乳酸菌發(fā)酵香菇研究進展

賈亞娟，聶遠洋，張秀南，盧 森，李 波

（1. 河南科技學院食品學院，河南新鄉(xiāng) 453003；2. 河南省果蔬加工及質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心，河南 新鄉(xiāng) 453003）

0 引言

香菇又名花蕈、花菇等，屬擔子菌綱傘菌目口蘑科真菌，原產(chǎn)于中國，因其特殊的風味、營養(yǎng)及食療保健價值而受到人們的喜愛[1]。近年來，我國香菇種植業(yè)快速發(fā)展，年產(chǎn)量已超過1 000 萬t，成為第一大食用菌品種，且在食品、藥品、化妝品等領(lǐng)域得到較好開發(fā)應(yīng)用[2]。大量的細胞及動物試驗表明，香菇多糖（β - D -葡聚糖） 具有抗腫瘤效果。其作用機制主要通過抑制腫瘤細胞增殖，誘導(dǎo)腫瘤細胞自噬、凋亡，增強機體免疫調(diào)節(jié)等方式達到抑制腫瘤細胞的生長[3-5]。香菇產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展為農(nóng)民增收創(chuàng)造了巨大的財富空間，但與歐美等發(fā)達國家相比，我國香菇產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍較滯后，精深加工存在短板，技術(shù)水平不高。這種情況與我國香菇種植規(guī)模和產(chǎn)量極不匹配，因此進一步提高我國香菇精深加工技術(shù)，提高香菇產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益極為迫切。

乳酸菌發(fā)酵是將可利用的葡萄糖等碳水化合物作為發(fā)酵底物，產(chǎn)生大量乳酸的過程。發(fā)酵代謝產(chǎn)物中除有機酸外還會產(chǎn)生短鏈脂肪酸、細菌素、維生素和氨基酸等。這些代謝特性使得乳酸菌在食品工業(yè)得到了較為廣泛的應(yīng)用。一方面，應(yīng)用于食品工業(yè)中改善發(fā)酵制品的風味、增加食品的營養(yǎng)、提高食品的安全性、延長保質(zhì)期等；另一方面，可以作為活的益生菌，優(yōu)化腸道菌群結(jié)構(gòu)，減少腸道細菌感染[6]。Guo Xiao 等人[7]將植物乳桿菌和副干酪乳桿菌應(yīng)用到果汁發(fā)酵中，通過乳酸菌發(fā)酵可明顯改善果汁的口感，提高果汁品質(zhì)。王清爽[8]利用乳酸菌發(fā)酵薏米，在發(fā)酵產(chǎn)物中檢測到大量的生物活性成分，并且發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)酵時間的延長，其中的氨基酸含量、總酚含量、抗氧化能力逐漸提高。

隨著乳酸菌發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域的不斷開拓創(chuàng)新，食用菌已逐漸成為乳酸菌發(fā)酵領(lǐng)域的新興原料，同時也為食用菌精深加工開辟了一條新的加工途徑。就乳酸菌在香菇發(fā)酵中的研究成果進行梳理，以期為乳酸菌在發(fā)酵香菇中的進一步應(yīng)用與研究提供相應(yīng)的理論參考價值。

1 乳酸菌種及其特性

乳酸菌（LAB） 是一類微好氧、可發(fā)酵碳水化合物且主要代謝產(chǎn)物為乳酸的革蘭氏染色陽性、無芽孢細菌的統(tǒng)稱。自然界中已發(fā)現(xiàn)的乳酸細菌可以劃分為6 科，43 個屬，包括373 個種和亞種[9]。常見的可應(yīng)用于蔬菜發(fā)酵的優(yōu)良乳酸菌主要包括乳桿菌屬、腸膜明串株菌屬、乳球菌屬等。從自然發(fā)酵蔬菜中篩選出發(fā)酵性能優(yōu)良的乳酸菌種是菌種篩選最常用的方法。王鑫宇[10]從自然發(fā)酵的酸菜中篩選優(yōu)良的乳酸菌種，并經(jīng)16r DNA 基因測序技術(shù)、發(fā)酵性能測定等，從發(fā)酵蔬菜中篩選出一株命名為S3 的植物乳桿菌種。經(jīng)過發(fā)酵性能測試發(fā)現(xiàn)其總產(chǎn)酸量可達5.84 g/100 g，且pH 值較其他乳酸菌種下降的最快，發(fā)酵風味好。Batist N N 等人[11]探究了產(chǎn)植酸酶的乳酸菌株在山藥中的應(yīng)用，結(jié)果表明，乳酸乳球菌CCMA 0415 在發(fā)酵24 h 后仍能保持較高的活力，且產(chǎn)酸速度快，僅發(fā)酵6 h 就能代謝產(chǎn)酸達8.1 g/kg。表明CCMA 0415 乳酸菌種可作為發(fā)酵根、塊莖類植物良好的發(fā)酵劑。這些乳酸菌種的發(fā)現(xiàn)及研究應(yīng)用為純菌種發(fā)酵蔬菜奠定了基礎(chǔ)。

根據(jù)對糖酵解途徑的不同，乳酸菌發(fā)酵方式可分為異型乳酸菌發(fā)酵和同型乳酸菌發(fā)酵。異型乳酸菌發(fā)酵主要發(fā)生在蔬菜發(fā)酵前期，代謝產(chǎn)物中除乳酸外還含有乙酸、乙醇、二氧化碳等；同型乳酸菌發(fā)酵則以乳酸為主要代謝產(chǎn)物，存在于發(fā)酵中后期，其產(chǎn)酸量要高于異型乳酸菌發(fā)酵[12]。關(guān)倩倩[13]對自然發(fā)酵泡菜中乳酸菌的生長規(guī)律進行觀察，發(fā)現(xiàn)在蔬菜發(fā)酵前期異型菌起主要發(fā)酵作用，同型乳酸菌則在中后期起主導(dǎo)發(fā)酵。Fleming H P 等人[14]通過設(shè)計一個透明發(fā)酵罐用以觀察酸菜發(fā)酵過程中的理化變化及微生物變化。研究發(fā)現(xiàn)酸菜發(fā)酵分為前后2 個階段，第一階段為氣態(tài)階段，CO2含量和酸度增加迅速；第二階段為非氣態(tài)階段，CO2含量停止增加，但酸度仍持續(xù)增加。因此，可以表明自然發(fā)酵蔬菜的過程是異型乳酸菌和同型乳酸菌的共同作用，即混菌發(fā)酵更有利于蔬菜風味的形成。

2 乳酸菌發(fā)酵香菇的可行性分析

香菇不僅屬于高蛋白低脂肪類食物，還含有半乳糖、葡萄糖、甘露糖、巖藻糖等單糖和纖維二糖等雙糖。此外，香菇還含有大量的香菇多糖如纖維素等。這些豐富的碳水化合物為乳酸菌發(fā)酵香菇提供了豐富的碳源基礎(chǔ)[15]。但香菇中可被乳酸菌直接利用的單糖較少，而大部分乳酸菌又缺少降解大分子碳水化合物的酶系，因此為充分利用香菇中的碳源，需預(yù)先對香菇進行水解、酶解等預(yù)處理。趙秀婷等人[16]對香菇進行微波水解后利用離子色譜法測定香菇中多糖的單糖組成信息，共檢測出巖藻糖、氨基葡萄糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖、木糖等6 種單糖。張萍等人[17]也對香菇水解后利用3 -氨基- 9 -乙基咔唑（AEC） 柱前衍生-高效液相色譜法對香菇中糖的種類進行測定，結(jié)果顯示水解后的香菇中富含甘露糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖和木糖等種類。表明在香菇發(fā)酵前對其進行預(yù)處理后，香菇中的碳水化合物可以更好地作為乳酸菌發(fā)酵的碳源。

此外，香菇還含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、礦物質(zhì)等，這些都為乳酸菌發(fā)酵提供了適宜的氮源及生長因子。

3 乳酸菌發(fā)酵香菇的風味研究

發(fā)酵香菇因酸香純正、菇味濃郁而受到大眾的歡迎，但在不同發(fā)酵條件下，產(chǎn)生的風味代謝產(chǎn)物又具有較大差異。因此，對影響乳酸菌發(fā)酵香菇形成不同風味的原因進行探究具有重要意義。

發(fā)酵香菇獨特風味的形成不僅與乳酸菌發(fā)酵代謝產(chǎn)物、蛋白質(zhì)的水解等多方面因素有關(guān)，而且不同種類、不同產(chǎn)地的香菇也會影響發(fā)酵終產(chǎn)品的品質(zhì)。周曉華等人[18]對不同產(chǎn)地不同品種香菇的成分進行測定，結(jié)果表明，不同產(chǎn)地的香菇成分具有顯著性差異，因此不同產(chǎn)地的香菇經(jīng)發(fā)酵后在總酸、pH值、可溶性糖、氨基酸含量等方面具顯著性差異，從而形成不同品質(zhì)的發(fā)酵香菇產(chǎn)品。除此之外，香辛料中的相關(guān)成分也會對發(fā)酵香菇風味產(chǎn)生一定的影響。大蒜中的蒜素，生姜中的醇、酚類等物質(zhì)，均會增加發(fā)酵蔬菜的香氣成分。

除了原料本身會影響發(fā)酵產(chǎn)品的風味外，乳酸菌種的選擇是香菇風味形成的決定性因素。Cui S M等人[19]探究了不同乳酸菌種對發(fā)酵果蔬汁風味和口感的影響，結(jié)果表明不同的乳酸菌種在風味形成中的作用有所不同，具體表現(xiàn)為干酪乳桿菌和鼠李糖乳桿菌可能對鮮味貢獻值更大，植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌會代謝出更多的酸味物質(zhì)，而發(fā)酵乳桿菌可能會代謝出更多的揮發(fā)性化合物。Yang X Z 等人[20]將不同的乳酸菌接種到東北酸菜中，發(fā)現(xiàn)酸菜的特征性風味物質(zhì)具有顯著差異。在接種植物乳桿菌的泡菜中檢測到大量的乳酸乙酯、乙酸異戊酯等不同的酯類物質(zhì)，而接種腸膜明串株菌和W. cibaria 菌則明顯增加了酸和酮的含量，這表明決定發(fā)酵蔬菜不同發(fā)酵風味和理化品質(zhì)的主要原因在于發(fā)酵用菌種。此外，混菌發(fā)酵具有優(yōu)于單菌發(fā)酵的優(yōu)勢。藺志穎[21]發(fā)現(xiàn)利用混菌發(fā)酵杏鮑菇所產(chǎn)生的風味物質(zhì)更為豐富，其中有機酸類、醇類、酮醛類物質(zhì)含量顯著增加，賦予了杏鮑菇純正的酸香風味。鄭文迪等人[22]利用GC-MS 分析了同一地區(qū)不同的發(fā)酵產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)由于不同乳酸菌的代謝呈味性成分及揮發(fā)性物質(zhì)的差異形成了不同的發(fā)酵風味。此外，發(fā)酵工藝的不同也會影響發(fā)酵風味的形成。Xiong T 等人[23]研究發(fā)現(xiàn)，鹽濃度對酸菜發(fā)酵早期有著明顯的影響，且隨著鹽濃度的增加，乳酸菌的生長受到抑制，代謝產(chǎn)物逐漸降低，乳酸含量明顯降低。

4 乳酸菌發(fā)酵香菇的益生功能

4.1 調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡

香菇豐富的營養(yǎng)成分為乳酸菌生長提供了營養(yǎng)物質(zhì)基礎(chǔ)。通過乳酸菌發(fā)酵不但可以將香菇蛋白質(zhì)分解為氨基酸，使氨基酸種類和比例更加接近人體需要的氨基酸模式，更易消化吸收。而且隨著發(fā)酵的進行，乳酸菌大量增殖，產(chǎn)生了大量的有機酸代謝產(chǎn)物，乳酸菌數(shù)量的增長一方面可以增加腸道益生菌的數(shù)量；另一方面，隨著發(fā)酵的進行蓄積了大量的有機酸使得發(fā)酵香菇pH 值降低，抑制了腐敗菌和病原菌的生長。同時，有機酸代謝產(chǎn)物的增加可刺激人體胃蛋白酶的分泌，增進食欲[24]。Kieliszek M等人[25]對乳酸菌水解酶的特性進行了研究，試驗表明一些乳酸菌的生長需要特定的游離氨基酸，而乳酸菌是一組有能力將碳水化合物發(fā)酵成乳酸并產(chǎn)生蛋白水解酶的生物。乳酸菌的蛋白水解酶系統(tǒng)主要包括蛋白酶、肽酶和特定的分子轉(zhuǎn)運蛋白，而目前研究最多的是乳酸菌水解蛋白酶。Fernandes J 等人[26]對產(chǎn)細菌素的乳酸菌進行研究，表明細菌素可有效抑制致病菌的生長。

4.2 護膚養(yǎng)顏、抗衰老

乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)品屬低熱量食物，常食可刺激腎上腺激素，加速體內(nèi)脂肪燃燒，具有減肥的功效。此外，乳酸菌發(fā)酵還可以較好地保持原料本身的營養(yǎng)及抗氧化活性，加上乳酸菌本身能夠產(chǎn)生超氧化物歧化酶，使其清除自由基的能力得到加強。因此，經(jīng)常食用乳酸菌發(fā)酵類產(chǎn)品可以護膚養(yǎng)顏、抗衰老[27]。Heanim P 等人[28]對動物雙歧桿菌發(fā)酵牦牛乳（EFY）的乙醇提取物是否具有減少太陽紫外線誘導(dǎo)減少皺紋的形成進行了研究，并與未發(fā)酵的及由其他菌種發(fā)酵的提取物進行比較，研究發(fā)現(xiàn)EFY 可以潛在地防止由太陽紫外線誘導(dǎo)所產(chǎn)生的皺紋。

4.3 降低膽固醇

大量試驗研究均表明，乳酸菌具有降低血清膽固醇的作用。劉蘇萌等人[29]從泡菜中篩選出6 株乳酸菌，經(jīng)鑒定其中3 株為鏈球菌屬，3 株為明串珠菌屬，都具有降解膽固醇的功效，其中1 株乳酸菌降解膽固醇率在48 h 內(nèi)達到81.57%。李杰[30]從晉西北酸粥中篩得6 株乳酸菌，經(jīng)腸道耐受力評估、體外降膽固醇測定及動物試驗證明了6 株乳酸菌均有降低血清膽固醇的作用。Kobayashi R 等人[31]對乳酸菌改善由病變菌引起的腸道菌群失調(diào)及預(yù)防動脈粥樣硬化進行了研究，結(jié)果表明乳酸菌可以有效恢復(fù)腸道菌群平衡且改善動脈粥樣硬化斑塊病變大小，同時抑制炎癥細胞因子。

另外，乳酸菌發(fā)酵的其他益生功能如抗腫瘤、調(diào)節(jié)機體免疫力、抗菌抗病毒等，但關(guān)于發(fā)酵香菇的功能機理和價值仍需進一步深入探索研究。

5 乳酸菌發(fā)酵香菇的研究現(xiàn)狀

5.1 香菇泡菜

利用乳酸菌發(fā)酵香菇不但可以增加香菇的營養(yǎng)價值，產(chǎn)生特定的風味，而且可以延長香菇的保質(zhì)期，增加香菇產(chǎn)品的種類，同時也可為發(fā)酵其他種類蔬菜提供重要的參考價值。夏季等人[32]將香菇進行不同預(yù)處理后利用乳酸菌進行發(fā)酵。結(jié)果表明，與自然發(fā)酵組相比，發(fā)酵香菇的氨基酸和風味物質(zhì)含量明顯增加，而且發(fā)酵周期得到較大程度縮短，亞硝酸鹽含量顯著降低。表明香菇原料適宜于乳酸菌發(fā)酵，在發(fā)酵改善風味的同時提高了產(chǎn)品的安全性。劉麗娜等人[33]探究了香菇柄經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后營養(yǎng)成分的變化，研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵菇柄總糖含量明顯下降，總氨基酸含量略有下降，總酸含量上升明顯。表明乳酸菌可以利用香菇單糖和部分氨基酸進行良好的產(chǎn)酸作用。Chen Z Q 等人[34]研究了不同種類微生物（釀酒酵母、米曲霉、黑曲霉和植物乳桿菌） 在香菇發(fā)酵中對鮮味物質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明，植物乳桿菌是發(fā)酵的最佳菌種，在整個發(fā)酵過程中，發(fā)酵液的酸度及游離氨基酸和風味核苷酸的含量均增加，具有最濃郁的鮮味。但目前關(guān)于不同產(chǎn)地和不同品種香菇乳酸菌發(fā)酵效果的差異性影響研究鮮有報道。

5.2 香菇飲料

香菇乳酸菌發(fā)酵飲料是指以香菇或香菇抽提物為主要原料，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，添加其他的輔料或食品添加劑調(diào)制而成的具有香菇特色的風味飲料。按其是否添加有乳粉等原料又可分為含乳飲料和非乳制品型飲料。張邦建等人[35]利用嗜熱乳酸鏈球菌和保加利亞乳桿菌以1∶1 的比例混菌發(fā)酵香菇，并添加了冬瓜等輔料，研制出一款兼具香菇和冬瓜風味的復(fù)合酸乳飲料，風味較好。而楊勝敖[36]和李靖等人[37]以相同乳酸菌種研制出一款具有香菇風味的酸乳飲料和香菇酸豆奶飲料，經(jīng)營養(yǎng)成分分析測定，發(fā)現(xiàn)氨基酸含量明顯增加。乳酸菌發(fā)酵香菇作為植物基發(fā)酵乳飲料的一種，是目前市場的流行趨勢，集健康與美味于一體，具有良好的發(fā)展前景。

5.3 其他發(fā)酵香菇類產(chǎn)品

香菇屬高蛋白低脂肪類食用菌，且含有多種營養(yǎng)功能性成分，如多糖、香菇嘌呤、蛋白質(zhì)、膳食纖維等，利用乳酸菌發(fā)酵香菇可以開發(fā)出高品質(zhì)、具有獨特風味且具有多種生物活性成分的增值型香菇休閑產(chǎn)品。戴曉娟等人[38]以魚肉和香菇為主要原料輔以淀粉、蛋清等混合后，添加乳酸菌進行混菌發(fā)酵，研制出一款具有乳酸菌發(fā)酵風味的香菇魚丸，填補了乳酸菌發(fā)酵魚丸的市場空白，同時又為魚肉的開發(fā)利用探索了有效途徑。香菇柄是香菇加工的副產(chǎn)物，由于適口性差等原因，利用率并不高，造成很大的浪費。但根據(jù)相關(guān)研究表明，香菇柄是一種良好的食品資源，營養(yǎng)素豐富且富含生物活性成分，利用乳酸菌發(fā)酵可以促進有機酸及氨基酸等滋味成分的分解釋放，具有較好的應(yīng)用潛力。賀羽等人[39]以香菇柄為發(fā)酵底物，利用5 種乳酸菌（嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、鼠李糖乳桿菌和植物乳桿菌） 混菌發(fā)酵，研制出一款天然調(diào)味料，為香菇柄精深加工拓展了新途徑。γ -氨基丁酸是一種重要的非蛋白質(zhì)氨基酸，廣泛存在于動植物體內(nèi)，具有調(diào)節(jié)免疫力、預(yù)防動脈粥樣硬化等功效，有研究表明將植物乳桿菌作用于香菇柄中進行發(fā)酵，可顯著提高γ -氨基丁酸含量[40]。這些研究發(fā)現(xiàn)為乳酸菌功能性香菇食品的開發(fā)奠定了重要理論基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

我國香菇產(chǎn)量豐富，但精深加工技術(shù)薄弱、產(chǎn)品附加值低，而關(guān)于乳酸菌發(fā)酵香菇產(chǎn)品的研究也較少，但香菇經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后不僅可以極大地保存原料本身的營養(yǎng)物質(zhì)成分，而且還賦予了其良好的風味，同時抑制了有害病原菌的生長，具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑｋS著乳酸菌發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域的不斷拓展，深入研究乳酸菌在食用菌發(fā)酵中菌種的篩選及代謝機制，可進一步提高食用菌的綜合利用率、增加有益代謝產(chǎn)物等，具有良好的發(fā)展前景。