香菇与猴头菇菌种对2种小麦基质固体发酵菌质营养的影响

刘明明，雷志华，黄苏静，张 茵，庞姣姣，杨宗渠

(郑州师范学院 生命科学学院，河南 郑州 450044)

猴头菇(Hericiumerinaceus)素有“山珍猴头，海味燕窝”的称号，以其营养价值较高闻名，营养颇丰，味道鲜美，其猴头多糖能够提高超氧化酶的活力，促使神经因子合成，并具有抗衰老等较高的医疗保健功能作用。香菇(Lentinulaedodes)是高蛋白、低脂肪食用菌，含有多糖、多种氨基酸和维生素，味道鲜美，香气沁人，营养丰富，素有“植物皇后”之美誉，具有提高免疫力，延缓衰老，防癌抗癌，降血压、血脂及胆固醇等医疗功效[1-3]。

小麦是人类主要的粮食作物，其含有人类所需的植物蛋白质和矿质营养元素，但小麦营养成分中人类必需氨基酸的含量较少并且其微量元素较低。菇类在发酵过程中产生的丰富酶系可将小麦中的大分子物质降解，利于人体吸收，且发酵中产生的代谢产物使小麦的营养成分更加丰富和均衡。通过微生物发酵产生相应的酶可改变小麦中糖分、淀粉和蛋白质等物质的结构，改善小麦的营养成分并提高其营养价值[4]。有研究表明，香菇、猴头菇菌丝体的营养成分、生理活性物质的含量及保健功效均与子实体一致[5-6]，为此，国内已进行了液体发酵培养菌丝体的研究，但因投资大、工艺较复杂、产品有异味而未能实现规模化生产应用[7-8]；目前关于香菇和猴头菇固体发酵研究也较少，且主要集中在发酵条件的研究上[9-10]；以小麦为培养基质对菇类进行固体发酵也罕有报道。鉴于此，本研究以小麦为固体培养基质，利用固体发酵技术，研究赛德麦601和豫农416小麦作为基质对香菇和猴头菇固体发酵后菌质营养成分的含量，旨在为提高小麦的营养价值、丰富谷物发酵食品，探索小麦转化增值的新途径提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 菌种 猴头菇菌株R73，香菇菌株9608，均引自河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所食用菌研究开发中心。

1.1.2 小麦品种 赛德麦601，豫农416，均由河南农业大学提供。

1.1.3 试剂 蛋白胨、酵母和琼脂膏为北京奥博星生物技术有限公司生产；蔗糖、KH2PO4和MgSO4均为国产分析纯；维生素B1为华中药业股份有限公司生产10 mg规格片剂。

1.1.4 培养基 1) 母种用PDA加富培养基。马铃薯200 g切成小块，加蒸馏水1 000 mL煮沸20 min，4层纱布过滤，再分别称取蔗糖20 g、蛋白胨1 g、酵母膏2 g、KH2PO41.5 g、MgSO41 g、维生素B10.01g和琼脂20 g加入滤液中，加热搅拌，待试剂充分溶解后补足蒸馏水到1 000 mL，分装到试管中，加盖乳胶塞，于121℃温度下高压蒸汽灭菌30 min后，取出制斜面备用。2) 小麦固体培养基。称取适量的赛德麦601和豫农416小麦籽粒，凉水浸泡约24 h充分吸水，煮沸15 min以小麦充分吸涨而不裂开为度，将煮沸后的小麦沥干水分，铺开晾干至不粘手为宜，然后分别分装到25 mm×200 mm试管内，透气封口膜封口，于121℃温度下高压蒸汽灭菌2 h后，取出备用。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验设6个处理：CK1，赛德麦601；CK2，豫农416；A，香菇-赛德麦601；B，香菇-豫农416；C，猴头菇-赛德麦601；D，猴头菇-豫农416。将扩大培养后的猴头菇R73及香菇9608菌种分别接种到装有赛德麦601和豫农416培养基质的试管内，其中，CK1和CK2各6支试管，A～D各30支试管。25℃条件下培养、观察菌丝长势及满瓶的时间(d)，达到满瓶的试管不再记录菌丝长势，但仍要与其他未达满瓶的样品一起继续培养。待全部样品菌丝完全长满试管再继续培养5 d后停止培养，将试管内的培养物(菌质)分别转移到搪瓷托盘内，50℃条件下烘烤5 h，再在70℃条件下继续烘干至恒重，密封保存备用[8]。

1.2.2 指标测定

1) 营养成分检测将对照和处理菌质分别烘干，分别参照GB5009.9—2016、GB 5007.9—2016和GB 5009.5—2016(第一法)测定对照和处理菌质淀粉、还原糖及蛋白质含量。样品中淀粉及蛋白质含量变化以增长率(Y1)表示，还原糖含量变化以增长倍数(Y2)表示。

Y1=(N1-N0)/N0×100%

Y2=(N1-N0)/N0

式中，N0为接种前成分含量，N1为培养结束后成分含量。

2) 菌丝长势与菌丝生长指数(I)。观察菌丝长势，按5分制评分：5分为菌丝长势浓密，均匀；4分为菌丝长势浓密，较均匀；3分为菌丝长势较浓密，较均匀；2分为菌丝长势较稀疏，较均匀；1分为菌丝长势稀疏，不均匀。

I=N·V

式中，N表示菌丝长势评分，V表示菌丝生长速率，即菌丝铺满试管的长度除以天数(cm/d)[11]。

2 结果与分析

2.1 小麦固体培养基中猴头菇及香菇菌丝的生长

从表1看出，香菇在豫农416固体培养基的菌丝生长指数略高于赛德麦601，接种第2天菌丝均开始萌发，但满瓶时间豫农416较赛德麦601早4 d，菌丝长势均浓密洁白且分布均匀；猴头菇在赛德麦601固体培养基的菌丝生长指数略高于豫农416，接种第3天菌丝均开始萌发，但满瓶时间赛德麦601较豫农416早5 d，菌丝长势不均匀，表现在试管上部菌丝浓密，已部分出菇，而试管下部菌丝稀疏，菌丝总体乌白，且达到满瓶后持续培养的5 d内菌丝生长速度较快(图1)。

表1 不同品种小麦固体培养基上菌丝生长情况Table 1 Mycelial growth of L.edodes and H.erinaceus on solid media of different wheat varieties

注：A，香菇-赛德麦601；B，香菇-豫农416；C，猴头菇-赛德麦601；D，猴头菇-豫农416。Note：A.L.edodes-Saidemai 601; B.L.edodes-Yunong 416; C.H.erinaceus-Saidemai 601; D.H.erinaceus-Yunong 416.图1 培养30 d时香菇及猴头菇菌丝的生长Fig.1 Mycelial growth of L.edodes and H.erinaceus on solid media of different wheat varieties after 30 d culture

2.2 不同处理小麦基质固体培养发酵后基质营养成分的变化

2.2.1 淀粉含量 由表2可知，发酵完成后不同小麦的基质淀粉含量较对照均呈下降趋势。其中，香菇-赛德麦601和香菇-豫农416基质中淀粉的降解率分别为23.66%和24.42%，猴头菇-赛德麦601和猴头菇-豫农416中淀粉的降解率分别为13.10%和16.44%。同时，接种香菇对2种小麦基质中淀粉的降解率均高于接种猴头菇，且接种香菇和猴头菇对豫农416基质淀粉的降解率均略高于赛德麦601。

表2 接种香菇及猴头菇2种小麦基质固体发酵后菌质中淀粉的含量Table 2 Starch content in fungal substance of two wheat varieties’substrate inoculated with L.edodes and H.erinaceus aftersolid fermentation %

2.2.2 还原糖含量 由表3可知，发酵完成后不同小麦基质固体发酵后基质中还原糖的含量较对照均呈增加趋势。其中，香菇-赛德麦601和香菇-豫农416基质中还原糖的增长倍数分别为61.9倍和12.0倍，远高于猴头菇的2.0倍和3.4倍；且基质中还原糖的增长率赛德麦601均高于豫农416。

表3 接种香菇及猴头菇2种小麦基质固体发酵后菌质中还原糖的含量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 蛋白质含量 从表4看出，发酵完成后不同小麦固体发酵后基质中蛋白质的含量较对照均呈增加趋势。其中，香菇/猴头菇-赛德麦601基质的蛋白质含量均较对照增加11.0%，而豫农416基质的蛋白质含量增加略有差异，香菇为16.0%，猴头菇为12.0%。

表4 接种香菇及猴头菇2种小麦基质固体发酵后基质中蛋白质的含量Table 4 Protein content in fungal substance of two wheat varieties’ substrate inoculated with L.edodes and H.erinaceus after solid fermentation %

3 结论与讨论

不同小麦基质对香菇和猴头菇菌丝生长情况各不相同，其中香菇在豫农416固体培养基中菌丝生长要优于赛德麦601，而猴头菇则恰好相反，赛德麦601固体培养基更适宜于其菌丝的生长，但在同一种小麦固体培养基中香菇的菌丝长势要远高于猴头菇，其综合性状表现良好，但同等培养条件下，猴头菇子实体早于香菇出现。2种基质中香菇对淀粉的降解率均高于猴头菇，香菇和猴头菇对豫农416淀粉的降解率均略高于赛德麦601。固体发酵后，不同小麦基质固体发酵后基质中蛋白质的含量较对照均增加，其中香菇/猴头菇-赛德麦601菌质的蛋白质含量均增加11.0%，香菇/猴头菇-豫农416菌质中蛋白质的含量增加略有差异，香菇-豫农416为16.0%，猴头菇-豫农416为12.0%。

有研究表明，菇类在发酵过程中均能产生α-淀粉酶、纤维素酶及β-葡萄糖苷酶等，可以将大分子的淀粉、总糖和膳食纤维等水解成小分子物质还原糖，最终导致还原糖的含量显著增加[4,7,12-14]。该研究结果表明，2种小麦基质经过香菇和猴头菇固体发酵后，菌质中淀粉含量显著降低，而还原糖的含量显著升高。原因可能是香菇和猴头菇菌丝体在生长过程中消耗谷物的营养物质产生淀粉酶，使得淀粉在酶的作用下被分解成还原糖，从而还原糖的含量增加。由于香菇和猴头菇菌丝体在发酵过程中产生酶的种类或含量可能存在差异，且2个菌株对淀粉的降解能力与培养基质有关。因此，在2种小麦基质固体培养基中香菇菌丝体对淀粉的降解能力均远大于猴头菇。

据报道，谷物经过菇类固体发酵后蛋白质的营养价值得到提高，增加了必需氨基酸的含量，主要原因是在发酵期间菇类在分解谷物中蛋白质的同时又利用分解的产物合成自身蛋白质，改善产物中氨基酸的种类及含量，如猴头菇可以显著增加玉米粉中色氨酸和赖氨酸的含量[15-16]。本研究的结果显示，不同品种小麦固体培养基经香菇和猴头菇固体发酵后，发酵产物中总蛋白的含量均较对照组增大，说明香菇和猴头菇菌丝体具有分解谷物中营养成分的同时还具有利用分解的产物合成蛋白质的能力。

接种香菇及猴头菇小麦基质固体发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质水解成易于人体吸收的小分子物质，同时可提高蛋白质含量，从而提高小麦的营养价值。因而，通过接种香菇及猴头菇经固体发酵可将小麦等谷物转变成多种特殊功能的食品，对谷物食品的开发与利用具有重要意义，具有广阔的开发前景。