野生和人工栽培羊肚菌营养价值对比分析

乔俊，支彩艳，陈志文，宋洁,赵建国,*

1(山西大同大学 化学与化工学院，山西 大同，037009)2(山西大同大学 炭材料研究所，山西 大同，037009)3(石墨烯林业应用国家林业和草原局重点实验室，山西 大同，037009)

羊肚菌(Morchella)是一种分布范围较广的珍稀食药用菌，因形状酷似羊肚而得名。羊肚菌含有丰富的蛋白质、矿物质和多种维生素，味道鲜美，营养价值极高[1-2]。经常食用羊肚菌，可提高机体免疫力，并有抗疲劳、抗肿瘤、抗氧化、抗病毒、降血脂等多种功效[3-4]。羊肚菌作为一种高档食材，得到消费者的青睐，市场需求逐年走高。近年来，人工栽培羊肚菌技术取得较大进展，在一定程度上满足了市场对羊肚菌的需求[5]，但消费者普遍追捧野生羊肚菌，认为野生的营养价值更高，导致野生羊肚菌的市场价格普遍偏高，且大量采挖野生羊肚菌会破坏其种质资源以及生态环境[6]。因此，人工栽培羊肚菌的营养价值能否媲美野生羊肚菌值得关注。曾有学者对比了野生和人工栽培羊肚菌的营养成分和安全性[7]，但从矿质元素、氨基酸及蛋白质以及维生素等方面全面对比野生和人工栽培羊肚菌营养价值的研究还较少。课题组近年来利用暖棚技术在山西多地(大同、朔州、晋中等)人工种植羊肚菌获得成功，为比较人工和野生羊肚菌营养价值，收集了大同、晋中人工栽培羊肚菌以及云南、四川的野生羊肚菌样品，对其基本营养成分、氨基酸、矿质元素以及维生素的含量进行检测，分析对比了其营养价值，以期对人工种植羊肚菌食用价值的研究和开发，以及羊肚菌人工种植推广提供借鉴和参考。

1 材料与方法

1.1 材料

人工栽培羊肚菌干品产自山西省晋中、大同两地，野生羊肚菌干品产自云南丽江、四川南充两地，样品经粉碎、过筛后存于自封袋中备用。

1.2 营养成分含量测定方法

粗蛋白含量测定参照国家标准GB 5009.5—2016中的凯氏定氮法；粗脂肪测定参照GB 5009.6—2016中的酸水解法；粗纤维测定参照GB/T 5009.10—2003；氨基酸的测定参照GB 5009.124—2016，其中胱氨酸和色氨酸的测定参考GB/T 18246—2000；矿质元素钙、磷、钾、钠、镁、铜、锌、铁的测定参考GB 5009.268—2016中的电感耦合等离子体发射光谱法；硒的测定参照GB 5009.93—2017；锰的测定参照GB 5009.242—2017中的火焰原子吸收光谱法；维生素B1、B2、B12和维生素C分别参考GB 5009.84—2016、GB 5009.85—2016、GB/T 5009.217—2008和GB 5009.86—2016中的高效液相色谱法进行测定。

1.3 营养价值评价方法

矿质元素和维生素的评价，参照营养质量指数法(index of nutritional quality,INQ)进行计算和评价[8]。INQ=100 g食物中某营养素密度/100 g食物热量密度。计算时，羊肚菌的热量参考值为1 341 kJ/100 g[9]，各矿质元素及维生素的人体需求量数值参考《中国居民膳食营养素参考摄入量》中18岁以上男性各物质的推荐摄入量[10-12]。当INQ>1时，表示当热量满足时，该营养素还富余；当INQ=1时，表示该营养素与热量相当；当INQ<1时，表示热量满足时，该营养素还欠缺。

氨基酸和蛋白质品质评价参考联合国粮农组织/世界卫生组织(FAO/WHO)于1973年提出的理想蛋白质人体必需氨基酸模式谱，计算样品的氨基酸评分(amino acid score,AAS)、化学评分(chemical score,CS)、必需氨基酸指数(essential amino acid index,EAAI)、生物价(biological value,BV)和营养指数(nutrition index,NI)等指标进行评价[1,13]。

2 结果与讨论

2.1 不同来源羊肚菌基本营养成分比较

云南和四川一直以来都是我国野生羊肚菌的主产区，其品质被市场普遍认可。为使野生羊肚菌样品更具代表性，本研究选取了来自云南丽江和四川南充的野生羊肚菌，同晋中、大同两地的人工栽培羊肚菌进行营养价值对比分析。从基本营养成分含量来看，野生和人工栽培的羊肚菌都含有较丰富的蛋白质和纤维以及较少的脂肪，表现出高蛋白、低脂肪的特点(表1)，这符合当前大众对健康食品的基本要求。将4类羊肚菌样品中营养成分与全国均值进行对比，4类羊肚菌的粗蛋白含量(32.7～38.6 g/100 g)显著高于全国均值(26.9 g/100 g)，粗纤维含量(13.1～17.3 g/100 g)略高于全国均值(12.9 g/100 g)，而粗脂肪含量远低于全国均值(7.1 g/100 g)。晋中、大同两地人工栽培羊肚菌的粗蛋白(36.3～38.6 g/100 g)、粗脂肪(0.6～1.2 g/100 g)和粗纤维(15.7～17.3 g/100 g)含量整体上比南充、丽江野生羊肚菌略高(含量分别为32.7～36.2、0.5～0.9和13.1～15.3 g/100 g)。就本研究的样品而言，在基本营养成分方面，人工栽培羊肚菌的营养价值略优于野生羊肚菌。

表1 不同来源羊肚菌主要营养成分的含量 单位：g/100 g

2.2 不同来源羊肚菌矿质元素营养价值比较

羊肚菌的矿质元素含量丰富，是构成其营养价值的重要方面。4类不同来源羊肚菌中的10种矿质元素含量如表2所示。常量元素中，钾含量最高，其次是磷，然后是钙、镁和钠；微量元素中，含量最高的是铁，其次是锌，然后是铜、锰和硒。4类来源羊肚菌的钾、磷、钙的含量显著超过全国均值，其他元素含量与全国均值基本相当。对比4类羊肚菌的矿质元素含量发现，仅铁元素野生羊肚菌的含量(43.7～71.0 mg/100 g)显著高于人工(18.5～31.1 mg/100 g)，其他元素含量高低与是否野生来源关系不大。矿质元素总量方面，丽江野生(5 050.5 mg/100 g)>大同人工(4 143.7 mg/100 g)>晋中人工(4 050.7 mg/100 g)>南充野生(3 885.7 mg/100 g)。与本研究结果类似，李翔等[7]发现野生羊肚菌中铁元素含量显著高于人工；严明等[14]研究表明云南18种常见野生食用菌种的铁元素含量都显著高于人工栽培的食用菌。这说明羊肚菌铁元素的含量可能与野生、人工栽培之间的差异性有关，具体原因有待研究。然而，羊肚菌对大多数矿质元素的富集可能主要受当地土壤和气候条件影响[15]，与是否野生来源关系不大。

表2 不同来源羊肚菌矿质元素的含量 单位：g/100 g

理想的食物应该在满足人体对热量需求的同时，也能满足对营养成分的需求。INQ能够反映食物某种营养素与热量的关系，即当某种食物供给人体热量足够时(人体无饥饿感时)，某种其他营养素(如矿质元素)是否也足够[8]。通过计算不同来源羊肚菌各矿质元素的INQ值(表3)发现，各来源的羊肚菌在满足人体所需热量时，钙、磷、钾、镁、铜、锌、铁、锰也可满足人体需要且有富余，尤其是磷、铜、铁、钾、锌和锰，INQ值较高，是人体补充这些营养元素的优质食物。各来源羊肚菌钠元素的INQ值都不高，说明羊肚菌不能作为人体补充钠元素的主要来源，但羊肚菌作为一种低钠含量的食物，为高血压人群提供了一种良好的选择。丽江野生和大同人工两类羊肚菌硒的INQ值>1，但晋中人工和南充野生羊肚菌硒的INQ值<1，说明羊肚菌不能够成为人体补充硒元素的可靠食物来源，羊肚菌硒的含量与产地环境有关[16]。总体上，野生和人工栽培羊肚菌都能够为人体提供丰富的矿质元素，其营养价值的高低可能更取决于产地环境，与是否来源野生的关系不大。此外，有研究表明，野生食用菌比其他植物对重金属有更强的富集能力，导致铬、砷、汞的含量超标，进而对食用者的健康构成威胁[17-18]。相比野生条件，人工栽培羊肚菌的生长基质和环境条件更为可控，其带来的重金属摄入风险也更低。

表3 不同来源羊肚菌矿质元素的INQ值Table 3 The INQ value of mineral elements in Morchella from different sources

2.3 不同来源羊肚菌维生素营养价值比较

维生素是人体维持正常生理代谢和健康必不可少的物质，羊肚菌中各类维生素的含量也是构成其营养价值的重要维度之一。本研究中4类来源羊肚菌的维生素含量见表4，各类羊肚菌维生素C含量较高，其次是维生素B2，然后是维生素B1和B12。各类羊肚菌的维生素C含量显著高于全国均值，维生素B1和B2略低于全国均值。4类来源羊肚菌中，维生素B1、B2和B12含量相差不大，无明显规律。野生来源羊肚菌的维生素C含量(22.6～24.7 mg/100 g)显著高于人工来源(15.3～16.5 mg/100 g)。有研究表明，温室栽培可能不利于羊肚菌对维生素C的积累，含量低于林下和露天生长的羊肚菌[19]。本研究中两类人工栽培的羊肚菌都来源于温室大棚，可能造成其维生素C含量低于野生羊肚菌。

表4 不同来源羊肚菌维生素的含量 单位：g/100 g

对比不同来源羊肚菌维生素的INQ值(表5)可知，各类羊肚菌的维生素B12和维生素C的INQ值都>1，维生素B1的INQ值都<1，说明人类可食用羊肚菌来补充维生素B12和维生素C，但仅凭羊肚菌不能满足人体对维生素B1的需求。晋中人工和南充野生两类羊肚菌可满足人体对维生素B2的需求，但大同人工和丽江野生羊肚菌在补充维生素B2方面略显不足。总体上，本研究中野生和人工栽培羊肚菌的4种维生素含量差别不大，人工栽培羊肚菌在维生素营养价值方面可与野生羊肚菌媲美。

表5 不同来源羊肚菌维生素的INQ值Table 5 The INQ value of vitamins in Morchella from different sources

2.4 不同来源羊肚菌氨基酸及蛋白质质量评价

2.4.1 不同来源羊肚菌的氨基酸组成及含量

氨基酸是人体蛋白质的重要合成原料，是人体新陈代谢的重要物质。不同来源的羊肚菌氨基酸组成及含量如表6所示，4类羊肚菌均含有18种氨基酸，包含8种人体必需氨基酸。4类羊肚菌的氨基酸总量存在一定差异，氨基酸含量由高到低依次为：大同人工(33.52%)>晋中人工(33.43%)>丽江野生(33.25%)>南充野生(23.04%)；必需氨基酸含量由高到低顺序为：晋中人工(12.28%)>大同人工(12.12%)>丽江野生(11.83%)>南充野生(8.30%)。有研究发现，人工栽培的羊肚菌氨基酸含量高于野生羊肚菌[7,13]，温室条件栽培羊肚菌氨基酸含量高于露天和林下[19]，这与本研究中两类人工栽培羊肚菌的氨基酸含量比野生略高的结果较为一致。FAO/WHO提出的理想蛋白中，必需氨基酸含量/氨基酸总量(essential amino acid/total amino acids，E/T) 值应在40%左右，必需氨基酸含量/非必需氨基酸含量(essential amino acid/non-essential amino acid，E/N) 值应在60%以上[1]。由表6可知,两类人工栽培羊肚菌的E/T和E/N值更接近FAO/WHO规定的理想蛋白，所以人工栽培羊肚菌更接近理想蛋白，氨基酸配比更为合理。

表6 不同来源羊肚菌氨基酸组成及含量 单位：g/100 g

氨基酸还是一种非常关键的呈味物质，呈味氨基酸的含量决定了羊肚菌的风味和品质。由表6可知，4类来源的羊肚菌中含量最高的是谷氨酸，其次是天冬氨酸。许多研究表明，羊肚菌中谷氨酸和天冬氨酸的含量普遍较高[1,20]，这两类氨基酸都是呈鲜味的特征氨基酸，因而羊肚菌具有独特的鲜味。4类羊肚菌呈鲜味氨基酸所占比例相差不大，含量比例为25.92%～27.48%。甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、丙氨酸等是使羊肚菌呈现甜味的特征氨基酸，4类羊肚菌呈甜味氨基酸含量比例为20.90%～21.60%，差异不大。鲜味和甜味氨基酸的总量比例由高到低依次为：大同人工(49.08%)>晋中人工(48.49%)>南充野生(48.44%)>丽江野生(46.82%)，即人工栽培羊肚菌的风味和口感比野生羊肚菌稍好。

2.4.2 不同来源羊肚菌的氨基酸营养评价

氨基酸比值系数法是氨基酸营养评价的常用方法。该方法以氨基酸平衡理论为基础，评价目标物质的必需氨基酸比例是否接近或符合模式蛋白(FAO/WHO规定的理想蛋白或标准鸡蛋蛋白)要求，比例越接近，目标物质的营养价值越高[1]。计算4类羊肚菌样品的氨基酸含量(mg/g蛋白质)，同FAO/WHO模式谱中相应必需氨基酸比例比较，结果见表7。4类来源的羊肚菌中，亮氨酸、蛋氨酸+半胱氨酸比例均低于FAO/WHO理想蛋白模式，其他氨基酸比例在不同样品中也存在较大的差异。除苏氨酸外，各类羊肚菌的其他必需氨基酸比例与标准鸡蛋白模式都存在一定的差距。说明各类羊肚菌的氨基酸模式与人体需求存在一定差异，也与鸡蛋白这样的优质蛋白存在差距，需要结合其他食物进行补充，才能提高利用率。

表7 不同来源羊肚菌必需氨基酸模式比较 单位：mg/g

依据表7的数据，计算不同来源羊肚菌样品的AAS和CS，结果见表8。根据AAS分值，晋中人工、大同人工和丽江野生羊肚菌样品的第一限制氨基酸为蛋氨酸+半胱氨酸，南充野生样品的第一限制氨基酸为赖氨酸。CS结果与AAS结果基本一致，晋中人工、大同人工和丽江野生样品的第一限制氨基酸同样为蛋氨酸+半胱氨酸，南充野生样品的第一限制氨基酸为色氨酸。AAS与CS计算结果表明，虽然4类羊肚菌所含的必需氨基酸种类齐全，但各氨基酸含量差异较大，且存在蛋氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、色氨酸等限制氨基酸，会造成其他必需氨基酸在人体内不能充分利用而浪费，因此需在饮食中补充富含这些限制氨基酸的食品，提高羊肚菌各类必需氨基酸的整体利用率和营养价值[1,21]。

表8 不同来源羊肚菌的氨基酸评分及化学评分Table 8 AAS and CS in Morchella from different sources

4类羊肚菌的EAAI、BV和NI评价结果见表9。EAAI体现的是样品中所有必需氨基酸含量与标准蛋白(全鸡蛋模式)的接近程度，EAAI值越接近100表明样品氨基酸组成与标准蛋白组成越接近[22]。BV和NI值由EAAI值推算得到，可表征样品的必需氨基酸在人体中的实际利用率，BV和NI值越越高，表明食品经人体消化吸收后的利用程度越高[13]。从表9可知，晋中人工样品EAAI值最高(73.12)，其次是大同人工(70.00)，然后是丽江野生(68.47)和南充野生(53.27)，说明两类人工栽培羊肚菌氨基酸组成与标准蛋白更为接近，营养价值更高。BV和NI值与EAAI值也较为一致，两类人工栽培羊肚菌的BV和NI值比野生的高，说明其在人体中的实际利用率也更高。人工栽培羊肚菌比野生羊肚菌具有更高的氨基酸利用价值，其他学者也有报道[13]。

表9 不同来源羊肚菌的必需氨基酸指数、生物价和营养指数Table 9 EAAI,BV and NI in Morchella from different sources

3 结论

本文测试了两类人工栽培羊肚菌和两类野生羊肚菌的各类营养成分含量，对比分析了人工栽培和野生羊肚菌的营养价值。结果表明：人工栽培和野生羊肚菌都呈现高蛋白、低脂肪的特点，人工栽培羊肚菌的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维含量比野生略高；野生和人工栽培羊肚菌都含有丰富的矿质元素，大多数矿质元素含量与产地环境条件有关，而与是否来源野生无关，食用人工栽培羊肚菌带来的重金属摄入过量风险更低；野生羊肚菌的维生素C含量高于人工，其他大多数维生素含量相差不大；野生和人工栽培羊肚菌含有的必需氨基酸种类齐全，风味鲜美，人工栽培羊肚菌的氨基酸含量更高，利用率及营养价值也更高。总之，人工栽培羊肚菌的各营养成分含量能够与野生羊肚菌相媲美，食用人工栽培羊肚菌的氨基酸利用率高且重金属摄入风险低，加之人工栽培羊肚菌的市场供给能力强、价格低，发展人工栽培羊肚菌的前景广阔。