香菇與猴頭菇菌種對2種小麥基質固體發酵菌質營養的影響

劉明明，雷志華，黃蘇靜，張 茵，龐姣姣，楊宗渠

(鄭州師范學院 生命科學學院，河南 鄭州 450044)

猴頭菇(Hericiumerinaceus)素有“山珍猴頭，海味燕窩”的稱號，以其營養價值較高聞名，營養頗豐，味道鮮美，其猴頭多糖能夠提高超氧化酶的活力，促使神經因子合成，并具有抗衰老等較高的醫療保健功能作用。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、血脂及膽固醇等醫療功效[1-3]。

小麥是人類主要的糧食作物，其含有人類所需的植物蛋白質和礦質營養元素，但小麥營養成分中人類必需氨基酸的含量較少并且其微量元素較低。菇類在發酵過程中產生的豐富酶系可將小麥中的大分子物質降解，利于人體吸收，且發酵中產生的代謝產物使小麥的營養成分更加豐富和均衡。通過微生物發酵產生相應的酶可改變小麥中糖分、淀粉和蛋白質等物質的結構，改善小麥的營養成分并提高其營養價值[4]。有研究表明，香菇、猴頭菇菌絲體的營養成分、生理活性物質的含量及保健功效均與子實體一致[5-6]，為此，國內已進行了液體發酵培養菌絲體的研究，但因投資大、工藝較復雜、產品有異味而未能實現規模化生產應用[7-8]；目前關于香菇和猴頭菇固體發酵研究也較少，且主要集中在發酵條件的研究上[9-10]；以小麥為培養基質對菇類進行固體發酵也罕有報道。鑒于此，本研究以小麥為固體培養基質，利用固體發酵技術，研究賽德麥601和豫農416小麥作為基質對香菇和猴頭菇固體發酵后菌質營養成分的含量，旨在為提高小麥的營養價值、豐富谷物發酵食品，探索小麥轉化增值的新途徑提供理論依據。

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，均引自河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所食用菌研究開發中心。

1.1.2 小麥品種 賽德麥601，豫農416，均由河南農業大學提供。

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

1.1.4 培養基 1) 母種用PDA加富培養基。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，取出制斜面備用。2) 小麥固體培養基。稱取適量的賽德麥601和豫農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，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 試驗設計 試驗設6個處理：CK1，賽德麥601；CK2，豫農416；A，香菇-賽德麥601；B，香菇-豫農416；C，猴頭菇-賽德麥601；D，猴頭菇-豫農416。將擴大培養后的猴頭菇R73及香菇9608菌種分別接種到裝有賽德麥601和豫農416培養基質的試管內，其中，CK1和CK2各6支試管，A～D各30支試管。25℃條件下培養、觀察菌絲長勢及滿瓶的時間(d)，達到滿瓶的試管不再記錄菌絲長勢，但仍要與其他未達滿瓶的樣品一起繼續培養。待全部樣品菌絲完全長滿試管再繼續培養5 d后停止培養，將試管內的培養物(菌質)分別轉移到搪瓷托盤內，50℃條件下烘烤5 h，再在70℃條件下繼續烘干至恒重，密封保存備用[8]。

1.2.2 指標測定

1) 營養成分檢測將對照和處理菌質分別烘干，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淀粉、還原糖及蛋白質含量。樣品中淀粉及蛋白質含量變化以增長率(Y1)表示，還原糖含量變化以增長倍數(Y2)表示。

Y1=(N1-N0)/N0×100%

Y2=(N1-N0)/N0

式中，N0為接種前成分含量，N1為培養結束后成分含量。

2) 菌絲長勢與菌絲生長指數(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(cm/d)[11]。

2 結果與分析

2.1 小麥固體培養基中猴頭菇及香菇菌絲的生長

從表1看出，香菇在豫農416固體培養基的菌絲生長指數略高于賽德麥601，接種第2天菌絲均開始萌發，但滿瓶時間豫農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固體培養基的菌絲生長指數略高于豫農416，接種第3天菌絲均開始萌發，但滿瓶時間賽德麥601較豫農416早5 d，菌絲長勢不均勻，表現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，且達到滿瓶后持續培養的5 d內菌絲生長速度較快(圖1)。

表1 不同品種小麥固體培養基上菌絲生長情況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416；C，猴頭菇-賽德麥601；D，猴頭菇-豫農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 不同處理小麥基質固體培養發酵后基質營養成分的變化

2.2.1 淀粉含量 由表2可知，發酵完成后不同小麥的基質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416基質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416基質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種小麥基質固體發酵后菌質中淀粉的含量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，發酵完成后不同小麥基質固體發酵后基質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416基質中還原糖的增長倍數分別為61.9倍和12.0倍，遠高于猴頭菇的2.0倍和3.4倍；且基質中還原糖的增長率賽德麥601均高于豫農416。

表3 接種香菇及猴頭菇2種小麥基質固體發酵后菌質中還原糖的含量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 蛋白質含量 從表4看出，發酵完成后不同小麥固體發酵后基質中蛋白質的含量較對照均呈增加趨勢。其中，香菇/猴頭菇-賽德麥601基質的蛋白質含量均較對照增加11.0%，而豫農416基質的蛋白質含量增加略有差異，香菇為16.0%，猴頭菇為12.0%。

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

3 結論與討論

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

有研究表明，菇類在發酵過程中均能產生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還原糖，最終導致還原糖的含量顯著增加[4,7,12-14]。該研究結果表明，2種小麥基質經過香菇和猴頭菇固體發酵后，菌質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物質產生淀粉酶，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酵過程中產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基質有關。因此，在2種小麥基質固體培養基中香菇菌絲體對淀粉的降解能力均遠大于猴頭菇。

據報道，谷物經過菇類固體發酵后蛋白質的營養價值得到提高，增加了必需氨基酸的含量，主要原因是在發酵期間菇類在分解谷物中蛋白質的同時又利用分解的產物合成自身蛋白質，改善產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]。本研究的結果顯示，不同品種小麥固體培養基經香菇和猴頭菇固體發酵后，發酵產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成分的同時還具有利用分解的產物合成蛋白質的能力。

接種香菇及猴頭菇小麥基質固體發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水解成易于人體吸收的小分子物質，同時可提高蛋白質含量，從而提高小麥的營養價值。因而，通過接種香菇及猴頭菇經固體發酵可將小麥等谷物轉變成多種特殊功能的食品，對谷物食品的開發與利用具有重要意義，具有廣闊的開發前景。