肉桂木栽培6种食用菌氨基酸特性及营养评价

黄清铧 王丽宁 张柳莲 王庆福 梁磊 陈俊杰 林驹

摘  要：为了评价肉桂木栽培食用菌的营养特性，本研究测定了采用肉桂（Cinnamomum cassia Pres1）生产中废弃物肉桂木栽培的金顶侧耳（Pleurotus citrinopileatus），秀珍菇（Pleurotus geesteranus），刺芹侧耳（Pleurotus eryngii），黑皮鸡枞（Oudemansiella raphanipes），黄伞（Pholiota adiposa）和猴头菌（Hericium erinaceus）的营养成分及氨基酸组成，通过主成分分析、蛋白质营养价值评价及聚类分析对其蛋白质的营养价值进行评价与分类。结果表明，6种肉桂栽培食用菌的膳食纤维、多糖和蛋白质含量范围分别为24%～46%、4～15 mg/g和19%～43%。主成分1（PC1）和主成分2（PC2）一共解释了92.46%的差异，苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸共同决定了PC1，赖氨酸决定了PC2。氨基酸评分发现，肉桂木栽培的6种食用菌中，蛋氨酸+半胱氨酸（Met+Cys）含量均过剩，与其他5种食用菌相比，秀珍菇的Met+Cys含量過剩较少，与WHO/FAO模式值相近。聚类分析结果与肉桂木栽培的食用菌的Met+Cys含量有关，黄伞与金顶侧耳距离最近，秀珍菇的Met+Cys含量与其他5种差异较大，聚类距离较远，与WHO/FAO模式值距离较近。综上表明，肉桂木栽培食用菌氨基酸含量丰富，种类比较齐全，是理想的蛋白质来源，但是由于肉桂木栽培食用菌Met+Cys含量偏高，仍需要与其他日常膳食搭配以达到人体氨基酸的平衡供给。

关键词：肉桂;食用菌;氨基酸;营养组成;营养评价;聚类分析

中图分类号：S646      文献标识码：A

Abstract： The nutrient composition and amino acid composition were determined to evaluate the nutritional characteristics of 6 edible fungi （Pleurotus citrinopileatus， P. geesteranus， P. eryngii， Oudemansiella raphanipes， Pholiota adiposa， Hericium erinaceus） cultivated by cinnamon. Then the nutritional value of protein was evaluated and classified by principal component analysis， protein nutritional value evaluation and cluster analysis. The contents of dietary fiber， polysaccharide and protein in the fungi ranged from 24%～46%， 4～15 mg/g and 19%～43%， respectively. The principal component analysis results of essential amino acids showed that PC1 and PC2 explained a total of 92.46% difference. Threonine， leucine， isoleucine， phenylalanine and the valine were determined PC1， while the lysine determined PC2. Amino acid score showed that the methionine and cysteine （Met+Cys） contents in the fungi were excessive. Compared with the other 5 fungi， the excess content of P. geesteranus was less， which was similar to the WHO/FAO model value. The results of amino acids clustering analysis among the fungi cultivated by cinnamon were related to the Met+Cys content. P. adiposa and P. citrinopileatus had the closest clustering distance， while that of P. geesteranus was relatively long and was significantly different from the other 5 fungi. In conclusion， cinnamon culti-vated edible fungi were the ideal protein source because of rich content and relatively complete variety of amino acids. However， it still needs to be matched with other diets to achieve a balanced supply of amino acids in human body due to the high Met+Cys content.

Keywords： cinnamon; edible fungus; amino acid; nutrition constituent; nutritional assessment; clustering analysis

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.12.020

肉桂（Cinnamomum cassia Pres1）又称玉桂，樟科（Lauraceae）樟属（Cinnamomum）。桂皮干燥后成为常用所谓中药材和调味料，具有补火助阳、引火归原、散寒止痛、温通经脉等功效[1]。肉桂木作为肉桂加工的副产物，由于缺乏相关领域研究，肉桂木常常沦为薪柴，不仅造成资源的巨大浪费，而且给当地环境带来污染。近年来利用肉桂栽培食药用菌取得一定成效[2-3]，这为肉桂特色食用菌栽培技术产业化提供理论和技术基础。市场反馈肉桂木栽培食用菌其风味独特，但目前未见肉桂木栽培食用菌营养成分及风味物质的相关报道。

食用菌肉质鲜美、营养丰富、生物活性成分含量高，食用菌含有丰富多样的蛋白质资源，蛋白质在食用菌干基中占比高达15%～45%，且食用菌中氨基酸含量丰富，尤其是必需氨基酸种类齐全，同时含有8种人体必需氨基酸[4-5]。食用菌所特有的浓郁的鲜香风味主要来源于其丰富的可溶性糖、有机酸、呈味氨基酸和呈味核苷酸等物质，而呈味氨基酸是食用菌特色香味的主要原因[6]。目前氨基酸含量和种类也常作為评价食品营养价值及口感风味的重要指标之一[7-8]。因此，本研究从氨基酸的角度分析比较肉桂木栽培食用菌的营养成分与风味组成的差异，为揭示肉桂木栽培食用菌品质提供科学依据。

主成分分析法是一种可以从多个影响因素中解析出主要因素来减少评价指标的方法，近年来被广泛应用于大豆、燕麦、水稻等农产品品质差异方面的研究[9-11]。目前，关于采用主成分分析及聚类分析方法对食用菌氨基酸组成差异进行分析已有少量相关报道，陈洪雨等[12]通过主成分分析评价了5种市售工厂化栽培杏鲍菇的氨基酸组成及蛋白质品质;王丽艳等[13]对市售15个产区黑木耳的氨基酸组成和含量进行测定，并进行了基于氨基酸含量的主成分分析及综合评价。本文以肉桂木栽培的6种食用菌为原料，测定其营养成分及氨基酸组成，通过主成分分析（PCA）区分必需氨基酸特征，并通过聚类分析对氨基酸的组成与蛋白质的营养进行归类与评价，为肉桂加工废弃物肉桂木生产优质的食用菌提供理论依据。

1  材料与方法

1.1  材料

1.1.1  肉桂木栽培食用菌  金顶侧耳（Pleurotus citrinopileatus），秀珍菇（Pleurotus geesteranus），刺芹侧耳（Pleurotus eryngii），黑皮鸡枞（Oudemansiella raphanipes），黄伞（Pholiota adiposa），猴头菌（Hericium erinaceus）均为干样品（由广东桂之神实业股份有限公司提供）。

1.1.2  试剂  标准品：17种氨基酸、没食子酸、芦丁和葡萄糖，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司;乙醇，亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、碳酸钠等试剂均为分析纯。

1.1.3  仪器与设备  IGIDO U445超低温冰箱（西班牙Telstar公司），SIGMA 3-30KS高速冷冻离心机（德国Sigma公司）;CLARUS S680-SQ8T，UV-1750紫外可见分光光度计（日本岛津公司）。

1.2  方法

1.2.1  样品采集与处理  所有样品由广东桂之神实业股份有限公司提供，样品采摘后烘干，每茬采收的样品60 ℃烘干后混在一起，取1 kg成熟度相近、无腐败变质、无机械损伤的样品进行超微粉粹备用。

1.2.2  营养成分的测定  总膳食纤维含测定：GB 5009.88—2014《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》[14];多糖含量测定：参照NY/T 1676—2008《食用菌中粗多糖含量的测定》[15];粗蛋白含量测定：参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[16];氨基酸含量测定：其中16种氨基酸参照GB 5009.124—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》[17]，半胱氨酸含量参照GB/T 15399-2018《饲料中含硫氨基酸测定方法：离子交换色谱法》[18]，色氨酸未测，每个样品3次重复。

1.2.3  蛋白质氨基酸营养评价方法  根据世界卫生组织和联合国粮农组织（WHO/FAO）[19]建议的氨基酸评分标准模式进行营养评价。氨基酸评分（AAS）、必需氨基酸指数（EAAI）、生物价BV和营养指数（NI）计算方法参照Bano等[20]的方法。氨基酸比值（RAA）、氨基酸比值系数（RC）、比值系数分（SRC）按朱圣陶等[21]的方法计算、化学评分（CS）按FAO[22]方法计算。

1.3  数据处理

总膳食纤维、多糖和蛋白含量所得结果以平均值±标准差表示。利用SPSS 20.0软件对肉桂栽培食用菌相关数据进行ANOVA方差分析。并利用SPSS 20.0软件对相关系数进行标准化后进行主成分PCA分析，依据累积贡献率大于0.8的原则选择主成分;通过SPSS软件进行标准化转换后，采用ward分类方法，用离差平方和法对其进

行聚类分析。

2  结果与分析

2.1  肉桂木栽培食用菌营养成分含量

表1显示肉桂木栽培6种食用菌子实体干品中营养成分差异显著（P<0.05），肉桂木栽培食用菌的膳食纤维含量在24%～46%之间，其中猴头菌含量最高，是秀珍菇的1.91倍;多糖含量在4～15 mg/g，刺芹侧耳多糖含量最高，为14.44± 1.15 mg/g，比黑皮鸡枞多糖含量高2.37倍;肉桂木栽培食用菌蛋白质含量范围为19%～43%，与商业化栽培基质栽培的食用菌蛋白质占比接近;甘蔗渣栽培的秀珍菇和金顶侧耳蛋白质含量分别为32.72%和36.29%[23]，肉桂木栽培秀珍菇和金顶侧耳的蛋白质含量比甘蔗渣栽培的分别高6.36%和16.92%;肉桂木栽培的刺芹侧耳蛋白质含量与市售接近，但高于市售5种刺芹侧耳含量平均值[13]。

2.2  氨基酸含量及组成

肉桂木栽培6种食用菌子实体干物质中氨基酸含量见表2，不同菌种氨基酸含量差异显著（P<0.05）。秀珍菇、金顶侧耳与黄伞的总氨基酸含量均大于20%，但品种间存在显著性差异;猴头菌、刺芹侧耳和黑皮鸡枞的氨基酸含量差异不显著，其值均低于15%。必需氨基酸含量占总氨基酸含量的32.94%～40.72%之间，其中猴头菇和黄伞必需氨基酸含量占比较高。6种食用菌中呈味氨基酸占总氨基酸含量的45.87%～53.92%，秀珍菇的呈味氨基酸比例最高。

2.3  必需氨基酸主成分分析

主成分分析结果表明，主成分1（PC1）和主成分2（PC2）一共解释了92.46%的差异，其中PC1贡献了76.32%，PC2贡献了15.51%;根据成分矩阵分布，其中苏氨酸（Thr）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、蛋氨酸（Met）、苯丙氨酸（Phe）、缬氨酸（Val）共同决定了PC1，赖氨酸（Lys）决定了PC2。依据旋转成分载荷分布，PC1中载荷较高的氨基酸指标有亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸，旋转截荷值均大于0.8，为高度正相关，苏氨酸和苯丙氨酸截荷值次之，大于0.6，为正相关。PC2中赖氨酸（0.977），为高度正相关（图1）。依据样品得分分布，PC1得分依次为猴头菌>黄伞>金顶侧耳>秀珍菇>刺芹侧耳>黑皮鸡枞;PC2得分依次为黄伞>猴头菌>金顶侧耳>秀珍菇>刺芹侧耳>黑皮鸡枞。6种供试食用菌分处在2个不同区域，猴头菌、黄伞在和金顶侧耳的PC1和PC2得分较高，均大于0，其中猴头菌在PC1中得分最高（3.09），其相应氨基酸较为突出;黄伞在PC2中得分最高（3.17），其赖氨酸最为突出。而秀珍菇、刺芹侧耳和黑皮鸡枞位于PC1和PC2，均小于0，其中黑皮鸡枞PC1和PC2得分均最低，分别为–2.17和–3.98。

2.4  肉桂木栽培食用菌的蛋白质营养评价

2.4.1  必需氨基酸组成  从表3可知，肉桂木栽培食用菌不同菌种氨基酸含量差异显著（P<0.05），子实体中必需氨基酸占总氨基酸的质量分数为37.02%～44.30%，均高于WHO/FAO模式值35%，但低于卵清蛋白模式值49.7%。黄伞、黑皮鸡枞和刺芹侧耳的苏氨酸比例较高，约是卵清蛋白的1.3～1.4倍，黄伞和金顶侧耳的赖氨酸占比分别是卵清蛋白的1.25和1.17倍;除了秀珍菇，肉桂木栽培的其他5种食用菌中Met+Cys含量均高于卵清蛋白（5.5%），其中猴头菌的Met+Cys含量最高，是WHO/FAO模式值（3.5%）的3.03倍，比卵清蛋白高92.91%。

2.4.2  聚类分析  根据肉桂木栽培食用菌必需氨基酸组成聚类分析发现（图2），聚类分析结果与其食用菌的Met+Cys含量有关，黄伞与金顶侧的Met+Cys含量相近，聚类距离也最近;秀珍菇Met+Cys含量与其他5个食用菌差异较大，聚类距离较远，秀珍菇的Met+Cys与WHO/FAO模式值相差较小，秀珍菇与WHO/FAO模式值距离较近。总体上肉桂木栽培的6种食用菌氨基酸组成与WHO/FAO模式值距离较近可聚为一大类，与卵清蛋白差异较大（表3）。

2.4.3  肉桂木栽培食用菌蛋白质的氨基酸评分和化学评分  氨基酸评分（AAS）和化学评分（CS）越接近100，与评分模式氨基酸的组成越接近，对氨基酸平衡所做的贡献就越大，评分最低的为第一限制氨基酸。肉桂木栽培6种食用菌与

WHO/FAO参考模式谱相比（AAS）结果见表4，刺芹侧耳所有必需氨基酸评分均高于100;猴头菇的第一限制氨基酸为赖氨酸，其他4个食用菌的限制氨基酸均为亮氨酸。与卵清蛋白相比（CS）结果见表5，刺芹侧耳的第一限制氨基酸为苯丙氨酸+酪氨酸，其他5个食用菌的限制氨基酸均为异亮氨酸。从AAS和CS结果得出，肉桂木栽培6种食用菌中Met+Cys含量均高于WHO/FAO模式谱和卵清蛋白。这与前人研究的多数食用菌的第一限制氨基酸为含硫氨基酸Met+Cys有所差别[23-24]。

2.4.4  肉桂木栽培食用菌蛋白质的氨基酸比值系数与比值系数分  氨基酸比值系数RC越接近于1表明在考虑各氨基酸相对平衡性时，某一氨基酸含量与模式参照值越接近。从表6可知，肉桂木栽培6种食用菌中RC值最高的均为Met+Cys，比WHO/FAO参考模式值高30%～125%。除猴头菇的RC值（0.67±0.02）最低为赖氨酸外，其他5个食用菌均为亮氨酸最低。比值系数分SRC越接近100%则食物蛋白质的氨基酸组成越接近模式值，肉桂木栽培6种食用菌SRC值差异较大，秀珍菇比值系数分最高，为（81.20±2.34）%，而猴头菌最低，仅为（25.36±1.63）%。由于肉桂木栽培食用菌Met+Cys含量越高，RC值离1越远，导致SRC评分越低，说明肉桂木栽培的食用菌蛋白營养与模式值差异较大。肉桂木栽培食用菌Met+Cys含量过剩可与第一限制氨基酸为含硫氨基酸的豆类食物搭配食用，使膳食摄入氨基酸与模式相近，达到均衡膳食。因此，肉桂木栽培食用菌氨基酸含量丰富，种类比较齐全，是理想的蛋白质来源，但是由于肉桂木栽培食用菌Met+Cys含量偏高，仍需要与其他日常膳食搭配以达到人体氨基酸的平衡供给。

2.4.5  肉桂木栽培食用菌蛋白质必需氨基酸指数、生物价和营养指数  从表7得出，肉桂木栽培的6种不同食用菌EAAI和BV排名均为黑皮鸡枞>猴头菌>黄伞>刺芹侧耳>金顶侧耳>秀珍菇，黑皮鸡枞、猴头菌、黄伞和刺芹侧耳之间性差异不显著。肉桂木栽培6种食用菌的NI值存在显著性差异（P<0.05），秀珍菇的NI最高，金顶侧耳次之，猴头菌最低，NI与总粗蛋白含量及EAAI有关，由于秀珍菇与金顶侧耳的蛋白质和必需氨基酸含量较高，因此营养指数较高。

3  讨论

本文测定了肉桂木栽培的6种食用菌子实体的膳食纤维、多糖和粗蛋白含量，范围分别为24%～46%、4～15 mg/g和19%～43%，其中猴头菌膳食纤维含量最高;刺芹侧耳多糖含量比黑皮鸡枞高2.37倍;肉桂木栽培食用菌含有较高蛋白质含量，肉桂栽培金顶侧耳的粗蛋白和膳食纤维均优于黄卫华等[25]报道的以葡萄枝作为主料获得的子实体（粗蛋白为28.2%～33.1%，粗纤维为10.9%～ 13.8%），肉桂木栽培的刺芹侧耳蛋白质含量高于市售5种刺芹侧耳含量平均值[18]。针对不同品种营养成分差异可为定向选择食用菌的加工提供理论依据，如猴头菌可用于膳食纤维的提取与深加工等。

肉桂木栽培6种食用菌中的必需氨基酸占总氨基酸质量分数为37.02%～44.30%，均高于FAO/ WHO提出的理想蛋白质衡量值（35%），与已报道的人工栽培的斑玉蕈（40.20%）[26]、杏鲍菇（52.10%）[13]、甘蔗渣栽培的金顶侧耳、秀珍菇等四种彩色侧耳（35.00%～39.03%）[23]及菌草栽培的猴头菇、灰树花、银耳等13种食用菌（30.58%～ 46.29%）[27]相当。从6个样品中提取出2个PC，苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸共同决定的PC1（76.32%）和赖氨酸决定的PC2（15.51%）累积贡献率达到92.46%，6个样品中猴头菌在PC1中得分最高（3.09），黄伞在PC2中得分最高（3.17），很好地解释了产品间的必需氨基酸分布差异。对肉桂木栽培食用菌中氨基酸特征进行分析，可用于评价肉桂对食用菌的氨基酸营养贡献。

聚类分析发现，秀珍菇与WHO/FAO模式值距离较近聚为一类，秀珍菇氨基酸组成与其他5个距离较远，这可能是由于秀珍菇的Met+Cys与WHO/FAO模式值相差较小，其他5个食用菌Met+Cys含量过高有关。蛋氨酸是半胱氨酸、牛磺酸、磷脂酰胆碱等生理活性物质的前体物质，蛋氨酸缺乏会影响机体氧化平衡，导致肝损伤及免疫力减弱等[28-31]，肉桂木栽培食用菌Met+Cys含量偏高，可与含硫氨基酸含量相对较低的豆类、蔬菜和水果等植物蛋白[32]共同食用， 可提升人体摄入膳食蛋白的平衡性。

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责任编辑：白  净