姬松茸固態(tài)發(fā)酵對(duì)谷物主要營養(yǎng)成分的影響

翟飛紅，王 琪，劉 藝，韓建榮

（山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西太原030006）

姬松茸固態(tài)發(fā)酵對(duì)谷物主要營養(yǎng)成分的影響

翟飛紅，王 琪，劉 藝，韓建榮*

（山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西太原030006）

初步研究了姬松茸固態(tài)發(fā)酵對(duì)7種谷物（小麥、大米、燕麥、玉米、小米、糜米和高粱）主要營養(yǎng)成分的影響作用，結(jié)果表明：經(jīng)姬松茸固態(tài)發(fā)酵后，7種谷物固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物的總酚、氨基酸態(tài)氮、水溶性蛋白及還原糖含量隨著發(fā)酵時(shí)間的變化而變化。除了高粱的總酚含量與發(fā)酵時(shí)間呈負(fù)相關(guān)（r=-0.687）和大米的還原糖含量與發(fā)酵時(shí)間呈負(fù)相關(guān)（r=-0.621）之外，其余谷物的總酚、氨基酸態(tài)氮、水溶性蛋白及還原糖含量均與發(fā)酵時(shí)間呈一定的正相關(guān)性，發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)有利于發(fā)酵產(chǎn)物中這些營養(yǎng)成分含量的顯著提高。7種谷物發(fā)酵產(chǎn)物中，小米的總酚含量最高，達(dá)到1.95mg/g；小麥的氨基酸態(tài)氮含量最高，達(dá)到0.59%；燕麥的水溶性蛋白和還原糖含量最高，分別達(dá)到74.24、123.18mg/g。

姬松茸，固態(tài)發(fā)酵，谷物，營養(yǎng)成分

姬松茸（Agaricus blazei）是一種珍稀食用菌，具有極高的營養(yǎng)和藥用價(jià)值［1］，尤其是其具有抗病毒和抗腫瘤的作用。不僅姬松茸其子實(shí)體可以利用，還可以對(duì)其菌絲體通過液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵加以利用。

各種谷物的主要成分為淀粉和蛋白質(zhì)，具有多元酚結(jié)構(gòu)的酚類物質(zhì)也廣泛存在于谷物中［2］。研究表明各種谷物是絲狀真菌進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵的優(yōu)質(zhì)培養(yǎng)基，而且經(jīng)固態(tài)發(fā)酵后谷物的營養(yǎng)價(jià)值有了較大的提升［3-5］。但關(guān)于姬松茸利用谷物進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵的研究還未見報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)選用小麥、大米、燕麥、玉米、小米、糜米和高粱作為培養(yǎng)基，初步研究了姬松茸固態(tài)發(fā)酵對(duì)這些谷物的主要營養(yǎng)成分的影響，并對(duì)固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物中的總酚、氨基酸態(tài)氮、水溶性蛋白及還原糖含量與發(fā)酵時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行了分析。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

姬松茸（Agaricus blazei）SH26菌株由本實(shí)驗(yàn)室提供，保存于馬糞瓊脂培養(yǎng)基中；沒食子酸Sigma公司；福林酚北京索萊寶科技有限公司；3，5-二硝基水楊酸（DNS）、無水乙醇、甲醛、無水葡萄糖、牛血清蛋白、考馬斯亮藍(lán)G-250、碳酸鈉、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、結(jié)晶酚和亞硫酸鈉分析純。

WFJ 2100型可見分光光度計(jì)上海尤尼柯儀器有限公司；電子天平上海精密科學(xué)儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋北京市醫(yī)療設(shè)備總廠；臺(tái)式全溫振蕩培養(yǎng)箱上海知楚儀器有限公司；數(shù)顯干燥箱青島海爾特種電器有限公司。

1.2谷物培養(yǎng)基的制備

共選用了小麥、大米、燕麥、玉米、小米、糜米和高粱7種谷物，分別準(zhǔn)確稱取400g（干重）除去谷殼和石子等雜質(zhì)的谷物，然后將大米、小米和糜米分別在50℃溫水中浸泡4h，瀝干水分，攤開晾干至不沾手（水分含量約40%）；將高粱、小麥、燕麥和玉米分別在沸水中煮沸至無白心，瀝干水分，攤開晾干至不沾手（水分含量約40%）。最后將處理好的每種谷物平均分裝至18個(gè)100m L的錐形瓶中，用塑料膜封口，121℃滅菌30m in。

1.3固態(tài)發(fā)酵

將活化后的姬松茸斜面菌種切成1cm×1cm的小塊，接種至谷物培養(yǎng)基中，每瓶接種3塊，然后置于25℃下培養(yǎng)。在菌絲體長(zhǎng)滿后的第5、10、15、20、30d時(shí)分別取出3瓶，于60℃烘箱中將固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物烘干，不接種的培養(yǎng)基作為對(duì)照。將烘干后的發(fā)酵產(chǎn)物粉碎過40目篩作為樣品備用。

1.4總酚含量的測(cè)定

分別準(zhǔn)確稱取5g樣品置于100m L錐形瓶中，然后加入20m L 80%的乙醇溶液，用塑料膜封口，于25℃、130r/m in的搖床上振蕩提取24h，抽濾，取濾液，濾渣在相同的條件下進(jìn)行復(fù)提，合并兩次濾液。將濾液在40℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，得到濃縮液，然后用80%的乙醇溶液定容，待測(cè)。

采用Folin-Cioncalteu比色法［6］測(cè)定總酚含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制采用沒食子酸稀釋液，根據(jù)沒食子酸濃度和OD值繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程為：y=7.1671x-0.0035，R2=0.9998。

1.5氨基酸態(tài)氮含量的測(cè)定

采用甲醛滴定法［7］。氨基酸態(tài)氮的含量（%）=（V1-V0）×0.014×C/m×100。

式中，V1為樣品加入甲醛后所用NaOH的體積（m L）；V0為對(duì)照加入甲醛后所用NaOH的體積（m L）；C為滴定所用NaOH的濃度（mol/L）；m為所取樣品的質(zhì)量（g）；0.014為1m L（CNaOH=1.000mol/L）NaOH標(biāo)準(zhǔn)液相當(dāng)?shù)目藬?shù)（g/mmol）。

1.6水溶性蛋白含量的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取1.0g樣品，加入10m L蒸餾水，充分?jǐn)嚢瑁?000r/m in離心8m in，取上清液，用同樣的方法進(jìn)行復(fù)提，合并兩次上清液，用蒸餾水定容至20m L，待測(cè)。

采用考馬斯亮藍(lán)G-250結(jié)合法［8］測(cè)定水溶性蛋白含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制采用牛血清蛋白稀釋液，根據(jù)牛血清蛋白的濃度和OD值繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程為：y=4.3814x-0.0076，R2= 0.9948。

1.7還原糖含量的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取0.1g樣品，加入10m L蒸餾水，50℃水浴30min，8000r/min離心8min，取上清液，用同樣的方法進(jìn)行復(fù)提，合并兩次上清液，定容至20m L，待測(cè)。

采用3，5-二硝基水楊酸法（DNS法）［9］測(cè)定還原糖含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制采用標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液，根據(jù)葡萄糖濃度與OD值繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程為：y=1.3778x-0.0189，R2=0.9997。

1.8統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

以上實(shí)驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2　結(jié)果與分析

2.1發(fā)酵產(chǎn)物中的總酚含量

從圖1可以看出，7種谷物的總酚含量會(huì)隨著發(fā)酵時(shí)間而變化。對(duì)于小麥和大米來說，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為5d時(shí)，總酚含量有所降低，之后隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加；發(fā)酵30d后，小麥和大米的總酚含量達(dá)到最高，分別為1.88和0.21mg/g，分別為對(duì)照的2.58和2.45倍。對(duì)于玉米來說，總酚含量隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)并無顯著變化，其中發(fā)酵5d時(shí)總酚含量最低，發(fā)酵20d時(shí)，總酚含量最高，為1.23mg/g，為對(duì)照的1.07倍。小米和糜米的總酚含量隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加，發(fā)酵30d時(shí)達(dá)到最大值，分別為1.95和0.58mg/g，為對(duì)照的5.03和2.60倍。對(duì)于燕麥來說，其總酚含量隨發(fā)酵時(shí)間的不同波動(dòng)較大，其中發(fā)酵10d和30d時(shí)總酚含量較高，分別為1.47和1.75mg/g，為對(duì)照的2.23和2.66倍。而高粱的總酚含量隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)降低了，在發(fā)酵20d時(shí)達(dá)到最低值，為1.04mg/g，與對(duì)照相比降低了36.97%。其中，小麥、大米、小米、糜米、燕麥的總酚含量與發(fā)酵時(shí)間呈現(xiàn)一定的正相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)r分別為0.932、0.924、0.947、0.976、0.778，而玉米的總酚含量與發(fā)酵時(shí)間有弱的正相關(guān)性（r= 0.058），高粱的總酚含量與發(fā)酵時(shí)間呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)（r=-0.687）。相比較而言，經(jīng)姬松茸固態(tài)發(fā)酵30d后，7種谷物發(fā)酵產(chǎn)物中的總酚含量的排序?yàn)椋盒∶祝拘←湥狙帑湥靖吡唬居衩祝久用祝敬竺住?/p>

圖1　姬松茸固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物中的總酚含量Fig.1　Total phenols contentof grains fermented by Agaricus blazei

圖1表明，除高粱外的其他6種谷物通過姬松茸固態(tài)發(fā)酵后，其總酚含量有了顯著提高。這與姬松茸具有較強(qiáng)的代謝產(chǎn)生酚類化合物的能力有關(guān)。研究報(bào)道表明在姬松茸的子實(shí)體或菌絲體中具有較高的總酚含量［10-11］。不僅限于姬松茸，其他食用菌也具有合成諸如酚類化合物、類黃酮、類胡蘿卜素、維生素C和維生素E等的能力［12-13］。所以，下一步在分析固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物的總酚含量基礎(chǔ)上有必要測(cè)定更多的抗氧化性物質(zhì)指標(biāo)，以對(duì)經(jīng)姬松茸固態(tài)發(fā)酵后的谷物進(jìn)行更全面的抗氧化性分析，為開發(fā)相關(guān)的抗氧化產(chǎn)品提供理論依據(jù)。

2.2發(fā)酵產(chǎn)物中的氨基酸態(tài)氮含量

由圖2可以看出，7種谷物的氨基酸態(tài)氮含量隨著發(fā)酵時(shí)間而變化，發(fā)酵后谷物的氨基酸態(tài)氮含量均比對(duì)照高。小麥的氨基酸態(tài)氮含量隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)逐步增加的趨勢(shì)，與發(fā)酵時(shí)間具有顯著的正相關(guān)性（r=0.985），當(dāng)發(fā)酵時(shí)間達(dá)到30d時(shí)，氨基酸態(tài)氮的含量達(dá)到最大值0.59%，與對(duì)照相比，提高了11.90倍。玉米的氨基酸態(tài)氮含量與發(fā)酵時(shí)間的相關(guān)性不顯著（r=0.019），發(fā)酵5d后氨基酸態(tài)氮含量最高，達(dá)到0.17%，是對(duì)照的1.45倍。對(duì)于大米、小米、糜米、燕麥和高粱來說，其氨基酸態(tài)氮與發(fā)酵時(shí)間呈現(xiàn)出較明顯的正相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)r分別為0.916、0.934、0.837、0.763、0.659），大米、小米和糜米的氨基酸態(tài)氮含量均在發(fā)酵30d后達(dá)到最高值，分別達(dá)到0.065%、0.21%、0.11%，分別是對(duì)照的12.68、13.04、5.62倍。燕麥在發(fā)酵10d時(shí)氨基酸態(tài)氮的含量達(dá)到最高值，為0.22%，是對(duì)照的1.29倍。高粱在發(fā)酵20d后其氨基酸態(tài)氮的含量最高，達(dá)到0.12%，為對(duì)照的2.69倍。相比較而言，經(jīng)姬松茸固態(tài)發(fā)酵30d后，7種發(fā)酵產(chǎn)物中的氨基酸態(tài)氮含量的排序?yàn)椋盒←湥狙帑湥拘∶祝居衩祝久用祝靖吡唬敬竺住?/p>

圖2　姬松茸固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物中的氨基酸態(tài)氮含量Fig.2　Amino acid nitrogen contentof grains fermented by Agaricus blazei

2.3發(fā)酵產(chǎn)物中的水溶性蛋白含量

從圖3可以看出，7種谷物的水溶性蛋白含量隨著發(fā)酵時(shí)間而變化，與發(fā)酵時(shí)間具有較顯著的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)r分別為0.954、0.808、0.962、0.970、0.998、0.971和0.866。對(duì)于小麥、大米和糜米來說，其發(fā)酵產(chǎn)物的蛋白質(zhì)含量隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加，發(fā)酵30d后達(dá)到最大值，分別達(dá)到64.63、11.29和30.70mg/g，分別為對(duì)照的4.97、2.23和3.50倍。對(duì)于玉米、小米和燕麥來說，其蛋白質(zhì)含量與發(fā)酵時(shí)間也呈一定的正相關(guān)性，在發(fā)酵30d后達(dá)到最大值，分別為25.35、67.73和74.24mg/g。高粱的蛋白質(zhì)含量在發(fā)酵20d時(shí)最高，為28.36mg/g，是對(duì)照的2.11倍。相比較而言，經(jīng)姬松茸固態(tài)發(fā)酵30d后，7種發(fā)酵產(chǎn)物中的水溶性蛋白含量的排序?yàn)椋貉帑湥拘∶祝拘←湥久用祝靖吡唬居衩祝敬竺住?/p>

圖2和圖3表明，谷物發(fā)酵產(chǎn)物中的游離氨基酸態(tài)氮和水溶性蛋白含量均隨發(fā)酵時(shí)間而有所變化，而且均與發(fā)酵時(shí)間呈現(xiàn)較為明顯的正相關(guān)性。這種情況應(yīng)該與姬松茸具有較強(qiáng)的蛋白合成能力有關(guān)。研究報(bào)道表明姬松茸子實(shí)體中的蛋白含量達(dá)到30%～45%，明顯高于其他食用菌（例如雙孢蘑菇、平菇和香菇等）的蛋白含量［14］，姬松茸菌絲體中的蛋白含量也很高［15］。另外，研究報(bào)道還表明液態(tài)發(fā)酵獲得的姬松茸菌絲體及其發(fā)酵液中的氨基酸含量很高［16］。姬松茸在固態(tài)發(fā)酵過程中也應(yīng)該具有較強(qiáng)的蛋白合成能力，導(dǎo)致發(fā)酵產(chǎn)物中的水溶性蛋白含量顯著增高。同時(shí)，姬松茸菌絲體也能將谷物中的原有蛋白質(zhì)分解為氨基酸，導(dǎo)致發(fā)酵產(chǎn)物中的游離氨基酸態(tài)氮的增高。總體來說，7種谷物經(jīng)姬松茸固態(tài)發(fā)酵后，其氨基酸和水溶性蛋白質(zhì)含量均得到顯著的提高，其營養(yǎng)價(jià)值也得到了一定的提高。

圖3　姬松茸固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物中的水溶性蛋白含量Fig.3　Water-soluble protein content of grains fermented by Agaricus blazei

2.4發(fā)酵產(chǎn)物中的還原糖含量

由圖4可以看出，7種谷物的還原糖含量隨發(fā)酵時(shí)間而有所變化。對(duì)于小麥和燕麥來說，其發(fā)酵產(chǎn)物的還原糖含量隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，發(fā)酵30d后其還原糖含量達(dá)到最大值，分別為60.81和123.18mg/g，分別是對(duì)照的101.77和307.95倍。玉米在發(fā)酵初期，其還原糖含量變化不大，之后隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加；發(fā)酵20d后，其還原糖含量達(dá)到最大值，為6.62mg/g，是對(duì)照的8.12倍。經(jīng)姬松茸發(fā)酵后大米的還原糖含量與對(duì)照相比降低了，在發(fā)酵30d后，還原糖含量最低，為0.09mg/g，僅為對(duì)照的25.17%。小米和糜米的還原糖含量隨著發(fā)酵時(shí)間波動(dòng)較大，分別在發(fā)酵30d和20d時(shí)達(dá)到最大值，分別為78.35和38.29mg/g，是對(duì)照的13.35和11.85倍。高粱的還原糖含量在發(fā)酵20d時(shí)達(dá)到最大，為37.00mg/g，是對(duì)照的59.68倍。除大米外，其余6種谷物的還原糖含量與發(fā)酵時(shí)間呈現(xiàn)較顯著的正相關(guān)性（r分別為0.957、0.743、0.848、0.822、0.955和0.948）。相比較而言，經(jīng)姬松茸固態(tài)發(fā)酵30d后，7種發(fā)酵產(chǎn)物中的還原糖含量的排序?yàn)椋貉帑湥拘∶祝拘←湥靖吡唬久用祝居衩祝敬竺住?/p>

圖4表明，小麥、玉米、小米、糜米、燕麥和高粱的還原糖含量均與發(fā)酵時(shí)間呈一定的正相關(guān)性。認(rèn)為可能是姬松茸菌絲體在生長(zhǎng)過程中通過淀粉酶將這些谷物中的淀粉分解為還原糖，因而導(dǎo)致了還原糖含量的提高。而大米的還原糖含量隨著發(fā)酵時(shí)間的變化并無顯著變化，其原因可能是因?yàn)榧扇拙z體不能利用大米中的淀粉，或者是分解速度較慢，分解形成的還原糖又被菌絲體生長(zhǎng)利用。但這只是一種猜測(cè)，以上分析還需要更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來證實(shí)，在今后的研究中有必要對(duì)這些固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物的淀粉酶及淀粉含量進(jìn)行分析，以確定其還原糖含量增加或者不變的準(zhǔn)確原因。

圖4　姬松茸固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物中的還原糖含量Fig.4　Reducing sugar content of grains fermented by Agaricus blazei

以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，7種谷物經(jīng)姬松茸發(fā)酵后，其總酚、還原糖、游離氨基酸態(tài)氮和水溶性蛋白含量均有顯著變化，大多數(shù)指標(biāo)的含量在發(fā)酵30d時(shí)達(dá)到最高值。本研究設(shè)定30d為最長(zhǎng)的發(fā)酵時(shí)間，沒有考察在更長(zhǎng)的發(fā)酵時(shí)間下，這些指標(biāo)的含量又會(huì)呈現(xiàn)出什么樣的變化。固態(tài)發(fā)酵過程中經(jīng)常出現(xiàn)的情況是，如果發(fā)酵時(shí)間過長(zhǎng)，培養(yǎng)基中的水分會(huì)被消耗干或蒸發(fā)干，這樣菌絲的生長(zhǎng)幾乎停止。所以，即使延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間，也起不到提高發(fā)酵效果的目的。

3　結(jié)論

7種谷物的姬松茸固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物的總酚、氨基酸態(tài)氮、水溶性蛋白及還原糖含量均隨著發(fā)酵時(shí)間的變化而變化。高粱的總酚含量與發(fā)酵時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)r=-0.687；大米的還原糖含量與發(fā)酵時(shí)間也呈負(fù)相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)r=-0.621；除此之外，其余谷物的總酚、氨基酸態(tài)氮、水溶性蛋白及還原糖含量均與發(fā)酵時(shí)間呈一定的正相關(guān)性，即發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)有利于發(fā)酵產(chǎn)物中這些營養(yǎng)成分含量的提高。7種谷物發(fā)酵產(chǎn)物中，小米的總酚含量最高，達(dá)到1.95mg/g；小麥的氨基酸態(tài)氮含量最高，達(dá)到0.59%；燕麥的水溶性蛋白和還原糖含量最高，分別達(dá)到74.24、123.18mg/g。

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Effectof solid-state fermentation w ith Agaricus blazei on main nutritional com ponents of grains

ZHAIFei-hong，WANG Qi，LIU Yi，HAN Jian-rong*
（School of Life Science，Shanxi University，Taiyuan 030006，China）

In this study，the effects of solid-state fermentation w ith Agaricus b lazei on main nutritionalcomponents of 7 kinds of g rains（wheat，rice，oat，corn，m illet，broom corn m illet and sorghum）were stud ied.The results showed that the contents of total phenols，am ino acid nitrogen，water-solub le p rotein and reducing sugar in the fermentation p roducts of these grains varied w ith the time of solid-state fermentation.The total phenols content of sorghum had a negative correlation w ith the time of solid-state fermentation（r=－0.687），so as to the reducing sugar content of rice（r=0.621）.The content of total phenols，am ino acid nitrogen，water-solub le p rotein and reducing sugar of other g rains had a positive correlation w ith the time of solid-state fermentation. The results ind icated that the p rolongation of fermentation time favored the increase of nutritional com ponents contents in fermentation p roducts.Among the 7 fermentation p roducts，the total phenols content ofm illet was the highest（1.95mg/g），the am ino acid nitrogen content of wheat was the highest（0.59%），while the watersolub le p rotein and reducing sugar contents of oat reached the highest（74.24 and 123.18mg/g，respec tively）.

Agaricus b lazei；solid-state fermentation；g rain；nutritional com ponents

TS201.1

A

1002-0306（2015）06-0212-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.06.039

2014-07-03

翟飛紅（1989-），女，碩士研究生，研究方向：食品生物技術(shù)與功能食品開發(fā)。

韓建榮（1959-），男，博士，教授，研究方向：微生物資源開發(fā)利用。