基于氨基酸含量分析14 類香菇的品質特性

曹 賢，鄒 明，高俊峰，魯欣欣，靳榮線，李 峰

（1.濟源產城融合示范區農業農村局 河南濟源 459000；2.新鄉市農業科學院食用菌研究所 河南新鄉 453000；3.汝州市中等專業學校 河南汝州 467500）

香菇（Lentinula edodes）又名花菇、香蕈、香信、香菌、冬菇、香菰，隸屬于擔子菌門，蘑菇亞門，蘑菇綱，蘑菇目，類臍菇科，微香菇屬[1]。香菇在我國具有悠久的栽培歷史，營養豐富，味道鮮美，具有極高的食用價值，富含多糖、維生素B 群、不飽和脂肪酸及豐富的礦物質等，具有降血脂、提高人體免疫力等藥用價值[2-4]。河南省是食用菌種植大省，據中國食用菌協會統計，河南省2020 年食用菌產量561.85 萬t，產值401 億元，其中香菇365.08 萬t，占全部產量的64.98%[5]。

游離氨基酸（FAA）是人體內維生素E、葉酸等營養素的良好來源，可以被人體直接吸收利用[6]。香菇中含有多種氨基酸，氨基酸組成是評價其營養價值高低的重要指標，已成為指導人們膳食纖維營養、食品加工、分級管理和新食品資源開發和利用的重要參考依據[7]。游離氨基酸的種類和含量能夠反映出香菇的營養價值，是評價其食用品質的一項重要指標[8]，鮮香菇的品質又是決定其售賣價格的一個主要因素。目前，香菇研究主要集中在采后生理變化、活性物質的分離純化、活性評價及保鮮技術等方面，有關氨基酸的分析主要是組成成分和含量測定及方法學研究[9]，而關于市售香菇類別間的氨基酸差異性分析鮮見報道；此外，當前對鮮香菇品質的分級主要采用人工分選法，缺乏相關的品質分析數據支撐。目前常用高效液相色譜法和氨基酸自動分析儀測定游離氨基酸，其中衍生化反相高效液相色譜法常出現衍生物不穩定、反應條件復雜、操作時間過長等問題，而氨基酸自動分析儀具有分析速度快、靈敏度高、分析準確等特點[10]。基于此，筆者利用氨基酸自動分析儀測定了14 類市售香菇游離氨基酸組成成分及含量，并對其進行了相關性、主成分和聚類分析，以期為香菇的品質評價提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

香菇品種為豫香1 號，按照市售分為14 類，均于2022 年1 月5 日采購于河南省三門峽市盧氏縣獅子坪向陽食用菌園藝場。

1.2 方法

1.2.1 香菇分類 購買的香菇按照外觀性狀分為14 類，具體見表1。

表1 14 類香菇外觀性狀Table 1 The outward appearance character of fourteen types of Lentinula edodes

1.2.2 測定方法 挑選每類鮮香菇1 kg 送至農業農村部產品質量監督檢驗測試中心（鄭州），通過氨基酸自動分析儀按照GB 5009.124－2016 測定游離氨基酸含量[11]。

1.2.3 綜合評價 采用SPSS 19 軟件對不同類別鮮香菇游離氨基酸進行主成分分析，提取特征值大于1 的因子作為主成分，得到原始數據相關矩陣的特征值、方差貢獻率、成分矩陣及成分得分系數矩

陣等信息，根據所得信息對不同類別鮮香菇進行綜合評價。以每個主成分對應的特征值與總特征值的比值為權數，記為β（i=1，2，3，…，k），由各主成分得分Fi與對應的權數相乘得到主成分綜合得分模型：F綜=β1F1+β2F2+…+βkFk（每個成分的特征值/總特征值）[12]。

1.2.4 數據處理 采用Excel 2013 軟件進行數據整理及統計，用Origin 2021 軟件進行相關性分析和PCA 分析，用SPSS 19 軟件進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 不同類別香菇氨基酸組成及含量分析

由圖1 可知，14 類香菇類別中均含有16 種FAA，總量（w，后同）為18.66～26.06 g·kg-1，不同類別鮮香菇FAA 含量存在較大差異，其中第9 類的FAA 含量最高，第5 類的含量最低；不同類別香菇中各種游離氨基酸含量排序基本一致，按含量從高到低排列為谷氨酸（Glu）、天冬氨酸（Asp）、亮氨酸（Leu）、賴氨酸（Lys）、丙氨酸（Ala）、精氨酸（Arg）、纈氨酸（Val）、蘇氨酸（Thr）、甘氨酸（Gly）、苯丙氨酸（Phe）、絲氨酸（Ser）、異亮氨酸（Ile）、脯氨酸（Pro）、組氨酸（His）、酪氨酸（Tyr）、蛋氨酸（Met）。

圖1 不同類別香菇氨基酸含量Fig.1 The amino acid content of fourteen types of Lentinula edodes

2.2 不同類別香菇氨基酸營養評價

2.2.1 必需氨基酸營養價值評價 從表2 可知，16種FAA 中含有7 種必需氨基酸（EAA），其中Leu含量最高，9 種非必需氨基酸（NEAA），Glu 含量最高；14 類香菇的EAA 含量在7.27～9.75 g·kg-1之間，占游離氨基酸總量（TAA）的34.66%～38.96%，第5 類的最高，其次為第2 類和第3 類，分別為38.95%和38.70%；NEAA 含量為11.39～17.00 g·kg-1，EAA/NEAA 在53.05%～63.83%。

表2 不同類別香菇氨基酸組成成分Table 2 The amino acid component of fourteen types of Lentinula edodes （g·kg-1）

2.2.2 味覺氨基酸組成分析 氨基酸側鏈基團的不同可使氨基酸呈現不同的味感特性，按照氨基酸的味覺強度，可將氨基酸分為甜味氨基酸（SAA）（Gly、Ala、Ser、Thr、Pro、His）、苦味氨基酸（BAA）（Val、Leu、Ile、Met、Trp、Arg）、鮮味氨基酸（UAA）（Lys、Glu、Asp）和芳香族氨基酸（AAA）（Phe、Tyr、Cys）。由表2 可以看出，14 類香菇中均為UAA 占比最大，達35%以上；其次為SAA，占氨基酸總量的28.59%～31.04%；AAA 含量最少，占總氨基酸含量的6.37%～7.78%；其中第9 類香菇的UAA 含量最高，達到10.61 g·kg-1，第3 類的SAA 含量最高，為7.94 g·kg-1。

2.2.3 不同類別香菇變異系數分析 變異系數是衡量各觀測值變異程度的一個統計量。16 種氨基酸的變異系數介于7.64%～19.27%之間（見表2），其中Lys 含量在1.42～1.88 g·kg-1，變異系數為7.64%，在所有氨基酸中最小，表明香菇類別對Lys 含量的影響最小；Met 含量范圍為0.32～0.66 g·kg-1，變異系數最大，為19.27%，說明受香菇類別的影響較大；通過變異系數可知香菇類別對不同氨基酸含量的影響順序 為Met＞Glu＞Tyr＞Val＞Pro＞His＞Asp＞Arg＞Ile＞Ala＞Phe＞Leu＞Thr＞Ser＞Gly＞Lys。

2.3 不同類別香菇氨基酸組成成分相關性分析

對14 類香菇的16 種氨基酸組成成分進行相關性分析，由表3 可知，各種氨基酸指標之間相關性不同，其中限制性氨基酸Met 與Asp 呈極顯著正相關，與Arg 呈顯著相關，與其他氨基酸的相關性不顯著；Glu 與Ser 呈極顯著正相關，與Ala 呈顯著相關，與其他氨基酸的相關性均不顯著；除了Glu，Asp 與其他氨基酸均呈極顯著正相關。

表3 不同類別香菇氨基酸組成成分相關性分析Table 3 The correlation analysis of the amino acid component of fourteen types of Lentinula edodes

2.4 不同類別香菇氨基酸主成分分析

主成分分析是一種多變量數據分析技術，對14 類香菇的16 種游離氨基酸進行主成分分析，結果如表4 所示。根據特征值大于1 的原則，提取出2 個主成分，累計貢獻率達88.27%，能解釋絕大部分變量信息，其中第一主成分（PC1）貢獻率為76.01%，第二主成分（PC2）貢獻率為12.26%。

表4 主成分貢獻率Table 4 The contribution rate of the principal component

由表5 和圖2 可知，16 種游離氨基酸均對PC1產生正向影響，其中載荷權數較大的依次為Thr、Asp 和Lys；PC2 中載荷權數較大的為Glu。綜上所述，Thr、Asp、Lys 和Glu 可作為14 類鮮香菇基于氨基酸含量的綜合評價指標。由表6 可以看出，14 類鮮香菇的綜合評分從高到低依次為3 類＞1 類＞9 類=11 類＞6 類＞8 類＞7 類＞2 類＞12 類＞4 類＞10 類＞14類＞13 類＞5 類，其中有8 類的綜合值大于0，其余6 類為負數，說明這6 類香菇的游離氨基酸含量較低。

圖2 14 類香菇氨基酸組成PCA 圖Fig.2 The PCA of the amino acid component of fourteen types of Lentinula edodes

表5 主成分載荷Table 5 The load table of the principal component

表6 不同類別香菇主成分評分和綜合評分Table 6 The comprehensive score and score of the principal component of fourteen types of Lentinula edodes

不同類別香菇的的16 種FAA 含量經標準化后采用ward 最小方差和歐氏距離法進行聚類分析，結果見圖3。14 個香菇類別最終可分為5 類，第一類由1、3 類組成，其SAA 和EAA含量高，TAA 和AAA 含量較高；第二類包含2、4、6、7、8 類，SAA 和EAA 含量較高；第三類為9、11 類，UAA 含量最高，EAA、SAA 和AAA 含量相對較高；第四類由10、12、13、14 類組成，SAA 含量相對較低，低于平均水平；第五類只包含一種類別，為5 類，其TAA、EAA、UAA 和SAA 含量均最低。

圖3 14 類香菇聚類分析圖Fig.3 The clustering analysis of fourteen types of Lentinula edodes

3 討論與結論

游離氨基酸中包含多種人類不能合成的必需氨基酸和呈味氨基酸，是評價食品營養品質的重要指標之一[13]。筆者對市售14 類香菇的氨基酸組成和含量進行測定及分析，發現不同類別香菇中FAA種類一致，但含量存在一定差異，均為Glu 含量最高，其次為Asp，與Liu 等[14]的研究結果一致。這些含量較高的FAA 會對人體生命活動產生不同的作用，如Lys 是人體必需的一種氨基酸，一種不可缺少的營養物質，可以幫助鈣的吸收，調節代謝功能，促進健康發育，提高人體免疫力，還有益智健腦、增強體質的功能[15]；Thr 可用于平衡氨基酸，促進蛋白質合成和沉積，吸收進入體內后可轉變為其他氨基酸，缺乏時會抑制免疫球蛋白及T、B 淋巴細胞的產生，進而影響免疫功能[16]，在14 類香菇中發現3 類（小花菇）和1 類（大花菇）的Thr 和Lys 含量最高，5類（大菇）最低，這些結果也進一步表明游離氨基酸含量影響香菇的品質。因此可以用這些活性成分區分不同類別的香菇，同時也可通過數據庫的建立，為品種選育提供參考。

食物蛋白營養價值的優劣主要取決于所含EAA 的種類、數量和組成比例，組成比例越接近人體需要氨基酸的比例，質量就越優[17]。研究中不同類別香菇的EAA/TAA 值在34.66%～38.96%，而根據FAO/WHO 規定的標準氨基酸比值EAA/TAA 為40%，EAA/NEAA 為60%的要求[18-19]，可發現不同類別香菇都較接近于FAO/WHO 推薦的人體氨基酸模式，滿足人們對蔬菜營養價值的追求，該結果與段靜怡等[20]的研究結果一致，表明香菇是優質的蛋白質來源。香菇具有獨特的鮮美味道，與其所含的呈味物質有密切關系，研究中的各游離氨基酸均為呈味氨基酸，會對食物的風味帶來一定的影響[21]，不同類別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，以鮮甜味為主，賦予香菇獨特的香味。

由于不同類別氨基酸含量差異不同，同時某些氨基酸之間也存在不同程度的相關性，因此僅通過某一種氨基酸指標來評價不同類別香菇的優劣是不客觀的，需要通過不同方法更進一步分析，而主成分分析是考察多個變量間相關性的一種多元統計方法，研究如何通過少數幾個主成分來揭示多個變量間的內部結構，可簡化品質綜合評價體系，已被廣泛應用于農產品品質特征指標篩選和品質的綜合評價[22]，筆者的研究對14 類香菇進行氨基酸組分分析、呈味特征分析，同時采用相關性和PCA 進行綜合品質評價。PCA 結果顯示從16 種游離氨基酸中提取到2 個主成分，累計方差貢獻率達到88.27%，最終分析得出可將Thr、Asp、Lys 和Glu 作為14 類香菇的綜合評價指標；聚類分析將14 類香菇分為5 類，與PCA 的結果基本一致，說明兩者均能較好地反映不同類別香菇氨基酸含量間的差異。

綜上所述，本試驗結果較好地反映了市售14類香菇間游離氨基酸含量的差異，1 類、3 類花菇（菌蓋灰白色，直徑6.0 cm 或4.0～5.0 cm 以上，菇面一半以上面積有明顯花紋，菇蓋圓整，肉厚，開傘程度一半以內）和9 類、11 類香菇（菌蓋直徑5.0～6.0 cm 或3.5～4.5 cm，菇蓋圓整肉厚，全包，菇面白凈或外沿開裂）的FAA 含量高，且EAA、SAA、UAA和AAA 相對含量較高，營養價值更優，鮮甜味更濃郁，適宜鮮食，是烹飪的較佳選擇；14 類（特大菇）香菇的鮮味氨基酸占比最大，鮮味更濃郁，適合作為原材料進行深加工開發。研究結果可以為市售14類香菇的品質評價及產品的開發利用提供理論參考。