋白中相应必需氨基酸相对含量的接近程度。CS越接近100%，与标准蛋白的组成则越接近，营养价值就越高。CS低于100%的为限制氨基酸，其中最低的为第1限制氨基酸。如表5所示，所有金针菇样品的第1限制氨基酸为异亮氨酸（CS均值63.69%），第2限制氨基酸是缬氨酸（CS均值74.59%）。在苯丙氨酸＋酪氨酸和色氨酸的化学评分中，各样品出现了较明显差异。如色氨酸在A、B、E、F 4 个样品中为限制氨基酸，其中B样品的CS仅为69.35%，而D样品的CS为112.30%，差别达到42.95%；E样品中苯丙氨酸＋酪氨酸的CS为107.85%，比D样品的CS（72.49%）高了35.36%。

表5 金针菇蛋白的CSTable 5 CS values of proteins of F. velutipes

2.4.4 RC法评价结果

现代研究认为，氨基酸不足和过剩同样限制蛋白质的营养价值，因此提出了氨基酸平衡理论。基于氨基酸平衡理论提出的RC法计算的RC和SRC比FAO模式计算的氨基酸评分更接近生物价（biological valence，BV），被广泛用于评价蛋白质营养。如果食物中氨基酸组成与氨基酸模式一致，则RC都应等于1，SRC为100。RC越分散，表示这些氨基酸在氨基酸平衡上做的负贡献越大，蛋白质的营养价值越差。SRC越接近100，蛋白质营养价值越优[19]。由表6可知，6 种市售金针菇蛋白的RC最小者均为缬氨酸，与AAS计算结果一致；第2限制氨基酸均为异亮氨酸，与CS计算结果一致。6 个公司的金针菇产品中SRC在72.61～82.07之间，平均值为77.80，其中A样品SRC最高，E样品最低。总体上，金针菇的SRC高于大多数谷物食品如大米（70.5）、小米（53.15）、玉米（55.14）、高粱（47.33），接近或高于小麦（72.47），与卵清蛋白（81.22）相当。说明金针菇蛋白营养价值均衡，具有广阔的开发利用前景。

表6 金针菇蛋白的RC和SRCTable 6 RC and SRC values of proteins of F. velutipes

2.4.5 EAAI结果

与SRC指标类似，EAAI考虑的不仅是单种必需氨基酸，而是同时考虑到供试蛋白质中所有必需氨基酸相对于一种高价参比蛋白质（通常为标准卵清蛋白）中所有必需氨基酸之比率。EAAI越接近100，食物蛋白与参比蛋白的必需氨基酸组成越接近，营养价值越高。经计算，各金针菇样品的EAAI从高到低分别为B样品（96.08）＞D样品（94.75）＞C样品（94.07）＞F样品（91.96）＞E样品（91.47）＞A样品（90.62），均大于90。说明金针菇蛋白中必需氨基酸均衡性好，相互比例合适，为良好的食物蛋白源。

2.4.6 蛋白质校正氨基酸计分

蛋白质校正氨基酸计分（protein digestibility corrected amino acids score，PDCAAS）即经蛋白质消化率校正过的AAS，是FAO和WHO联合专家评估小组在1989年提出新的蛋白质质量评估方法[6,20]，其数值能够较为准确地反映出食物蛋白质能提供人体必需氨基酸需要量的能力。以食用菌的消化率70%计算[21]，6 种金针菇供试样品的PDCAAS分别为0.63（A样品）、0.57（B样品）、0.59（C样品）、0.64（D样品）、0.57（E样品）和0.65（F样品）。有关食用菌蛋白质PDCAAS的数据十分有限，根据Dabbour等[22]报道，常见食用菌平菇、棕灰口蘑和双孢蘑菇的PDCAAS分别为0.45、0.35和0.40。由此可见，金针菇的PDCAAS计分高于上述几种食用菌，具有更高的蛋白营养价值。

3 讨 论

本研究中6 种市售金针菇样品中粗蛋白平均质量分数为20.23%，该质量分数与食品中的鱼类（13.2%～22%）、燕麦（16.8%）、扁桃仁（21.0%～25.8%）及豆类中的黑豆（21.5%～29.2%）、芸豆（24.9%）、豇豆（26.3%）和花生（24.9%～26.6%）接近，高于一些常见谷物如稻米（8.2%）、玉米（10.8%）、大麦（11.9%）和小麦（11.6%～12.8%）[23]。这表明金针菇可以考虑作为一种获取每日所需蛋白质的来源。

食物蛋白质的氨基酸组成比例虽不尽相同，但其营养价值的优劣主要取决于所含必需氨基酸的种类、数量和组成比。本研究得到的金针菇粗蛋白中必需氨基酸中赖氨酸、蛋氨酸含量丰富，优于卵清蛋白模式。赖氨酸是谷类食物中的第1限制氨基酸，同时也是人体的第1必需氨基酸，具有协助人体吸收和利用其他营养物质、促进生长发育等重要功能；蛋氨酸（一种含硫氨基酸）是人体生命活动所需物质最重要的甲基供体，长期缺乏可能导致肝脏和心肌受损，其在人工栽培食用菌如香菇、双孢蘑菇[24]和牛肝菌、松茸、干巴菌等多种野生食用菌[25]中含量亦较高，却是大多非谷物类植物蛋白质及奶制品的第1限制氨基酸。对蛋白质进行多指标的营养评价结果表明，与已报道的其他食药用菌如猴头菌[26]、灰褐牛肝菌[27]和双孢蘑菇[28]等相似，金针菇的限制氨基酸为缬氨酸和异亮氨酸，而这两类氨基酸在谷物和肉类中含量丰富。因此，根据人体需要，将金针菇等食用菌与肉类、谷物等搭配实用，充分利用各种食物的互补性原理提高食用菌蛋白质的利用率，平衡获取氨基酸，对于人体健康具有重要意义。本研究结果同时进一步印证了当今流行的“一荤一素一菇”饮食结构具有科学基础，值得大力倡导。

值得一提的是，本研究中6 种市售金针菇样品的AAS、CS和EAAI与部分已有文献结果差异较大。如本研究获得的EAAI在90.62～96.08之间，而董淮海等[29]报道的11 种食用菌中EAAI为33～45，向莹等[30]研究了金针菇菌柄和子实体的EAAI，分别只有49.60和23.26。究其原因，是计算时采用待测样品蛋白质取值不同，得出低EAAI的研究均采用粗蛋白含量作为公式中的蛋白质总量进行计算。国内测定粗蛋白含量一般采用传统的凯氏定氮法，得到的是所测样品中的总氮量。在食物中，氮不仅用于合成氨基酸，同时还参与构成核酸、肌酸、胆碱等其他化合物。彭志华等[31]早在1996年就提出了在评价食用菌的蛋白质营养时，采用的蛋白质含量数值为样品中必需氨基酸的总含量，之后的国内研究也多采用这一方法。Maclen等[32]在2003年FAO的食物与营养学文件上也曾建议，食物中的蛋白质含量应以各氨基酸含量相加的总和计算，这一数值才代表“真正的蛋白质”。因此，尽管在氨基酸测定与评价领域目前还没有统一的标准，但笔者建议有条件进行氨基酸组成及含量测定的实验室使用氨基酸总量作为蛋白质总量，替代凯氏定氮法测得的粗蛋白含量进行分析和计算，以使实验结果能更准确地反映样品中的蛋白质营养。

本研究还发现，不同市售金针菇样品的蛋白质评价数据尽管差异不显著，但各公司的产品间仍存在区别，可能菌种、培养基配方、栽培条件等要素都会影响到金针菇蛋白质的营养价值。如在工厂化栽培过程中，多采用一定比例的玉米芯、米糠、棉籽壳、麸皮、啤酒糟、碳酸钙等原料混合作为培养基质，不同生产企业的配方存在差异，必然造成金针菇的生长、代谢发生变化。此外，培养条件包括温度、湿度、光照等因素，也会影响金针菇产品的品质。食用菌产业目前正处于“以数量为主逐步向数量质量并重”发展的转型时期，以内在品质评价为目标的新型育种体系亟待建立。通过分析和评价市售主要金针菇产品的蛋白营养，不仅为生产企业选择合适的菌种和栽培料提供参考，同时也为解析影响和调控食用菌品质形成的分子机制并进一步运用分子标记辅助育种培育具有优良品质的食用菌新品种提供了理论依据。

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