薇甘菊及其栽培的巨大口蘑营养成分研究

吴 英,高亿波,马紫英,谢伟忠,叶烘华,刘春燕,邱仕奇,黄茂俊,喻晓明,许少嫦,莫美华,*

(1.华南农业大学食品学院,广东广州 510642; 2.广东省林业有害生物防治检疫管理办公室,广东广州 510173; 3.中国科学院微生物研究所,北京 100101)

巨大口蘑(Tricholomagigantean),隶属于白蘑科(Tricholomataceae)口蘑属(Tricholoma)的一种珍稀食用菌[1]。其子实体营养丰富,且有抗肿瘤、抗氧化、降血压、抑制细菌、真菌、病毒等功能[2-4]。近年来,许多学者研究了其高产栽培技术,并探索了新材料如麦秸、玉米芯、羽叶决明、豆秸、金针菇废料、木薯秆及木薯酒精渣、椰子壳等在其栽培中的应用[5-7]。丁智权、李碧琼等研究了金福菇的高产栽培技术,生物转化率为80%～100%[8-9]。Prakasam等用稻草栽培巨大口蘑,生物学效率达164%～174%[10]。王元忠等用菜籽皮栽培口蘑,其鲜菇产量、粗蛋白含量均有提高[11]。毛小伟等研究了金针菇菌糠栽培金福菇,生物转化率为65%～95%[12]。这说明巨大口蘑基质广泛、生物转化率高,是解决生物废弃物污染的好帮手。

薇甘菊(MikaniamicranthaH.B.K.)为菊科假泽兰属植物,原产中、南美洲,现已广泛侵入西非、东南亚、太平洋岛屿、澳洲等地。薇甘菊可攀缘缠绕其它乔灌木,重压冠顶,阻碍光合作用,抑制生长,导致死亡,因此,被认为是世界最具危害性十大恶性入侵杂草之一[13-14]。目前其主要防治方法有人工清除、化学防治、种群竞争和生物防治[15-16]。人工清除费时费工,且容易复发[17]。化学防治会带来环境污染[18-19]。种群竞争要选好物种和掌握时机[15]。生物防治最安全有效,但需选好天敌,且天敌要能定殖[20-21]。因此寻找新防治方法显得尤为迫切。

为了防止人工或机械采集的薇甘菊复发或杜绝其燃烧带来的大气污染,本实验测定了薇甘菊营养成分,据此设计了不同培养基配方进行巨大口蘑栽培,并对栽培的蘑菇营养成分进行了测定,以探索利用薇甘菊栽培巨大口蘑的可行性,为薇甘菊进一步开发利用提供理论依据,也为其综合防治提供新方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

薇甘菊(MikaniamicranthaH.B.K.) 由广东省林业有害生物防治检疫管理办公室提供。用于栽培巨大口蘑的薇甘菊切成2～3 cm小段,自然晒干,贮藏备用;巨大口蘑 为华南农业大学食品学院应用真菌实验室分离、鉴定、保藏菌种,菌株号为SCAU1,商品名为金鞭口蘑。由莫美华教授等分离鉴定,其ITS序列提交至GenBank序列号为JX041888。该菇营养丰富、味道鲜美、产量高、耐贮藏,亩产3000～5000公斤,生物转化率100%～120%,12 ℃,90%～95% RH贮藏30 d不变色,不变味;磷酸二氢钾(KH2PO4)、无水碳酸钠、轻质碳酸钙(CaCO3)、苯酚、氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸钾、硼酸等试剂 广州化学试剂厂,均为分析纯;浓盐酸、硝酸、高氯酸 广州东红化工厂,均为分析纯;甲基红 购于公私合营新中化学厂,均为分析纯;溴甲酚绿 购于天津天津市大茂化学试剂厂生产,均为分析纯;硫酸镁(MgSO4) 购于天津福晨试剂厂,均为化学纯;酵母粉 安琪酵母有限公司产品,食品级;葡萄糖 广州伟伯化工有限公司产品,为分析纯;无水硫酸铜 天津中信凯泰化工有限公司产品,为分析纯;邻苯二甲酸氢钾、乙醇、乙醚 天津市瑞金特化学有限公司产品,均为分析纯。

5810R型高速冷冻离心机 德国Eppendorf;PB-10型pH计 德国赛多利斯;Kjeltec2200型凯氏定氮仪 瑞典FOSS;101-3型电热鼓风干燥箱 上海锦屏仪器仪表有限公司;SW-CJ-ID型超净工作台 苏州净化设备有限公司;LRH-150型生化培养箱 上海一恒科学仪器有限公司;UV-1100型紫外可见分光光度计 上海美普达仪器有限公司;DSX-280A/LDZX-40型高压灭菌锅 上海申安医疗器械厂;YDH-806EB型超声波加湿器 广州市东奥电气有限公司;SX-2.5-10型箱式电阻炉 北京市永光明医疗仪器厂;UV-754型分光光度计 上海精密科学仪器有限公司;YB-500A型中药粉碎机 上海利箭机械有限公司;SXZ-4-10型消化炉(马弗炉) 上海实验仪器总厂。

1.2 实验方法

1.2.1 薇甘菊栽培巨大蘑实验流程 薇甘菊采集→干燥→营养成分测定→设计配方→菌种活化→原种制备→菌棒制备→出菇→采收→干燥→营养成分测定。

1.2.2 菌种活化及原种制备 在超净工作台内,将接种钩用酒精灯火焰灭菌,冷却后,从保种的母种试管中挑取一小块菌丝块接于PDA平板培养基中间,用保鲜膜密封,倒置于30 ℃恒温培养箱中培养10～14 d,以便活化菌种。选择未发芽、无霉变、无虫蛀、颗粒饱满、大小均匀的麦粒作培养料，用水洗去麦粒表面污物、杂质后,浸泡24 h,每隔6～8 h换一次清水,直至麦粒充分吸水膨胀后,在锅内煮,保持水微沸,待麦粒全部变色,颗粒中间无白心(但不要煮烂)时捞出,晾干水分至没有水滴出。在麦粒中加入0.5%酵母粉、0.3%蛋白胨、0.1% KH2PO4、0.1% MgSO4、1%石灰(上述百分比均为总质量的百分比),混合均匀,分装于三角瓶中,121 ℃灭菌2 h[21]。待麦粒冷却后,接入活化的菌种。

1.2.3 栽培种及菌棒制备 菌棒制备方法参考李志生等[22]。制备菌棒的培养基配方是在原来优化的蔗渣培养基基础上,根据巨大口蘑对培养料碳氮比需求和薇甘菊营养成分测定结果,用薇甘菊替换蔗渣,设计三个不同的替换比例,并以蔗渣配方为对照,进行巨大口蘑的初步栽培实验。设计的配方成分含量如下:

配方1:薇甘菊 20%,蔗渣 40%,棉籽壳30%,麸皮8%,CaCO30.2%,MgSO40.1%,KH2PO40.3%,1.5%石灰;配方2:薇甘菊40%,蔗渣 20%,棉籽壳30%,麸皮8%,CaCO30.2%,MgSO40.1%,KH2PO40.3%,1.5%石灰;配方3:薇甘菊60%,棉籽壳30%,酵母粉0.5%,麸皮8%,CaCO30.2%,MgSO40.1%,KH2PO40.3%,1.5%石灰;配方4:蔗渣 60%,棉籽壳 30%,麸皮 8%,CaCO30.2%,MgSO40.1%,KH2PO40.3%,石灰 1.5%。

1.2.4 出菇及采收 栽培出菇参考丁智权[8]、李碧琼等[9]和韦仕岩[23]的方法。待子实体达到商业成熟(即菌盖开伞但边缘还没有上卷)时采收。

1.2.5 样品制备 薇甘菊和巨大口蘑子实体采摘后,去除泥沙称重,清洗干净,晾干表面水分,切碎,50 ℃鼓风干燥6 h以上,待样品干燥至恒重后,在干燥器内冷却,粉碎,过60目筛,储存在干燥器内备用。

1.2.6 主要营养成分测定 参考刘凤枝[24]和杨月欣等[24]的方法[24-25]。新鲜薇甘菊水分含量测定采用重量法，将新鲜薇甘菊在50 ℃烘箱烘干至恒重测定其水分含量，其余营养成分测定采用50 ℃烘干至恒重的干品。灰分含量测定采用重量法；粗脂肪采用索氏提取法；总糖含量采用苯酚-硫酸法；粗纤维含量采用重量法；粗蛋白含量采用凯氏定氮法。

1.2.7 矿质元素的测定 采用原子吸收分光光度法(日本岛津AA-6800型原子吸收分光光度计),参考刘凤枝[24]的方法。

1.2.7.1 全磷的测定 采用硫酸-双氧水消煮-钒钼黄比色法,参考刘凤枝的方法[24]。

1.2.7.2 全钾的测定 采用硫酸-双氧水消煮-火焰原子吸收分光光度法,参考刘凤枝的方法[24]。

1.2.7.3 全钙、全镁、全铜、全锌、全钠、全铁、全锰的测定 采用干灰化-稀盐酸溶解-火焰原子吸收分光光度法,参考刘凤枝[24]的方法。

1.2.7.4 全镉、全铅的测定 采用硝酸-高氯酸消煮-火焰原子吸收分光光度法,参考刘凤枝[24]方法。

1.2.7.5 全汞的测定 冷原子吸收光谱法,根据《GB/T 5009.17-2003食品中总汞及有机汞的测定》[26]。

1.2.7.6 全砷的测定 银盐法,根据《GB/T5009.11-2003食品中总砷及无机砷的测定》[27]。

1.2.8 数据的统计分析 所有实验均设3个重复,数据采用软件DPS v9.5进行分析,以Duncan新复极差法进行显著性检验,实验结果表述为平均值±标准差,p≤0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 薇甘菊营养成分测定结果

薇甘菊主要营养成分测定结果如表1。新鲜薇甘菊的水分含量为68.34%。每100 g薇甘菊干品中的总糖、粗纤维、粗脂肪、粗蛋白、灰分含量分别为0.13、18.94、0.09、1.40、15.71 g。除了张敏研究了薇甘菊的黄酮含量,发现叶中黄酮含量(10.62%)约为茎中含量(6.20%)的2倍[28],未见其它有关薇甘菊营养成分的研究报道。

表1 薇甘菊的主要营养成分Table 1 Main nutrition components of Mikania micrantha

2.2 薇甘菊栽培巨大口蘑初试结果

配方1、2、3、4 用于栽培巨大口蘑,菌丝生长率分别为1.6,2.1,3.7,4.0 mm/d,它们在p=0.05水平上差异显著。配方1完成菌丝生长、原基形成和收获的时间最长,其次是配方2,配方3和配方4所需时间较短,且两者在p=0.05水平上差异不显著(表 2),但是配方3上生长的菌丝更白更密,配方3和配方4的菌丝生长速度与肖兴等(3.19～4.09 mm/d)的相当[21],比毛小伟的(3.20～3.55 mm/d)、刘月廉等(2.25～2.85 mm/d)、王元忠等(0.80～2.00 mm/d)的快[12,30]。三个薇甘菊配方的菌丝生长速度均比沈爱喜等(4.3～5.4 mm/d)的慢[29]。配方3 与配方4完成原基形成和收获的时间(24～26 d)比李学明(33～38 d)、沈爱喜等(28～36 d)的快[31],与丁智权(25～37 d)的相同[8,29]。4个配方的产量分别为132.11,198.23,396.39,718.39 g/瓶,生物学效率分别为26.42%,39.65%,79.28%,143.68%,其中蔗渣配方产量最高,且它们之间差异显著p=0.05(表3)。配方3和配方4的生物学效率比孟庆国等(50～60%)、刘克全(50%～70%)、陈成娣(50%)、巫秀珍栽培的(44%～52%)要高[5,32-34],与毛小伟等(65～95%)、王灿琴等(80%)的相当[12,35]。这些结果表明薇甘菊是栽培巨大口蘑的一个很好的材料。

表2 不同配方对巨大口蘑各阶段生长的影响Table 2 Effects of different formulations on the growth of Tricholoma giganteum

表3 不同配方的有效菇蕾数和产量Table 3 Effective amount of mushroom buds and yield in different formulations

2.3 栽培的巨大口蘑营养成分测定结果

巨大口蘑主要营养成分测定结果如表4。配方4(蔗渣配方)栽培的巨大口蘑的总糖(15.77%)、粗纤维(21.40%)和灰分(8.20%)含量均高于3个薇甘菊配方,而粗脂肪(1.90%)和粗蛋白(27.52%)含量则低于3个薇甘菊配方,且差异显著(p<0.05),这说明薇甘菊栽培的巨大口蘑营养更丰富。4个配方栽培的巨大口蘑的水分含量差异不显著(p>0.05),介于88.76%～89.52%之间。三个薇甘菊配方栽培的巨大口蘑粗纤维含量(4.00%～6.90%)和灰分含量(5.88%～6.90%)与莫美华等报道的(5.52%、6.21%)相近;粗脂肪含量(3.03%～4.65%)和粗蛋白含量(30.08%～31.55%)均比莫美华等报道高(1.60%,15.55%)[36]。

表4 不同配方栽培的巨大口蘑子实体主要营养成分含量Table 4 Main nutrition components of Tricholoma giganteum cultivated with different formulations

三个薇甘菊配方栽培的巨大口蘑粗脂肪含量(3.03%～4.65%)高于王元忠报道的野生(2.26%)和栽培(2.91%)大白口蘑,灰分含量(5.88%～6.90%)与王元忠报道的野生(6.31%)和栽培(7.97%)大白口蘑接近,粗纤维(4.00%～6.90%)、粗蛋白(30.08%～31.55%)含量则均低于大白口蘑的(36.59%,35.28%)[37]。这说明不同材料栽培巨大口蘑和相同材料不同配比栽培的巨大口蘑营养成分上都有差异。

2.4 配方3与配方4矿质元素含量测定结果

由于是初步栽培实验结果,蘑菇量较少,无法全部完成所有配方的矿质元素的测定,因此,只对配方3和配方4栽培的巨大口蘑的矿质元素含量进行了测定,结果如表5。配方4(蔗渣配方)的钾(37447.5 mg/kg)、钠(575.83 mg/kg)、镁(1536.94 mg/kg)、锌(83.38 mg/kg)含量显著高于配方3(35513.77、406.92、882.49、69.26 mg/kg)(p<0.05),而配方3的钙(497.07 mg/kg)、铁(45.45 mg/kg)含量比配方4(97.12、39.43 mg/kg)高(p<0.05),结果表明薇甘菊栽培的巨大口蘑更有利于补钙和补铁。配方3测定的8种矿质元素中钙含量(497.07 mg/kg)、钾含量(35513.77、37447.5 mg/kg)比王元忠报道的大白口蘑钙(178.00 mg/kg)、钾(17654.40、204260.00 mg/kg)含量高,其他六种元素含量均低于王元忠报道的结果[37]。

表5 配方3与配方4矿质元素含量测定结果Table 5 Mineral elements contents in Tricholoma giganteum Fruit bodies cultivated with formula 3 and formula 4

2.5 配方3与配方4有害重金属含量测定结果

由于产品量较少,因此,只对配方3和配方4栽培的巨大口蘑的有害重金属含量进行了测定。配方4和配方3的有害重金属含量没有显著差异(p>0.05)。除了有害重金属汞微量超标以外,铅、镉、砷的含量均在限量标准以下(表6)[38-39]。汞超标的可能原因是原材料如蔗渣、薇甘菊、棉籽壳、麸皮中汞含量超标,也有可能是水或覆土材料中汞含量超标,具体原因需要进一步验证。配方3和配方4砷含量(0.700、0.667 mg/kg)高于王元忠等检测的巨大口蘑结果(0.087 mg/kg)和谢宝贵报道的金福菇(0.04 mg/kg)[40-41]。铅含量(0.012、0.015 mg/kg)低于李涛等测定的巨大口蘑(4.30～13.2 mg/kg)[42]和谢宝贵报道的金福菇(0.19 mg/kg)。镉含量(0.233、0.229 mg/kg)比谢宝贵报道的金福菇(0.29 mg/kg)低,而汞(0.225、0.210 mg/kg)则比谢宝贵报道的金福菇高(0.06 mg/kg)[41]。

表6 配方3与配方4栽培的巨大口蘑子实体有害金属含量Table 6 Harmful metal content in fruiting body of Tricholoma giganteum cultured with formula 3 and formula 4

3 结论

本文首次测定了薇甘菊的营养成分,并根据其营养成分和巨大口蘑在生长过程中对营养物质的需求,设计了不同配方用于栽培巨大口蘑,获得了菌丝生长速度与蔗渣配方相当,且栽培的巨大口蘑子实体中粗蛋白、钙、铁含量高于蔗渣配方的培养基,这表明薇甘菊是栽培巨大口蘑的一个很好材料,也是薇甘菊首次被用于巨大口蘑的栽培中,这为薇甘菊的进一步开发和利用提供了理论依据,也为薇甘菊的综合防治提供了新方法。利用薇甘菊栽培巨大口蘑有三大益处:一、能生产出营养丰富的蘑菇,提高附加值,获得更大的经济利益;二、可以有效控制薇甘菊的危害;三、可进一步处理人工或机械清除后的薇甘菊,避免薇甘菊燃烧引起的环境污染。

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