基于主成分分析的白灵菇预煮液酶解研究

王肖莉 薛淑静 周 明，2 李 露 程 薇，2 关 健 杨 德（.湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，湖北 武汉 430064；2.湖北农业科技创新中心农产品加工与核农技术分中心，湖北 武汉 430064）

白灵菇中含有大量的真菌多糖，能增强机体免疫功能，具有抗病毒和抗肿瘤作用［3，4］。预煮工艺是白灵菇生产罐头等必备的生产工序，在该过程中大量营养成分会溶于预煮液中。郑桂香等［5］发现平菇杀青后干物质损失高达23.45%；Biekman等［6］也提出双孢菇在漂烫过程中会损失部分甘露醇。在实际生产中预煮液基本处于废弃状态，极浪费资源。关于预煮液的应用研究主要集中在制作酱油、食醋、浸膏等初级加工方面［7－9］。本课题组［10］前期对白灵菇预煮液的主要营养风味进行评价，开发了沙拉酱产品。但预煮液中残留有大量的白灵菇碎片且褐变严重，影响了后续加工产品的品质，目前尚无相关研究。酶技术不仅可以有效破坏食用菌细胞壁的致密结构，促进多糖、蛋白质等功能物质溶出，还可将大分子物质酶解为小分子物质，改善产品风味。本研究拟以游离氨基酸、可溶性糖、亮度L＊、绿红值a＊、蓝黄值b＊为评价指标，通过主成分分析法筛选不同的生物酶，对预煮液进行品质影响分析，以期改善预煮液的色度和风味，进一步提高预煮液的营养价值。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

白灵菇预煮液：可溶性固形物为2%，吉阳食品（广水）有限公司；

食用菌水解酶A01、纤维素酶：酶活力1万U/g，南宁庞博生物工程有限公司；

食用菌水解酶A02：酶活力10万U/g，南宁庞博生物工程有限公司；

中性蛋白酶、风味蛋白酶：酶活力6万U/g，武汉市华顺生物技术有限公司；

木瓜蛋白酶：酶活力6 000U/mg，武汉市华顺生物技术有限公司。

初中数学，我们对单动点的问题研究得比较深刻，例如探究其轨迹路径，从而为解决后续问题(最值，路径长等)提供依据.可是在复习阶段，笔者遇到了一类比较有意思的问题，在2018年中考中也有现身——双动点下的第三动点问题，笔者痴迷其中，并做了相关研究，请教了物理老师，对“杠杆原理”和“速度的分解与合成”作重新认知，却又兜兜转转，一晌顿悟，借高中的向量原理和法则可解决该类问题，与读者分享.

1.2 主要仪器与设备

全自动色差计：SC－80C型，北京康光仪器有限公司；

紫外可见分光光度计：752型，上海光谱仪器有限公司；

折光仪：WAY－2W型，上海精密科学仪器有限公司；

笔式pH计：RPB20型，上海罗素科技有限公司。

1.3 试验方法

分别采用食用菌水解酶A01、食用菌水解酶A02、纤维素酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶6种酶对白灵菇预煮液进行酶解，酶解条件见表1，加酶量均为0.2%，以游离氨基酸、可溶性糖含量和亮度L＊、绿红值a＊、蓝黄值b＊为评价指标进行分析。

表1 6种酶的酶解条件Table 1 The hydrolysis conditions of six enzymes

1.4 指标测定

（1）可溶性固形物：采用折光仪法；

（2）可溶性糖的测定：按NY/T 1278—2007执行；

（3）游离氨基酸的测定：按GB/T 8314—2002执行；

（4）色差的测定：采用SC－80C全自动色差计L＊值、a＊值、b＊值模式测定，其中L＊值表示明度指数，随着L＊的增大，亮度越大，越接近于白色；a＊值表示绿红指数，a＊＝0时为灰色，a＊＞0时，取值越大越接近于纯红色，反之越小越接近于纯绿色；b＊值表示蓝黄指数，b＊＝0时为灰色，b＊＞0时，取值越大越接近纯黄色，反之越小越接近于纯蓝色［11］。

1.5 数据分析

采用Excel 2010和DPS 7.05进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 酶解对白灵菇预煮液品质的影响

由表2可知，酶解对白灵菇预煮液游离氨基酸含量变化有极显著影响（P＝0.000 1），其酶解效果顺序为中性蛋白酶＞食用菌水解酶A01＞木瓜蛋白酶＞风味蛋白酶＞食用菌水解酶A02＞纤维素酶。对于游离氨基酸来说，蛋白酶的作用效果要优于纤维素酶，这与酶的作用机理相关。纤维素酶是通过破坏细胞壁的致密结构，促进细胞内有效成分溶出；而蛋白酶是直接作用于蛋白质，将其降解为分子量较小的活性寡聚肽、氨基酸等。风味蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶3种蛋白酶中风味蛋白酶的效果最差，主要是因为风味蛋白酶是内切酶和外切酶的混合酶，其主要作用是从蛋白质末端切除疏水氨基酸，使末端疏水氨基酸游离，以降低苦味等不良风味；木瓜蛋白酶和中性蛋白酶均具有较强的蛋白降解能力，其中，中性蛋白酶效果最好。

表2 酶种类对白灵菇预煮液游离氨基酸和可溶性糖含量的影响Table 2 Effect of six enzymes on the content of free amino acid and resolvable sugar in Pleurotus nebrodensis cooking juices（n＝3）

表2 酶种类对白灵菇预煮液游离氨基酸和可溶性糖含量的影响Table 2 Effect of six enzymes on the content of free amino acid and resolvable sugar in Pleurotus nebrodensis cooking juices（n＝3）

同列中不同英文字母表示在P＝0.05水平上有显著性差异，有相同字母则差异不显著；↓ 表示与对照相比，下降率。

酶种类游离氨基酸含量/（mg·mL－1）提高率/%可溶性糖含量/（10－2 mg·g－1）提高率/%对照 1.09±0.131e — 33.50±2.82d —食用菌水解酶 A01 1.56±0.025b 43.1 41.06±2.75bc 22.57食用菌水解酶 A02 1.21±0.030d 11.1 34.50±3.35d 3.00纤维素酶 1.07±0.027e ↓1.8 47.33±1.62a41.28中性蛋白酶 1.69±0.017a55.0 37.70±3.05cd 12.50木瓜蛋白酶 1.53±0.010b 40.3 42.87±2.41ab 27.97风味蛋白酶 1.40±0.020c 28.4 46.27±1.55a 38.12

酶解对白灵菇预煮液可溶性糖含量变化有极显著影响（P＝0.000 1），其酶解效果顺序为纤维素酶＞风味蛋白酶＞木瓜蛋白酶＞食用菌水解酶A01＞中性蛋白酶＞食用菌水解酶A02。就可溶性糖来说，纤维素酶的作用效果优于蛋白酶，食用菌水解酶A01优于食用菌水解酶A02。食用菌水解酶A01与食用菌水解酶A02是复合酶，各种酶之间的相互作用还需进一步研究。

由图1可知，纤维素酶、风味蛋白酶可以明显提高预煮液的亮度L＊；以a＊值降低量为评价指标，酶解效果顺序为风味蛋白酶＞木瓜蛋白酶＞中性蛋白酶＞纤维素酶＞食用菌水解酶A02＞食用菌水解酶A01。

中性蛋白酶使预煮液的b＊值加大，即预煮液黄色稍加重，其余酶均降低了预煮液的黄色，其中纤维素酶、风味蛋白酶、木瓜蛋白酶降低的幅度稍大。

图1 酶对白灵菇预煮液的L＊、a＊、b＊值影响Figure 1 Effect of six enzymes on the L＊，a＊，b＊value in Pleurotus nebrodensis.cooking juices

2.2 基于主成分分析的酶解效果评价

对样品的游离氨基酸、可溶性糖、L＊、a＊、b＊进行主成分分析，结果见表3。每个主成分皆反映了一定的原始变量的信息，特征值代表主成分反映原始变量信息的数量，其总和为原始变量的个数，即为5。对原始数据进行处理，处理公式（1）～（4）：

式中：

xij——第i个样品第j个指标；

——标准化处理的数值；

样本相关系数矩阵的计算：

式中：

用雅克比方法求相关系数矩阵R的特征值（λ1，λ2，…，λp）和相应的特征向量ai＝（ai1，ai2，…，aip）（i＝1，2，…，p）。

其每个主成分系数计算公式［15］：

得出W1＝0.718，W2＝0.282；综合得分：Yi＝AiW1＋BiW2。由表4可知，风味蛋白酶酶解样品得分最高，其次是木瓜蛋白酶和纤维素酶酶解样品，对照样品的综合得分最低。

表3 主成分的特征值及累计方差贡献率表Table 3 Table principal compounds cumulated variance contribution rate

表4 不同样品标准化主成分得分及排名Table 4 Value and ranking between different samples of the comprehensive evaluation

3 结论

以游离氨基酸、可溶性糖、亮度L＊、绿红值a＊、蓝黄值b＊为评价指标，采用主成分分析法比较了食用菌水解酶A01、食用菌水解酶A02、纤维素酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、风味蛋白酶对白灵菇预煮液的酶解效果，得出风味蛋白酶酶解效果最好。风味蛋白酶提高了白灵菇预煮液的游离氨基酸和可溶性糖含量，同时使预煮液更加清澈、透亮，可为提高其加工产品质量提供参考。

1 赵占军，张勇，李毅，等.白灵菇生理生化研究进展［J］.山西农业科学，2012，40（3）：292～294.

2 薛淑静，李露，关键，等.白灵菇预煮液主要营养与风味分析评价［J］.农产品加工，2013（10）：81～83.

3 胡清秀，邓华平.百灵侧耳栽培技术的研究［J］.食用菌学报，2001，8（4）：38～42.

4 杨海燕，张照红，谭惠林，等.阿魏菇乙醇提取对S（180）对小鼠免疫功能的影响［J］.食品研究与开发，2008，29（7）：43～45.

5 郑桂春，李凤翔，崔喜江，等.平菇杀青液的加工利用二例［J］.河北农业科技，1990（10）：25.

6 Biekman E S A，Kroese－Hoedeman H I，Schijvens E P H M.Loss of solutes during blanching of mushrooms（Agaricus bisporus）as a result of shrinkage and extraction［J］.Journal of Food Engineering，1996（28）：139～152.

7 刘才江，周兴光.蘑菇浸膏和蘑菇酱油生产技术［J］.食品科学，1988（8）：62～63.

8 赵瑞英，郭素贤.蘑菇调味品的加工［J］.蔬菜，2009（2）：26.

9 赵世萍，文有林，肖倬殷，等.蘑菇预煮水的综合利用［J］.四川医学院学报，1977（1）：30～34.

10 薛淑静，李露，关健，等.利用白灵菇副产物加工沙拉酱工艺配方研究［J］.北京工商大学学报（自然科学版），2011，29（6）：37～38.

11 公丽艳，孟宪军，刘乃侨，等.基于主成分与聚类分析的苹果加工品质评价［J］.农业工程学报，2014，30（13）：276～285.

12 郭建华，郭宏文，邹东恢，等.白酒酒醅发酵过程中酶活与酯类生成的相关性分析与主成分分析［J］.食品与发酵工业，2003，39（11）：44～49.

13 于秀林，任雪松.多元统计分析［M］.北京：中国统计出版社，1998：154.

14 Xu Zi－xiang，Zhou De－yun，Luo Yi－ran.Fuzzy neural network based on principal component［J］.Computer Engineering and Applications，2006，42（5）：34～36.

15 于筑红，王知松，郑文宇，等.不同包装条件干辣椒风味化合物的主成分分析［J］.中国食品学报，2014，14（1）：285～292.