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台蘑营养成分、抗氧化活性研究及蛋白质评价*

2022-01-06王志伟任建全李艳婷郭霄飞

中国食用菌 2021年12期
关键词:大白自由基氨基酸

郭 尚,王志伟,任建全,李艳婷,郭霄飞

(1.山西农业大学山西功能食品研究院,山西 太原 030031;2.山西农业大学园艺学院,山西 晋中 030801;3.交城县农业农村局食用菌研究中心,山西 吕梁 030500)

台蘑是对产自山西省五台山地区不同种类蘑菇的统称,关于台蘑的最早记载可以追溯至两宋期间,在古文献中被称为“天花蕈”“天花菜”“天花蘑菇”[1-2]。台蘑不仅天然美味,而且以台蘑为主制成的传统名药“舒筋散”也闻名全国[3]。台蘑在民间主要分为银盘、香蕈、水皮和秋露白4大类[4],在卯晓岚的《五台山口蘑探记》中记载的台蘑包括桩菇属(Leucopaxillus)、杯伞属(Clitocybe)、香蘑属(Lepista)、 口 蘑 属 (Tricholoma)、 铦 囊 蘑 属(Melanoleuca) 等[5]。

大白桩菇 (Leucopaxillus giganteus) 又名大青蘑、雷蘑、青腿子或竹菇,不仅可以食用,还具有多种药用价值,可治小儿麻疹、烦燥不安等[6]。奇异大白桩菇(Leucopaxillus parodoxus) 秋季生长在松树等针叶林内地上,单生、散生,可食用,肉厚味浓[3]。红银盘漏斗伞(Infundibulicybe hongyinpan)单生或群生,秋季生长在云杉和落叶松为主的森林内草地上,常形成蘑菇圈[7]。野蘑菇(Agaricus arvensis) 秋季发生在混交林地或林缘草地上,散生或群生,可食用,细嫩味美,可药用,祛风散寒,舒筋活络[3]。大把子杯桩菇 (Clitopaxillus dabazi)菌盖表面光滑,颜色以灰白褐色为主调,主要生长在云杉、落叶松林下的鲜活草丛中,呈蘑菇圈状生长[8]。

近年来,已有不少关于台蘑的报告,全部集中在分类学鉴定、菌丝生理学特性及菌丝液体发酵研究。通过首次对大白桩菇、奇异大白桩菇、红银盘漏斗伞、野蘑菇、大把子杯桩菇共5种台蘑进行营养成分、功能性成分及其抗氧化活性的测定与分析,旨在揭示这5种台蘑营养价值方面的差异,为更好地、有针对性地开发利用台蘑资源提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 样品

5个台蘑样品采集地点相关信息详见表1。

表1 台蘑采样地点信息Tab.1 Sample information of Taimo

1.2 指标测定与计算方法

样品处理:测定水分含量时,采用鲜菇;测定其他成分时,将5种台蘑在60℃下烘至恒重后,粉碎,过80目筛备用。

水分:采用直接干燥法,按GB 5009.3-2016测定[9]。

灰分:采用550℃高温灼烧氧化法,按GB 5009.4-2016 测定[10]。

粗脂肪:采用酸水解法,按GB 5009.6-2016测定[11]。

蛋白质:采用凯氏定氮法,按GB 5009.5-2016测定[12]。

总糖采用苯酚-硫酸法测定,还原糖采用DNS法测定[13]。经测定,总糖的标准曲线回归方程为:

回归方程的相关系数R2为0.996。

还原糖的标准曲线回归方程为:

该回归方程的相关系数R2为0.997。

多糖含量(Y3)计算公式为:

式中:Y1为总糖的含量(mg·g-1);Y2为还原糖的含量(mg·g-1)。

总黄酮:采用AlCl3-NaNO2法测定[14]。经测定,总黄酮的标准曲线回归方程为:

该回归方程的相关系数R2为0.998。

总酚:采用福林酚法测定[15]。经测定,总酚标准曲线回归方程为:

该回归方程的相关系数R2为0.994。

游离氨基酸:用LC98IAAA型氨基酸自动分析仪测定17种游离氨基酸[16]。氨基酸成分分析评价根据氨基酸测定数据,计算5种台蘑子实体蛋白质的必需氨基酸组成,参考WHO/FAO的标准模式谱进行分析[17-18]。氨基酸评分(AAS)、化学评分(CS)、必需氨基酸指数(EAAI)、生物价(BV)、营养指数(NI)按Bano[19]和FAO[20]的方法进行计算与评价。根据氨基酸平衡理论,利用标准模式谱计算必需氨基酸的氨基酸比值(RC) 和比值系数分(SRC)[21]。

抗氧化活性:使用从苏州科铭生物技术有限公司购买的试剂盒,包括总抗氧化能力(DPPH)测试盒、超氧阴离子清除能力测试盒、羟自由基清除能力测试盒进行测定。

2 结果与分析

2.1 台蘑营养成分分析

5种台蘑的水分、粗蛋白、粗脂肪及灰分含量分析见表2。

表2 台蘑营养成分Tab.2 The nutritional component content of Taimo fruit body

由表2可知,5种台蘑的水分含量在880 mg·g-1~924 mg·g-1,而水分是食用菌的重要组成部分,直接影响食用菌的鲜度、嫩度和口感[22]。5种台蘑干物质中粗蛋白含量较高,大约在427 mg·g-1~558 mg·g-1;其中奇异大白桩菇含量最高,达到557.74 mg·g-1;红银盘漏斗伞蛋白质含量最低,为426.92 mg·g-1。5种台蘑的粗脂肪含量较低,大约在15 mg·g-1~35 mg·g-1。结果表明,5种台蘑均是高蛋白、低脂肪的食用菌。灰分含量反映了食用菌中矿物质的含量,5种台蘑的灰分含量大约在64 mg·g-1~106 mg·g-1;其中野蘑菇灰分含量最高,达到106.15 mg·g-1;大把子杯桩菇灰分含量最低,为63.83 mg·g-1。

2.2 台蘑活性物质及抗氧化性能评价

5种台蘑子实体中活性物质的含量见表3。

如表3所示,5种台蘑的粗多糖含量在11 mg·g-1~75 mg·g-1,其中大把子杯桩菇的粗多糖含量最高,大约是野蘑菇粗多糖含量的6倍,多糖被称为“生物反应调节物”,可将其作为免疫增强剂与激活剂。酚类物质具有抗癌、抗心脑血管疾病、降血糖、减肥、防辐射等功能[23]。总酚含量最高的是大白桩菇子实体,高达12.64 mg·g-1,约为红银盘漏斗伞总酚含量的4.7倍。黄酮类化合物,具有很强的抗氧化性和消除自由基作用,黄酮含量最高的是大白桩菇,达1.08 mg·g-1,显著高于其他4种台蘑,含量最低是红银盘漏斗伞,为0.52 mg·g-1。

5种台蘑的抗氧化能力见图1。

图1 台蘑子实体抗氧化能力Fig.1 The antioxidant ability of Taimo fruit body

由图1可知,5种台蘑子实体均有不同程度的抗氧化能力。DPPH·为稳定的自由基,样品对其的清除能力是评价样品自由基清除能力强弱的关键。5种台蘑子实体对DPPH·的清除能力从高到低的顺序为大白桩菇>奇异大白桩菇>野蘑菇>大巴子杯桩菇>红银盘漏斗伞。羟基自由基是最活泼的自由基,也是毒性最大的自由基,5种台蘑子实体对羟自由基的清除能力从高到低的顺序为红银盘漏斗伞>大巴子杯桩菇>大白桩菇>奇异大白桩菇>野蘑菇。5种台蘑子实体对超氧阴离子清除能力从高到低的顺序为大巴子杯桩菇>红银盘漏斗伞>奇异大白桩菇>野蘑菇>大白桩菇,其中大巴子杯桩菇、红银盘漏斗伞与奇异大白桩菇的清除能力无显著差异。

对5种台蘑的活性成分及其抗氧化能力进行相关性分析,详见表4。

表4 5种台蘑活性成分及其抗氧化能力的相关性分析Tab.4 Correlation analysis between active substance and antioxidant capacity of Taimo

如表4所示,5种台蘑的多糖含量与羟自由基清除能力有显著的正相关性,与超氧阴离子清除能力之间存在一定的正相关性,说明台蘑多糖对其羟自由基清除能力的具有显著的贡献,而对超氧阴离子清除能力的贡献不显著。5种台蘑总酚含量与DPPH自由基清除能力有极显著正相关性,相关系数为0.809。陈青青等[24]对覆盆子不同部位的酚类化合物及其抗氧化性进行了研究,发现总酚含量与DPPH自由基清除能力有极显著相关性,与本试验结果一致。5种台蘑总酚含量与羟自由基清除能力和超氧阴离子清除能力均存在极显著的负相关性,说明总酚对羟自由基清除能力和超氧阴离子清除能力无贡献性;5种台蘑的总黄酮含量与DPPH自由基清除能力有显著正相关性,与羟自由基清除能力有不显著的负相关性,与超氧阴离子清除能力有显著的负相关性。说明黄酮只对DPPH自由基清除能力的贡献显著,而对羟自由基清除能力和超氧阴离子清除能力均无贡献。赵彤等[25]对藏紫菀的提取物进行了体外抗氧化活性的研究,结果表明,藏紫菀提取物中的总酚、总黄酮成分与其羟自由基清除能力和超氧阴离子清除能力均存在显著的正相关性。此结果与本研究中的结果不一致,可能是因为研究材料的不同带来的差异。大白桩菇中可能存在其他活性物质如VC、多糖等,这些活性物质的协同作用影响了其羟自由基清除能力和超氧阴离子清除能力。因此对于影响子实体的抗氧化活性的物质及其相关性还需进行深入的研究。

2.3 台蘑氨基酸含量

对5种台蘑子实体中氨基酸的含量分析见表5。

由表5可知,5种台蘑子实体中均含有常见的17种游离氨基酸,包括7种必需氨基酸和10种非必需氨基酸。氨基酸含量为20%~34%,其中大白桩菇氨基酸含量最高为33.95%,依次为野蘑菇、红银盘漏斗伞、奇异大白桩菇、大把子杯桩菇。红银盘漏斗伞和奇异大白桩菇氨基酸含量无显著性差异,其他台蘑间均存在显著性差异,大把子杯桩菇氨基酸含量最低,为20.63%。大白桩菇、奇异大白桩菇和野蘑菇的必需氨基酸与总氨基酸的比值 (EAA/TAA)均大于30%;其中野蘑菇的必需氨基酸与总氨基酸的比值为37.56%,接近FAO/WHO[26]提出的40%的理想值,表明野蘑菇是非常优质的蛋白质来源。大白桩菇中天门冬氨酸和谷氨酸含量远大于其他4种台蘑,由于天门冬氨酸和谷氨酸是食物中重要的鲜味物质,所以大白桩菇较其他4种台蘑具有更好的口感和风味。

表5 台蘑氨基酸含量分析Tab.5 The content of amino acid in Taimo fruit body

食用菌中蛋白质的营养价值,不仅与蛋白质的含量、氨基酸的种类有关,还与必需氨基酸的组成有关[27]。5种台蘑子实体中必需氨基酸的组成与鸡蛋模式、FAO/WHO模式对比见表6。

由表6可知,5种台蘑必需氨基酸的总含量为28%~44%,其中大白桩菇、奇异大白桩菇、野蘑菇总氨基酸含量均高于FAO/WHO模式谱的35%,5种台蘑必需氨基酸总含量都低于鸡蛋模式。大白桩菇、奇异大白桩菇、野蘑菇的苏氨酸含量分别为10.45%、8.60%、8.62%,均高于鸡蛋模式中苏氨酸的含量。在5种台蘑中,野蘑菇除缬氨酸和赖氨酸含量略低于模式谱,其余必需氨基酸的组成均高于模式谱,即在补充人体氨基酸方面,野蘑菇较其余4种台蘑有更好的开发价值。

表6 台蘑必需氨基酸的组成Tab.6 Essential amino acid compositions of the Taimo fruit body

2.4 台蘑蛋白质评价

2.4.1 台蘑蛋白质的氨基酸评分(AAS) 及化学评分 (CS)

按照表5的数据计算台蘑子实体蛋白质的氨基酸评分 (AAS) 及化学评分 (CS),AAS指某一必需氨基酸占FAO/WHO评分模式中相应氨基酸含量的百分比,CS表示样品中氨基酸与鸡蛋模式中的相应必需氨基酸含量的接近程度,结果见表7。

表7 台蘑子实体蛋白质的AAS和CS值Tab.7 Amino acid scores and chemical scores of proteins in Taimo fruit body

由表7可知,5种台蘑中AAS最高的是野蘑菇(76.60),最低的是大把子杯桩菇(28.72),其余3种大白桩菇、奇异大白桩菇和红银盘漏斗伞的氨基酸评分分别为48.38、53.91、47.53。大白桩菇、奇异大白桩菇、红银盘漏斗伞、野蘑菇和大把子杯桩菇的化学评分分别为30.97、34.31、28.52、65.83、24.68。大白桩菇和奇异大白桩菇的第一限制氨基酸为蛋氨酸和胱氨酸,红银盘漏斗伞的第一限制氨基酸为苯丙氨酸和酪氨酸,野蘑菇和大把子杯桩菇的第一限制氨基酸为赖氨酸。

2.4.2 台蘑蛋白质的氨基酸比值系数 (RC)及比值系数分 (SRC)

RAA为必需氨基酸的氨基酸比,计算5种台蘑蛋白质的氨基酸比值系数 (RC)和比值系数分(SRC),此氨基酸比值系数法由朱圣陶等[24]提出,结果见表8。

表8 台蘑子实体蛋白质的RAA、RC和SRC值Tab.8 RAA,RC and SRC of protein in the Taimo fruit body

由表8可知,经CS和SRC计算得出的5种台蘑的第一限制氨基酸是一致的。由表8中的RC值可得,5种台蘑中含量相对过剩的和不足的氨基酸略有差异,综合来看,5种台蘑子实体中,苏氨酸相对过剩,异亮氨酸相对不足。SRC用来评价蛋白质的营养价值,5种台蘑子实体蛋白质的营养价值由高到低依次为红银盘漏斗伞、野蘑菇、大把子杯桩菇、奇异大白桩菇和大白桩菇,评分分别为70.06、65.75、65.14、53.22、36.95。

2.4.3 台蘑子实体蛋白质的必需氨基酸指数(EAAI)、生物价(BV)及营养指数(NI)

对5种台蘑子实体中蛋白质的必需氨基酸指数(EAAI)、生物价(BV)及营养指数(NI)进行计算,结果见表9。

由表9可知,5种台蘑的EAAI值在53~85之间,其中EAAI值最高的是野蘑菇,为84.46,最低的是红银盘漏斗伞,为53.73。EAAI最早由Oser[28-29]提出,是用以评价氨基酸平衡优劣的指标,EAAI越大,氨基酸组成越均衡,蛋白质的质量和效率越高[30]。BV值表示蛋白质吸收消化后的利用程度,BV值越高其可利用程度越高。BV对5种台蘑的评价结果与EAAI的评价结果是一致的。NI是综合食物蛋白质的含量和氨基酸的组成进行评价[22],因此该评价较其它评价更全面。5种台蘑的NI值由高到低依次为野蘑菇(45.40)、奇异大白桩菇(39.04)、大白桩菇(31.48)、大把子杯桩菇(25.18)、红银盘漏斗伞 (23.24)。

表9 台蘑子实体蛋白质的EAAI、BV和NI值Tab.9 Essential amino acid indexes,biological values and nutritional indexesof protein in the Taimo fruit body

3 结论与讨论

自古以来,山西人民积累了较为丰富的对大型野生食用菌的认识和利用经验,其中最具代表性的是台蘑。台蘑是山西著名的土特产,是一类食(药)用菌,以野生台蘑为主要原料的“五台山舒筋散”为清代名药,至今已有200多年的历史。该药对治疗手足麻木、腰腿疼痛、风湿性关节炎等症有显著的疗效[3]。

通过对5种台蘑的营养成分进行了比较与分析,证实台蘑是一类高蛋白质低脂肪的优质食品,其蛋白质含量比消费者日常食用的粮食作物中的蛋白质含量要高,更高于大多数蔬菜水果。台蘑子实体蛋白质中氨基酸含量丰富,均含有17种游离氨基酸,氨基酸总含量在20%~34%之间,均高于史琦云等[22]测定的平菇、双孢菇、金针菇、香菇、阿魏菇、黑木耳、茶树菇和杏鲍菇各种食用菌的氨基酸总量。但是,本研究中大白桩菇的蛋白质与氨基酸测定结果与罗正明等[27]的测定结果不一致,这可能是由于生长基质、地区等因素的影响。

台蘑富含黄酮、多糖、多酚等生物活性物质,黄酮类化合物在天然产物中是一类主要的抗氧化活性物质[31],5种台蘑总黄酮含量由高到低依次为大白桩菇>大把子杯桩菇>野蘑菇>奇异大白桩菇>红银盘漏斗伞。史玉宝等[13]测定桑黄中的粗多糖含量为15.2 mg·g-1,5种台蘑中除野蘑菇外,其余的粗多糖含量均高于桑黄,其中大把子杯桩菇的粗多糖含量约为桑黄多糖含量的4.9倍。王永斌等[32]研究了大白桩菇发酵产物的胞外多糖,证明其具有较高的抗肿瘤能力。戴路等[33]研究了大白桩菇胞外多糖的抗疲劳作用,结果表明大白桩菇胞外多糖具有抗疲劳和促进运动恢复的作用。翟飞红等[34]研究了羊肚菌、香菇、真姬菇的多酚含量,从高到低依次为羊肚菌(4.35 mg·g-1)>香菇(1.89 mg·g-1)>真姬菇(1.63 mg·g-1)。5种台蘑中除红银盘漏斗伞多酚含量(2.68 mg·g-1)低于羊肚菌外,其他4种均高于羊肚菌的多酚含量,其中大白桩菇多酚含量约为羊肚菌的2.9倍。王晶波等[35]测定了20种食用菌的多酚含量,分别为灰树花(7.98 mg·g-1)、栗蘑(6.95 mg·g-1)、口蘑(12.00 mg·g-1)、花菇(7.84 mg·g-1)、香菇(5.26 mg·g-1)、松蘑(11.96 mg·g-1)、元蘑(8.57 mg·g-1)、松毛菌(10.06 mg·g-1)、桂花菌(8.76 mg·g-1)、鹿茸菌(9.87 mg·g-1)、虫草花(7.89 mg·g-1)、茶树菇(9.99 mg·g-1)、黄牛肝菌(9.54 mg·g-1)、姬松茸(10.70 mg·g-1)、黑松露(5.49 mg·g-1)、鸡油菌(9.07 mg·g-1)、羊肚菌(10.18 mg·g-1)猴头菇(9.08 mg·g-1)、黑虎掌菌(11.95 mg·g-1),采用优化的超声波提取方案,羊肚菌、香菇的多酚得率明显提高,但大白桩菇的多酚含量仍位居首位。

通过采用氨基酸评分、化学评分、必需氨基酸指数、生物价、营养指数、氨基酸比值系数分对5种台蘑子实体的蛋白质进行评价,综合多种评价指标得出,5种台蘑中野蘑菇蛋白质营养价值最高,其次是奇异大白桩菇和大白桩菇,大把子杯桩菇和红银盘漏斗伞营养价值最低。虽然5种台蘑含有的必需氨基酸的种类齐全,但各氨基酸含量存在差异,且存在蛋氨酸、胱氨酸、异亮氨基酸等限制氨基酸,因此在食用过程中可通过添加富含此类氨基酸的食物以提高台蘑中各类必需氨基酸的整体利用率。台蘑种类繁多,本文仅仅选取了其中的5种,未来还可进一步扩大样本量,深度挖掘,为台蘑的营养价值分析、品种筛选提供更多的理论依据。

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