玉米漿發酵液對杏鮑菇營養價值和非揮發性呈味物質含量的影響

李 晶 鄭喜群 劉曉蘭

(1. 黑龍江八一農墾大學，黑龍江 大慶 163319；2. 齊齊哈爾大學，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

濕法制備玉米淀粉時，玉米浸泡水經濃縮形成的副產物——玉米漿，具有可溶性蛋白含量高、黏度大、色澤深和易吸水的特點。據報道[1]，中國每年生產2 450萬t玉米淀粉，約產生80萬～90萬t玉米漿。目前玉米漿除少量用作發酵培養基外，主要被噴在玉米皮上(噴漿玉米皮)，作為飼料出售，但因為色澤深、口感差、易霉變、難貯藏，應用效果不佳。姜未公等[1]研究發現通過微生物發酵制得的玉米漿發酵液，氨基酸態氮含量高達2.3%，可溶性蛋白質含量高達18.22%，糖含量高達8.60%，具有廣闊的應用潛力。

杏鮑菇(Pleurotuseryngii)也被稱為“平菇之王”，是藥食兩用的珍貴食用菌[2]。其品質的重要指標是風味物質[3]與蛋白質營養價值。風味包括香味與滋味[4]，香味主要依賴于揮發性風味成分；滋味則取決于其非揮發性呈味物質的種類及含量[5-7]。杏鮑菇具有獨特的滋味，主要歸因于其含有的游離氨基酸、5′-核苷酸、可溶性糖(醇)、有機酸等小分子物質[8]。食用菌品質的優良也可以利用蛋白質營養價值評價體系反映。

目前，杏鮑菇培養基質的主要組成有棉籽殼、木屑、玉米芯、玉米粉、豆粕、米糠、麩皮等等。通常還以少量的糖、石膏粉、碳酸氫鈣等為輔料。研究[9-10]證明，杏鮑菇培養基質組成成分對其產量、生產成本、風味物質和營養價值等品質有著直接的影響。但近期受到國內外環境影響，豆粕、麩皮等氮源價格攀升，急需尋求替代氮源。玉米漿發酵液不僅含有食用菌生長所需的氮源、碳源和生長因子等營養物質，而且價格低廉，來源廣泛。研究擬以玉米漿發酵液部分替代麩皮用于培養杏鮑菇，分析不同培養基質組成對杏鮑菇子實體營養價值和呈味物質的影響，旨在為玉米漿的綜合利用提供新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

雜木屑、麩皮、石灰、石膏：武漢周玉麟食用菌研究所；

杏鮑菇菌種、玉米漿發酵液：黑龍江八一農墾大學植物蛋白功能因子研究與開發實驗室；

乙酸、酒石酸、蘋果酸、乳酸、抗壞血酸、琥珀酸、檸檬酸、延胡索酸、海藻糖、甘露醇和阿拉伯糖標準品：上海源葉生物科技有限公司；

5′-核苷酸(5′-GMP、5′-CMP、5′-UMP、5′-IMP、5′-XMP、5′-AMP)標準品：上海安譜實驗科技股份有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

超凈工作臺：SW-CJ型，蘇州安泰空氣技術有限公司；

立式壓力蒸汽滅菌器：SX-500型，上海天美有限公司；

全溫振蕩培養箱：ZQZY-C8V型，上海知楚儀器設備公司；

氨基酸自動分析儀：LA8080型，日立科學儀器有限公司；

高效液相色譜：1200型，美國安捷倫公司。

1.2 方法

1.2.1 培養基質配方 采用常規工廠化培養基質配方為對照組，配方(CK)：雜木屑78%、麩皮20%、蔗糖1%、石灰1%、石膏1%。按照與對照組培養基質碳氮比相同的原則，根據前期試驗結果確定試驗組配方：雜木屑86%、麩皮5%、玉米漿發酵液6%、蔗糖1%、石灰1%、石膏1%。

1.2.2 培養方法 挑取1 cm3大小的菌種接于搖瓶中培養。選用17 cm×35 cm的聚丙烯菌袋，按照常規方法拌料，裝袋，套環封口，121 ℃滅菌2 h。接種后于26 ℃下發菌，菌絲滿袋后開口，開始出菇管理。待菇體成熟采摘。

1.2.3 氨基酸含量測定 隨機選取兩組各3袋成熟子實體，清洗去泥根，切片。經過冷凍干燥、粉碎處理得到菇粉。氨基酸含量采用氨基酸分析儀測定。

1.2.4 蛋白質營養價值評價

(1)化學評分(CS)：參照文獻[11]。按式(1)計算。

(1)

式中：

cs——化學評分，%；

m1——試驗蛋白質相對氨基酸含量，g；

m2——雞蛋蛋白質氨基酸含量，g。

(2)必需氨基酸指數(EAAI)和生物價(BV)：采用Seligson等[12]的方法。EAAI還可以用于計算生物價(BV)，按式(2)、式(3)計算。

(2)

BV=1.09×EAAI-11.7，

(3)

式中：

EAAI——必需氨基酸指數；

BV——生物價；

P——待測蛋白質中必需氨基酸的含量，%；

S——標準雞蛋白中對應必需氨基酸的含量，%；

n——待測蛋白質中必需氨基酸的個數。

(3)必需氨基酸相對比值(EAARR)：采用趙建幸[13]的方法，按式(4)計算。

(4)

式中：

EAARR——必需氨基酸相對比值；

R——待測蛋白質中必需氨基酸含量與標準雞蛋白中對應必需氨基酸含量的比值；

n——待測蛋白質中必需氨基酸的個數。

(4)營養指數(NI)：采用FAO[14]提出的方法。按式(5)計算。

(5)

式中：

NI——營養指數；

PP——蛋白質的百分含量，%。

1.2.5 有機酸含量測定 采用高效液相色譜法[15]。

1.2.6 可溶性糖醇測定 采用液相色譜法[16]。

1.2.7 5′-核苷酸測定 采用高效液相色譜法[17]。

1.2.8 等量鮮味濃度值(EUC)計算 參照文獻[18]。采用谷氨酸鈉(mono sodium glutamate，MSG)的含量來表示，按式(6)計算。

Y=∑aibi+1 218(∑aibi)(∑ajbj)，

(6)

式中：

Y——等量鮮味濃度值，g MSG/100 g；

ai——鮮味氨基酸，g/100 g；

aj——呈鮮核苷酸含量，g/100 g；

bi——呈鮮氨基酸相對谷氨酸的值；

bj——呈鮮核苷酸相對 5′-肌苷酸的值；

1 218——協同作用常數。

1.2.9 統計分析 采用SPSS 22.0、Microsoft Excel進行統計學分析。

2 結果與討論

2.1 玉米漿發酵液對杏鮑菇子實體營養價值的影響

2.1.1 氨基酸組成和含量 氨基酸的組成和含量直接決定了食物蛋白質的優良程度。由表1可知，試驗組杏鮑菇中總氨基酸含量顯著高于對照組(P<0.05)。其中，谷氨酸含量是對照組的1.30倍；亮氨酸含量是對照組的2.00倍；丙氨酸含量是對照組的1.21倍；必需氨基酸含量是對照組的1.19倍。試驗組氨基酸含量高可能與玉米漿發酵液的加入有關。玉米漿發酵液中含有大量氨基酸和多肽，進入菌絲體中實現了氮的轉移。而試驗組的蘇氨酸、酪氨酸和甘氨酸含量低于對照組，可能是由于氨基酸的不均衡性導致的，與任亞倩等[19]的研究結果類似。

2.1.2 化學評分(CS) CS值越接近雞蛋蛋白模式，蛋白營養價值越高。由表2可知，杏鮑菇中苯丙氨基酸和酪氨酸含量相對缺乏，是第一限制氨基酸，而亮氨酸、甲硫氨酸和半胱氨酸異常豐富，造成了必需氨基酸的組成平衡性與雞蛋蛋白模式具有較大差異，所以CS值離散度較高。試驗組杏鮑菇的CS值為50.31，高于對照組CS值48.93，是對照組的102.8%，表明其營養價值更高。氨基酸組成的這種不平衡的特性在香菇、金針菇、雙孢菇等多種食用菌中均存在[20]。杏鮑菇可能也存在氨基酸組成不均衡性。

表1 氨基酸組成與含量?Table 1 The composition of amino acids (n=3)

表2 化學評分(CS)Table 2 Chemistry score

2.1.3 必需氨基酸指數(EAAI)和生物價(BV) EAAI和BV是評價蛋白的必需氨基酸和被人體利用的程度。由表3可知，在EAAI評價模式中，試驗組EAAI值比對照組的高出20.52，表明試驗組的相對營養價值更高。在BV評價模式中，試驗組BV值比對照組的高出13.38，一定程度上反映了試驗組在人體內的消化吸收率要高于對照組。說明試驗組必需氨基酸的含量和組成均有所改善，更利于人體吸收。

表3 必需氨基酸指數(EAAI)和生物價(BV)Table 3 Essential amino acid index (EAAI)and biovalent (BV)

2.1.4 必需氨基酸相對比值(EAARR)和營養指數(NI)

EAARR表示越接近100，蛋白的利用率越高。NI是綜合蛋白質含量與其氨基酸組成雙因素來反映蛋白質價值。待測蛋白質NI越高，營養價值越高。由表4可知，試驗組杏鮑菇子實體EAARR值大于1，表示營養相對過剩，對照組EAARR值小于1，表示營養相對不足，且試驗組EAARR的數值更接近1，表明試驗組營養價值比對照組更高些。試驗組杏鮑菇子實體NI值比對照組高9%，表明在該評價體系下，試驗組杏鮑菇子實體營養價值相對更高。綜合這兩個指標，試驗組的營養價值均變好，可能是試驗組培養基質的氮源更容易被吸收所致。

2.2 玉米漿發酵液對非揮發性呈味物質的影響

2.2.1 可溶性糖和多元醇含量 由表5可知，試驗組和對照組中杏鮑菇可溶性糖或多元醇含量最高的是海藻糖，其次是甘露醇、葡萄糖，阿拉伯糖含量最低。兩組之間，甘露醇、葡萄糖和阿拉伯糖含量差異顯著(P<0.05)，其中試驗組的阿拉伯糖和甘露醇含量分別是對照組的1.45，1.37倍。海藻糖具有溫和的甜度可以提高菌菇的品質；甘露醇是唯一檢測到的糖醇，其含量對食用菌產生的甜味有直接影響。玉米漿發酵液是含有大量分子量低的肽和大分子蛋白質的速效、長效氮源，可使杏鮑菇子實體利用蛋白迅速積累營養量，使子實體可溶性糖或醇含量上升。

表4 必需氨基酸相對比值(EAARR)和營養指數(NI)Table 4 The relative ratio of essential amino acids (EAARR)and Nutrition index (NI)

表5 可溶性糖和多元醇含量?Table 5 The content of soluble sugar and polyol (n=3)

2.2.2 有機酸含量 食用菌有機酸與風味物質的形成代謝密切相關。試驗從杏鮑菇子實體中檢測出6種有機酸，見表6。由表6可知，試驗組有機酸總含量顯著高于對照組(P<0.05)。有機酸含量升高可能是玉米漿發酵液培養基質中多糖含量豐富，分解糖類時產生大量有機酸。試驗組杏鮑菇蘋果酸、琥珀酸、酒石酸、抗壞血酸含量均較對照組高，其中蘋果酸含量最高，是對照組的3.1倍，為主要有機酸；琥珀酸含量比對照組提高了0.214 mg/kg。琥珀酸與鈉鹽具有良好的呈鮮效果，同時，參與氨基酸、揮發性酯類以及芳香族化合物的合成，一定程度上影響其他風味物質的合成代謝[21-23]。其中添加玉米漿組的檸檬酸含量可能是由于檸檬酸參與三羧酸循環被消耗，并生成了氨基酸，與上述試驗組氨基酸含量提高的結論相符。

2.2.3 呈味氨基酸 由表7可知，杏鮑菇含豐富的呈味氨基酸，其中鮮味氨基酸含量試驗組比對照組高0.309 g/100 g，是對照的1.06倍。甜味氨基酸含量試驗組比對照組高1.055 g/100 g，是對照組的1.13倍。甜味物質的存在可以掩蓋苦味，有助于提升食用菌的整體風味。甜味氨基酸在杏鮑菇子實體中含量最高，甜味氨基酸與鮮味物質相互作用會有提鮮的效果，其趨勢與甜味氨基酸總量正相關。經玉米漿發酵液培養后的味道更為鮮美，其原因與上述部分氨基酸含量提高有關。

表6 有機酸含量?Table 6 The content of organic acid (n=3) mg/kg· DW

表7 芳香族氨基酸含量?Table 7 Aromatic amino acid content (n=3) g/100 g

2.2.4 5′-端核苷酸及EUC評價 由表8可知，杏鮑菇中檢測到5′-AMP、5′-GMP和5′-IMP，3種5′-端核苷酸對鮮味有突出貢獻作用。5′-核苷酸與谷氨酸鈉共同存在時，能增強鮮味協同作用，增加杏鮑菇的鮮味。試驗組鮮味核苷酸含量比對照組的高出0.91 mg/100 g。試驗組EUC值(595.14 g MSG/100 g)比對照組高出29.49 g MSG/100 g。Mau等[24]將EUC劃分為4個水平，利用該劃分標準可直接評價食用菌的呈鮮活性。第1水平EUC>1 000 g MSG/100 g，第2水平為100～1 000 g MSG/100 g，第3水平為10～100 g MSG/100 g，第4水平為<10 g MSG/100 g。試驗杏鮑菇EUC值均屬于第2水平。說明玉米漿發酵液對杏鮑菇鮮味物質含量和EUC值有明顯的提高作用，可能與玉米漿發酵液培養基質中富含生長因子B族維生素有關，參與形成輔酶，催化底物核酸生成核苷酸物質，使核苷酸含量增加[25]。

表8 呈鮮核苷酸含量?Table 8 Umami nucleotide content (n=3) mg/100 g

3 結論

采用玉米漿發酵液部分替代傳統培養杏鮑菇基質中的氮源，能顯著提高杏鮑菇子實體營養價值和非揮發性呈味物質含量。其中杏鮑菇子實體營養價值評價體系化學評分、必需氨基酸指數、生物價、必需氨基酸相對比值及營養指數水平顯著提高，說明杏鮑菇子實體營養價值提高。同時，杏鮑菇子實體呈鮮、呈甜氨基酸、可溶性糖或醇、有機酸、呈鮮5′-核苷酸含量和等量鮮味濃度值也顯著提高。有關玉米漿發酵液對杏鮑菇揮發性香氣物質的影響還有待進一步研究。