食药用菌固态发酵竹笋壳生产功能性饲料研究

梁磊，黄清铧，张柳莲，王庆福，陈瑞荣，康佩姿

（广州甘蔗糖业研究所，广东省植物纤维综合利用工程技术研究开发中心，广州市植物纤维综合利用重点实验室，广东广州510316）



食药用菌固态发酵竹笋壳生产功能性饲料研究

梁磊，黄清铧，张柳莲，王庆福*，陈瑞荣，康佩姿

（广州甘蔗糖业研究所，广东省植物纤维综合利用工程技术研究开发中心，广州市植物纤维综合利用重点实验室，广东广州510316）

本试验利用3株不同食药用菌（赤芝、朱红密孔菌、树舌灵芝）对竹笋壳进行固态发酵，通过观察发酵前后笋壳纤维结构，以及对发酵后笋壳粗蛋白质、多糖、总黄酮和纤维含量进行测定，分析不同食药用菌固态发酵笋壳情况。结果表明，食药用菌发酵后笋壳纤维结构被严重破坏，发酵后粗蛋白质和多糖含量均显著提高，3株食药用菌发酵后多糖含量均增加2倍以上，粗蛋白质含量至少提高了51%，其中赤芝发酵后粗蛋白质含量均提高了104%；固态发酵后笋壳总黄酮含量有所降低，但抗氧化性并未明显降低。

食药用菌；笋壳；固态发酵；功能饲料

竹笋壳中含有糖类、黄酮类等物质，具有较强的抗氧化作用，同时其富含粗纤维、含氮物等，且质地疏松，是食药用菌栽培的理想生物质原料（林珊等，2012）。竹笋壳经过食药用菌培养后，剩余的菌糠中富含大量的蛋白质、脂肪、矿物质元素、粗纤维、生物活性成分等，营养价值明显提高，且适口性好，是饲料加工生产的理想原料（张雅雪等，2013；曹启民等，2013）。然而目前报道的利用笋壳培养的食药用菌主要是平菇、蘑菇、榆黄蘑等（宋瑞生等，2014；李海彬等，2013）。因此开展笋壳培养食药用菌菌糠成分分析及功能研究，不仅拓展了笋壳高值化利用方向，变废为宝，提高经济效益，而且在环境保护方面有重要意义。

1　材料与方法

1.1试验材料

1.1.1供试菌株赤芝、树舌灵芝、朱红密孔菌，由本实验室保藏。

1.1.2主要试验仪器马弗炉，天津泰斯特仪器公司；扫描电镜，荷兰Phenom公司；UV-2550紫外可见分光光度计，日本岛津。

1.2试验方法

1.2.1发酵培养菌株经PDA固体平板活化后，以打孔器（10 mm）打孔，接种到装有竹笋壳的组培瓶中（含水量65%左右），每瓶接5片菌种，共分4组，分别为赤芝组、朱红密孔菌组、树舌灵芝组和对照组，每组3瓶，置于25℃条件下培养，观察每组菌丝体生长情况，培养30 d后，取样进行组分分析。

1.2.2纤维组分分析纤维素和半纤维素的提取方法参照王庆福等（2014）的方法，分别测定纤维素提取液中的六碳糖和半纤维素提取液中的五碳糖，并计算出纤维素与半纤维素含量。其中纤维素的测定以葡萄糖量为横坐标（x），吸光度（A）为纵坐标（y），得到线性回归方程为：y=0.0064x-0.0141，R2=0.9991。半纤维素的测定以木糖量为横坐标（x），吸光度（A）为纵坐标（y），得到线性回归方程为：y=0.0501x+0.0412，R2=0.9996。

1.2.3笋壳纤维结构取对照组竹笋壳和试验组的样品，在扫描电子显微镜下观察3个菌株对笋壳降解情况。

1.2.4发酵产物营养成分测定及其抗氧化能力分析多糖测定：竹笋壳固体发酵物，于60℃干燥箱中烘干至恒重，粉碎，精确称样品粉末1 g，置蒸馏瓶中，加水40 mL，沸水回流提取1 h，重复2次，减压抽滤，浓缩至滤液体积的20%左右，离心去沉淀，上清液加入4倍体积的无水乙醇沉淀，过夜。4000 r/min离心10 min，弃去上清液，沉淀用80%乙醇清洗3次，蒸馏水溶解并定容至100 mL并摇匀。多糖测定方法采用蒽酮-硫酸比色法（Lin等，2014）。以葡萄糖量为横坐标（x），吸光度（A）为纵坐标（y），绘制标准曲线，得回归方程为：y= 0.0049x+0.0073，R2=0.9997。

黄酮类测定：称取处理好的竹笋壳2 g，加入60 mL 60%的乙醇溶液，在80℃，微波600 W，超声波500 W条件下提取15 min，浸提结束后减压抽滤，并将滤液置于100 mL容量瓶中，加60%乙醇定容至刻度并摇匀。黄酮类测定方法才采用亚硫酸钠-硝酸铝比色法（林珊等，2012），以芦丁量为横坐标x，吸光度A为纵坐标y，绘制标准曲线，得回归方程为：y=12.32x-0.0013，R2=0.9997。

粗蛋白测定方法参照GB/T 6432-1994。

DPPH自由基清除率测定参照Jing和Liang（2013）的方法。2 mL样品液加入2 mL DDPH储备液，摇匀反应30 min，于517 nm处测吸光度，清除率计算公式为：

式中：S为样品自由基清除率，%；A为样品加入DDPH反应后吸光度，A0为乙醇加入DDPH后吸光度。

2　结果与讨论

2.1纤维组分分析结果笋壳纤维成分测定结果见图1。由图1可见，未经发酵处理的笋壳纤维素和半纤维素含量分别为32.09%和33.79%。3株食药用菌对笋壳主要纤维成分的降解率结果见表1。表1结果显示，3个菌株对笋壳纤维均具有较强的降解能力，赤芝、朱红密孔菌和树舌灵芝对竹笋壳纤维的总降解率分别为53.54%、28.12%和52.53%；赤芝与树舌灵芝对竹笋壳纤维的降解效果相近，对笋壳纤维素和半纤维素的降解规律基本一致，两菌株对笋壳纤维素和半纤维素降解效果差异不显著，降解率为50%～55%；而朱红密孔菌对笋壳纤维的降解率为30%左右，明显低于赤芝和树舌灵芝。结果得出赤芝与树舌灵芝对竹笋壳的降解能力比朱红密孔菌强，笋壳纤维经这两菌株发酵30 d后，约有1/2的纤维被降解，而朱红密孔菌发酵处理30 d后大概可降解1/3的笋壳纤维。

图1　发酵前后笋壳纤维含量

表1　不同菌株对竹笋壳纤维的降解率

2.2笋壳纤维结构扫描结果对发酵处理前后笋壳进行扫描电镜观察，笋壳天然结构表面较为平整，形态呈现凹凸不平的特征，经过食药用菌处理后表面结构明显被破坏，且菌丝进入笋壳纤维中。赤芝处理后笋壳纤维束表面破裂，表面粗糙且呈多孔结构，孔径较大，笋壳纤维骨架形态仍大致可见；朱红密孔菌处理后的笋壳结构与赤芝类似，但对笋壳纤维束破坏更彻底，笋壳骨架呈不规则状；树舌灵芝处理后菌丝进入笋壳纤维中，呈多孔结构且孔径较小而密，笋壳骨架较完整。

2.3发酵产物营养成分测定及抗氧化能力分析结果对竹笋壳和经食药用菌固态发酵后的笋壳进行粗蛋白质含量测定，结果见图2。由图2可见，3株食药用菌发酵后笋壳粗蛋白质含量均极显著高于未处理的笋壳粗蛋白质含量；赤芝发酵后粗蛋白质增加量最大，比对照增加了104%；朱红密孔菌发酵处理后笋壳粗蛋白质含量增加51%。发酵前后笋壳的总黄酮含量测定结果见图3。由图3可见，固态发酵后笋壳总黄酮含量均有所降低，赤芝、朱红密孔菌和树舌灵芝发酵后总黄酮含量分别降低了30%、18%和27%；总黄酮抗氧化活性结果表明，赤芝处理样黄酮提取液对DPPH自由基清除率为71.26%，比对照低7.46%，具有显著差异，朱红密孔菌和树舌灵芝处理样清除率在74%左右，略低于对照，统计结果与对照无显著差异。发酵前后笋壳的多糖含量测定结果见图4。由图4可见，食药用菌发酵后多糖含量明显增加，赤芝、朱红密孔菌与树舌灵芝发酵后多糖含量分别为10.78、11.34、10.74 mg/g，均比未经发酵的笋壳多糖含量增加2倍以上，食药用菌发酵液多糖提取液的DPPH自由基清除率为68%～73%，而笋壳多糖提取液的DPPH自由基清除率为30.26%，这与多糖含量结果趋势一致。

图2　固态发酵前后笋壳粗蛋白质含量

图3　固态发酵前后笋壳黄酮含量及抗氧化活性

图4　固态发酵前后笋壳多糖含量及抗氧化活性

3　讨论

经食药用菌发酵后竹笋壳总纤维含量减少28%～55%，赤芝与树舌灵芝发酵后笋壳总纤维由原来的70%左右减少到32%左右；粗蛋白质含量由原来的7%提高到11%～15%，比发酵前提高了2.08倍。本研究发现，经赤芝与树舌灵芝固态发酵后竹笋壳纤维降解率均大于50%，粗蛋白质含量均大于11%，其中赤芝处理后粗蛋白质含量为14.88%。未经出菇的笋壳纤维降解率和粗蛋白含量接近或高于已报道的棉籽壳、木屑、秸秆等为主料的其他菌糠（张丽影，2015；孙召伟等，2014）。若经过出菇后笋壳纤维降解率与粗蛋白质含量还会继续增加，这为竹笋壳栽培食用菌和加工生产功能饲料提供一定的理论基础。

食药用菌发酵后总黄酮含量略又降低，但3个菌株发酵物对DPPH自由基清除率并未明显降低。0.4 mL食药用菌发酵物总黄酮粗提液中黄酮浓度为17～19 μg/mL，而0.4 mL笋壳黄酮提取液中黄酮的浓度约为24 μg/mL，说明经食药用菌发酵后的低浓度的黄酮清除DPPH自由基能力与较高浓度笋壳黄酮相当，这可能是由于食药用菌发酵后黄酮的种类和结构发生变化，使发酵后黄酮的抗氧化能力提高；也可能是笋壳黄酮提取物中存在较多的类似物，使测得的结果偏高，具体机理有待后续研究。

笋壳经过赤芝、树舌灵芝和朱红密孔菌发酵后多糖含量显著提高，0.7 mL多糖提液中多糖浓度为37～40 μg/mL，其对DDPH清除率在70%左右，食用菌多糖具有抗氧化、抗疲劳、提高免疫力等功效。林占禧等（2004）研究发现，菌草灵芝菌糠具有防治仔猪肠炎痢疾、降低猪血胆固醇与血脂含量，以及增强免疫力的效果。池雪林等（2007）参考文献

报道，添加2.5 g/kg灵芝菌糠的饲料饲养海兰褐商品蛋鸡可降低鸡蛋胆固醇含量，提高产蛋率。因此，将利用笋壳栽培食药用菌后的菌糠加工成饲料添加剂可充分利用食药用菌多糖提高动物机体免疫作用，即可提高经济效益又解决了竹笋壳和栽培后菌糠丢弃引起的环境污染问题。

［1］曹启民，张永北，宋绍红，等.灵芝菌糠发酵饲料对育肥猪生产性能的影响［J］.中国饲料，2013，9：39～41.

［2］池雪林，吴德峰，曾显成，等.灵芝和菌糠降低鸡蛋胆固醇的试验研究［J］.福建畜牧兽医，2007，29（4）：3～5.

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To study the solid-state fermentation effect of bamboo shoots shell with three edible/medicinal fungi（Ganoderma lucidum，Pycnoporus cinnabarinus，Ganoderma australe），the fiber structural changes of bamboo shoot shell before and after fermentation was observed，the crude protein，polysaccharide，total flavonoids and fiber content was measured after fermentation.Results showed that fiber structure of bamboo shoot shell after fermentation were seriously damaged，the crude protein and polysaccharide content were significantly increased after fermentation，furthermore，the crude protein content increased by 51%at least of three fungi，among them the crude protein content of Ganoderma lucidum fermentation increased by 104%；polysaccharide results showed that the content of all three increased more than 2 times compared with to natural bamboo shoots shell.Though the content of total flavonoids had decreased after solid-state fermentation，the antioxidant activity wasn’t significantly decreased.

edible/medicinal fungi；bamboo shoots shell；solid-state fermentation；functional feed

添加剂

S816.3

A

1004-3314（2016）05-0014-03

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20160503

广州市珠江科技新星项目（2014J2200074）；广东省科技计划项目（2013B010102003）；广东省科技计划项目（2013B060600001）；转制院所创新能力专项资金（2014EG111227）