基于氨基酸含量分析14 类香菇的品质特性

曹 贤，邹 明，高俊峰，鲁欣欣，靳荣线，李 峰

（1.济源产城融合示范区农业农村局 河南济源 459000；2.新乡市农业科学院食用菌研究所 河南新乡 453000；3.汝州市中等专业学校 河南汝州 467500）

香菇（Lentinula edodes）又名花菇、香蕈、香信、香菌、冬菇、香菰，隶属于担子菌门，蘑菇亚门，蘑菇纲，蘑菇目，类脐菇科，微香菇属[1]。香菇在我国具有悠久的栽培历史，营养丰富，味道鲜美，具有极高的食用价值，富含多糖、维生素B 群、不饱和脂肪酸及丰富的矿物质等，具有降血脂、提高人体免疫力等药用价值[2-4]。河南省是食用菌种植大省，据中国食用菌协会统计，河南省2020 年食用菌产量561.85 万t，产值401 亿元，其中香菇365.08 万t，占全部产量的64.98%[5]。

游离氨基酸（FAA）是人体内维生素E、叶酸等营养素的良好来源，可以被人体直接吸收利用[6]。香菇中含有多种氨基酸，氨基酸组成是评价其营养价值高低的重要指标，已成为指导人们膳食纤维营养、食品加工、分级管理和新食品资源开发和利用的重要参考依据[7]。游离氨基酸的种类和含量能够反映出香菇的营养价值，是评价其食用品质的一项重要指标[8]，鲜香菇的品质又是决定其售卖价格的一个主要因素。目前，香菇研究主要集中在采后生理变化、活性物质的分离纯化、活性评价及保鲜技术等方面，有关氨基酸的分析主要是组成成分和含量测定及方法学研究[9]，而关于市售香菇类别间的氨基酸差异性分析鲜见报道；此外，当前对鲜香菇品质的分级主要采用人工分选法，缺乏相关的品质分析数据支撑。目前常用高效液相色谱法和氨基酸自动分析仪测定游离氨基酸，其中衍生化反相高效液相色谱法常出现衍生物不稳定、反应条件复杂、操作时间过长等问题，而氨基酸自动分析仪具有分析速度快、灵敏度高、分析准确等特点[10]。基于此，笔者利用氨基酸自动分析仪测定了14 类市售香菇游离氨基酸组成成分及含量，并对其进行了相关性、主成分和聚类分析，以期为香菇的品质评价提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

香菇品种为豫香1 号，按照市售分为14 类，均于2022 年1 月5 日采购于河南省三门峡市卢氏县狮子坪向阳食用菌园艺场。

1.2 方法

1.2.1 香菇分类 购买的香菇按照外观性状分为14 类，具体见表1。

表1 14 类香菇外观性状Table 1 The outward appearance character of fourteen types of Lentinula edodes

1.2.2 测定方法 挑选每类鲜香菇1 kg 送至农业农村部产品质量监督检验测试中心（郑州），通过氨基酸自动分析仪按照GB 5009.124－2016 测定游离氨基酸含量[11]。

1.2.3 综合评价 采用SPSS 19 软件对不同类别鲜香菇游离氨基酸进行主成分分析，提取特征值大于1 的因子作为主成分，得到原始数据相关矩阵的特征值、方差贡献率、成分矩阵及成分得分系数矩

阵等信息，根据所得信息对不同类别鲜香菇进行综合评价。以每个主成分对应的特征值与总特征值的比值为权数，记为β（i=1，2，3，…，k），由各主成分得分Fi与对应的权数相乘得到主成分综合得分模型：F综=β1F1+β2F2+…+βkFk（每个成分的特征值/总特征值）[12]。

1.2.4 数据处理 采用Excel 2013 软件进行数据整理及统计，用Origin 2021 软件进行相关性分析和PCA 分析，用SPSS 19 软件进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同类别香菇氨基酸组成及含量分析

由图1 可知，14 类香菇类别中均含有16 种FAA，总量（w，后同）为18.66～26.06 g·kg-1，不同类别鲜香菇FAA 含量存在较大差异，其中第9 类的FAA 含量最高，第5 类的含量最低；不同类别香菇中各种游离氨基酸含量排序基本一致，按含量从高到低排列为谷氨酸（Glu）、天冬氨酸（Asp）、亮氨酸（Leu）、赖氨酸（Lys）、丙氨酸（Ala）、精氨酸（Arg）、缬氨酸（Val）、苏氨酸（Thr）、甘氨酸（Gly）、苯丙氨酸（Phe）、丝氨酸（Ser）、异亮氨酸（Ile）、脯氨酸（Pro）、组氨酸（His）、酪氨酸（Tyr）、蛋氨酸（Met）。

图1 不同类别香菇氨基酸含量Fig.1 The amino acid content of fourteen types of Lentinula edodes

2.2 不同类别香菇氨基酸营养评价

2.2.1 必需氨基酸营养价值评价 从表2 可知，16种FAA 中含有7 种必需氨基酸（EAA），其中Leu含量最高，9 种非必需氨基酸（NEAA），Glu 含量最高；14 类香菇的EAA 含量在7.27～9.75 g·kg-1之间，占游离氨基酸总量（TAA）的34.66%～38.96%，第5 类的最高，其次为第2 类和第3 类，分别为38.95%和38.70%；NEAA 含量为11.39～17.00 g·kg-1，EAA/NEAA 在53.05%～63.83%。

表2 不同类别香菇氨基酸组成成分Table 2 The amino acid component of fourteen types of Lentinula edodes （g·kg-1）

2.2.2 味觉氨基酸组成分析 氨基酸侧链基团的不同可使氨基酸呈现不同的味感特性，按照氨基酸的味觉强度，可将氨基酸分为甜味氨基酸（SAA）（Gly、Ala、Ser、Thr、Pro、His）、苦味氨基酸（BAA）（Val、Leu、Ile、Met、Trp、Arg）、鲜味氨基酸（UAA）（Lys、Glu、Asp）和芳香族氨基酸（AAA）（Phe、Tyr、Cys）。由表2 可以看出，14 类香菇中均为UAA 占比最大，达35%以上；其次为SAA，占氨基酸总量的28.59%～31.04%；AAA 含量最少，占总氨基酸含量的6.37%～7.78%；其中第9 类香菇的UAA 含量最高，达到10.61 g·kg-1，第3 类的SAA 含量最高，为7.94 g·kg-1。

2.2.3 不同类别香菇变异系数分析 变异系数是衡量各观测值变异程度的一个统计量。16 种氨基酸的变异系数介于7.64%～19.27%之间（见表2），其中Lys 含量在1.42～1.88 g·kg-1，变异系数为7.64%，在所有氨基酸中最小，表明香菇类别对Lys 含量的影响最小；Met 含量范围为0.32～0.66 g·kg-1，变异系数最大，为19.27%，说明受香菇类别的影响较大；通过变异系数可知香菇类别对不同氨基酸含量的影响顺序 为Met＞Glu＞Tyr＞Val＞Pro＞His＞Asp＞Arg＞Ile＞Ala＞Phe＞Leu＞Thr＞Ser＞Gly＞Lys。

2.3 不同类别香菇氨基酸组成成分相关性分析

对14 类香菇的16 种氨基酸组成成分进行相关性分析，由表3 可知，各种氨基酸指标之间相关性不同，其中限制性氨基酸Met 与Asp 呈极显著正相关，与Arg 呈显著相关，与其他氨基酸的相关性不显著；Glu 与Ser 呈极显著正相关，与Ala 呈显著相关，与其他氨基酸的相关性均不显著；除了Glu，Asp 与其他氨基酸均呈极显著正相关。

表3 不同类别香菇氨基酸组成成分相关性分析Table 3 The correlation analysis of the amino acid component of fourteen types of Lentinula edodes

2.4 不同类别香菇氨基酸主成分分析

主成分分析是一种多变量数据分析技术，对14 类香菇的16 种游离氨基酸进行主成分分析，结果如表4 所示。根据特征值大于1 的原则，提取出2 个主成分，累计贡献率达88.27%，能解释绝大部分变量信息，其中第一主成分（PC1）贡献率为76.01%，第二主成分（PC2）贡献率为12.26%。

表4 主成分贡献率Table 4 The contribution rate of the principal component

由表5 和图2 可知，16 种游离氨基酸均对PC1产生正向影响，其中载荷权数较大的依次为Thr、Asp 和Lys；PC2 中载荷权数较大的为Glu。综上所述，Thr、Asp、Lys 和Glu 可作为14 类鲜香菇基于氨基酸含量的综合评价指标。由表6 可以看出，14 类鲜香菇的综合评分从高到低依次为3 类＞1 类＞9 类=11 类＞6 类＞8 类＞7 类＞2 类＞12 类＞4 类＞10 类＞14类＞13 类＞5 类，其中有8 类的综合值大于0，其余6 类为负数，说明这6 类香菇的游离氨基酸含量较低。

图2 14 类香菇氨基酸组成PCA 图Fig.2 The PCA of the amino acid component of fourteen types of Lentinula edodes

表5 主成分载荷Table 5 The load table of the principal component

表6 不同类别香菇主成分评分和综合评分Table 6 The comprehensive score and score of the principal component of fourteen types of Lentinula edodes

不同类别香菇的的16 种FAA 含量经标准化后采用ward 最小方差和欧氏距离法进行聚类分析，结果见图3。14 个香菇类别最终可分为5 类，第一类由1、3 类组成，其SAA 和EAA含量高，TAA 和AAA 含量较高；第二类包含2、4、6、7、8 类，SAA 和EAA 含量较高；第三类为9、11 类，UAA 含量最高，EAA、SAA 和AAA 含量相对较高；第四类由10、12、13、14 类组成，SAA 含量相对较低，低于平均水平；第五类只包含一种类别，为5 类，其TAA、EAA、UAA 和SAA 含量均最低。

图3 14 类香菇聚类分析图Fig.3 The clustering analysis of fourteen types of Lentinula edodes

3 讨论与结论

游离氨基酸中包含多种人类不能合成的必需氨基酸和呈味氨基酸，是评价食品营养品质的重要指标之一[13]。笔者对市售14 类香菇的氨基酸组成和含量进行测定及分析，发现不同类别香菇中FAA种类一致，但含量存在一定差异，均为Glu 含量最高，其次为Asp，与Liu 等[14]的研究结果一致。这些含量较高的FAA 会对人体生命活动产生不同的作用，如Lys 是人体必需的一种氨基酸，一种不可缺少的营养物质，可以帮助钙的吸收，调节代谢功能，促进健康发育，提高人体免疫力，还有益智健脑、增强体质的功能[15]；Thr 可用于平衡氨基酸，促进蛋白质合成和沉积，吸收进入体内后可转变为其他氨基酸，缺乏时会抑制免疫球蛋白及T、B 淋巴细胞的产生，进而影响免疫功能[16]，在14 类香菇中发现3 类（小花菇）和1 类（大花菇）的Thr 和Lys 含量最高，5类（大菇）最低，这些结果也进一步表明游离氨基酸含量影响香菇的品质。因此可以用这些活性成分区分不同类别的香菇，同时也可通过数据库的建立，为品种选育提供参考。

食物蛋白营养价值的优劣主要取决于所含EAA 的种类、数量和组成比例，组成比例越接近人体需要氨基酸的比例，质量就越优[17]。研究中不同类别香菇的EAA/TAA 值在34.66%～38.96%，而根据FAO/WHO 规定的标准氨基酸比值EAA/TAA 为40%，EAA/NEAA 为60%的要求[18-19]，可发现不同类别香菇都较接近于FAO/WHO 推荐的人体氨基酸模式，满足人们对蔬菜营养价值的追求，该结果与段静怡等[20]的研究结果一致，表明香菇是优质的蛋白质来源。香菇具有独特的鲜美味道，与其所含的呈味物质有密切关系，研究中的各游离氨基酸均为呈味氨基酸，会对食物的风味带来一定的影响[21]，不同类别香菇的呈味氨基酸含量高低并不一致，但均是Glu 和Asp 含量最高，以鲜甜味为主，赋予香菇独特的香味。

由于不同类别氨基酸含量差异不同，同时某些氨基酸之间也存在不同程度的相关性，因此仅通过某一种氨基酸指标来评价不同类别香菇的优劣是不客观的，需要通过不同方法更进一步分析，而主成分分析是考察多个变量间相关性的一种多元统计方法，研究如何通过少数几个主成分来揭示多个变量间的内部结构，可简化品质综合评价体系，已被广泛应用于农产品品质特征指标筛选和品质的综合评价[22]，笔者的研究对14 类香菇进行氨基酸组分分析、呈味特征分析，同时采用相关性和PCA 进行综合品质评价。PCA 结果显示从16 种游离氨基酸中提取到2 个主成分，累计方差贡献率达到88.27%，最终分析得出可将Thr、Asp、Lys 和Glu 作为14 类香菇的综合评价指标；聚类分析将14 类香菇分为5 类，与PCA 的结果基本一致，说明两者均能较好地反映不同类别香菇氨基酸含量间的差异。

综上所述，本试验结果较好地反映了市售14类香菇间游离氨基酸含量的差异，1 类、3 类花菇（菌盖灰白色，直径6.0 cm 或4.0～5.0 cm 以上，菇面一半以上面积有明显花纹，菇盖圆整，肉厚，开伞程度一半以内）和9 类、11 类香菇（菌盖直径5.0～6.0 cm 或3.5～4.5 cm，菇盖圆整肉厚，全包，菇面白净或外沿开裂）的FAA 含量高，且EAA、SAA、UAA和AAA 相对含量较高，营养价值更优，鲜甜味更浓郁，适宜鲜食，是烹饪的较佳选择；14 类（特大菇）香菇的鲜味氨基酸占比最大，鲜味更浓郁，适合作为原材料进行深加工开发。研究结果可以为市售14类香菇的品质评价及产品的开发利用提供理论参考。