循環農業模式下雙孢菇營養品質與安全評估

張娜英，王 娜，程 燕，祁 奇，陳 琪*

（1安徽農業大學茶與食品科技學院，合肥230036；2安徽省合肥市環境監測站，合肥230036）

中國作為農業大國，農業循環一直是一個熱門話題。循環農業是實現生態良性循環與農村建設和諧發展的必由之路，也是農業公司提高經濟效益、生態效益和社會效益的客觀選擇［1］。選擇合適的循環農業模式并對其品質和安全和經濟價值進行評估是推廣循環農業經濟的必須手段。食用菌是一類種植方式簡便，利于廣泛推廣，種類繁多，經濟價值高且特別適合作為循環農業中間環節的食品原料。近年來我國蘑菇栽培發展迅速，產量和出口量超越美國躍居世界第一［2］。雙孢蘑菇［Agaricus bisporus（J.E.Lange）Imbach］又名白蘑菇、洋蘑菇、栽培起源于法國，至今已有460多年歷史［3］，是世界上栽培最廣、產量最多、消費最普遍的一種食用菌。其營養價值極其豐富，肉質肥嫩，味道鮮美，既是一種高檔的菌類蔬菜又是一種有保健作用的營養食品，還具有一定的醫療效果，有“植物肉”美稱［4］。雙孢菇的營養價值在于含有豐富的氨基酸、維生素、礦物質和蘑菇多糖，粗蛋白質含量為23.9%—34.8%，且富含人體必需氨基酸，賴氨酸和亮氨酸含量豐富，有助于提高免疫力，為機體和大腦提供能源［4-5］。然而，近年來雙孢菇培養環境的污染和基質來源的復雜性，使得雙孢菇中不只含有維持健康所需的鐵、鋅等必需微量元素，還可能含有影響人體健康的有害重金屬。雷敬敷等［6］利用培養基中外源添加重金屬的方式研究食用菌對金屬的富集作用，結果表明，在培養基嚴重污染時，雙孢蘑菇對Pb的累積量可達30 mg/kg，說明培養基中重金屬Pb的含量將顯著影響食用菌產品中的Pb含量。徐麗紅等［7］利用培養基中外源添加重金屬的方式研究食用菌對金屬的富集作用，發現食用菌對Cd、Hg、Pb、As、Cu等重金屬均有不同程度的富集作用，其中對Hg和Cd的富集是極為顯著［8］。因而有必要將重金屬含量作為循環農業質量安全控制的重點。

本試驗針對在循環農業模式中綜合利用蛋雞養殖產生的雞糞和農田回收廢料麥秸稈等農業資源廢棄物進行合理配比生產基質，并對以此培養的雙孢菇進行氨基酸和重金屬含量的測定，以期對其營養成分和安全特性進行評估，為該種循環經濟模式的開展與推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

雙孢菇來自循環農業示范公司，采集后用食品袋密封帶回實驗室處理。

1.2 試劑與儀器設備

試劑：二水合5-磺基水揚酸，國產分析純，檢測時所用的鹽酸、氫氟酸、硫酸、硝酸、高氯酸、硫脲等化試用品均為優級純；標準溶液及樣品制備用水為符合實驗室一級用水。

儀器設備：L8900氨基酸分析儀，日立高新技術公司；NOVAWAVE SA全自動微波消解儀，加拿大SCP公司；DV2100電感耦合等離子體發射光譜儀，美國PE公司；萬分之一電子天平，瑞士梅特勒-托利多公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 氨基酸含量測定

食用菌中氨基酸按照DíEZ等［9］的方法測定并微調，分析儀器為日立L8900氨基酸分析儀；樣品前處理：將雙孢菇洗凈擦干后使子實體和菌根分離。操作步驟：待測子實體和菌根的鮮樣加入鋁盒，充分烘干，稱取蘑菇子實體和菌根樣品各0.2 g放入對應的離心管，加入20 mL 4%的磺基水楊酸超聲浸提40 min，離心取1 mL上清液進行檢測。每處理3次重復。

1.3.2 重金屬檢測

參照GB 5009.268—2016第二法進行前處理及檢驗。

消解方法：稱取0.5 g（精確到0.1 mg）試樣，置于微波消解罐中，向微波消解罐中加入10.0 mL HNO3加蓋放置1 h，旋緊密封，置于微波消解儀中。按標準的微波消解程序進行消解。消解完畢，待溫度降至室溫后取出消解罐，置于控溫電加熱器中，在140℃條件下，加熱硝酸至約0.5 mL。將試樣溶液轉移至50 mL比色管中，用超純水沖洗消解罐3—4次，清洗液一并轉移至容量瓶中，然后用1%硝酸定容至50 mL。

分別吸取1 000 mg/L的標準溶液配置成0.00 mg/L、0.10 mg/L、1.00 mg/L、2.00 mg/L、10.0 mg/L的標準系列。將稀釋好的待測液按照表1進行測定，同時測定試劑空白中的含量。按照國標確定不同元素的分析波長。每樣本3個生物學重復。

表1 電感耦合等離子體發射光譜儀儀器條件Table 1 The operation parameters of ICP-OES

2 結果與分析

2.1 雙孢菇中氨基酸含量分析

該循環農業模式下種植的雙孢菇中含有豐富的氨基酸（表2），該批雙孢菇與其他市售雙孢菇相比，其子實體中必需氨基酸含量較豐富，賴氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、蘇氨酸含量均高于市售雙孢菇，其總氨基酸含量高出市售雙孢菇近30%。必需氨基酸占氨基酸總量的34.7%，EAA/NEAA的值為53.2%，與FAO/WTO標準規定的40%和60%很接近。同時，本研究對該批雙孢菇剪除子實體和菌柄后一般作為下腳料的菇腳部分氨基酸含量進行了檢測，發現每100 g菇腳中蘇氨酸（0.107 g）、谷氨酸（0.019 g）、丙氨酸（0.079 g）含量相對較高，盡管菇腳中氨基酸殘留量較少，但是其含量比例與子實體中分布規律幾乎一致，仍有較高的利用價值。

表2 每100 g雙孢菇中氨基酸含量Table 2 The Am ino acid content of the Agaricus bisporus g

2.2 氨基酸比值系數法的評價結果

根據氨基酸平衡理論［11］，利用WHO/FAO的必需氨基酸參考模式，計算樣品中EAA的氨基酸比值，氨基酸比值系數（RC）和比值系數分（SRC），如果雙孢菇子實體中必需氨基酸齊全，比例得當，接近或符合WHO/FAO氨基酸模式要求，則這種食用菌適宜人體生理作用需要，營養價值大［12］。從表3可以看出，雙孢菇子實體中，亮氨酸Leu、賴氨酸Lys、蛋氨酸+胱氨酸Met+Cys的RC值小于1，異亮氨酸Ile、苯丙氨酸+絡氨酸Phe+Tyr、蘇氨酸Thr、纈氨酸Val的RC值大于1，即亮氨酸Leu、賴氨酸Lys、蛋氨酸+胱氨酸Met+Cys含量相對不足，而異亮氨酸Ile、苯丙氨酸+絡氨酸Phe+Tyr、蘇氨酸Thr、纈氨酸Val含量相對過剩，其中蛋氨酸+胱氨酸Met+Cys的RC值最小，僅為0.333，是該批雙孢菇的第一限制性氨基酸。SRC值越接近100，必需氨基酸分布越均衡，營養價值越高。該雙孢菇子實體中必需氨基酸SRC值為61.29，其必需氨基酸分布相對均衡，具有較高的蛋白質價值。通過測定子實體必需氨基酸含量并計算其RC值、SRC值，了解該批雙孢菇子實體中必需氨基酸的分布規律，對于其中含量相對不足的氨基酸，可以嘗試在培養雙孢菇的基質中添加適當的含硫物質。根據蛋白質互補理論，在日常膳食中，將該批雙孢菇與其他富含蛋氨酸、胱氨酸食物按一定比例混合，以提高雙孢菇的綜合營養價值。

表3 雙孢菇子實體的RAA、RC及SRC的計算結果Table 3 Calculation results of the RAA，RC and SRC of fruiting body

2.3 雙孢菇中重金屬含量測定

依據GB 2763—2012《食品安全國家標準食品中污染物限量》的規定中的評價標準對雙孢菇樣品及其培養基質和原料中汞、砷、鉛、鎘進行檢測和安全性評價。從表4可以看出，循環農業模式下所使用的培養原料、發酵基質和生產的雙孢菇中相關成分均符合國家標準。其中砷、鎘、汞含量均未檢出，鉛元素主要存在于雞糞中，隨著發酵過程，基質中殘留量減少，但未見向菌菇中遷移。同時對可能含有的鐵、錳、銅、鋅、鉻、鎳、硒等人體所需的微量元素也進行了檢測，其中鐵、錳、銅、鋅在子實體中含量分別為11.11 mg/kg、0.45 mg/kg、6.76 mg/kg和2.28 mg/kg，含量較為豐富，有利于給人體提供必需的礦物質，對雙孢菇的風味形成也有一定的作用；此類元素在菇腳中殘留量分別為618.2 mg/kg、12.16 mg/kg、5.35 mg/kg和4.09 mg/kg，有助于菇腳進一步開發利用。此外，鉻、鎳、硒等元素有的雖在培養基質中測出，但在子實體和菇腳中均未檢出，表明其從基質中向菌體的遷移富集作用較微弱。該數據表明循環農業模式下培養出來的雙孢菇微量元素含量豐富，利于人體吸收，對維護人體健康極為有益。該結果中未檢出有害金屬從基質遷移到雙孢菇的現象，說明基質本身無污染且營養豐富，同時也表明了該循環農業生產模式下生產的雙孢菇是安全、綠色食品。

表4 各樣品重金屬含量檢測結果Table 4 Test results of heavy metals in each samp le mg·kg-1

3 結論與討論

本研究以農業公司提供的循環農業模式下生產的雙孢菇為對象，通過氨基酸分析儀、電感耦合等離子體發射光譜儀，對生產原材料中重金屬含量和雙孢菇中的氨基酸含量進行了檢測，并且通過氨基酸比值系數法對其營養價值進行評估，結果表明：相對于傳統雙孢菇，循環農業模式下的雙孢菇原料可靠、質量安全、營養更為豐富，其蛋白質價值較高。綜合來看，一方面循環農業模式下培養出來的雙孢菇子實體含有豐富的氨基酸，具有較高的蛋白質營養價值，另一方面該模式為未來雙孢菇的生產加工提供了基礎數據和理論依據。

氨基酸是維系生命活動的重要物質，它不僅具有各種生理功能，還在食品的呈味方面扮演著十分重要的角色。食品的風味是由酸甜苦咸鮮等味道組成的，通過刺激味蕾，經過味覺神經纖維送到大腦的味覺中樞，再經過大腦的分析而產生味覺［13］。根據氨基酸呈味特點，利用循環農業模式生產的雙孢菇氨基酸含量豐富，其中呈鮮味的谷氨酸Glu含量與他人檢測的市售雙孢菇［10］相比高約1.3倍，故鮮味有所提升，呈甜味的蘇氨酸Thr、絲氨酸Ser和的總含量較市售雙孢菇提升了2.4倍，尤其是丙氨酸Ala含量遠遠大于市售雙孢菇，因而甜味大大增加。此外，苯丙氨酸Phe和蛋氨酸Met呈苦味和硫磺味，其含量較參考樣本低。事實上，該循環農業模式下生產的雙孢菇呈味口感更為鮮甜，售價較高，銷量較好。從營養價值考慮，該批雙孢菇子實體中總氨基酸含量和人體必需氨基酸均含量大于參考樣本，尤其是賴氨酸Lys含量較為突出，能夠補充我國膳食模式由于以糧谷類食品為主而造成的賴氨酸匱乏現象［11-13］。從氨基酸比值系數法的計算結果可以看出，盡管大部分必需氨基酸分布比較均衡，在一定程度上可以滿足人體所需的營養，但是含硫氨基酸（Met+Cys）相對不足，后續也可以嘗試在雙孢菇培養基質中，適當加入富含硫化合物的培養料以促進蛋氨酸Met和胱氨酸Cys的合成，達到提高雙孢菇營養價值的目的。菇腳廢料中檢測的氨基酸含量較林忠寧等［14］檢測結果偏低，可能與采收時期以及剪取菇腳的程度有一定關系。另外，為了排除基質對菇腳成分含量測定的影響，本試驗過程中盡可能去除了菇腳表面殘留的基質。

重金屬在食用菌中的遷移和富集問題是目前食用菌栽培中的質量安全控制重點，伴隨城市化和工業化的飛速發展，環境重金屬污染水平日漸提高，食用菌中重金屬主要來源是栽培食用菌的培養料。培養料一般由木屑、秸稈、農作物副產品等組成，對重金屬有一定的吸收、積累和轉化作用，可在培養過程中向食用菌中遷移，通過食物鏈對人體造成危害［15］。此外，食用菌本身的生物學特性決定其生長過程中對重金屬的吸收和富集能力遠遠高于普通作物［16-17］，這就導致環境重金屬污染往往會在食用菌中被放大和凸顯出來。因而，本試驗不僅對循環農業模式下生產的雙孢菇進行重金屬檢測還對其生產原料和發酵基質進行了檢測，以期對其原始含量和遷移率進行分析。從重金屬檢測結果可以看出，汞、砷、鉛、鎘等國標要求檢測的有害重金屬在樣品中均未檢出，表明該培養模式和生產過程的安全性。而鐵、錳、銅、鋅等人體必需微量元素在雙孢菇子實體與菌根中含量分布規律幾乎一致，從原材料、基質、菇腳、子實體中礦物質含量依次遞減，表明雙孢菇中重金屬是由基質、菌腳、子實體自下而上進行遷移［18］。其中銅和鋅的遷移率較高，尤其是銅元素在子實體中含量高于菇腳，說明雙孢菇子實體對銅元素的富集能力較強。適量的銅則有利于人體健康，有助于保護血管彈性，維持人體正常胺氧化酶功能和膽固醇的代謝，而過量的銅可導致體內免疫功能降低及代謝障礙，引起鐵的吸收減少，血紅蛋白合成障礙，智力發育不良等許多疾病［19］，因此該試驗對進一步深入探究雙孢菇子實體中銅遷移現象具有重要意義。

在循環農業經濟模式中，生產雙孢菇只是其中的“一環”，本試驗除對栽培的雙孢菇營養價值和食用安全進行分析與評估，對其之前環節所提供的原料（雞糞、秸稈）和生產過程產生的新廢料（菇腳、廢渣）亦進行了相應的檢測，有助于對該種循環經濟進行生產技術、食用安全和經濟價值的綜合評估和進一步的開發利用，推動農業生產新模式的推廣與利用。