潘少香，劉雪梅，閆新煥，孟曉萌，譚夢(mèng)男，李志成，曹 寧，鄭曉冬

(中華全國(guó)供銷合作總社濟(jì)南果品研究院，山東 濟(jì)南 250014)

食用菌是一類子實(shí)體碩大、可供食用的蕈菌，食用菌在自然界中分布很廣，種類繁多，營(yíng)養(yǎng)豐富。我國(guó)是世界上最早認(rèn)識(shí)食用菌并進(jìn)行栽培的國(guó)家，栽培歷史悠久，品種資源豐富，地域分布廣闊。目前與美國(guó)、意大利、荷蘭、波蘭一樣，是全球食用菌生產(chǎn)大國(guó)之一[1]。食用菌味道鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富。其營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)是高蛋白，低脂肪、低糖、低熱量，并富含礦物質(zhì)和高膳食纖維[2]。

根據(jù)食用菌營(yíng)養(yǎng)方式不同，食用菌可分為腐生、共生和寄生菌。根據(jù)腐生型食用菌所適宜分解的植物和生長(zhǎng)環(huán)境又分為木腐菌、草腐菌和土生菌，其中木腐菌和草腐菌占絕大多數(shù)。共生菌能與植物共生即可從土壤中也可從樹(shù)木中吸收水分和養(yǎng)料。寄生菌是生活在活的有機(jī)體上，從寄主細(xì)胞中吸收營(yíng)養(yǎng)而生長(zhǎng)發(fā)育。

除常規(guī)分類食用菌外，發(fā)酵菌—雪蓮菌也是一種生活中常見(jiàn)的食用菌。人工栽培的絕大多數(shù)都是木腐菌，少數(shù)是草腐菌、寄生菌。規(guī)?；虡I(yè)栽培的種類幾乎全部是木腐菌和草腐菌[1]。不同營(yíng)養(yǎng)方式的食用菌其基本營(yíng)養(yǎng)成分各不相同[3-5]。但目前未發(fā)現(xiàn)有關(guān)不同營(yíng)養(yǎng)方式對(duì)其基本營(yíng)養(yǎng)成分影響的研究。

主成分分析是一種多元統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)，它是一種降維或者把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)來(lái)反映原來(lái)指標(biāo)的方法。聚類分析法是根據(jù)一批樣品的多個(gè)觀測(cè)指標(biāo)，具體找出一些能夠度量樣品或指標(biāo)之間相似程度的統(tǒng)計(jì)量，以這些統(tǒng)計(jì)量為劃分類型的依據(jù)，把一些相似程度較大的樣品(或指標(biāo))聚合為一類。采用主成分分析法和聚類分析法能夠更好的對(duì)不同生長(zhǎng)方式食用菌進(jìn)行評(píng)價(jià)和劃分。研究不同營(yíng)養(yǎng)方式對(duì)食用菌營(yíng)養(yǎng)成分的影響，可以從營(yíng)養(yǎng)成分方面明確食用菌的分類，為食用菌種植基料的選擇提供一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

猴頭菇、銀耳、虎掌菌、雪蓮菌、正紅菇、茶樹(shù)菇、姬松茸、草菇、花菇、普通香菇、云耳、松葉蘑、蟲(chóng)草花食用菌樣品均為干制樣品，樣品購(gòu)自濟(jì)南市歷下區(qū)吉祥苑農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。

1.2 儀器與設(shè)備

FW100高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，天津泰斯特；DHG-9202臺(tái)式干燥箱，上海博訊；K9840凱氏定氮儀，山東海能；TSX-1200馬弗爐，北京西尼特電爐有限公司；AA7000原子吸收分光光度計(jì)，日本島津。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1樣品處理方法

干制菌菇樣品經(jīng)萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎、過(guò)篩密封后置于干燥器中保存。

1.3.2測(cè)定方法

水分按照GB 5009.3—2016常壓干燥法測(cè)定[6]；灰分按照GB 5009.4—2016高溫灼燒氧化法測(cè)定[7]；蛋白質(zhì)按照GB 5009.5—2016凱氏定氮法測(cè)定[8]；粗脂肪按照GB 5009.6—2016索氏脂肪抽提法測(cè)定[9]；膳食纖維按GB 5009.88—2014法測(cè)定[10]；總糖按照GB/T 15672—2009測(cè)定[11]；總酸按照GB/T 12456—2008法測(cè)定[12]；鈉元素按照GB 5009.91—2017采用AA7000型原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定[13]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS25.0主成分分析法，將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，做因子分析，得到主成分的方差貢獻(xiàn)表，根據(jù)軟件給出的成分矩陣表，求出不同變量相應(yīng)的主成分特征向量，特征向量和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的乘積即為變量的主成分負(fù)荷量，則不同樣品的主成分得分可以得知。

采用SPSS25.0聚類分析法，將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，采用系統(tǒng)聚類分析中沃德法進(jìn)行聚類，可得不同類型食用菌的聚類譜系圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 食用菌基本營(yíng)養(yǎng)成分分析

實(shí)驗(yàn)根據(jù)營(yíng)養(yǎng)方式的不同選取了12種食用菌和一種發(fā)酵菌—雪蓮菌，將13種食用菌按營(yíng)養(yǎng)方式進(jìn)行分類，分類結(jié)果見(jiàn)表1，實(shí)驗(yàn)選取5種木腐菌，4種共生菌，2種草腐菌，1種寄生菌和1種發(fā)酵菌雪蓮菌。檢測(cè)13種食用菌樣品的總糖、蛋白質(zhì)、脂肪、總酸、膳食纖維、灰分、鈉元素含量、水分等基本指標(biāo)，為避免水分含量不同對(duì)食用菌各營(yíng)養(yǎng)成分造成的差別，將食用菌營(yíng)養(yǎng)成分換算成干基結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可以看出不同食用菌其營(yíng)養(yǎng)成分含量各不相同，但所有食用菌的總糖、脂肪、總酸含量均較低，而蛋白質(zhì)、膳食纖維含量較高，大部分樣品蛋白質(zhì)和膳食纖維含量之和占營(yíng)養(yǎng)成分總含量50%以上。

膳食纖維含量從高到低分別為云耳、銀耳、花菇、猴頭菇、普通香菇、松葉蘑、雪蓮菌、茶樹(shù)菇、正紅菇、虎掌菌、蟲(chóng)草、草菇和姬松茸，從膳食纖維含量排序可以看出木腐菌中膳食纖維的含量均較高，其次為共生菌和雪蓮菌，草腐菌和蟲(chóng)草的膳食纖維含量較低。食用菌分解降解木質(zhì)素的漆酶，使木質(zhì)素發(fā)生降解[14-16]。有研究表明木耳等木腐菌具有較好降解木質(zhì)素的活性[17]。如猴頭菇類的木腐菌還可產(chǎn)生分解纖維素的纖維素酶，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)體中纖維素的分解[18-19]。木腐菌主要生活在枯木或倒木上，所寄生的營(yíng)養(yǎng)體木質(zhì)素、纖維素含量較高，木質(zhì)素纖維素降解會(huì)產(chǎn)生豐富的碳源，有利于形成纖維類的營(yíng)養(yǎng)成分。因此，木腐菌以及共生菌在腐木上生存的食用菌膳食纖維的含量較高。

表1 13種食用菌營(yíng)養(yǎng)方式分類表

蛋白質(zhì)含量從高到低分別為姬松茸、雪蓮菌、草菇、蟲(chóng)草、茶樹(shù)菇、正紅菇、普通香菇、松葉蘑、花菇、虎掌菌、云耳、猴頭菇和銀耳。從蛋白質(zhì)含量排序可以看出草腐菌、雪蓮菌和蟲(chóng)草的蛋白質(zhì)含量較高，其次為共生菌(虎掌菌除外)，木腐菌除普通香菇外其它食用菌蛋白質(zhì)相對(duì)較低。草腐菌是以吸收禾草秸稈(如稻草、麥草)等腐草中的有機(jī)質(zhì)，同時(shí)輔以動(dòng)物糞便，人工雪蓮菌一般養(yǎng)殖在牛奶中，蟲(chóng)草本身以動(dòng)物為寄生體，因此這三種類型的食用菌營(yíng)養(yǎng)體氮源豐富，游離態(tài)的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為適合食用菌菌絲生長(zhǎng)的菌絲蛋白。

表2 13種食用菌營(yíng)養(yǎng)成分干基結(jié)果

注：數(shù)據(jù)為3次平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差，不同品種間比較P<0.05差異顯著。

2.2 食用菌營(yíng)養(yǎng)成分主成分分析

利用分析軟件SPSS25.0對(duì)13種食用菌的7種基本營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行主成分分析，得到主成分的特征值和貢獻(xiàn)率見(jiàn)表3，由表3可知，前3個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率為80.7%，基本上可以解釋大部分營(yíng)養(yǎng)成分的變異信息[20]。由表3主成分載荷可知，第一主成分反映的是膳食纖維、蛋白質(zhì)、總酸、總糖含量的信息，第二主成分反映的是灰分和脂肪含量的信息，第三主成分反映的是鈉含量的信息。

表3 主成分特征值及貢獻(xiàn)率

圖1 13種食用菌樣品主成分散點(diǎn)圖

膳食纖維和蛋白質(zhì)作為食用菌的主要營(yíng)養(yǎng)成分其變異信息均體現(xiàn)在第一主成分中。以各食用菌第一主成分得分和第二主成分得分做散點(diǎn)圖圖1，第一主成分和第二主成分的累積貢獻(xiàn)率雖然只有65.3%，但其反映了食用菌主要營(yíng)養(yǎng)成分的信息。 從食用菌樣品主成分散點(diǎn)圖中可以看出，5種不同營(yíng)養(yǎng)方式的食用菌除銀耳和茶樹(shù)菇外其它在第一主成分和第二主成分上可以明顯的分開(kāi)。第一主成分反映的主要是膳食纖維、蛋白質(zhì)、總酸、總糖含量的綜合信息，在第一主成分上從左到右分別是木腐菌、雪蓮菌、共生菌、寄生菌和草腐菌，與蛋白質(zhì)和膳食纖維的含量排序基本一致。在第二主成分上各營(yíng)養(yǎng)方式的食用菌差別不明顯，說(shuō)明在灰分和脂肪含量上不同的營(yíng)養(yǎng)方式并未對(duì)食用菌造成明顯的影響。第三主成分反映的是食用菌元素鈉的含量，從圖1中可以看出不同營(yíng)養(yǎng)方式食用菌鈉元素含量差別比較大，同種營(yíng)養(yǎng)方式不同品種食用菌鈉元素含量也有較大差異。從以上分析可以看出第三主成分不能作為區(qū)別不同營(yíng)養(yǎng)方式食用菌的影響因素，第二主成分也不能單獨(dú)作為區(qū)別不同營(yíng)養(yǎng)方式食用菌的影響因素，第一主成分和第二主成分結(jié)合后能夠有效的區(qū)分不同營(yíng)養(yǎng)方式食用菌，這說(shuō)明相同營(yíng)養(yǎng)方式食用菌除鈉元素含量以外其它基本營(yíng)養(yǎng)成分具有相似性，而不同營(yíng)養(yǎng)方式的食用菌其基本營(yíng)養(yǎng)成分有顯著差別。

2.3 食用菌營(yíng)養(yǎng)成分聚類分析

利用分析軟件SPSS25.0對(duì)13種食用菌的7種基本營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖2所示，在類間距=10時(shí)，13個(gè)樣品分為四類：第一類聚集了4個(gè)樣品9,11,10,1(花菇、云耳、普通香菇、猴頭菇)這一類主要聚集了膳食纖維含量較高的木腐菌，這與主成分分析中第一主成分得分中木腐菌的得分區(qū)間一致。第二類聚集了4個(gè)樣品2,12,5,3(銀耳、松葉蘑、正紅菇、虎掌菌)，這四種菌菇均屬于共生菌，這類樣品蛋白質(zhì)和膳食纖維含量均較高，鈉含量也較高，銀耳在第一主成分上得分與其他木腐菌相似，但在第二主成分得分與共生菌相似，通過(guò)聚類分析與共生菌聚為一類。第三類聚集了7，8(姬松茸、草菇)兩種食用菌，這兩種食用菌均屬于草腐菌，說(shuō)明第三類反映的是蛋白質(zhì)含量較高的草腐菌，與主成分分析圖中2種食用菌的得分區(qū)間一致。第四類聚集了4,13,6(雪蓮菌、蟲(chóng)草花、茶樹(shù)菇)三種食用菌，一種寄生菌、一種發(fā)酵菌和一種木腐菌，這與主成分分析中雪蓮菌、蟲(chóng)草花在第二主成分較其他種類食用菌的差異性相一致，與蟲(chóng)草花在第三主成分與其他食用菌的差異性也一致。通過(guò)聚類分析可以發(fā)現(xiàn)除鈉含量較高的茶樹(shù)菇外其他木腐菌、共生菌、草腐菌均能按營(yíng)養(yǎng)方式分為一類，這與主成分分析的結(jié)果是一致的，進(jìn)一步說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)方式的不同是造成食用菌營(yíng)養(yǎng)成分差別的關(guān)鍵因素。

圖2 13種食用菌樣品聚類圖

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)對(duì)不同營(yíng)養(yǎng)模式下不同食用菌品種基本營(yíng)養(yǎng)成分總糖、蛋白質(zhì)、脂肪、總酸、膳食纖維、灰分、鈉元素含量、水分等指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)不同營(yíng)養(yǎng)模式下生長(zhǎng)的食用菌其營(yíng)養(yǎng)成分含量差別較大，特別是食用菌的關(guān)鍵指標(biāo)蛋白質(zhì)和膳食纖維的含量。研究發(fā)現(xiàn)木腐菌、共生菌的膳食纖維含量較高，草腐菌、雪蓮菌和蟲(chóng)草菌的蛋白質(zhì)含量較高。對(duì)不同品種食用菌營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行主成分分析，提取了3個(gè)主成分反映原變量信息的80.7%，由主成分得分圖直觀的得到各個(gè)品種食用菌與主成分的關(guān)系。明確區(qū)分出不同營(yíng)養(yǎng)方式的食用菌。在主成分分析散點(diǎn)圖上相同營(yíng)養(yǎng)方式的食用菌在第一第二主成分上能夠明顯分開(kāi)。同時(shí)對(duì)不同品種食用菌營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行聚類分析，聚類結(jié)果共分為4類，聚類結(jié)果與主成分得分圖對(duì)不同營(yíng)養(yǎng)方式食用菌的分類結(jié)果基本一致，這說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)方式與食用菌的營(yíng)養(yǎng)成分含量顯著相關(guān)。研究結(jié)果為人工種植食用菌基料的選擇提供了一定的理論依據(jù)。