紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體營養成分比較分析

周鵬程，張黎明，崔 燕，宋景新，聶琳然，鄭志強，魯吉珂，康彩彩，韓培培，賈士儒,，郝利民,

（1.天津科技大學 工業發酵微生物教育部重點實驗室，天津 300457；2.軍事科學院軍需工程技術研究所，北京 100010；3.鄭州大學生命科學學院，河南 鄭州 450001）

紅緣擬層孔菌（Fomitopsis pinicola）又名松生擬層孔菌、紅緣樹舌、紅緣層孔菌、紅緣多孔菌等，是擔子菌綱、非褶菌目、多孔菌科、擬層孔菌屬的一種藥食兩用真菌，紅緣擬層孔菌主要寄生于松屬樹木，在我國以東北地區最為常見，其味微苦、性平，具安神定志、補肺益腎、扶正培本、滋補強壯和祛風除濕的作用[1-2]?，F代藥理學研究表明，紅緣擬層孔菌具有抗腫瘤、抗氧化、抑菌抗炎、調節免疫力等功效，對腎炎、支氣管炎、癌癥、心臟病、糖尿病等有特效，民間常用于治療“寒腿”病[3-4]。

目前，食用菌在中國農業經濟中僅次于糧、棉、油、菜、果，居第6位，具有低脂肪高蛋白的特點，在發揮綠色生態循環農業中起到非常重要的作用[5]，而紅緣擬層孔菌因其豐富的營養和保健功效成分而引起國內外專家學者的廣泛關注。張麗萍等[6]研究發現，紅緣擬層孔菌胞內多糖對CCl4法形成的小鼠肝臟損傷有保護作用；Hao Limin等[7]研究紅緣擬層孔菌液態培養胞內外多糖對比發現胞外多糖抗氧化能力更高；聶林然等[8]將不同產地（吉林、黑龍江、云南）紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體多糖的抗氧化活性進行對比發現，云南產地的紅緣擬層孔菌多糖抗氧化活性最高，而液態培養胞外多糖對酵母氧化損傷的保護能力最強；孫琦等[9]發現紅緣擬層孔菌固態發酵產物對H22荷瘤小鼠腫瘤具有較好的抑制率；Kuo等[10]利用中性粒細胞評估從紅緣擬層孔菌中分離的32種三萜化合物，發現Pinicolasin J化合物對超氧陰離子自由基抑制效果最好；Cheng[11]和趙秀紅[12]等分別發現紅緣擬層孔菌的醇提取物和水提取物具有抗炎作用。此外，孫雪等[13]研究發現，從紅緣擬層孔菌子實體中分離得到的3-乙酰氧基-8,24-羊毛甾二烯-21-酸能有效改善荷瘤小鼠的免疫系統功能。

雖然紅緣擬層孔菌具有良好的生物活性，然而其藥理作用的發揮需要一定的物質基礎，除活性成分外，營養物質的含量與組成也與其藥理作用密切相關[14]。近年來，許多報道揭示了其他食用菌不同產地子實體在營養成分組成和含量上有顯著差異[15-19]，但鮮有將液態培養紅緣擬層孔菌營養成分一同進行全面對比分析[20-22]。因此，本研究以不同產地紅緣擬層孔菌子實體和液體培養菌絲體為原料，對其主要營養成分（碳水化合物、蛋白質、氨基酸、脂肪酸和礦物質元素）進行對比分析和評價，以期為紅緣擬層孔菌子實體和發酵培養菌絲體及其活性產物的綜合開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅緣擬層孔菌菌種由軍事科學院系統工程研究院軍需工程技術研究所提供。紅緣擬層孔菌子實體分別購自吉林、黑龍江、云南，經軍需工程技術研究所鑒定，將樣品烘干，粉碎備用。紅緣擬層孔菌發酵菌絲體由上述菌種液體培養4.5 d（28 ℃、180 r/min）后，過濾、洗滌、冷凍干燥獲得，然后粉碎備用。

培養基：蔗糖50.0 g/L、酵母粉10.0 g/L、KH2PO42.0 g/L、MgSO4·7H2O 10.0 g/L，pH 5.0。甲醇和乙腈均為色譜純，購自美國Thermo Fisher Scientific公司；其余試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

DGG電熱鼓風干燥箱 天津天宇機電有限公司；K9840自動凱氏定氮儀 濟南海能儀器股份有限公司；SX2-12-10馬弗爐 北京永光明醫療儀器廠；JA12002電子天平 上海精科天平儀器廠；DZKW-4電子恒溫水浴鍋南昌恒順化驗設備制造有限公司；L-8800氨基酸全自動分析儀 日本日立公司；6890-5975C氣相色譜-質譜聯用儀 美國安捷倫公司；AA-6800原子吸收光譜儀日本島津儀器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 常規營養成分的測定

水分含量測定：參照GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》直接干燥法；粗蛋白含量測定：參照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》凱氏定氮法（粗蛋白質含量=總氮含量/16%）；粗脂肪含量測定：參照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》索氏脂肪抽提法；碳水化合物含量測定：參照GB/Z 21922—2008《食品營養成分基本術語》；灰分含量測定：參照GB 5009.4—2016《食品中灰分的測定》灼燒重量法。

1.3.2 氨基酸的測定

1.3.2.1 氨基酸檢測

參照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測定》，采用酸水解法處理樣品，不考慮色氨酸的檢測。

試樣水解：精確稱取一定量樣品于水解管中，加入10 mL 6.0 mol/L HCl溶液，抽真空至真空度接近0 Pa，維持10 min，封口、水解（110 ℃，22 h）、冷卻、過濾，取濾液2 mL于比色管中，水?。?0 ℃，10 min），真空干燥器蒸干，加入適量HCl溶液（0.02 mol/L），靜置30 min，得待測液。

試樣測定：使用混合氨基酸標準工作液注入氨基酸自動分析儀，參照JJG 1064—2011《氨基酸分析儀檢定規程》及儀器說明書進行試樣的測定，以外標法通過峰面積計算樣品測定液中氨基酸含量，色譜柱為磺酸型陽離子樹脂，檢測波長為570 nm和440 nm。

1.3.2.2 氨基酸評價

根據1973年聯合國糧食與農業組織（Food and Agriculture Organization，FAO）/世界衛生組織（World Health Organization，WHO）建議的氨基酸評分標準模式和全雞蛋蛋白質的氨基酸模式[23]基準，按式（1）、（2）計算紅緣擬層孔菌子實體和菌絲體中蛋白質的氨基酸評分（amino acid score，AAS）和化學評分（chemical score，CS）。

1.3.3 脂肪酸含量測定

參照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》，以石油醚（60～90 ℃）為提取劑，采用索氏抽提法提取粗脂肪，然后進行脂肪酸甲酯化處理，最后用氣相色譜-質譜分析預處理樣品。

脂肪酸甲酯化：將索氏抽提所得粗脂肪樣品（100.0 mg）置于比色管，依次加入正己烷-乙醚（2∶1，V/V；5 mL）和KOH-甲醇溶液（0.5 mol/L，3 mL）混勻，超聲10 min，加5 mL純水混勻，4 000 r/min離心2 min，取上層脂肪酸甲酯備用。

色譜條件：VF-5MS型毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣高純氦氣（純度為99.999%），柱流速1 mL/min，分流比5∶1；升溫程序：柱初溫80 ℃，保溫2 min，以10 ℃/min速率升溫至200 ℃，再以5 ℃/min速率升溫至290 ℃，保溫5 min；進樣口溫度280 ℃；進樣量0.5 μL；

質譜條件：電子電離源；傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度220 ℃；掃描方式全掃描，質量掃描范圍m/z50～500，溶劑峰切除時間6 min。

1.3.4 礦物質元素含量測定

將樣品（0.500 0 g）置于凱氏瓶并加入HNO3-HClO4（4∶1，V/V；15 mL）消化液，混合均勻，靜置過夜，緩慢加熱至微沸，待溶液變為淡黃綠色或無色，且出現高氯酸白色煙霧后，冷卻至室溫，加少量水繼續加熱（去除溶液中殘留的酸），重復3 次，用蒸餾水定容至50 mL得待測樣，空白樣處理如上[17]。采用火焰原子吸收光譜儀對待測樣品進行測定。

1.4 數據處理

采用Microsoft Office Excel數據分析工具對實驗數據進行分析處理，并用Origin軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 常規營養成分含量對比分析

由表1可知，3種紅緣擬層孔菌子實體的能量、脂肪、碳水化合物含量均高于發酵菌絲體。吉林1號紅緣擬層孔菌子實體的能量和脂肪含量最高，云南1號的碳水化合物含量最高。紅緣擬層孔菌發酵菌絲體的蛋白質含量非常豐富，達到其他子實體蛋白含量加和的2.7 倍，高于通常食用的谷物類和食用菌類作物的蛋白含量，與大豆的蛋白含量接近[24]。黑龍江1號和云南1號樣品的水分含量相近，均高于吉林1號，3種子實體中的粗纖維含量相近（均在1%左右）。通?；曳种泻械母鞣N礦物質元素能夠在生物體內發揮重要作用[25]，由表1可知，發酵菌絲體的灰分含量最高，這可能與發酵過程中培養基添加微量元素有關。3種子實體樣品中的灰分含量差異較大，由高到低依次為黑龍江1號＞吉林1號＞云南1號。通過對比3種子實體的常規營養成分可知，不同地區子實體的營養成分含量差異較大，產地應是影響紅緣擬層孔菌子實體營養成分組成和含量的重要因素之一，即使是毗鄰產地的紅緣擬層孔菌子實體其營養成分也存在一定的差異[15-19]。發酵菌絲體的營養成分與子實體相比差異也同樣很大，其中蛋白質含量顯著高于子實體，其低糖低脂高蛋白的營養特性預示紅緣擬層孔菌發酵菌絲體可能是一種優良的食用蛋白資源。

表1 紅緣擬層孔菌子實體與發酵菌絲體的常規營養成分含量Table 1 Nutrient contents in fruit bodies and cultured mycelia of F.pinicola

2.2 氨基酸組成分析及評價

2.2.1 氨基酸組成分析

由表2可知，3種紅緣擬層孔菌子實體中均檢測出15種氨基酸，不含蛋氨酸和胱氨酸；發酵菌絲體中共檢測出16種氨基酸，其中必需氨基酸（essential amino acid，EAA）7種，非必需氨基酸（non-essential amino acid，NEAA）9種，不含胱氨酸。4種樣品氨基酸總量（total amount of amino acids，TAA）由高到低依次為發酵菌絲體（438.90 g/kg）＞黑龍江1號（38.09 g/kg）＞云南1號（21.87 g/kg）＞吉林1號（15.27 g/kg），這與紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體蛋白質含量（表1）檢測結果順序基本一致。子實體中黑龍江1號的TAA最高，云南1號次之，而吉林1號的含量較低，這可能是由于菌種、產地氣候、土壤環境和采收時間等因素導致紅緣擬層孔菌子實體中氨基酸組成和含量的差異。另外，在3種紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體中，EAA總量均占其TAA的35%～45%，EAA與NEAA的比值均在60%～80%，符合FAO/WHO推薦的模式值，即EAA/TAA在40%左右，EAA/NEAA在60%以上[26]，表明各樣品的蛋白質屬于優質蛋白質，符合人體所需即EAA比例，具有較高營養價值。

表2 紅緣擬層孔菌子實體與發酵菌絲體的氨基酸含量Table 2 Amino acid contents in fruit bodies and cultured mycelia of F.pinicola g/kg

從氨基酸的組成看，紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體中以谷氨酸和天冬氨酸居多。谷氨酸、天冬氨酸、蛋氨酸和絲氨酸為4種鮮味氨基酸[27]，均占其TAA的30%左右。3種紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體中，谷氨酸含量均最高，天冬氨酸含量次之。在3種紅緣擬層孔菌子實體和菌絲體中，亮氨酸、纈氨酸和異亮氨酸3種支鏈氨基酸含量也較高，支鏈氨基酸不僅具有抗疲勞和提高運動耐力的功能，在緩解運動性肌肉損傷和抑制延遲性肌肉酸痛發生等方面也有顯著作用[28]。4種樣品中，谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、賴氨酸9種藥用氨基酸[29]，整體占TAA的60%左右，由高到低依次為發酵菌絲體＞黑龍江1號＞云南1號＞吉林1號，其中均以谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、甘氨酸和苯丙氨酸居多，占其TAA的45%左右，藥用氨基酸占總氨基酸的比例高。

2.2.2 氨基酸評價結果

氨基酸平衡理論認為，氨基酸組成比例越接近WHO/FAO模式或全蛋白模式比例，其蛋白質量越優。據此對紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體中EAA含量進行分析。由表3可知，紅緣擬層孔菌發酵菌絲體中EAA的總含量為437.74 mg/g，明顯優于WHO/FAO模式（350 mg/g）及常見糧食作物如花生（315 mg/g）、小麥（299 mg/g）和大豆（367 mg/g），與全蛋白模式（473 mg/g）接近[30]，說明紅緣擬層孔菌發酵菌絲體的蛋白中EAA含量豐富，而紅緣擬層孔菌子實體的EAA含量較WHO/FAO模式和全蛋白模式仍有一定差距。

表3 紅緣擬層孔菌子實體與發酵菌絲體EAA組成Table 3 Essential amino acid composition in fruit bodies and cultured mycelia of F.pinicola mg/g

另一方面，從單種氨基酸含量來說，紅緣擬層孔菌發酵菌絲體每種EAA含量除蛋氨酸＋半胱氨酸之外均高于WHO/FAO模式值，其中苯丙氨酸＋酪氨酸含量最高（106.25 mg/g），除吉林1號外，所有樣品的相應檢測值均高于WHO/FAO模式值（60 mg/g）。

根據測定的氨基酸百分比與FAO/WHO建議的氨基酸評分標準模式和全蛋白模式進行比較，計算出紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體的AAS和CS。由表4可知，紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體中含硫氨基酸（蛋氨酸＋半胱氨酸）的ASS均最低，為第1限制氨基酸。對于3種子實體，其第2限制性氨基酸均為賴氨酸；菌絲體只存在1種限制性氨基酸且其余氨基酸AAS均大于100%，高于子實體。

表4 紅緣擬層孔菌子實體與發酵菌絲體EAA AAS評價結果Table 4 AAS of essential amino acids in fruit bodies and cultured mycelia of F.pinicola%

由表5可知，基于CS，紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體的第1限制性氨基酸均為含硫氨基酸（蛋氨酸＋半胱氨酸），與AAS結果相似。對于3種子實體，其第2限制性氨基酸為賴氨酸；菌絲體的第2限制性氨基酸為異亮氨酸。紅緣擬層孔菌發酵菌絲體CS普遍高于子實體，除含硫氨基酸外均大于90%。

表5 紅緣擬層孔菌子實體與發酵菌絲體EAA CS評價結果Table 5 CS of essential amino acids in fruit bodies and cultured mycelia of F.pinicola%

紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體的氨基酸評價，從以上2種氨基酸評價模式看，第1限制性氨基酸都為含硫氨基酸（蛋氨酸＋半胱氨酸），第2限制性氨基酸存在差異，是由于參考模式的氨基酸含量有差異。3種子實體中，苯丙氨酸＋酪氨酸的AAS和CS都是最高的；菌絲體中，苯丙氨酸＋酪氨酸的AAS最高，賴氨酸的CS最高。綜合氨基酸含量與EAA評價結果，紅緣擬層孔菌發酵菌絲體氨基酸營養價值高于其子實體，冮潔等[22]對美味牛肝菌的研究中同樣指出發酵菌絲體相對子實體具有更高的蛋白和氨基酸含量，這可能與菌絲體液態培養時氮源中含有豐富的氨基酸有關，而發酵菌絲體中評分最高的賴氨酸是人乳中的第1限制性氨基酸[31]。

2.3 脂肪酸組成分析

不飽和脂肪酸與人體生理機能相關，是目前脂肪酸代謝研究的一個重點[32]。由表6可知，紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體中均檢出油酸、亞油酸、亞麻酸、棕櫚酸等10種主要的脂肪酸成分，其中飽和脂肪酸5種，不飽和脂肪酸5種（包括單不飽和脂肪酸3種，多不飽和脂肪酸2種）。油酸和亞油酸是2種對人體非常有益的長鏈不飽和脂肪酸[17]。3種子實體和發酵菌絲體中不飽和脂肪酸占總脂肪酸的比例均超過了70%，由高到低依次為黑龍江1號＞發酵菌絲體＞吉林1號＞云南1號。各樣品中，均以油酸、亞油酸、亞麻酸3種不飽和脂肪酸所占比例最高，其次是棕櫚油酸，這與已有研究結果[33]基本一致，其中發酵菌絲體的油酸和亞油酸含量最高，黑龍江1號的亞油酸含量最高，而云南1號的亞麻酸含量最高。以往研究顯示，在食用菌中，不飽和脂肪酸占總脂肪酸的主導地位[34-35]。由表6可知，紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體中的脂肪酸都以不飽和脂肪酸為主，且主要為多不飽和脂肪酸，其中3種子實體的多不飽和脂肪酸含量高于菌絲體，而菌絲體的單不飽和脂肪酸含量高于3種子實體。紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體中高比例的不飽和脂肪酸對維持機體健康具有重要作用。

表6 紅緣擬層孔菌子實體與菌絲體的脂肪酸含量Table 6 Fatty acid contents in fruit bodies and cultured mycelia of F.pinicola%

2.4 礦物質元素組成分析

食用菌具有很強富集金屬的特性，在生長過程中受到當地空氣、水質、土壤等影響，導致其吸收并積累這些礦物質元素含量不同[33]，所以3種子實體的礦物質組成差異較大，但如果受到當地水質和土壤污染，As、Cd、Pb和Hg超標，就會造成人體重金屬中毒[37-38]。由表7可知，紅緣擬層孔菌子實體與發酵菌絲體中的礦物質元素含量較為豐富，含對人體有益的K、Ca、Na、Mg等常量元素以及人體必需的Zn、Fe、Mn、Cu、Se、Cr等微量元素，但不同樣品的礦物質元素含量相差較大。總體而言，黑龍江1號的微量元素含量最豐富，其次為吉林1號，而菌絲體的常量元素含量最豐富，除Mg的含量較低外，其他常量元素含量均高于3種子實體。發酵菌絲體的礦物質含量豐富，可能是菌絲體液態培養過程中吸收培養基中含有的礦物質元素，故在食品安全方面體現出一定的可控性。

表7 紅緣擬層孔菌子實體與發酵菌絲體的礦物質元素含量Table 7 Mineral composition in fruit bodies and cultured mycelia of F.pinicola

由表7可知，3種紅緣擬層孔菌子實體及發酵菌絲體中Zn、Fe、Mn、Cu這4種元素含量均較高，各樣品中微量元素Zn、Fe、Mn、Cu的含量總和由高到低依次為黑龍江1號＞吉林1號＞菌絲體＞云南1號；發酵菌絲體中K含量明顯高于子實體，應當是培養基中添加了含K的無機鹽；紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體中Ca、Mg兩種元素的含量也較高，其中菌絲體的Ca含量最高，而Mg元素含量則以黑龍江1號最高，約為菌絲體的2 倍；紅緣擬層孔菌子實體中Se和Cr檢出含量均高于菌絲體，其中黑龍江1號最高。此外，紅緣擬層孔菌子實體與發酵菌絲體中含痕量元素Cd、Pb、Hg，不含As，且其含量參照GB 2762—2012《食品中污染物限量》均在國家標準限制以內，即使大量食用也不會對人體健康產生不利影響，這為紅緣擬層孔菌的安全應用提供了依據。

3 結 論

對不同產地紅緣擬層孔菌子實體（吉林1號、黑龍江1號和云南1號）、紅緣擬層孔菌發酵菌絲體的營養成分進行分析，結果表明：3種子實體的脂肪、碳水化合物和粗纖維含量較發酵菌絲體高，其中，吉林1號的脂肪含量最高，云南1號的碳水化合物含量最高，3種子實體中的粗纖維含量相近。發酵菌絲體的蛋白質含量遠高于子實體；紅緣擬層孔菌子實體檢測出15種氨基酸，而發酵菌絲體中檢測出16種，EAA總量均占其TAA的35%～45%；3種紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體均以不飽和脂肪酸為主，黑龍江1號的含量最高；3種紅緣擬層孔菌子實體和發酵菌絲體中的礦物質元素豐富，含人體必需的Zn、Fe、Mn、Cu等微量元素及對人體有益的K、Ca、Na、Mg等常量元素，但不同樣品的礦物質元素含量相差較大，其中，黑龍江1號的微量元素含量最豐富，菌絲體的常量元素含量最豐富。這些測試分析結果為紅緣擬層孔菌健康食品的開發提供了參考依據。