咖啡渣部分替代蛹蟲草栽培基質(zhì)的營養(yǎng)成分及生長研究

董蕾 鄭玉璽 許嘉明 韓明

摘要： 采用咖啡渣部分替代蛹蟲草栽培基質(zhì)的米飯部分（1%、3%、6%、9%和12%），研究蛹蟲草生長指標(biāo)（子實(shí)體長度、子實(shí)體干物質(zhì)重量、生物學(xué)效率和基質(zhì)利用率）及營養(yǎng)成分（粗纖維、蛋白質(zhì)、粗脂肪及蛹蟲草多糖）。結(jié)果顯示：1%～12%咖啡渣替代量的栽培基質(zhì)，對于栽培蛹蟲草均能獲得成功，且各指標(biāo)與對照相比略有升高；其中咖啡渣替代大米基質(zhì)6%組別的子實(shí)體表現(xiàn)突出，干物質(zhì)量為13.8%±0.57%，菌包生物學(xué)效率為73.86%±1.51%，基質(zhì)利用率為58.73%±1.46%，蛹蟲草多糖含量為（207.39± 16.40 ）mg/g，顯著高于對照組（p<0.1）。結(jié)果表明：咖啡渣可以作為基質(zhì)培育蛹蟲草，其中替代6%大米基質(zhì)的蛹蟲草子實(shí)體各指標(biāo)表現(xiàn)較好，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 咖啡渣； 蛹蟲草； 配比

中圖分類號： S 567.3 + 3， S 504. 8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

文章編號： 1001 - 9499 （2018） 02 - 0016 - 04

蛹蟲草（Cordyecps militaris）為子囊菌門、肉座目，屬麥角菌科、蟲草屬的復(fù)合體[ 1 ]。野生蟲草多為麥角菌科真菌寄生在昆蟲幼蟲上的子座及幼蟲尸體的復(fù)合體，又名北冬蟲夏草、北蟲草等[ 2 ]，因其富含蟲草酸、蟲草素、蟲草多糖等有益于人體健康的物質(zhì)[ 3 - 5 ]，并易于規(guī)模化人工栽培，深受人們的喜愛。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人民生活水平不斷提高，對于咖啡的消耗量也在逐年上升。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界每天消費(fèi)咖啡的數(shù)量達(dá)20億杯以上，我國平均每年咖啡消耗量也以25%的速度逐年遞增。增加的咖啡消耗量帶來巨大的咖啡渣廢棄物，隨之產(chǎn)生了餐廚垃圾回收的社會問題。

食用菌具有很好分解纖維素、半纖維素的能力，其生長基質(zhì)往往也以木屑、棉籽殼為主。咖啡渣含有豐富的油脂、糖類和蛋白質(zhì)[ 9 ]，對于食用菌的栽培可起到良好的輔助效果。就以往研究來看，利用咖啡渣栽培金針菇、平菇、靈芝等都獲得良好效果[ 9 - 11 ]。本研究以咖啡渣作為基質(zhì)，部分替代蛹蟲草栽培基質(zhì)，通過不同比例的栽培，檢驗(yàn)栽培效果、營養(yǎng)成分，以期為咖啡渣栽培蛹蟲草提供理論依據(jù)，同時(shí)為咖啡渣的循環(huán)利用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

供試菌株來自廣東省微生物研究所食用菌研究組保育品種；咖啡渣來自星巴克中國TM，理化性狀為：含水量58%，全碳含量62.1%，全碳含量4.5%，碳氮比（C/N）為13.8；其他配料均購于市場。培養(yǎng)基配方見表1。

1. 2 方 法

蛹蟲草栽培生產(chǎn)流程見圖1。其中，配料拌料時(shí)，營養(yǎng)液配方按照表1添加配比（大米不添加），pH控制在6～7。自控發(fā)酵利用自動控制發(fā)酵罐進(jìn)行營養(yǎng)液發(fā)酵，溫度22℃，3～4天。拌料裝袋時(shí)，菌袋中以表1配方添加大米，再加入15 mL營養(yǎng)液，高壓聚丙烯薄膜和皮筋包扎封口。高壓滅菌工藝條件為121 ℃、1 h，滅菌后培養(yǎng)基放入接種室冷卻。在超凈工作臺利用漏斗將液體菌種無菌接種至菌袋中?？販仞B(yǎng)菌條件為18 ℃、遮光、相對濕度80%，5～6天肉眼可見看出菌絲生長，呈雪白色；發(fā)菌過程為10～14天，至菌絲布滿培養(yǎng)基表面并且穿過培養(yǎng)基底部之時(shí)，就可以轉(zhuǎn)移蛹蟲草到養(yǎng)菌室進(jìn)行見光培養(yǎng)。見光培養(yǎng)2～3天蛹蟲草菌絲從雪白色轉(zhuǎn)變?yōu)殚冱S色，光照時(shí)間每天不少于12 h，溫度為18～20 ℃。變色后進(jìn)入催芽階段，白天溫度保持在20～22 ℃，夜晚溫度保持在10～12 ℃，溫差為10 ℃。蛹蟲草子實(shí)體生長到達(dá)10 cm左右時(shí)，外觀為上粗下細(xì)棒狀，且子實(shí)體表面出現(xiàn)粒狀粉末的時(shí)候，即可采摘即進(jìn)入采收包裝階段。

1. 3 指標(biāo)測定與數(shù)據(jù)處理

蟲草多糖測定方法采用水浸提法。提取參考荊留萍等[ 12 ]方法，條件為：100 ℃，菌絲體∶蒸餾水=25∶1，時(shí)間5.5 h。提取液再提取2次；3次提取液合并后活性炭脫色，過氧化氯層析，采用苯酚-硫酸法測定多糖含量[ 13 ]。

干物質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（X）計(jì)算

式中，M為鮮重；m為含水率測定中烘干重量。

生物學(xué)效率（Biological Efficiency）是衡量食用菌對基質(zhì)利用情況的重要指標(biāo)。計(jì)算方法

式中，F(xiàn)fw為子實(shí)體鮮重；Sdw為基質(zhì)干重。

數(shù)據(jù)處理采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行分析，顯著性分析為ANOVA，多重比較采用LSD檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同配方蛹蟲草子實(shí)體生長情況

從圖2中可以看出，咖啡渣替代量為1%時(shí)，與空白對照沒有顯著差異，分別達(dá)到（8.62±0.62）cm（1%）和（8.52±0.31）cm（CK）；而隨著咖啡渣替代量增加，蛹蟲草子實(shí)體長度略有下降，均顯著低于1%替代量（p<0.1），12%替代量時(shí)蛹蟲草子實(shí)體長度最低，為（7.2±0.29）cm。

蛹蟲草往往以烘干形態(tài)進(jìn)行售賣，因此以干物質(zhì)重量進(jìn)行比較更有意義。圖3中可以看出，6%咖啡渣配比的蛹蟲草子實(shí)體干物質(zhì)量最高，達(dá)到13.8%± 0.57%，顯著高于1%和3%的處理（p<0.1），3%處理所得子實(shí)體干物質(zhì)量最低，為11.5%±0.8%。

一般食用菌的生物學(xué)效率為65%～75%，最高可達(dá)100%[ 14 ]。對于不同咖啡渣配比的蛹蟲草生物學(xué)效率，圖4顯示，6%處理下生物學(xué)效率最高，達(dá)到73.86%±1.51%；最低的處理為12%，為65.09%±1.38%。各處理的生物學(xué)效率均超過65%。

蛹蟲草的生長發(fā)育過程中，菌種將栽培基質(zhì)部分轉(zhuǎn)化為菌絲體，部分轉(zhuǎn)化為子座，還有部分作為能源物質(zhì)代謝后生成二氧化碳等物質(zhì)及釋放能量。因此，收獲后的栽培基質(zhì)主要包含菌絲體、代謝物質(zhì)和剩余營養(yǎng)物質(zhì)[ 15 ]。

基質(zhì)利用率呈現(xiàn)出與生物學(xué)效率相似的變化規(guī)律（圖5）。6%處理下蛹蟲草的基質(zhì)利用率最高，達(dá)到58.73%±1.46%，但6個(gè)處理間差異不顯著。

2. 2 不同配方蛹蟲草營養(yǎng)成分分析

蛹蟲草的營養(yǎng)成分選擇了蛋白質(zhì)、粗脂肪、灰分、粗纖維、多糖及咖啡因含量等指標(biāo)進(jìn)行分析。

灰分、蛋白質(zhì)、粗纖維和粗脂肪指標(biāo)均為百分比，圖6顯示，1%處理下蛹蟲草子實(shí)體粗纖維顯著高于其他處理（p<0.1），達(dá)到11.17%±1.55%；從蛋白質(zhì)含量角度分析，3%處理下蛹蟲草子實(shí)體含量顯著高于其他處理（p<0.1），達(dá)到14.48%±0.82%；同樣，3%處理的蛹蟲草子實(shí)體粗脂肪含量也顯著高于其他處理（對照組除外）（p<0.1），達(dá)到12.23%± 0.44%；所有處理下的灰分含量均無顯著差異（1%處理除外），平均在5.04%±0.58%。

在不同咖啡渣配比條件下，蛹蟲草子實(shí)體蟲草多糖含量呈現(xiàn)顯著不同（圖7）。其中6%處理下多糖含量最高，達(dá)到（207.39±16.40）mg/g，顯著高于其他各處理；9%處理和1%處理無顯著差異。

3 結(jié)論與討論

3. 1 將咖啡渣依據(jù)不同配比替代蛹蟲草培養(yǎng)基質(zhì)中的米飯部分，試驗(yàn)結(jié)果顯示，替代了部分基質(zhì)的蛹蟲草生長情況與對照相比均出現(xiàn)不同程度的增高，其中在干物質(zhì)重量、生物學(xué)效率和基質(zhì)利用率上，6%添加量的蛹蟲草菌包甚至顯著高于對照組；營養(yǎng)成分分析表明，6%添加量的蛹蟲草蟲草多糖含量也顯著高于其他組別和對照組。

3. 2 蛹蟲草蟲草多糖（CMP）是蛹蟲草含量較高的一類活性物質(zhì)，包含半乳糖、鼠李糖、葡萄糖、甘露糖等單糖，具有良好的抗腫瘤[ 18 ]、抗氧化、增強(qiáng)免疫[ 19 - 20 ]、調(diào)節(jié)血糖等功效。本研究通過對于咖啡渣替代部分基質(zhì)后發(fā)現(xiàn)，6%替代基質(zhì)后，蛹蟲草子實(shí)體的蟲草多糖含量顯著高于對照組。在其他真菌的咖啡渣栽培研究中，肖自添等[ 21 ]也發(fā)現(xiàn)，添加咖啡渣后，靈芝子實(shí)體總糖含量顯著上升，這可能與其含有豐富油脂及糖類有關(guān)，使真菌在生長過程中能夠轉(zhuǎn)化更多的單糖。

3. 3 對比不同處理下蛹蟲草的生長情況及營養(yǎng)指標(biāo)，米飯基質(zhì)由1%～12%的咖啡渣替換，蛹蟲草均能良好生長，且各項(xiàng)指標(biāo)均高于對照組。其中，以6%替代量的蛹蟲草生長情況和營養(yǎng)指標(biāo)效果最好，其CMP含量顯著高于其他組別。

參考文獻(xiàn)

[1] 何玲馬， 冰如， 張甲生， 等. 蠶蛹蟲草和冬蟲夏草化學(xué)成分的研究[J]. 中國藥學(xué)雜志， 1993， 28（5）： 279 - 280.

[2] 鄭慶偉， 康冀川. 蠶蛹蟲草人工培育及藥理作用研究進(jìn)展[J]. 貴州大學(xué)學(xué)報(bào)， 2006， 23（1）： 73-76.

[3] IONNIDIS P， COURTIS N， HABREDAKI M， et al. The polyadenylation inhibitor cordycepin cause a decline in c-MYC-mRNA levels without effecting c-MYC protein level[J]. Oncogene， 1999， 18（1）： 117-125.

[4] KOC Y， URBACO A G， SWEENEY E B， et al. Induction of apoptosis by cordycepin in ADA-inhibited TDT-positive leukemia cells[J]. Leukemia， 1996， 10（6）： 1 019-1 024.

[5] YAMAGUCHI Y， COUITIS N， PARK S J， et al. The action of cordycepin on nascent nuclear RNA and poly（A） Synthesis in regenerating liver[J]. Europ J Biochem， 1976（5）： 125-129.

[6] 肖自添， 劉明， 何煥清， 等. 咖啡渣栽培靈芝試驗(yàn)[J]. 食藥用菌， 2015， 23（3）： 196-198.

[7] 單耀忠. 用咖啡渣栽培食用菌[J]. 食藥用菌， 1980（1）： 42.

[8] Fan L.， Pandey A.， Mohan R. Soccol， C. R. Use of Various Coffee Industry Residues for the Cultivation of Pleurotus ostreatus in Solid State Fermentation[J].Acta Biotechnol， 2000， 20（1）： 41-52.

[9] 荊留萍， 杜雙田， 金凌云， 等. 8種物質(zhì)對蛹蟲草液體發(fā)酵中蟲草素及多糖含量的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2010， 38（11）： 156 - 160.

[10] 魯曉巖. 硫酸-苯酚法測定北冬蟲夏草多糖含量[J]. 食品工業(yè)科技， 2002， 23（4）： 69 - 70.

[11] 呂作舟. 食用菌400問——栽培保鮮加工菜譜[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2008.

[12] 張園園， 杜雙田， 孟勝南， 等. 基質(zhì)料水比對蛹蟲草生長發(fā)育的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2013， 41（9）： 169 - 174.

[13] 樊慧婷， 林洪生， 李杰， 等. 人工蛹蟲草子實(shí)體對Lewis肺癌荷瘤小鼠CD4+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的影響[J]. 中華腫瘤防治雜志， 2009， 16（15）： 1 130 - 1 134.

[14] Lin R， Liu H， Wu S， et al. Production and in vitro antioxidant activity of exopolysaccharide by a mutant， Cordyceps militaris SU5-08[J]. Int J Biol Macromol， 2012， 51（1-2）： 153.

[15] 張安寧， 袁書林. 不同劑量蛹蟲草菌絲體對大鼠免疫功能的影響[J]. 食品研究與開發(fā)， 2009， 30（3）： 30 - 34.

[16] 肖自添， 劉明， 何煥清， 等. 咖啡渣栽培靈芝試驗(yàn)[J]. 食藥用菌， 2015， 23（3）： 196 - 198.

第1作者簡介： 董蕾（1984-）， 女， 博士， 助理研究員， 主要從事食品生物技術(shù)的研究。

（責(zé)任編輯： 潘啟英）