近年来国内外对食用菌
蛋白质的研究越来越多,但是目前对富
秀珍菇栽培的研究较多,对富锌秀珍菇及富硒秀珍菇蛋白质的研究较少,特别是对富锌、富硒秀珍菇蛋白质功能特性鲜见报道。以富锌、富硒
平菇为材料,研究富锌、富硒秀珍菇
蛋白质结构特征及其功能特性,旨在为富硒、富锌食用菌蛋白质资源的开发利用提供参考。
秀珍菇简介
秀珍菇(Pleurotus geesteranus)作为
侧耳科侧耳属的真菌,口感鲜美,富含丰富的营养物质、蛋白质、微量元素、氨基酸及
维生素。秀珍菇的维生素B1、
维生素B2、
吡哆醇和烟碱酸的含量分别约为1.7~6.3 mg/kg、2.6~9.0 mg/kg、1.4~5.6 mg/kg及63.8~83.7 mg/kg,
叶酸含量约为124~442 μg/kg。
秀珍菇含有的
多糖不仅可以提高人体免疫力,还有
抗炎药、抗氧化的功效,维生素和氨基酸能够调节机体的神经系统,从而起到安神镇静的功效,因此适当的食用一些秀珍菇能够缓解
神经衰弱,失眠等等的症状。
富硒菇特点
平菇中还含有膳食纤维类的物质,能够促进肠胃蠕动,排出肠道内的废弃物,因此食用秀珍菇有助于减肥瘦身,并且在减肥瘦身的同时还能保证营养物质的摄入。秀珍菇
多肽富含17种氨基酸,对
羟基自由基、DPPH自由基有很强的清除能力。
秀珍菇不仅肉质脆嫩,纤维含量少,口感特佳,味道鲜美,而且营养丰富,营养价值相当于牛奶,其所含有的多体被验证具有抗肿瘤的功能,其子实体内又富含优质菌体蛋白和人体所需的17种氨基酸及多种微量元素,是一种营养价值极高的珍稀食用菌。
硒是一种人体所必需的微量元素,具有抗癌、抗氧化(衰老)和提高人体免疫力、拮抗重金属等生物学特性。随着人们逐渐对健康更加重视,富硒的有机产品越来受到人们的追捧。研究已经表明,食用菌具有较强的富硒和耐硒能力。适量的补硒能够对人体起到积极作用,但是过量补硒则会对人体产生危害。国家标准《富硒农产品》(gh/t 1135-2017)中规定的食用菌中的总硒含量需控制在0.10-5.00mg/kg。
现有的富硒
秀珍菇在栽培时,一般是在栽培料中直接加入硒盐,虽然工艺简单,但受栽培料中硒盐的分布不均匀、ph值不稳定等因素,不仅使得有机硒转化能力降低,而且子实体的硒含量不稳定,要么容易超出国家标准,要么就是同批次或者不同批次产品硒含量相差太大,严重影响质量稳定性,不利于质量把控。
如何提供一种富硒秀珍菇的栽培方法,不仅能够提高秀珍菇栽培过程中的有机硒转化能力,而且子实体中硒含量适量且稳定,是目前急需解决的问题。
抗肿瘤功能
研究发现,
平菇多糖具有抗肿瘤的功能,对酒精性肝病具有较好的抗氧化和保护作用。其多糖-蛋白复合物可抑制
肝癌细胞的增殖,可激发动物的免疫系统,表现出显著的抗
白血病能力。
秀珍菇可抑制
小鼠H22实体移植瘤生长,其中中、高剂量组抑瘤率分别达到 47. 47%和48. 80%,已接近阳性药
环磷酰胺CTX的抑瘤效果( 55. 08%),可能是通过保护免疫器官提高机体免疫力来达到抑瘤固本效果。秀珍菇菌丝及子实体富含硒,硒是谷胱甘肽
过氧化物酶(GSH-Px)的组成成分,位于活性中心,GSH-Px
催化过氧化物分解,降低或消除膜脂过氧化物所产生的
自由基,保护细胞膜结构和功能的完整性。70年代,人们发现硒化合物有抗肿瘤作用。流行病学研究发现,地区血硒水平或硒摄入量与地区肿瘤死亡率呈负相关。硒化合物能调控
细胞信号传导途径,调控
细胞周期,诱导癌细胞凋亡。
研发成果
中南大学
钟世安教授团队,联合
中青医药(广东)有限公司技术团队从富硒秀珍菇中分离出天然硒
多糖Se-POP-3和Se-POP-21,并发现其该两种有效成分具有以下作用:
1.Se-POP-3在体外可降低人
胃癌细胞MGC-803和人结肠癌细胞HCT-116细胞的生存能力,能诱导癌症细胞凋亡并抑制其迁移,潜在的抗癌机制是Se-POP-3可以破坏癌症细胞中
BAX/Bcl-2蛋白的比率并抑制上皮-间充质转化(EMT)。
2.Se-POP-21能强力清除DPPH和
羟基自由基。细胞实验表明,Se-POP-21可降低人肺腺癌细胞A549、人
卵巢癌细胞SKOV3、人
肝癌细胞HepG2和人
乳腺癌细胞MCF-7细胞的活力,诱导A549细胞凋亡,抑制A549细胞转移。其潜在机制是Se-POP-21抑制癌细胞的上皮到间质转化。
3.体外细胞实验表明,Se-POP-21能上调CD80/CD86的表达,并通过激活调节NF-κB蛋白,促进RAW264.7细胞分泌NO、ROS、TNF-α、IL-1β和IL-6,发挥免疫调节作用。
近年来国内外对食用菌
蛋白质的研究越来越多,但是目前对富硒
秀珍菇栽培的研究较多,对富锌秀珍菇及富硒秀珍菇蛋白质的研究较少,特别是对富锌、富硒秀珍菇蛋白质功能特性鲜见报道。
大连民族大学生命科学学院,生物技术与资源利用教育部重点实验室的刘思杉、 洁*、朱淑珍等人以富锌、富硒秀珍菇为材料,研究富锌、富硒秀珍菇
蛋白质结构特征及其功能特性,旨在为富硒、富锌食用菌蛋白质资源的开发利用提供参考。
成分分析
含量分析
由表1可知,7 个
平菇样品中的
蛋白质质量分数在19.87%~25.41%之间,富锌秀珍菇的蛋白含量随着锌含量的增加而减小,但均高于CK;而富硒秀珍菇的蛋白质含量随着硒含量的增加,先增加后减少。富锌秀珍菇Zn200中总蛋白质量分数最高,为25.41%,比CK提高18.35%;富硒秀珍菇Se60粗蛋白质量分数最高,为62.92%,提高了7.63%。该结果说明适宜的锌、硒含量能提高秀珍菇内蛋白质的含量。选择适宜浓度下栽培获得的富锌
平菇和富硒秀珍菇,对其
蛋白质中的锌含量和硒含量进行分析,结果表明在Zn350秀珍菇中锌含量为65.38 mg/kg,其中
生物蛋白锌含量为21.70 mg/kg,占总锌的33.19%;Se20秀珍菇中硒含量为103.78 mg/kg,其中蛋白硒含量为23.87 mg/kg,占总硒的23.00%。由于各样品蛋白质结合的锌、硒含量不同,蛋白质空间结构改变,
溶解度改变,同一条件下提取出的蛋白量存在差异,导致蛋白提取率出现了升高或降低的情况,
秀珍菇Se20的蛋白提取率最大,达到29.05%。
蛋白质组分分析
富锌、富硒秀珍菇样品的总蛋白质含量以及蛋白质组分在总蛋白含量中所占百分比如表2所示。利用连续累进法提取的蛋白质共6 个组分,其中蛋白质组分I是白蛋白;组分II是球蛋白;组分III是醇溶蛋白;组分IV是类醇溶蛋白物质;组分V是类谷蛋白物质;组分VI是谷蛋白。由蛋白质组分结果可知,在所有秀珍菇样品中,组分I白蛋白含量最高,其次是组分II球蛋白,而组分IV类醇溶蛋白物质含量最低。由表2可见,富锌、富硒后
平菇的白蛋白和球蛋白含量与CK比具有显著差异,其中富锌、富硒秀珍菇白蛋白含量降低,球蛋白含量升高,但白蛋白仍为含量最高的蛋白组分。增加秀珍菇
蛋白质中白蛋白、球蛋白的含量,其营养价值也会随之升高。
表面疏水性分析
由图1可以看出,富锌、富硒秀珍菇蛋白的
溴酚蓝结合量均高于CK,说明富锌、富硒秀珍菇蛋白质的表面疏水基团暴露高于CK,因此表面
疏水性优于CK。另外,富锌、富硒秀珍菇蛋白质的表面疏水性随着锌、硒含量的增加逐渐增大。分析其原因可能是锌、硒的结合使蛋白质的内部环境发生改变,β-折叠和无规卷曲相对含量较高时,蛋白质空间结构变的松散,
疏水性氨基酸残基暴露于蛋白质分子表面,从而使表面疏水性能升高。表面疏水性大有利于
蛋白质的乳化作用,但会降低对水的亲和力,无益于持水性。
蛋白质游离巯基及二硫键含量分析
如图2所示,富锌、富硒
平菇中Se60蛋白质的
巯基含量最高(0.699 μ
摩尔/g),Zn350蛋白质的二硫键含量最高(1.159 μmol/g),但均低于CK。随着富锌秀珍菇中锌含量的增加,基含量逐渐减少,而二硫键含量先增加后减少;而富硒秀珍菇所测得的巯基含量随硒含量的增加先上升后下降,二硫键随硒含量的增加先下降后上升。
蛋白质二级结构分析
由表3可以看出,
秀珍菇蛋白质存在4 种二级结构,而且不同秀珍菇样品中蛋白质的二级结构含量不同。其中,Zn500的α-螺旋相对含量最高,为18.89%,Zn350的相对含量最低,为11.53%。CK的β-折叠相对含量最高,为39.24%。在这7 个
平菇样品的β-转角中,Se60的相对含量最低,为32.94%,其他样品都在33.5%以上。Zn350的无规卷曲相对含量低于其他样品,为11.91%,其他在13.43%~20.31%之间。Zn200、Zn350秀珍菇
蛋白质的α-螺旋、β-折叠与空白组对比明显降低,β-转角相对含量升高,而Zn500的α-螺旋和β-折叠相对含量降低,分析其原因可能是
硫酸锌添加量过高抑制了Zn500秀珍菇对锌的吸收,秀珍菇中锌含量减少,二级结构各含量同另外两个富锌样品比较出现差异。
蛋白质SDS-PAGE分析
由于
平菇蛋白质中白蛋白含量最高,且溶于水中。因此,以秀珍菇白蛋白样品进行SDS-PAGE分析其组成,如图3所示。分析由软件Quantity one(Bio-Rad)处理后的凝胶图谱,可知秀珍菇白蛋白样品的蛋白质分子质量主要分布在32.4~40.3 kDa之间,部分样品的光密度曲线不同,故而样品所含有的蛋白条带数也不同,蛋白条带的丰度也有所不同,分子质量为32.44 kDa的蛋白条带在Zn200、Zn350和Zn500中丰度较高,在富硒样品中丰度相对低,分子质量为40.3 kDa的富硒样品丰度升高。结合表4分析,Zn500、Zn350、Zn200都含有2 个蛋白条带,而Se20、Se60、Se100以及CK均含有3 个条带,并且Zn500、Zn350的蛋白含量显著提高,其余样品蛋白含量与CK相比降低,这说明富锌
平菇小分子白蛋白含量增加,总体分子质量变小,富硒秀珍菇大分子白蛋白含量增加,总体分子质量变大。通过Kjeldahl法测秀珍菇样品提取到的白蛋白中的蛋白含量,由表4可知,这7 个秀珍菇蛋白质量浓度在2.76~3.83 mg/mL之间,明显可以看出富锌秀珍菇的蛋白含量较富硒的多,且富硒秀珍菇白蛋白中的蛋白含量均低于CK。
蛋白质功能特性分析
体外消化率分析
如图4所示,Zn500的蛋白质体外消化率高于其他富锌、富硒
平菇样品,但明显低于CK,Se100的体外消化率最低,为38.61%。富锌秀珍菇随锌含量的增加,体外消化率呈先减小后增大的趋势;而富硒秀珍菇随硒含量的增大,体外消化率呈先增大后减小的趋势,但变化不大。该结果表明人体(或动物)在摄入等量秀珍菇后,富锌、富硒的秀珍菇蛋白质消化和吸收量较小。
持水性及持油性分析
如图5所示,富锌秀珍菇
蛋白质的持水性和持油性随着锌含量的增大均逐渐减小,且持水性比持油性的变化小;另外,富锌
平菇蛋白质的持水性及持油性均低于CK,这说明富锌秀珍菇与CK相比,持水性能及持油性能均降低。富硒秀珍菇持油性随着硒含量的增加而逐渐减小,且富硒秀珍菇与CK相比持油性能较差;此外,富锌秀珍菇的持水性随硒含量的增大,呈现先减小后增大的趋势,同时可以看出Se100的持水性接近但小于CK。
起泡性及泡沫稳定性分析
由图6可以看出,富锌秀珍菇
蛋白质的起泡性都比CK高,其中起泡性最高为Zn200(137.50%),并且随着富锌秀珍菇中锌含量的增加,起泡性呈先减小后增大的趋势;富硒
秀珍菇蛋白质的起泡性均低于CK,起泡性最低的为Se20(66.67%),富硒秀珍菇的蛋白起泡性与硒含量呈正相关。
如图7所示,CK蛋白质的泡沫稳定性随着时间的延长而逐渐降低,而富锌
平菇蛋白质泡沫稳定性的变化趋势与CK相同,但其稳定性比CK差。相对而言,富硒秀珍菇
蛋白质的泡沫稳定性较好,Se60在30、60、90 min的泡沫稳定性均为最高,且高于CK。
电泳结果显示富硒秀珍菇蛋白质与富锌样和CK相比具有更多的大分子质量蛋白,分子间作用力更强,因此具有更高的泡沫稳定性。
综上所述,富锌秀珍菇蛋白质的起泡能力高,但泡沫稳定性差;而富硒秀珍菇蛋白质的起泡能力较低,但泡沫稳定性较好,这也验证了蛋白质的发泡能力越强,泡沫稳定性越弱,两者通常是相反的这一说法。
乳化性及其稳定性分析
由图8所示,富锌秀珍菇
蛋白质的乳化性随着锌含量增加而逐渐上升,并且其乳化性与乳化稳定性呈负相关,其中Zn500的乳化性最高。与富锌
秀珍菇蛋白质不同,富硒秀珍菇蛋白质在硒含量逐渐增大时,其起泡性呈先减小后增大的趋势,并且所有富硒秀珍菇蛋白质的乳化性都优于CK,其中Se100的乳化性最高,乳化稳定性与乳化性变化趋势一致。Zn200和Se20的乳化稳定性最高,优于CK和其他锌、硒浓度的秀珍菇蛋白质乳化稳定性。
结 论
WS/T 578.3—2017《中国居民膳食营养素参考摄入量 第3部分微量元素》中规定,锌的推荐摄入量为成人12.5 mg/d(男),7.5 mg/d(女),可耐受最高摄入量为40 mg/d;硒的推荐摄入量为成人60 μg/d,可耐受最高摄入量为400 μg/d。按照此标准,富锌
平菇每天摄入100 g(干基)以下是适宜和安全的。由于秀珍菇对硒具有强富集能力,在20~100 mg/kg硒添加量下栽培,富硒秀珍菇硒含量可达100 mg/kg以上,可作为富硒食品营养强化剂开发利用。通过栽培适宜浓度的富锌、富硒食用菌,研究其
蛋白质及
多糖等组成物质的性质以获得富锌、富硒食用菌的功能产品,对发展富锌、富硒食用菌产业具有重要的推动作用。