王麗艷，荊瑞勇,*，郭永霞，王鑫淼，趙行健，宋維民,，楊佳霓，衛(wèi)佳琪

（1.黑龍江八一農墾大學生命科學技術學院，黑龍江 大慶 163319；2.黑龍江八一農墾大學農學院，黑龍江 大慶 163319）

食用蘑菇，又稱食用菌、食用真菌、食用蕈菌，是指具有食用價值子實體的大型高等真菌的統(tǒng)稱，其廣泛分布于地球各處。我國是真菌物種最豐富的國家之一，其中食用藥用真菌近2 000 種，在公元前4000年到公元前3000年時我們的祖先就已經有采食真菌類的記錄[1]。食用蘑菇具有很高的營養(yǎng)價值，其富含膳食纖維和蛋白質，所含蛋白質量占干物質含量的10%～50%，食用蘑菇中含有豐富的氨基酸，人體所需的8 種必需氨基酸占氨基酸總量的30%～50%，是一種極好的營養(yǎng)保健品[2]。另外，食用蘑菇中還含有多糖、脂類、維生素、礦質元素等營養(yǎng)成分和生物活性物質，因此具有一定的抗腫瘤[3]、抗糖尿病[4]、提高免疫力[5]、保肝[6]等作用。

游離氨基酸是一類非蛋白質氨基酸[7]，是人體內VE、葉酸等營養(yǎng)素的良好來源[8]。游離氨基酸可以被人體直接吸收利用，其含量和成分能夠反映出食品的營養(yǎng)價值，其中的呈味氨基酸可使食物呈現出酸、甜、苦、澀、鮮等味感，形成了食物豐富的味覺層次[9]，因此其含量直接影響食物的鮮美程度。食品中游離氨基酸的種類與含量是評價其食用品質的一項重要指標[10]。由于游離氨基酸種類較多，大部分沒有紫外或熒光響應，目前對于氨基酸的檢測，大多采用氨基酸自動分析儀[11-13]和液相色譜法[14-15]。

主成分分析（principal component analysis，PCA）是把多個指標轉化為少數幾個不相關的綜合指標的一種多元統(tǒng)計分析方法[16-18]。近年來這一評價方法已廣泛用于農產品品質差異的研究[19-20]。PCA法可為品質綜合評價體系的簡化提供方便[21]，因其可以從眾多影響因素中解析出主要的因素，減少評價指標，從而簡化整個評價過程[22]。

目前關于食用蘑菇氨基酸組成及含量研究已有相關報道，大多都是針對一個食用蘑菇品種的氨基酸組成及含量進行研究，如金針菇[23]、長根菇[24]、大球蓋菇[25]、海鮮菇[26]、虎奶菇[27]、杏鮑菇[28]、松乳菇[29]等。也有對多個食用蘑菇品種中游離氨基酸的組成與含量比較研究[30]，但目前還沒有基于氨基酸含量的不同食用蘑菇品種的綜合評價?；诖?，本研究對市售14 種食用蘑菇的氨基酸種類及含量進行測定，并對其進行PCA，對不同食用蘑菇品種進行綜合評價，以期為不同食用蘑菇品種的營養(yǎng)價值及產品的開發(fā)利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

草菇（Volvariella volvacea）、海鮮菇（Hypsizygus marmoreus）、長根菇（Oudemansiella radicata）、平菇（Pleurotus ostreatus）、金針菇（Flammulina velutipes）、虎奶菇（P. tuber-regium）、香菇（Lentinus edodes）、榆黃菇（P. citrinopileatus）、大球蓋菇（Stropharia rugoso-annulata）、假大白菇（Russula pseudodelica）、雙孢菇（Agaricus bisporus）、茶樹菇（Agrocybe aegerita）杏鮑菇（P. eryngii）、雞腿菇（Copyinds comatus）14 種食用蘑菇，購自黑龍江大慶市九區(qū)批發(fā)市場，所有蘑菇均用保鮮盒密封，購回后4 ℃冰箱保存，均在采摘第3天進行氨基酸分析測定。

氨基酸標準品 美國Sigma公司；茚三酮 德國Menbar Pure公司；磺基水楊酸、濃鹽酸、氫氧化鈉等（均為分析純） 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

L-8900全自動氨基酸分析儀 日本日立高新技術公司；XHF-D高速勻漿機 寧波新芝生物科技有限公司；Centrifuge 5424 R離心機、移液槍（100～1 000 μL） 德國Eppendorf公司；DELTA320酸度計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

采用磺基水楊酸水解法進行樣品預處理，食用蘑菇勻漿后稱取1 g置于三角瓶中，加入質量分數4%的磺基水楊酸溶液25 mL，冷藏過夜后8 000 r/min離心15 min。取上清液過0.22 μm水系微孔濾膜上機待測。

1.3.2 氨基酸的分析測定

采用氨基酸自動分析儀測定，分析條件：分離柱為陽離子交換樹脂2619，檢測波長為570、440 nm，緩沖液流速為0.40 mL/min，茚三酮溶液0.35 mL/min，進樣量為20 μL。采用系統(tǒng)自帶軟件進行數據分析，對每個樣品圖譜進行積分后選定校正文件進行計算。每個樣品進行3 次重復測定，結果取平均值。

1.4 數據處理及統(tǒng)計分析

1.4.1 綜合指標的隸屬函數值

隸屬函數值計算如式（1）所示：

式中：xj為第j個綜合指標；u（xj）為第j個綜合指標的隸屬函數值；xmax與xmin分別為第j個綜合指標的最大值與最小值[31-32]。

1.4.2 綜合指標權重

綜合指標權重計算如式（2）所示：

式中：wj為第j個綜合指標在所有綜合指標中的重要程度即權重；rj為第j個綜合指標的貢獻率[33]。

1.4.3 食用蘑菇氨基酸綜合評價值[34]

綜合評價值（D）計算如式（3）所示：

1.4.4 數據統(tǒng)計分析

采用Excel 2013統(tǒng)計軟件進行數據統(tǒng)計與整理，采用R語言進行相關性分析和PCA，采用SPSS 20.0數據分析軟件進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 市售14 種食用蘑菇氨基酸組成及相關性分析

從表1可知，市售14 種食用蘑菇均含有17 種氨基酸，其中包含人體所必需的8 種氨基酸中的7 種，分別為甲硫氨酸（Met）、賴氨酸（Lys）、纈氨酸（Val）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、苯丙氨酸（Phe）和蘇氨酸（Thr）。從表1可計算出必需氨基酸占氨基酸總量的百分比最低為香菇34.35%，最高為虎奶菇49.20%，14 種食用蘑菇的平均值為39.93%。2 種限制性氨基酸為Met和Lys，限制性氨基酸占氨基酸總量的百分比最低為平菇4.29%，最高為雞腿菇14.21%，14 種食用蘑菇的平均值為10.09%。2 種半必需氨基酸為組氨酸（His）和精氨酸（Arg）；8 種非必需氨基酸分別為天冬氨酸（Asp）、絲氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、半胱氨酸（Cys）、酪氨酸（Tyr）和脯氨酸（Pro）。另外14 種食用蘑菇中包含全部的6 種呈味氨基酸，分別為Phe、Asp、Glu、Gly、Ala和Tyr。呈味氨基酸占氨基酸總量的百分比最低為榆黃菇35.28%，最高為香菇53.64%，14 種食用蘑菇的平均值為46.68%。

表1 市售14 種食用蘑菇氨基酸組成Table 1 Amino acid composition of 14 commercial edible mushroom varieties mg/g

17 種氨基酸中Asp含量在1.17～2.68 mg/g之間，變異系數為23.62%，在所有氨基酸中最小，說明食用蘑菇品種對Asp含量的影響最小。其中Met含量在0.08～2.22 mg/g之間，變異系數為69.11%，在所有氨基酸中最大，說明食用蘑菇品種對Met含量的影響最大。其他15 種氨基酸的變異系數介于23.62%～69.11%之間，按變異系數大小對17 種氨基酸進行排序，通過變異系數的大小可知食用蘑菇品種對不同氨基酸含量的影響順序為：Met＞Cys＞Lys＞Gly＞Ala＞His＞Arg＞Pro＞Glu＞Tyr＞Ile＞Val＞Thr＞Leu＞Phe＞Ser＞Asp。

對14 種食用蘑菇的17 種氨基酸組成進行相關性分析（表2）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Ile、Pro兩種氨基酸的相關性不顯著，與其余14 種氨基酸的相關性均達到顯著水平，有的達到極顯著水平。其中Pro僅與Thr相關性達到顯著水平，與其他氨基酸的相關性均不顯著。其他各種氨基酸之間均存在不同程度的相關性。由于14 種食用蘑菇的17 種氨基酸含量差異不同，同時某些氨基酸之間存在不同程度的相關性，不同相關性的氨基酸之間存在不同的信息重疊現象，因此通過某一種氨基酸指標評定不同食用蘑菇品種的優(yōu)劣不客觀，接下來通過PCA進行不同食用蘑菇品種的綜合評價。

表2 市售14 種食用蘑菇氨基酸組成相關性分析Table 2 Correlation analysis between amino acids in 14 commercial edible mushroom varieties

2.2 市售14 種食用蘑菇的PCA

2.2.1 市售14 種食用蘑菇氨基酸含量指標PC提取

在對市售14 種食用蘑菇進行綜合評價時，不能只考慮到一種或幾種氨基酸含量的多少，而應該考慮到所有氨基酸含量對其進行全面、科學、系統(tǒng)的綜合評價。本研究以市售14 種食用蘑菇的17 個氨基酸含量指標構成14×17的矩陣，利用R語言對其進行PCA。相關矩陣的PCA結果見表3，結合表3和圖1可提取出4 個PC，累計方差貢獻率達到86.909%，綜合了食用蘑菇氨基酸指標的大部分信息，因此可以用這4 個PC代替上述的17 個氨基酸指標對不同食用蘑菇品種進行評價和判斷。4 個PC分別定義為PC1～PC4，由表4可知其各PC對應特征向量為：

表3 市售14 種食用蘑菇氨基酸組成PC的特征值、貢獻率和累計貢獻率Table 3 Eigenvalues of first four principal components and their contribution rates and cumulative contribution rates

圖1 市售14 種食用蘑菇氨基酸組成PCA碎石圖Fig. 1 Scree plot of PCA for amino acid composition of 14 commercial edible mushroom varieties

表4 市售14 種食用蘑菇氨基酸組成PC的特征向量與載荷矩陣Table 4 Principal component eigenvectors and loading matrix for amino acid composition of 14 commercial edible mushroom varieties

由表3、4和圖2可知，PC1的方差貢獻率為58.482%，在PC1的表達式中，Met含量（x1）、Lys含量（x2）、Val含量（x3）、Pro含量（x17）、His含量（x15）系數較大；PC2的方差貢獻率為12.081%，在PC2的表達式中，Thr含量（x7）、Lys含量（x2）系數較大；PC3的方差貢獻率為10.218%，在PC3的表達式中，Ile含量（x4）系數較大；PC4的方差貢獻率為6.128%，在PC4的表達式中，Cys含量（x13）系數較大；綜合分析上述結果，Met、Lys、Val、Pro、His、Thr、Lys、Ile和Cys可以作為市售14 種食用蘑菇綜合評價指標。

圖2 市售14 種食用蘑菇氨基酸組成PCA圖Fig. 2 PCA plot for amino acid composition of 14 commercial edible mushroom varieties

2.2.2 市售14 種食用蘑菇綜合評價

2.2.2.1 隸屬函數分析

根據式（1）計算每種食用蘑菇品種各綜合指標的隸屬函數值（表5）。每種食用蘑菇品種的所有綜合指標的隸屬函數值不盡相同，對于同一綜合指標PC1而言，雙孢菇的u（x1）值最大為1.000，說明雙孢菇在PC1這一綜合指標上表現出的品質最好，而平菇的u（x1）值最小為0，說明平菇在PC1這一綜合指標上表現出的品質最差；對于同一綜合指標PC2而言，榆黃菇的u（x2）值最大為 1.000，說明榆黃菇在PC2這一綜合指標上表現出的品質最好，而草菇的u（x2）值最小為0，說明草菇在PC2這一綜合指標上表現出的品質最差；對于同一綜合指標PC3而言，香菇的u（x3）值最大為1.000，說明香菇在PC3這一綜合指標上表現出的品質最好，虎奶菇的u（x3）值最小為0，說明虎奶菇在PC3這一綜合指標上表現出的品質最差；對于同一綜合指標PC4而言，草菇的u（x4）值最大為1.000，說明草菇在PC4這一綜合指標上表現出的品質最好，假大白菇的u（x4）值最小為0，說明假大白菇在PC4這一綜合指標上表現出的品質最差。

表5 市售14 種食用蘑菇綜合指標值、權重、隸屬函數值、D值及排序Table 5 Comprehensive index values, weighst, subordinative function values and D values of 14 commercial edible mushroom varieties and quality ranking

2.2.2.2 各綜合指標權重的確定

根據各綜合指標貢獻率的大小，第1綜合指標為58.482%，第2綜合指標為12.081%，第3綜合指標為10.218%，第4綜合指標為6.128%，可用式（2）求出其權重。經計算，4 個綜合指標的權重分別為0.673、0.139、0.118和0.071（表5）。

2.2.2.3 市售14 種食用蘑菇綜合評價

根據式（3）計算市售14 種食用蘑菇綜合評價即D值（表5），并根據D值對不同食用蘑菇品種優(yōu)劣進行排序。通過對D值進行排序得出市售14 種食用蘑菇優(yōu)劣順序為雞腿菇＞雙孢菇＞杏鮑菇＞茶樹菇＞草菇＞香菇＞海鮮菇＞大球蓋菇＞金針菇＞榆黃菇＞假大白菇＞虎奶菇=長根菇＞平菇。

2.2.3 市售14 種食用蘑菇聚類分析

采用組間聯接法對表5中的D值進行聚類分析，建立了市售14 種食用蘑菇聚類樹狀圖（圖3），可以看出，聚類分析將其劃分為3大類。其中，第I類包括雞腿菇、雙孢菇、杏鮑菇和茶樹菇4 個品種，其綜合評分較高；第II類包括草菇、香菇、海鮮菇、大球蓋菇、金針菇、榆黃菇、假大白菇、虎奶菇、長根菇9 個品種，其綜合評分居中；第III類包括平菇1 個品種，其綜合評分較低。

圖3 市售14 種食用蘑菇氨基酸組成的聚類圖Fig. 3 Dendrogram from clustering analysis of 14 commercial edible mushroom varieties based on amino acid composition

3 結 論

本研究對市售14 種食用蘑菇的氨基酸組成和含量進行測定，通過其變異系數得出市售14 種食用蘑菇對17 個氨基酸含量指標的影響順序為Met＞Cys＞Lys＞Gly＞Ala＞His＞Arg＞Pro＞Glu＞Tyr＞Ile＞Val＞Thr＞Leu＞Phe＞Ser＞Asp。

對17 個氨基酸含量指標進行PCA，從中提取出4 個PC，累計貢獻率達到86.909%，可較好反映出市售14 種食用蘑菇的綜合信息。綜合分析得出Met、Lys、Val、Pro、His、Thr、Lys、Ile和Cys可以作為市售14 種食用蘑菇綜合評價指標。

通過綜合評價D值得出市售14 種食用蘑菇優(yōu)劣順序為：雞腿菇＞雙孢菇＞杏鮑菇＞茶樹菇＞草菇＞香菇＞海鮮菇＞大球蓋菇＞金針菇＞榆黃菇＞假大白菇＞虎奶菇=長根菇＞平菇。

聚類分析將市售14 種食用蘑菇劃分為3大類。其中，第I類包括雞腿菇、雙孢菇、杏鮑菇和茶樹菇4 個品種，其綜合評分較高；第II類包括草菇、香菇、海鮮菇、大球蓋菇、金針菇、榆黃菇、假大白菇、虎奶菇、長根菇9 個品種，其綜合評分居中；第III類包括平菇1 個品種，其綜合評分較低。