香菇與猴頭菇菌種對2種小麥基質(zhì)固體發(fā)酵菌質(zhì)營養(yǎng)的影響

劉明明，雷志華，黃蘇靜，張 茵，龐姣姣，楊宗渠

(鄭州師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450044)

猴頭菇(Hericiumerinaceus)素有“山珍猴頭，海味燕窩”的稱號，以其營養(yǎng)價值較高聞名，營養(yǎng)頗豐，味道鮮美，其猴頭多糖能夠提高超氧化酶的活力，促使神經(jīng)因子合成，并具有抗衰老等較高的醫(yī)療保健功能作用。香菇(Lentinulaedodes)是高蛋白、低脂肪食用菌，含有多糖、多種氨基酸和維生素，味道鮮美，香氣沁人，營養(yǎng)豐富，素有“植物皇后”之美譽，具有提高免疫力，延緩衰老，防癌抗癌，降血壓、血脂及膽固醇等醫(yī)療功效[1-3]。

小麥?zhǔn)侨祟愔饕募Z食作物，其含有人類所需的植物蛋白質(zhì)和礦質(zhì)營養(yǎng)元素，但小麥營養(yǎng)成分中人類必需氨基酸的含量較少并且其微量元素較低。菇類在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的豐富酶系可將小麥中的大分子物質(zhì)降解，利于人體吸收，且發(fā)酵中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物使小麥的營養(yǎng)成分更加豐富和均衡。通過微生物發(fā)酵產(chǎn)生相應(yīng)的酶可改變小麥中糖分、淀粉和蛋白質(zhì)等物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，改善小麥的營養(yǎng)成分并提高其營養(yǎng)價值[4]。有研究表明，香菇、猴頭菇菌絲體的營養(yǎng)成分、生理活性物質(zhì)的含量及保健功效均與子實體一致[5-6]，為此，國內(nèi)已進(jìn)行了液體發(fā)酵培養(yǎng)菌絲體的研究，但因投資大、工藝較復(fù)雜、產(chǎn)品有異味而未能實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用[7-8]；目前關(guān)于香菇和猴頭菇固體發(fā)酵研究也較少，且主要集中在發(fā)酵條件的研究上[9-10]；以小麥為培養(yǎng)基質(zhì)對菇類進(jìn)行固體發(fā)酵也罕有報道。鑒于此，本研究以小麥為固體培養(yǎng)基質(zhì)，利用固體發(fā)酵技術(shù)，研究賽德麥601和豫農(nóng)416小麥作為基質(zhì)對香菇和猴頭菇固體發(fā)酵后菌質(zhì)營養(yǎng)成分的含量，旨在為提高小麥的營養(yǎng)價值、豐富谷物發(fā)酵食品，探索小麥轉(zhuǎn)化增值的新途徑提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 菌種 猴頭菇菌株R73，香菇菌株9608，均引自河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所食用菌研究開發(fā)中心。

1.1.2 小麥品種 賽德麥601，豫農(nóng)416，均由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)提供。

1.1.3 試劑 蛋白胨、酵母和瓊脂膏為北京奧博星生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)；蔗糖、KH2PO4和MgSO4均為國產(chǎn)分析純；維生素B1為華中藥業(yè)股份有限公司生產(chǎn)10 mg規(guī)格片劑。

1.1.4 培養(yǎng)基 1) 母種用PDA加富培養(yǎng)基。馬鈴薯200 g切成小塊，加蒸餾水1 000 mL煮沸20 min，4層紗布過濾，再分別稱取蔗糖20 g、蛋白胨1 g、酵母膏2 g、KH2PO41.5 g、MgSO41 g、維生素B10.01g和瓊脂20 g加入濾液中，加熱攪拌，待試劑充分溶解后補足蒸餾水到1 000 mL，分裝到試管中，加蓋乳膠塞，于121℃溫度下高壓蒸汽滅菌30 min后，取出制斜面?zhèn)溆谩?) 小麥固體培養(yǎng)基。稱取適量的賽德麥601和豫農(nóng)416小麥籽粒，涼水浸泡約24 h充分吸水，煮沸15 min以小麥充分吸漲而不裂開為度，將煮沸后的小麥瀝干水分，鋪開晾干至不粘手為宜，然后分別分裝到25 mm×200 mm試管內(nèi)，透氣封口膜封口，于121℃溫度下高壓蒸汽滅菌2 h后，取出備用。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗設(shè)6個處理：CK1，賽德麥601；CK2，豫農(nóng)416；A，香菇-賽德麥601；B，香菇-豫農(nóng)416；C，猴頭菇-賽德麥601；D，猴頭菇-豫農(nóng)416。將擴大培養(yǎng)后的猴頭菇R73及香菇9608菌種分別接種到裝有賽德麥601和豫農(nóng)416培養(yǎng)基質(zhì)的試管內(nèi)，其中，CK1和CK2各6支試管，A～D各30支試管。25℃條件下培養(yǎng)、觀察菌絲長勢及滿瓶的時間(d)，達(dá)到滿瓶的試管不再記錄菌絲長勢，但仍要與其他未達(dá)滿瓶的樣品一起繼續(xù)培養(yǎng)。待全部樣品菌絲完全長滿試管再繼續(xù)培養(yǎng)5 d后停止培養(yǎng)，將試管內(nèi)的培養(yǎng)物(菌質(zhì))分別轉(zhuǎn)移到搪瓷托盤內(nèi)，50℃條件下烘烤5 h，再在70℃條件下繼續(xù)烘干至恒重，密封保存?zhèn)溆肹8]。

1.2.2 指標(biāo)測定

1) 營養(yǎng)成分檢測將對照和處理菌質(zhì)分別烘干，分別參照GB5009.9—2016、GB 5007.9—2016和GB 5009.5—2016(第一法)測定對照和處理菌質(zhì)淀粉、還原糖及蛋白質(zhì)含量。樣品中淀粉及蛋白質(zhì)含量變化以增長率(Y1)表示，還原糖含量變化以增長倍數(shù)(Y2)表示。

Y1=(N1-N0)/N0×100%

Y2=(N1-N0)/N0

式中，N0為接種前成分含量，N1為培養(yǎng)結(jié)束后成分含量。

2) 菌絲長勢與菌絲生長指數(shù)(I)。觀察菌絲長勢，按5分制評分：5分為菌絲長勢濃密，均勻；4分為菌絲長勢濃密，較均勻；3分為菌絲長勢較濃密，較均勻；2分為菌絲長勢較稀疏，較均勻；1分為菌絲長勢稀疏，不均勻。

I=N·V

式中，N表示菌絲長勢評分，V表示菌絲生長速率，即菌絲鋪滿試管的長度除以天數(shù)(cm/d)[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥固體培養(yǎng)基中猴頭菇及香菇菌絲的生長

從表1看出，香菇在豫農(nóng)416固體培養(yǎng)基的菌絲生長指數(shù)略高于賽德麥601，接種第2天菌絲均開始萌發(fā)，但滿瓶時間豫農(nóng)416較賽德麥601早4 d，菌絲長勢均濃密潔白且分布均勻；猴頭菇在賽德麥601固體培養(yǎng)基的菌絲生長指數(shù)略高于豫農(nóng)416，接種第3天菌絲均開始萌發(fā)，但滿瓶時間賽德麥601較豫農(nóng)416早5 d，菌絲長勢不均勻，表現(xiàn)在試管上部菌絲濃密，已部分出菇，而試管下部菌絲稀疏，菌絲總體烏白，且達(dá)到滿瓶后持續(xù)培養(yǎng)的5 d內(nèi)菌絲生長速度較快(圖1)。

表1 不同品種小麥固體培養(yǎng)基上菌絲生長情況Table 1 Mycelial growth of L.edodes and H.erinaceus on solid media of different wheat varieties

注：A，香菇-賽德麥601；B，香菇-豫農(nóng)416；C，猴頭菇-賽德麥601；D，猴頭菇-豫農(nóng)416。Note：A.L.edodes-Saidemai 601; B.L.edodes-Yunong 416; C.H.erinaceus-Saidemai 601; D.H.erinaceus-Yunong 416.圖1 培養(yǎng)30 d時香菇及猴頭菇菌絲的生長Fig.1 Mycelial growth of L.edodes and H.erinaceus on solid media of different wheat varieties after 30 d culture

2.2 不同處理小麥基質(zhì)固體培養(yǎng)發(fā)酵后基質(zhì)營養(yǎng)成分的變化

2.2.1 淀粉含量 由表2可知，發(fā)酵完成后不同小麥的基質(zhì)淀粉含量較對照均呈下降趨勢。其中，香菇-賽德麥601和香菇-豫農(nóng)416基質(zhì)中淀粉的降解率分別為23.66%和24.42%，猴頭菇-賽德麥601和猴頭菇-豫農(nóng)416中淀粉的降解率分別為13.10%和16.44%。同時，接種香菇對2種小麥基質(zhì)中淀粉的降解率均高于接種猴頭菇，且接種香菇和猴頭菇對豫農(nóng)416基質(zhì)淀粉的降解率均略高于賽德麥601。

表2 接種香菇及猴頭菇2種小麥基質(zhì)固體發(fā)酵后菌質(zhì)中淀粉的含量Table 2 Starch content in fungal substance of two wheat varieties’substrate inoculated with L.edodes and H.erinaceus aftersolid fermentation %

2.2.2 還原糖含量 由表3可知，發(fā)酵完成后不同小麥基質(zhì)固體發(fā)酵后基質(zhì)中還原糖的含量較對照均呈增加趨勢。其中，香菇-賽德麥601和香菇-豫農(nóng)416基質(zhì)中還原糖的增長倍數(shù)分別為61.9倍和12.0倍，遠(yuǎn)高于猴頭菇的2.0倍和3.4倍；且基質(zhì)中還原糖的增長率賽德麥601均高于豫農(nóng)416。

表3 接種香菇及猴頭菇2種小麥基質(zhì)固體發(fā)酵后菌質(zhì)中還原糖的含量Table 3 Reducing sugar content in fungal substance of two wheat varieties’substrate inoculated with L.edodes and H.erinaceus after solid fermentation %

2.2.3 蛋白質(zhì)含量 從表4看出，發(fā)酵完成后不同小麥固體發(fā)酵后基質(zhì)中蛋白質(zhì)的含量較對照均呈增加趨勢。其中，香菇/猴頭菇-賽德麥601基質(zhì)的蛋白質(zhì)含量均較對照增加11.0%，而豫農(nóng)416基質(zhì)的蛋白質(zhì)含量增加略有差異，香菇為16.0%，猴頭菇為12.0%。

表4 接種香菇及猴頭菇2種小麥基質(zhì)固體發(fā)酵后基質(zhì)中蛋白質(zhì)的含量Table 4 Protein content in fungal substance of two wheat varieties’ substrate inoculated with L.edodes and H.erinaceus after solid fermentation %

3 結(jié)論與討論

不同小麥基質(zhì)對香菇和猴頭菇菌絲生長情況各不相同，其中香菇在豫農(nóng)416固體培養(yǎng)基中菌絲生長要優(yōu)于賽德麥601，而猴頭菇則恰好相反，賽德麥601固體培養(yǎng)基更適宜于其菌絲的生長，但在同一種小麥固體培養(yǎng)基中香菇的菌絲長勢要遠(yuǎn)高于猴頭菇，其綜合性狀表現(xiàn)良好，但同等培養(yǎng)條件下，猴頭菇子實體早于香菇出現(xiàn)。2種基質(zhì)中香菇對淀粉的降解率均高于猴頭菇，香菇和猴頭菇對豫農(nóng)416淀粉的降解率均略高于賽德麥601。固體發(fā)酵后，不同小麥基質(zhì)固體發(fā)酵后基質(zhì)中蛋白質(zhì)的含量較對照均增加，其中香菇/猴頭菇-賽德麥601菌質(zhì)的蛋白質(zhì)含量均增加11.0%，香菇/猴頭菇-豫農(nóng)416菌質(zhì)中蛋白質(zhì)的含量增加略有差異，香菇-豫農(nóng)416為16.0%，猴頭菇-豫農(nóng)416為12.0%。

有研究表明，菇類在發(fā)酵過程中均能產(chǎn)生α-淀粉酶、纖維素酶及β-葡萄糖苷酶等，可以將大分子的淀粉、總糖和膳食纖維等水解成小分子物質(zhì)還原糖，最終導(dǎo)致還原糖的含量顯著增加[4,7,12-14]。該研究結(jié)果表明，2種小麥基質(zhì)經(jīng)過香菇和猴頭菇固體發(fā)酵后，菌質(zhì)中淀粉含量顯著降低，而還原糖的含量顯著升高。原因可能是香菇和猴頭菇菌絲體在生長過程中消耗谷物的營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生淀粉酶，使得淀粉在酶的作用下被分解成還原糖，從而還原糖的含量增加。由于香菇和猴頭菇菌絲體在發(fā)酵過程中產(chǎn)生酶的種類或含量可能存在差異，且2個菌株對淀粉的降解能力與培養(yǎng)基質(zhì)有關(guān)。因此，在2種小麥基質(zhì)固體培養(yǎng)基中香菇菌絲體對淀粉的降解能力均遠(yuǎn)大于猴頭菇。

據(jù)報道，谷物經(jīng)過菇類固體發(fā)酵后蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值得到提高，增加了必需氨基酸的含量，主要原因是在發(fā)酵期間菇類在分解谷物中蛋白質(zhì)的同時又利用分解的產(chǎn)物合成自身蛋白質(zhì)，改善產(chǎn)物中氨基酸的種類及含量，如猴頭菇可以顯著增加玉米粉中色氨酸和賴氨酸的含量[15-16]。本研究的結(jié)果顯示，不同品種小麥固體培養(yǎng)基經(jīng)香菇和猴頭菇固體發(fā)酵后，發(fā)酵產(chǎn)物中總蛋白的含量均較對照組增大，說明香菇和猴頭菇菌絲體具有分解谷物中營養(yǎng)成分的同時還具有利用分解的產(chǎn)物合成蛋白質(zhì)的能力。

接種香菇及猴頭菇小麥基質(zhì)固體發(fā)酵后可以改善其多糖成分，并可以使某些不易消化的大分子物質(zhì)水解成易于人體吸收的小分子物質(zhì)，同時可提高蛋白質(zhì)含量，從而提高小麥的營養(yǎng)價值。因而，通過接種香菇及猴頭菇經(jīng)固體發(fā)酵可將小麥等谷物轉(zhuǎn)變成多種特殊功能的食品，對谷物食品的開發(fā)與利用具有重要意義，具有廣闊的開發(fā)前景。