玉米漿發(fā)酵液對(duì)杏鮑菇營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和非揮發(fā)性呈味物質(zhì)含量的影響

李 晶 鄭喜群 劉曉蘭

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

濕法制備玉米淀粉時(shí)，玉米浸泡水經(jīng)濃縮形成的副產(chǎn)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(diǎn)。據(jù)報(bào)道[1]，中國(guó)每年生產(chǎn)2 450萬t玉米淀粉，約產(chǎn)生80萬～90萬t玉米漿。目前玉米漿除少量用作發(fā)酵培養(yǎng)基外，主要被噴在玉米皮上(噴漿玉米皮)，作為飼料出售，但因?yàn)樯珴缮?、口感差、易霉變、難貯藏，應(yīng)用效果不佳。姜未公等[1]研究發(fā)現(xiàn)通過微生物發(fā)酵制得的玉米漿發(fā)酵液，氨基酸態(tài)氮含量高達(dá)2.3%，可溶性蛋白質(zhì)含量高達(dá)18.22%，糖含量高達(dá)8.60%，具有廣闊的應(yīng)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(zhì)的重要指標(biāo)是風(fēng)味物質(zhì)[3]與蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。風(fēng)味包括香味與滋味[4]，香味主要依賴于揮發(fā)性風(fēng)味成分；滋味則取決于其非揮發(fā)性呈味物質(zhì)的種類及含量[5-7]。杏鮑菇具有獨(dú)特的滋味，主要?dú)w因于其含有的游離氨基酸、5′-核苷酸、可溶性糖(醇)、有機(jī)酸等小分子物質(zhì)[8]。食用菌品質(zhì)的優(yōu)良也可以利用蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)體系反映。

目前，杏鮑菇培養(yǎng)基質(zhì)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(yǎng)基質(zhì)組成成分對(duì)其產(chǎn)量、生產(chǎn)成本、風(fēng)味物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等品質(zhì)有著直接的影響。但近期受到國(guó)內(nèi)外環(huán)境影響，豆粕、麩皮等氮源價(jià)格攀升，急需尋求替代氮源。玉米漿發(fā)酵液不僅含有食用菌生長(zhǎng)所需的氮源、碳源和生長(zhǎng)因子等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且價(jià)格低廉，來源廣泛。研究擬以玉米漿發(fā)酵液部分替代麩皮用于培養(yǎng)杏鮑菇，分析不同培養(yǎng)基質(zhì)組成對(duì)杏鮑菇子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和呈味物質(zhì)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(fā)酵液：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)植物蛋白功能因子研究與開發(fā)實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)品：上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

超凈工作臺(tái)：SW-CJ型，蘇州安泰空氣技術(shù)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(yǎng)箱：ZQZY-C8V型，上海知楚儀器設(shè)備公司；

氨基酸自動(dòng)分析儀：LA8080型，日立科學(xué)儀器有限公司；

高效液相色譜：1200型，美國(guó)安捷倫公司。

1.2 方法

1.2.1 培養(yǎng)基質(zhì)配方 采用常規(guī)工廠化培養(yǎng)基質(zhì)配方為對(duì)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(duì)照組培養(yǎng)基質(zhì)碳氮比相同的原則，根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果確定試驗(yàn)組配方：雜木屑86%、麩皮5%、玉米漿發(fā)酵液6%、蔗糖1%、石灰1%、石膏1%。

1.2.2 培養(yǎng)方法 挑取1 cm3大小的菌種接于搖瓶中培養(yǎng)。選用17 cm×35 cm的聚丙烯菌袋，按照常規(guī)方法拌料，裝袋，套環(huán)封口，121 ℃滅菌2 h。接種后于26 ℃下發(fā)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(cè)定 隨機(jī)選取兩組各3袋成熟子實(shí)體，清洗去泥根，切片。經(jīng)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(cè)定。

1.2.4 蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

(1)化學(xué)評(píng)分(CS)：參照文獻(xiàn)[11]。按式(1)計(jì)算。

(1)

式中：

cs——化學(xué)評(píng)分，%；

m1——試驗(yàn)蛋白質(zhì)相對(duì)氨基酸含量，g；

m2——雞蛋蛋白質(zhì)氨基酸含量，g。

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

(2)

BV=1.09×EAAI-11.7，

(3)

式中：

EAAI——必需氨基酸指數(shù)；

BV——生物價(jià)；

P——待測(cè)蛋白質(zhì)中必需氨基酸的含量，%；

S——標(biāo)準(zhǔn)雞蛋白中對(duì)應(yīng)必需氨基酸的含量，%；

n——待測(cè)蛋白質(zhì)中必需氨基酸的個(gè)數(shù)。

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

(4)

式中：

EAARR——必需氨基酸相對(duì)比值；

R——待測(cè)蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量與標(biāo)準(zhǔn)雞蛋白中對(duì)應(yīng)必需氨基酸含量的比值；

n——待測(cè)蛋白質(zhì)中必需氨基酸的個(gè)數(shù)。

(4)營(yíng)養(yǎng)指數(shù)(NI)：采用FAO[14]提出的方法。按式(5)計(jì)算。

(5)

式中：

NI——營(yíng)養(yǎng)指數(shù)；

PP——蛋白質(zhì)的百分含量，%。

1.2.5 有機(jī)酸含量測(cè)定 采用高效液相色譜法[15]。

1.2.6 可溶性糖醇測(cè)定 采用液相色譜法[16]。

1.2.7 5′-核苷酸測(cè)定 采用高效液相色譜法[17]。

1.2.8 等量鮮味濃度值(EUC)計(jì)算 參照文獻(xiàn)[18]。采用谷氨酸鈉(mono sodium glutamate，MSG)的含量來表示，按式(6)計(jì)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(duì)谷氨酸的值；

bj——呈鮮核苷酸相對(duì) 5′-肌苷酸的值；

1 218——協(xié)同作用常數(shù)。

1.2.9 統(tǒng)計(jì)分析 采用SPSS 22.0、Microsoft Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 玉米漿發(fā)酵液對(duì)杏鮑菇子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(zhì)的優(yōu)良程度。由表1可知，試驗(yàn)組杏鮑菇中總氨基酸含量顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。其中，谷氨酸含量是對(duì)照組的1.30倍；亮氨酸含量是對(duì)照組的2.00倍；丙氨酸含量是對(duì)照組的1.21倍；必需氨基酸含量是對(duì)照組的1.19倍。試驗(yàn)組氨基酸含量高可能與玉米漿發(fā)酵液的加入有關(guān)。玉米漿發(fā)酵液中含有大量氨基酸和多肽，進(jìn)入菌絲體中實(shí)現(xiàn)了氮的轉(zhuǎn)移。而試驗(yàn)組的蘇氨酸、酪氨酸和甘氨酸含量低于對(duì)照組，可能是由于氨基酸的不均衡性導(dǎo)致的，與任亞倩等[19]的研究結(jié)果類似。

2.1.2 化學(xué)評(píng)分(CS) CS值越接近雞蛋蛋白模式，蛋白營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(duì)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(yàn)組杏鮑菇的CS值為50.31，高于對(duì)照組CS值48.93，是對(duì)照組的102.8%，表明其營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(xué)評(píng)分(CS)Table 2 Chemistry score

2.1.3 必需氨基酸指數(shù)(EAAI)和生物價(jià)(BV) EAAI和BV是評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)模式中，試驗(yàn)組EAAI值比對(duì)照組的高出20.52，表明試驗(yàn)組的相對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高。在BV評(píng)價(jià)模式中，試驗(yàn)組BV值比對(duì)照組的高出13.38，一定程度上反映了試驗(yàn)組在人體內(nèi)的消化吸收率要高于對(duì)照組。說明試驗(yàn)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(shù)(EAAI)和生物價(jià)(BV)Table 3 Essential amino acid index (EAAI)and biovalent (BV)

2.1.4 必需氨基酸相對(duì)比值(EAARR)和營(yíng)養(yǎng)指數(shù)(NI)

EAARR表示越接近100，蛋白的利用率越高。NI是綜合蛋白質(zhì)含量與其氨基酸組成雙因素來反映蛋白質(zhì)價(jià)值。待測(cè)蛋白質(zhì)NI越高，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高。由表4可知，試驗(yàn)組杏鮑菇子實(shí)體EAARR值大于1，表示營(yíng)養(yǎng)相對(duì)過剩，對(duì)照組EAARR值小于1，表示營(yíng)養(yǎng)相對(duì)不足，且試驗(yàn)組EAARR的數(shù)值更接近1，表明試驗(yàn)組營(yíng)養(yǎng)價(jià)值比對(duì)照組更高些。試驗(yàn)組杏鮑菇子實(shí)體NI值比對(duì)照組高9%，表明在該評(píng)價(jià)體系下，試驗(yàn)組杏鮑菇子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)更高。綜合這兩個(gè)指標(biāo)，試驗(yàn)組的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值均變好，可能是試驗(yàn)組培養(yǎng)基質(zhì)的氮源更容易被吸收所致。

2.2 玉米漿發(fā)酵液對(duì)非揮發(fā)性呈味物質(zhì)的影響

2.2.1 可溶性糖和多元醇含量 由表5可知，試驗(yàn)組和對(duì)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(yàn)組的阿拉伯糖和甘露醇含量分別是對(duì)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(zhì)；甘露醇是唯一檢測(cè)到的糖醇，其含量對(duì)食用菌產(chǎn)生的甜味有直接影響。玉米漿發(fā)酵液是含有大量分子量低的肽和大分子蛋白質(zhì)的速效、長(zhǎng)效氮源，可使杏鮑菇子實(shí)體利用蛋白迅速積累營(yíng)養(yǎng)量，使子實(shí)體可溶性糖或醇含量上升。

表4 必需氨基酸相對(duì)比值(EAARR)和營(yíng)養(yǎng)指數(shù)(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(jī)酸含量 食用菌有機(jī)酸與風(fēng)味物質(zhì)的形成代謝密切相關(guān)。試驗(yàn)從杏鮑菇子實(shí)體中檢測(cè)出6種有機(jī)酸，見表6。由表6可知，試驗(yàn)組有機(jī)酸總含量顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。有機(jī)酸含量升高可能是玉米漿發(fā)酵液培養(yǎng)基質(zhì)中多糖含量豐富，分解糖類時(shí)產(chǎn)生大量有機(jī)酸。試驗(yàn)組杏鮑菇蘋果酸、琥珀酸、酒石酸、抗壞血酸含量均較對(duì)照組高，其中蘋果酸含量最高，是對(duì)照組的3.1倍，為主要有機(jī)酸；琥珀酸含量比對(duì)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(shí)，參與氨基酸、揮發(fā)性酯類以及芳香族化合物的合成，一定程度上影響其他風(fēng)味物質(zhì)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(huán)被消耗，并生成了氨基酸，與上述試驗(yàn)組氨基酸含量提高的結(jié)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(yàn)組比對(duì)照組高0.309 g/100 g，是對(duì)照的1.06倍。甜味氨基酸含量試驗(yàn)組比對(duì)照組高1.055 g/100 g，是對(duì)照組的1.13倍。甜味物質(zhì)的存在可以掩蓋苦味，有助于提升食用菌的整體風(fēng)味。甜味氨基酸在杏鮑菇子實(shí)體中含量最高，甜味氨基酸與鮮味物質(zhì)相互作用會(huì)有提鮮的效果，其趨勢(shì)與甜味氨基酸總量正相關(guān)。經(jīng)玉米漿發(fā)酵液培養(yǎng)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(guān)。

表6 有機(jī)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(píng)價(jià) 由表8可知，杏鮑菇中檢測(cè)到5′-AMP、5′-GMP和5′-IMP，3種5′-端核苷酸對(duì)鮮味有突出貢獻(xiàn)作用。5′-核苷酸與谷氨酸鈉共同存在時(shí)，能增強(qiáng)鮮味協(xié)同作用，增加杏鮑菇的鮮味。試驗(yàn)組鮮味核苷酸含量比對(duì)照組的高出0.91 mg/100 g。試驗(yàn)組EUC值(595.14 g MSG/100 g)比對(duì)照組高出29.49 g MSG/100 g。Mau等[24]將EUC劃分為4個(gè)水平，利用該劃分標(biāo)準(zhǔn)可直接評(píng)價(jià)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(yàn)杏鮑菇EUC值均屬于第2水平。說明玉米漿發(fā)酵液對(duì)杏鮑菇鮮味物質(zhì)含量和EUC值有明顯的提高作用，可能與玉米漿發(fā)酵液培養(yǎng)基質(zhì)中富含生長(zhǎng)因子B族維生素有關(guān)，參與形成輔酶，催化底物核酸生成核苷酸物質(zhì)，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(jié)論

采用玉米漿發(fā)酵液部分替代傳統(tǒng)培養(yǎng)杏鮑菇基質(zhì)中的氮源，能顯著提高杏鮑菇子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和非揮發(fā)性呈味物質(zhì)含量。其中杏鮑菇子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)體系化學(xué)評(píng)分、必需氨基酸指數(shù)、生物價(jià)、必需氨基酸相對(duì)比值及營(yíng)養(yǎng)指數(shù)水平顯著提高，說明杏鮑菇子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提高。同時(shí)，杏鮑菇子實(shí)體呈鮮、呈甜氨基酸、可溶性糖或醇、有機(jī)酸、呈鮮5′-核苷酸含量和等量鮮味濃度值也顯著提高。有關(guān)玉米漿發(fā)酵液對(duì)杏鮑菇揮發(fā)性香氣物質(zhì)的影響還有待進(jìn)一步研究。