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【育种】|| 野生香菇菌株农艺性状分析及其子实体氨基酸营养评价

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来源：搜博网

2023-09-18 21:09

行业：食品加工

福建食用菌产业博览会-菌博会

2023.10.20~10.22

9483

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野生香菇菌株农艺性状分析及其子实体氨基酸营养评价

黄卫华¹，陈洪雨²，鲍大鹏²，杨瑞恒²，

陶祥生¹，吴国锋¹，黄建锋¹

(¹庆元县食用菌产业中心(庆元县食用菌科研中心)，丽水323800;²上海市农业科学院食用菌研究所，农业农村部南方食用菌资源利用重点实验室，国家食用菌工程技术研究中心，上海市农业遗传育种重点开放实验室，上海201403)

基本介绍

Basic introduction

为发掘优质香菇种质资源，从50个野生香菇菌株中筛选优秀菌株，检测其子实体中氨基酸水平，通过主成分分析(PCA)方法分析样品间氨基酸差异，并基于氨基酸评分(AAS)、IOM模式评分(IOMS)和化学评分(CS)评估其营养价值。结果表明：有49个菌株可以出菇，优选出11个菌株，最高产量达291.77g/袋。回归分析表明：子实体产量和朵数呈正相关(R²=0.8406)。各优选菌株栽培香菇的干品中氨基酸总量达到13.24%—16.29%，其中必需氨基酸(IAA)占比为41.13%—42.39%。PCA抽取的两个主成分分别解释82.89%和9.15%的样品差异。19号、9号和20号菌株栽培的香菇在氨基酸水平上具有优势。AAS和IOMS显示各优选菌株栽培香菇蛋白质中的IAA达到WHO和IOM的推荐要求，但CS模型显示香菇蛋白质营养价值总体不如鸡蛋蛋白质，甲硫氨酸是香菇蛋白质中的优势氨基酸。

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作者简介

Introduction to the author

黄卫华，女，浙江省丽水市庆元县食用菌产业中心高级农艺师。主要从事野生香菇资源的选育，食用菌的新型基质开发和农业文化遗产等工作。主持或参与省市县级项目30余项，成功申请发明专利和实用新型专利6个。担任副主编或编委出版《庆元香菇栽培》等食用菌论著7部，参与修订地方标准4部。以第一作者或共同作者在《食用菌学报》等核心期刊发表专业论文50余篇。获得省市县科技进步奖等奖项20余项。先后被评为浙江省农业科技先进工作者、市首届“绿谷新秀”、市优秀科普工作者和市创新驱动工作行政奖励等，入选丽水市138人才工程第二层次培养人员。

论文解读

Interpretation of the paper

关键词：香菇;菌株;生物转化率;氨基酸;营养价值

基金项目：庆元县高层次人才培养资助项目B类(2018RC02)

引用格式：黄卫华,陈洪雨,鲍大鹏,等.野生香菇菌株农艺性状分析及其子实体氨基酸营养评价[J].上海农业学报,2023,39(1):32-39.

HUANG W H,CHEN H Y,BAO D P, et al. Agronomic traits of wild Lentinus edodes strains and amino acid nutritional profile of the fruit bodies[J]. Acta Agriculturae Shanghai,2023,39(1):32-39.

DOI:10.15955/j.issn1000-3924.2023.01.06

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试菌株

由不同地点采集的野生子实体分离获得，按采集时间顺序编号(表1)，共50株。其中，2019年1—3月在浙江省庆元县采集18个野生香菇样品，编号为1—8、41—50;2019年3月在福建省龙岩市采集32个野生香菇样品，编号为9—40。

1.1.2 主要仪器及试剂

仪器：GXMQ-D-22蘑菇灭菌器(连云港国鑫食用菌成套设备有限公司)、GZX-9240MBE电热鼓风干燥箱(上海博迅实业有限公司医疗设备厂)、DT-100高速粉碎机(上海机械设备有限公司)、835-50氨基酸自动分析仪(日立公司，日本)。

试剂：硼酸、硫酸(98%)、盐酸(37%)、氢氧化锂、氢氧化钠、柠檬酸、柠檬酸钠、氯化钠，均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司;茚三酮和氨基酸分析仪所用缓冲液购自日立公司(日本)。

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1.2 试验方法

将培养料(按木屑78%、麸皮20%、石膏1%、红糖1%的配方进行预混合，加水至终含水量为60%，pH自然)装入16cm×34cm低压高密度聚乙烯袋，每袋约350g。扎口，116℃高压灭菌，保持2h，自然冷却至50—60℃后放入无菌室。继续冷却至28℃以下后，在无菌条件下接种。接种时取菌种塞入栽培袋的接种口，将接种后的菌包放培养室层架，发菌期控制温度为22—26℃，空气相对湿度为50%，发菌过程中进行1次刺孔操作，按常规方法进行转色和出菇管理，保持适当散射光，待菌包发满菌、转色并达到菌龄要求后脱袋出菇。菇盖七至八分成熟时采收，记录产量。每个菌株栽培30个菌包。

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1.3 指标测定

1.3.1 菌丝生长情况

取生长均匀的菌包，待接种口菌丝长到3cm左右开始第一次划线(H1)，5d后再次在菌丝生长边缘划线(H2)，测量H2和H1之间的距离D(mm)。每个菌株随机选5个菌包进行测定。

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1.3.2 生物转化率

1.3.3 样品中氨基酸含量

选择无损伤、无变质的香菇子实体，摘取可食部分，在45℃电热鼓风干燥箱内烘干至恒重。采用高速粉碎机将干燥子实体研磨粉碎，充分混合，四分法取样待测。依照GB 5009.124—2016的操作规程，采用酸水解法、利用氨基酸分析仪检测样品中的16种氨基酸含量(天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸和精氨酸)。

样品氨基酸含量在平行条件下测定，设3次重复，结果表示为平均值±标准差。采用SPSS22.0软件进行主成分分析(PCA)：对16种氨基酸的数据集进行标准化，通过因子分析进行降维处理，抽取主成分(PC)及向量特征贡献值。

1.3.4 氨基酸营养价值评估

以氨基酸总含量计为蛋白质含量，依据WHO/FAO/UNU发布的模式谱，计算氨基酸评分(AAS)和蛋白质消化率校正氨基酸得分(PDCAAS)，参照IOM指南计算IOM模式评分(IOMS)，以全鸡蛋蛋白质为参比蛋白计算化学评分(CS)。

2 结果与分析

2.1 野生香菇分离菌株菌丝生长情况

供试香菇菌株在培养料中均可生长，菌丝生长速度为2.87—4.93mm/d(图1)，20号、23号、12号和36号菌株的菌丝生长速度较快，40号菌株生长速度较慢。表观形态观测发现，除14号和31号菌株纤细、较弱外，其余各菌株均洁白、粗壮。

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2.2 野生香菇菌株的子实体产量和生物转化率

由表2可知，在供试栽培条件下，除16号菌株不产生子实体外，其余菌株均能产生正常的子实体，但产量差异大。10号、20号、9号、22号、32号，19号、5号、33号、27号、45号和43号菌株子实体产量相对较高、品相优良、出菇期集中，生物转化率为59.38%—83.36%。根据实际生产需求，平均袋产量达到210g的菌株才有进一步开发的价值，故将上述菌株作为优选菌株列入后续研究。总产量最高的是10号、20号和9号菌株，产量分别为291.77g/袋、290.63g/袋、282.40g/袋，生物转化率最高。10号菌株收获的子实体朵数最多，为73.57朵/袋。12号、38号菌株产量低，31号菌株出菇期长、菌包不转色。

对49个出菇菌株的菌丝生长速度、子实体产量和子实体朵数的相关性进行两两回归分析(图2)，结果显示，香菇子实体产量和朵数的一元线性回归方程R2为0.8406，拟合程度超过60%，说明产量和朵数正相关(图2A)。10号菌株产量高、朵数多，已经远远偏离趋势线，优于其他菌株。而菌丝生长速度始终在一定数值范围，与产量或朵数的回归方程的R2值较小，说明菌丝生长速度与产量或朵数不相关(图2B、图2C)。20号菌株菌丝生长速度快、产量高，偏离于趋势线。

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2.3 不同菌株栽培的香菇的氨基酸组成

由表3可知，11个优选野生香菇菌株干燥后的子实体中氨基酸的总量均在13.24%—16.29%，其中19号、20号和9号菌株的子实体中氨基酸水平较高。且含量最高的氨基酸均为鲜味氨基酸谷氨酸，其次为甜味氨基酸天冬氨酸和必需氨基酸(IAA)甲硫氨酸。各菌株IAA总量可达5.61%—6.86%，占总氨基酸(TAA)的41.13%—42.39%，达到FAO/WHO提出的理想蛋白标准(IAA/TAA≥40%)，表明上述野生菌株栽培的香菇的蛋白质具有较高的品质。

为进一步解析样品间氨基酸差异，对11个菌株中16种氨基酸水平进行主成分分析(图3)。降维抽取两个起始特征值大于1的主成分PC1和PC2，其分别解释了82.89%和9.15%氨基酸水平差异。载荷结果显示(图3A)，PC1与全部氨基酸正相关，其中11种氨基酸的载荷绝对值＞0.9(载荷＞90%)，PC2与8种氨基酸正相关、8种氨基酸负相关。得分结果表明(图3B)，19号、9号、20号、5号菌株栽培的香菇的蛋白质PC1得分较高，在其特征氨基酸含量上具有一定优势;43号和45号菌株PC2得分较高，与其他样本有一定差异;32号和27号接近原点(0，0)，其氨基酸水平处于各样本间居中位置。

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2.4 不同菌株栽培的香菇的蛋白质营养价值评价

依照WHO和IOM提出的IAA当量，将各菌株平均IAA含量折算为在蛋白质中的分布(表4)。各样品蛋白质中的IAA总含量在459.2—476.2mg/gpro，22号菌株栽培的香菇蛋白质的IAA总含量最高，各菌株存在差异，但均达到WHO和IOM模式谱要求的IAA总量，低于全鸡蛋蛋白的IAA总量。香菇蛋白质中，Met+Cys、Leu、Phe+Tyr这3种IAA当量供应更为充足。

依照WHO指南，进一步利用AAS模型评估各香菇样品蛋白质中IAA供应满足人体需求的程度。评分结果见表5。各菌株栽培的香菇蛋白质中各IAA水平均达到WHO推荐的蛋白质中IAA参考值(AAS＞100)，其中Met+Cys、Thr、Phe+Tyr得分较高。采用食用菌消化率(73%)乘以分值相对较低的IAA，不同菌株栽培的香菇蛋白质的IAA为84.0%—92.5%。

根据美国科学院医学研究所发布的指南，通过IOM模式评分发现，各菌株栽培的香菇蛋白质中各IAA均达到了模式谱值(IOMS＞100)，Met+Cys、Thr和Ile得分较高(表6)，说明香菇含有的IAA达到了IOM依据人体营养大数据对蛋白质中IAA含量设定的推荐值，是优良的蛋白质来源。

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进一步以全鸡蛋蛋白质作为参照，计算不同菌株栽培的香菇蛋白质的化学评分(表7)。结果发现，香菇蛋白质中大部分IAA的CS<100，总体营养价值不如鸡蛋蛋白质，但是Met+Cys和Thr得分较高(CS＞100)，体现出香菇蛋白质在这两种氨基酸当量上的优势。

3 讨论

本研究从浙江省庆元县和福建省龙岩市两个生态环境优良、野生种质资源丰厚的地区采集了50个菌株。它们均可在常规香菇栽培料(78%木屑和20%麸皮)上生长繁殖，其原因为白腐菌将生物基质中的木质素和生物素降解为单糖，以支持菌丝生长分化和子实体发育。50个菌株中有49个菌株可以出菇，菇盖总体较薄，鲜香菇的口感滑嫩可口，干香菇香味浓郁，口感与剁花法生产的香菇堪有一比，且其中11个菌株子实体个体大、产量高、菇质优。香菇菌株的遗传背景如基因频率、连锁平衡、遗传力等决定了其生长速度、产量、子实体颜色等性状，也对其生育期、机械化适应性、抗病虫性、抗逆性有广泛的影响。本研究中，野生菌株存在天然差异，推测与自身的遗传背景有关。生物转化的效率与真菌的水解酶含量和活性关联紧密，在栽培料不同时也受其物理化学性质影响。香菇在常规栽培料、玉米芯、玉米芯和麸皮复合配方基质的生物转化率为39.30—80.23%，本研究中11个优选菌株的生物转化率较高，达59.38%—83.36%。

优选11个菌株栽培出菇，对其蛋白质品质进一步分析，发现样品干香菇中氨基酸的总量达13.24%—16.29%，其中IAA占比为41.13%—42.39%，与金针菇等一些食用菌接近，略高于球状香菇(35.38%)，IAA/TAA均在40%以上，表明其营养价值良好。PCA方法可将因子间交互和样本数据的落点矩阵化，可从中抽取有用的变量和信息，将庞大的营养成分数据集降维，建立综合质量参数，使营养评估聚焦在核心元件上，简化评价过程，更高效地实现产品分类和质量控制。该方法已在14种食用蘑菇和桑椹、禽蛋蛋清、家畜乳、甜菜的氨基酸分析中得到应用。本研究采用PCA法评价优选菌株的香菇子实体的氨基酸水平，建立综合评估参数，可有效区分样本间差异，为产品分类和质量控制提供科学依据。香菇蛋白质中含量最高的氨基酸为谷氨酸，谷氨酸是重要的鲜味成分，具有不可替代的风味价值且对人体和环境无毒，广泛应用于调味品行业。从IAA含量、AAS、IOMS和CS评分参数来看，香菇中具有相对优势的IAA是甲硫氨酸。膳食中的甲硫氨酸是机体最重要的甲基供体，为体内还原力核心物质谷胱甘肽和生理活性物质牛磺酸、软磷脂、磷脂酰胆碱等提供必要的前体，对维持细胞的氧化还原态、免疫系统功能和肝脏稳态、心肌健康至关重要。甲硫氨酸是水果、蔬菜、豆类的限制性氨基酸，将香菇等食用菌与其他植物蛋白一起食用，有利于机体的氨基酸摄取平衡。

综上，本研究从50个野生菌株中筛选出了产量和子实体外观更优的11个菌株，对后续育种驯化具有重要指导意义。氨基酸分析结合PCA特征剖绘发现，19号、9号和20号菌株栽培的香菇在氨基酸水平上具有优势。WHO和IOM评分模型表明，优选菌株栽培的香菇蛋白质中的IAA达到指南依据人体需求推荐的参考IAA模式值，甲硫氨酸是香菇蛋白质中的优势氨基酸。本研究为进一步开展香菇优质育种，评估香菇营养价值、指导日常膳食搭配提供了科学依据。