雁北嗜藍(lán)孢孔菌固態(tài)發(fā)酵研究*

郭 尚，李艷婷**，徐莉娜，郭霄飛，李銀生，南曉潔，劉曉鋼，張紅剛，張 程，朱 敏，周 偉，陳 楠

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所，山西 太原 030031；2.山西省太原市陽曲縣農(nóng)委，山西 太原 030100；3.山西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西 臨汾 041000）

雁北嗜藍(lán)孢孔菌（Fomitiporia yanbeiensisS.Guo&L.Zhou），屬于銹革孔菌目（Hymenochaetales）銹革孔菌科 （Hymenochaetaceae） 嗜藍(lán)孢孔菌屬（Fomitiporia）[1-2]，是山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所科研人員首次在山西右玉地區(qū)沙棘樹上發(fā)現(xiàn)的，經(jīng)過生物形態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)鑒定，確立了雁北嗜藍(lán)孢孔菌的新種分類地位。經(jīng)測定，該菌子實(shí)體蛋白質(zhì)含量為16.10%、粗多糖含量為2.14%、粗脂肪含量為1.02%、氨基酸含量達(dá)12.51%，還包含黃酮類、三萜類化合物和葡聚糖等多種功能性成分，另通過小鼠試驗(yàn)表明雁北嗜藍(lán)孢菌無急性、毒性，具有極高的開發(fā)和利用價(jià)值[3]?，F(xiàn)已對雁北嗜藍(lán)孢孔菌進(jìn)行了菌絲母種固體培養(yǎng)條件研究、液體菌種培養(yǎng)條件研究和栽培基質(zhì)初步研究。

谷類作為我國的傳統(tǒng)主食，在我國的飲食文化中占有舉足輕重的作用。谷物的主要成分包括淀粉和蛋白質(zhì)，除此之外還含有一些酚類物質(zhì)。用谷物作為培養(yǎng)食用菌的原料，不僅較大地提高了谷物的營養(yǎng)價(jià)值，而且還可充分利用其中的食用菌菌絲體及其代謝產(chǎn)物，具有投資少、成本低、可大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)[4-7]。山西有著種類繁多的特色雜糧谷物，不同雜糧谷物之間的營養(yǎng)成分和理化性質(zhì)有一定差異，但并非每種物質(zhì)都可以作為食用菌的培養(yǎng)基質(zhì)。在食用菌栽培生產(chǎn)過程中，一般采用麥粒作為原種培養(yǎng)基質(zhì)，缺點(diǎn)是易吸水膨脹而導(dǎo)致霉?fàn)€、生蟲。

本試驗(yàn)選用山西地區(qū)常見的藜麥、蕎麥、小米、小麥、玉米、燕麥、黃豆、薏米、大豆、大米共10種雜糧谷物作為發(fā)酵基質(zhì)，經(jīng)固態(tài)發(fā)酵試驗(yàn)明確雁北嗜藍(lán)孢孔菌在各種谷物中的發(fā)酵特點(diǎn)，通過了解該菌的生長特性以獲得最優(yōu)質(zhì)的固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物，為該菌的開發(fā)與綜合利用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料

1.1 菌株

菌株材料采集于山西右玉地區(qū)，該地區(qū)海拔為1 352 m，位于北緯 39°59.13′、東經(jīng) 112°28.16′處；為針闊葉林和混交林地生長地帶，其寄主是沙棘樹（Hippophae rhamnoidesLinn.），子實(shí)體保藏于山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所，標(biāo)本編號(hào)為SXSYJBB1510；組織分離得到的純菌株，保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心和山西省農(nóng)科院食用菌所（編號(hào)分別為CGMCCNo.13380和 SXSYJJZ No.1510）。

1.2 材料

選用顆粒飽滿，新鮮無蟲蛀、無雜質(zhì)的優(yōu)質(zhì)小麥、玉米、大豆、藜麥、蕎麥、薏米、燕麥、蠶豆、大米、小米。

2 方法

2.1 谷物培養(yǎng)基制備

2.1.1 浸煮

按所需用量稱出雜糧谷物，淘洗去除粉末和雜物，將玉米、小麥、大豆、黃豆煮沸，以手掐無白心，又不能開花為標(biāo)準(zhǔn)，立即撈出攤于地面上晾干至不沾手（水分含量約40%）。將藜麥、蕎麥、燕麥、大米、小米水中浸泡4 h左右，撈出晾干至不沾手（水分含量約40%）。

2.1.2 配料分裝與滅菌

將浸煮好的谷物按其干質(zhì)量加入1%的碳酸鈣和1%的石膏粉，pH值自然，拌勻后分裝至玻璃瓶中，以肩高處為基準(zhǔn)，不宜過滿。每瓶裝量約為150 g（濕重）。每種谷物設(shè)置10個(gè)重復(fù)。放入高壓鍋中，121℃滅菌2 h。

2.2 接種

滅菌的谷物培養(yǎng)基放涼后，在超凈工作臺(tái)內(nèi)接種。按無菌操作要求，將活化后的斜面菌種取一小塊，切成大小為0.5 cm×0.5 cm，接種至培養(yǎng)基的中央。

2.3 培養(yǎng)與觀察

將接種后的原種瓶直立于菌種架上培養(yǎng)，培養(yǎng)室要保持清潔衛(wèi)生，通風(fēng)干澡。25℃黑暗培養(yǎng)[8]。

定期觀察記錄菌絲生長情況。同時(shí)每隔7 d測量雁北嗜藍(lán)孢孔菌菌絲在瓶內(nèi)生長的長度[9]。

從上世紀(jì)90年代末開始，歐盟對天然氣行業(yè)進(jìn)行改革。為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)包括能源在內(nèi)的共同市場，歐盟通過統(tǒng)一的改革方案和監(jiān)管機(jī)構(gòu)，打破壟斷，促進(jìn)競爭，強(qiáng)制拆分了大型能源企業(yè)的生產(chǎn)與管網(wǎng)輸送業(yè)務(wù)，將全能型的大型能源公司拆分成若干家獨(dú)立的、經(jīng)營能源輸送業(yè)務(wù)或從事能源生產(chǎn)的單一公司，實(shí)施網(wǎng)運(yùn)分離，最終形成“X+1+X”產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)。上游氣源市場和下游終端銷售市場實(shí)行多家主體自由競爭，中游輸配管網(wǎng)保持自然壟斷，實(shí)施第三方氣源的無歧視公平接入，實(shí)現(xiàn)了天然氣管網(wǎng)公平開放以及上游供應(yīng)和下游銷售環(huán)節(jié)的充分競爭（見圖2）。

3 結(jié)果與分析

3.1 雁北嗜藍(lán)孢孔菌在不同谷物培養(yǎng)基質(zhì)上的發(fā)酵情況

雁北嗜藍(lán)孢孔菌在不同谷物培養(yǎng)基質(zhì)上的發(fā)酵情況見表1。

由表1可以看出，雁北嗜藍(lán)孢孔菌在10種基質(zhì)中均能發(fā)酵，萌發(fā)時(shí)間都是1 d；在大米和薏米中發(fā)酵速度最快，菌絲生長速度分別達(dá)到2.22 mm·d-1和2.24 mm·d-1，差異不顯著，且菌絲濃密程度均較密，但大米中菌絲顏色較為潔白，而薏米中菌絲顏色略顯灰白；燕麥、小麥、玉米中發(fā)酵速度次之，菌絲生長速度都在2 mm·d-1左右，差異不顯著，但顏色發(fā)黃、灰；在大豆中雖然生長略慢，但菌絲顏色潔白且非常濃密；而在藜麥和蕎麥中接種初期菌絲濃密且潔白，但由于生長時(shí)間最長，后期出現(xiàn)菌絲發(fā)黃，菌種老化的現(xiàn)象；在大豆中菌絲生長速度為1.51 mm·d-1，雖然其生長速度較慢，但在整個(gè)生長過程中菌絲始終保持潔白、濃密的狀態(tài)。雁北嗜藍(lán)孢孔菌菌絲在小米中的發(fā)酵表現(xiàn)最差，不僅生長慢且菌絲稀疏，全程菌絲顏色黃。

表1 雁北嗜藍(lán)孢孔菌在10種谷物培養(yǎng)基中的發(fā)酵情況Tab.1 Fermentation of Fomitiporia yanbeiensis in 10 grain media

3.2 雁北嗜藍(lán)孢孔菌谷物發(fā)酵過程中不同階段的生長情況

雁北嗜藍(lán)孢孔菌谷物發(fā)酵過程中在不同階段的生長情況如圖1所示。

由圖1可以看出，在培養(yǎng)試驗(yàn)中，每種基質(zhì)設(shè)置10個(gè)重復(fù)，發(fā)酵滿瓶時(shí)間最短的是小麥、薏米和燕麥，為7周，即7周時(shí)3種基質(zhì)10個(gè)重復(fù)已全部發(fā)酵完成；玉米、黃豆次之，發(fā)酵滿瓶時(shí)間為8周；小米發(fā)酵滿瓶時(shí)間為9周，蕎麥和大豆發(fā)酵滿瓶時(shí)間為10周；藜麥發(fā)酵滿瓶時(shí)間最長，達(dá)到15周時(shí)菌絲仍沒有全部長滿瓶底，并且由于發(fā)酵時(shí)間過長，菌絲已發(fā)黃老化。

雁北嗜藍(lán)孢孔菌谷物發(fā)酵過程中不同階段的菌絲生長量趨勢基本相同，即發(fā)酵菌絲在3周內(nèi)長滿基質(zhì)上表面并開始縱向向下生長，只有小米培養(yǎng)基中的菌絲在2周內(nèi)就長滿料面上表面并開始縱向向下生長。

在小米培養(yǎng)基中，前2周的菌絲生長量達(dá)到7.8 cm，第6周的生長量降到0.3 cm，綜合計(jì)算，小米固態(tài)發(fā)酵前5周的菌絲生長量為10.9 cm，占總生長量的83%。

圖1 雁北嗜藍(lán)孢孔菌谷物發(fā)酵過程中不同階段的生長情況Fig.1 Growth of Fomitiporia yanbeiensis at the different stages of grain fermentation

在薏米、燕麥、大米3種培養(yǎng)基中，前3周的菌絲生長量分別為9.4 cm、9.7 cm、8.9 cm，第7周的生長量均降至0.2 cm，綜合計(jì)算，雁北嗜藍(lán)孢孔菌在薏米、燕麥、大米固態(tài)發(fā)酵過程中前6周菌絲生長量分別為13.2 cm、12.5 cm和13.3 cm，分別占到總生長量的99%、93%和99%。燕麥前5周發(fā)酵中的菌絲生長量為11.9 cm，占到總生長量的88.8%。

在小麥、玉米、黃豆3種培養(yǎng)基中，前3周的菌絲生長量分別為8.7 cm、8.6 cm和7.8 cm，小麥培養(yǎng)基中第7周發(fā)酵完成，其他2種第8周的生長量降至0.1 cm和0.3 cm，綜合計(jì)算，雁北嗜藍(lán)孢孔菌在小麥、玉米、黃豆固態(tài)發(fā)酵過程中前7周菌絲的生長量分別為12.3 cm、13.5 cm和12.4 cm，分別占到總生長量的100%、99%和97%。小麥中前5周發(fā)酵中的菌絲生長量為11.4 cm，占到總生長量的93%；玉米前6周發(fā)酵中的菌絲生長量為13 cm，占到總生長量的95.6%。

在藜麥培養(yǎng)基中，前3周的菌絲生長量達(dá)到8.7 cm，第12周的生長量降到0.3 cm，綜合計(jì)算，藜麥固態(tài)發(fā)酵前5周菌絲生長量為10.9 cm，占到總生長量的84.5%。

3.3 雁北嗜藍(lán)孢孔菌菌絲在不同培養(yǎng)基質(zhì)上的生長趨勢

雁北嗜藍(lán)孢孔菌菌絲在不同培養(yǎng)基質(zhì)上的生長趨見圖2。

圖2 雁北嗜藍(lán)孢孔菌菌絲在不同谷物培養(yǎng)基中的生長速度趨勢圖Fig.2 Trend of Fomitiporia yanbeiensis mycelium growth in different grain media

從圖2中可以看出，雁北嗜藍(lán)孢孔菌菌絲在10種天然培養(yǎng)基中生長的總體發(fā)酵趨勢是第1周均在2 mm·d-1以上，第2周除10號(hào)小米培養(yǎng)基外均有所下降，第3周除小米外其他9種基質(zhì)的生長速度均達(dá)到頂峰，之后基本呈現(xiàn)下降趨勢，接近滿瓶的時(shí)候生長速度最慢。10號(hào)基質(zhì)小米在第2周和第3周出現(xiàn)與其他9種基質(zhì)不同的表現(xiàn)，這是因?yàn)樵谄涔虘B(tài)發(fā)酵過程中，由于接種點(diǎn)在料面上表面的中央，10號(hào)基質(zhì)小米中的菌絲在2周內(nèi)就長滿了料面上表面，已開始縱向向下生長，加之接種后接種點(diǎn)縱向向下生長的同時(shí)還橫向向外生長，2個(gè)生長方向的生長趨勢在第2周結(jié)合在一起得到加速，所以生長速度達(dá)到頂峰；而其他9種基質(zhì)由于在前2周生長速度較慢，第3周才能達(dá)到頂峰。

4 討論

功能性食品，即具有特定營養(yǎng)功能的食品，主要適用于特定人群，在不以治療為目的的前提下，具有調(diào)節(jié)人體某種生理功能的作用。食用菌因含有高蛋白、低脂肪，且味道鮮美，被公認(rèn)為是最理想的營養(yǎng)組合和健康食品；還因含有多糖、微量元素、自由清除劑和腺苷衍生物等功能性成分，具有一定的醫(yī)療保健功能，因此食用菌功能食品的開發(fā)有著廣闊的前景和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)價(jià)值。目前，我國利用食用菌加工的功能食品有20多種，主要包括5類：飲料型、糕點(diǎn)型、膠丸型、口服液型和即食食品[10-12]。

雁北嗜藍(lán)孢孔菌是山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所科研人員首次在山西右玉地區(qū)沙棘樹上發(fā)現(xiàn)的，經(jīng)過生物形態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)鑒定，確立了雁北嗜藍(lán)孢孔菌的新種分類地位。分析其營養(yǎng)、藥用價(jià)值和急性、毒性，結(jié)果表明此菌含有豐富的蛋白質(zhì)，氨基酸組成合理，脂肪含量較低；另外還含多糖、黃酮類三萜類化合物和硒元素等多種功能性成分；通過小鼠試驗(yàn)分析，確定該菌屬無毒級(jí)別。雁北嗜藍(lán)孢孔菌味甘溫微苦，當(dāng)?shù)厝藢⑵渥鳛閭鹘y(tǒng)藥物，具有提高免疫力、抗感冒等功效，具有很高的開發(fā)和利用價(jià)值。

由于雁北嗜藍(lán)孢孔菌發(fā)現(xiàn)時(shí)間短及生境特殊，目前人工馴化栽培仍未能實(shí)現(xiàn)，對此菌的開發(fā)利用也僅限于采集野生子實(shí)體和液體發(fā)酵培養(yǎng)研究。經(jīng)測定分析，此菌液體菌絲體中功能成分含量與子實(shí)體中含量相比相差較大，菌絲體中黃酮含量是子實(shí)體含量的25.8倍，三萜類化合物含量是子實(shí)體中的4.66倍，β-葡聚糖是子實(shí)體含量的2.38倍。由此可見，相比新鮮子實(shí)體，菌絲體的功能性成分含量更高[13]。因此，采用菌絲體代替子實(shí)體進(jìn)行該菌的開發(fā)利用，可有效利用其功能成分，不僅降低試驗(yàn)成本，還可減少對野生資源的破壞。本研究主要利用食用菌菌絲體而非子實(shí)體，特別是對解決很多難以馴化野生食（藥）用真菌中特效成分的直接利用問題尤為重要。

谷物營養(yǎng)價(jià)值較高，采用絲狀真菌發(fā)酵谷物，可以提高營養(yǎng)成分含量。山西省是我國小雜糧主產(chǎn)區(qū)，主要分布于晉北、晉西北，太行和呂梁丘陵山區(qū)。山西省小雜糧資源品種豐富、產(chǎn)品品質(zhì)上乘、種植面積大且種類齊全，在國內(nèi)外享有“小雜糧王國”之稱，并以其獨(dú)特的風(fēng)味和營養(yǎng)保健功能備受現(xiàn)代人青睞。所以，就地取材，開發(fā)更多有價(jià)值的原料對于食用菌的開發(fā)利用意義重大[14-18]。

本試驗(yàn)的研究目的在于利用以雁北嗜藍(lán)孢孔菌為代表的食（藥）用真菌菌絲，在山西部分特色雜糧谷物中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)，通過培養(yǎng)過程中真菌菌絲的發(fā)酵作用平衡雜糧谷物的營養(yǎng)成分。發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)過烘干與粉碎，其中不僅含有雜糧谷物原有的豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和菌絲體的功能性成分，還含有菌絲體通過發(fā)酵產(chǎn)生的多種酶類和代謝產(chǎn)物。這些都是生產(chǎn)功能食品（如面包、蛋糕、餅干）的好原料[10-13]，因此將其稱為“雁北蕈穀食品”原料。

本試驗(yàn)中所選取的10種發(fā)酵基質(zhì)分別是小麥、玉米、黃豆、藜麥、蕎麥、薏米、燕麥、大豆、大米、小米。通過不同發(fā)酵基質(zhì)的篩選試驗(yàn)，雁北嗜藍(lán)孢孔菌在10種基質(zhì)中均能進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，即10種固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物均可作為“雁北蕈穀食品原料”。在試驗(yàn)中，將菌種接種至玻璃瓶上表面中央部位，10種發(fā)酵基質(zhì)中除小米培養(yǎng)基中的菌絲在2周內(nèi)就長滿料面上表面并開始縱向向下生長外，其他9種均在3周時(shí)間完成。10種發(fā)酵基質(zhì)中發(fā)酵速度最快的均是在前3周，可占到菌絲總生長量的60%左右，之后呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。

10種發(fā)酵基質(zhì)中雁北嗜藍(lán)孢孔菌固態(tài)發(fā)酵滿瓶時(shí)間依次為7周、8周、8周、15周、10周、7周、7周、10周、7周、9周；總體生長趨勢基本相同，但同一種培養(yǎng)基中每周的生長速度差異顯著。研究雁北嗜藍(lán)孢孔菌發(fā)酵過程中的不同階段表現(xiàn)來看，在藜麥基質(zhì)中發(fā)酵速度最慢，長勢不好，發(fā)酵滿瓶時(shí)間長達(dá)15周，但在發(fā)酵前7周菌絲生長量占到總生長量（滿瓶量）的77.3%；在蕎麥、大豆基質(zhì)中發(fā)酵速度較慢，滿瓶時(shí)間為10周，但菌絲長勢最好，在其發(fā)酵前8周菌絲生長量占到總生長量（滿瓶量）的96%～97%；小米發(fā)酵滿瓶時(shí)間為9周，但菌絲長勢最差，在發(fā)酵前5周菌絲生長量占到總生長量的84.5%；玉米、黃豆基質(zhì)中發(fā)酵滿瓶時(shí)間為8周，發(fā)酵速度較快，但在玉米中長勢較差，黃豆較好，玉米前6周發(fā)酵中菌絲生長占到總生長量的95.6%，黃豆前7周發(fā)酵中菌絲生長量占到總生長量的97%；在薏米、燕麥、大米3種基質(zhì)中，發(fā)酵速度最快，菌絲長勢較好，發(fā)酵滿瓶時(shí)間均為7周，在薏米和大米基質(zhì)中發(fā)酵前6周的菌絲生長量占總生長量99%，而在燕麥發(fā)酵前5周菌絲生長量占總生長量88.8%。

在制備“雁北蕈穀食品原料”時(shí)，可以充分利用每種谷物固態(tài)發(fā)酵過程中不同階段的特點(diǎn)，選擇好發(fā)酵前的物料裝量和發(fā)酵時(shí)間，以本次試驗(yàn)每瓶裝料150 g（濕重）計(jì)算，為達(dá)到降低生產(chǎn)成本、減少生產(chǎn)投入的目的，藜麥固態(tài)發(fā)酵可選擇裝料量為原重量的77.3%，即116 g，發(fā)酵時(shí)間為7周；小米固態(tài)發(fā)酵可選擇裝料量為原重量的84.5%，即127 g，發(fā)酵時(shí)間為5周；蕎麥、大豆固態(tài)發(fā)酵可選擇裝料量為145 g，發(fā)酵時(shí)間為8周；玉米固態(tài)發(fā)酵可選擇裝料量為143 g，發(fā)酵時(shí)間為6周；黃豆固態(tài)發(fā)酵可選擇裝料量為145 g，發(fā)酵時(shí)間為7周；薏米、大米固態(tài)發(fā)酵可選擇裝料量為150 g，發(fā)酵時(shí)間為6周；燕麥固態(tài)發(fā)酵可選擇裝料量為133 g，發(fā)酵時(shí)間為5周。

本文只研究了雁北嗜藍(lán)孢孔菌在10種雜糧谷物中的固態(tài)發(fā)酵過程，對雁北嗜藍(lán)孢孔菌在10種雜糧谷物中的固態(tài)發(fā)酵過程中的發(fā)酵趨勢、滿瓶時(shí)間、發(fā)酵速度、菌絲長勢、菌絲顏色變化、裝料量等進(jìn)行了初步的研究，下一步試驗(yàn)還需結(jié)合發(fā)酵過程中的各營養(yǎng)成分變化來尋找最佳的發(fā)酵條件。