姬松茸固態發酵對谷物主要營養成分的影響

翟飛紅，王 琪，劉 藝，韓建榮

（山西大學生命科學學院，山西太原030006）

姬松茸固態發酵對谷物主要營養成分的影響

翟飛紅，王 琪，劉 藝，韓建榮*

（山西大學生命科學學院，山西太原030006）

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

姬松茸，固態發酵，谷物，營養成分

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

各種谷物的主要成分為淀粉和蛋白質，具有多元酚結構的酚類物質也廣泛存在于谷物中［2］。研究表明各種谷物是絲狀真菌進行固態發酵的優質培養基，而且經固態發酵后谷物的營養價值有了較大的提升［3-5］。但關于姬松茸利用谷物進行固態發酵的研究還未見報道。本實驗選用小麥、大米、燕麥、玉米、小米、糜米和高粱作為培養基，初步研究了姬松茸固態發酵對這些谷物的主要營養成分的影響，并對固態發酵產物中的總酚、氨基酸態氮、水溶性蛋白及還原糖含量與發酵時間的關系進行了分析。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

姬松茸（Agaricus blazei）SH26菌株由本實驗室提供，保存于馬糞瓊脂培養基中；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G-250、碳酸鈉、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、結晶酚和亞硫酸鈉分析純。

WFJ 2100型可見分光光度計上海尤尼柯儀器有限公司；電子天平上海精密科學儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋北京市醫療設備總廠；臺式全溫振蕩培養箱上海知楚儀器有限公司；數顯干燥箱青島海爾特種電器有限公司。

1.2谷物培養基的制備

共選用了小麥、大米、燕麥、玉米、小米、糜米和高粱7種谷物，分別準確稱取400g（干重）除去谷殼和石子等雜質的谷物，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100m L的錐形瓶中，用塑料膜封口，121℃滅菌30m in。

1.3固態發酵

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

1.4總酚含量的測定

分別準確稱取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行復提，合并兩次濾液。將濾液在40℃下旋轉蒸發，得到濃縮液，然后用80%的乙醇溶液定容，待測。

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

1.5氨基酸態氮含量的測定

采用甲醛滴定法［7］。氨基酸態氮的含量（%）=（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為所取樣品的質量（g）；0.014為1m L（CNaOH=1.000mol/L）NaOH標準液相當氮的克數（g/mmol）。

1.6水溶性蛋白含量的測定

準確稱取1.0g樣品，加入10m L蒸餾水，充分攪拌，8000r/m in離心8m in，取上清液，用同樣的方法進行復提，合并兩次上清液，用蒸餾水定容至20m L，待測。

采用考馬斯亮藍G-250結合法［8］測定水溶性蛋白含量。標準曲線的繪制采用牛血清蛋白稀釋液，根據牛血清蛋白的濃度和OD值繪制標準曲線。得到的標準曲線的線性回歸方程為：y=4.3814x-0.0076，R2= 0.9948。

1.7還原糖含量的測定

準確稱取0.1g樣品，加入10m L蒸餾水，50℃水浴30min，8000r/min離心8min，取上清液，用同樣的方法進行復提，合并兩次上清液，定容至20m L，待測。

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

1.8統計學分析

以上實驗設3次重復，實驗數據用平均值±標準誤表示。

2　結果與分析

2.1發酵產物中的總酚含量

從圖1可以看出，7種谷物的總酚含量會隨著發酵時間而變化。對于小麥和大米來說，當發酵時間為5d時，總酚含量有所降低，之后隨著發酵時間的延長而逐漸增加；發酵30d后，小麥和大米的總酚含量達到最高，分別為1.88和0.21mg/g，分別為對照的2.58和2.45倍。對于玉米來說，總酚含量隨著發酵時間的延長并無顯著變化，其中發酵5d時總酚含量最低，發酵20d時，總酚含量最高，為1.23mg/g，為對照的1.07倍。小米和糜米的總酚含量隨著發酵時間的延長而逐漸增加，發酵30d時達到最大值，分別為1.95和0.58mg/g，為對照的5.03和2.60倍。對于燕麥來說，其總酚含量隨發酵時間的不同波動較大，其中發酵10d和30d時總酚含量較高，分別為1.47和1.75mg/g，為對照的2.23和2.66倍。而高粱的總酚含量隨著發酵時間的延長降低了，在發酵20d時達到最低值，為1.04mg/g，與對照相比降低了36.97%。其中，小麥、大米、小米、糜米、燕麥的總酚含量與發酵時間呈現一定的正相關性，其相關系數r分別為0.932、0.924、0.947、0.976、0.778，而玉米的總酚含量與發酵時間有弱的正相關性（r= 0.058），高粱的總酚含量與發酵時間呈現一定的負相關（r=-0.687）。相比較而言，經姬松茸固態發酵30d后，7種谷物發酵產物中的總酚含量的排序為：小米＞小麥＞燕麥＞高粱＞玉米＞糜米＞大米。

圖1　姬松茸固態發酵產物中的總酚含量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發酵后，其總酚含量有了顯著提高。這與姬松茸具有較強的代謝產生酚類化合物的能力有關。研究報道表明在姬松茸的子實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，下一步在分析固態發酵產物的總酚含量基礎上有必要測定更多的抗氧化性物質指標，以對經姬松茸固態發酵后的谷物進行更全面的抗氧化性分析，為開發相關的抗氧化產品提供理論依據。

2.2發酵產物中的氨基酸態氮含量

由圖2可以看出，7種谷物的氨基酸態氮含量隨著發酵時間而變化，發酵后谷物的氨基酸態氮含量均比對照高。小麥的氨基酸態氮含量隨著發酵時間的延長呈現逐步增加的趨勢，與發酵時間具有顯著的正相關性（r=0.985），當發酵時間達到30d時，氨基酸態氮的含量達到最大值0.59%，與對照相比，提高了11.90倍。玉米的氨基酸態氮含量與發酵時間的相關性不顯著（r=0.019），發酵5d后氨基酸態氮含量最高，達到0.17%，是對照的1.45倍。對于大米、小米、糜米、燕麥和高粱來說，其氨基酸態氮與發酵時間呈現出較明顯的正相關性（相關系數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氮含量均在發酵30d后達到最高值，分別達到0.065%、0.21%、0.11%，分別是對照的12.68、13.04、5.62倍。燕麥在發酵10d時氨基酸態氮的含量達到最高值，為0.22%，是對照的1.29倍。高粱在發酵20d后其氨基酸態氮的含量最高，達到0.12%，為對照的2.69倍。相比較而言，經姬松茸固態發酵30d后，7種發酵產物中的氨基酸態氮含量的排序為：小麥＞燕麥＞小米＞玉米＞糜米＞高粱＞大米。

圖2　姬松茸固態發酵產物中的氨基酸態氮含量Fig.2　Amino acid nitrogen contentof grains fermented by Agaricus blazei

2.3發酵產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酵時間而變化，與發酵時間具有較顯著的正相關性，相關系數r分別為0.954、0.808、0.962、0.970、0.998、0.971和0.866。對于小麥、大米和糜米來說，其發酵產物的蛋白質含量隨著發酵時間的延長而逐漸增加，發酵30d后達到最大值，分別達到64.63、11.29和30.70mg/g，分別為對照的4.97、2.23和3.50倍。對于玉米、小米和燕麥來說，其蛋白質含量與發酵時間也呈一定的正相關性，在發酵30d后達到最大值，分別為25.35、67.73和74.24mg/g。高粱的蛋白質含量在發酵20d時最高，為28.36mg/g，是對照的2.11倍。相比較而言，經姬松茸固態發酵30d后，7種發酵產物中的水溶性蛋白含量的排序為：燕麥＞小米＞小麥＞糜米＞高粱＞玉米＞大米。

圖2和圖3表明，谷物發酵產物中的游離氨基酸態氮和水溶性蛋白含量均隨發酵時間而有所變化，而且均與發酵時間呈現較為明顯的正相關性。這種情況應該與姬松茸具有較強的蛋白合成能力有關。研究報道表明姬松茸子實體中的蛋白含量達到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，研究報道還表明液態發酵獲得的姬松茸菌絲體及其發酵液中的氨基酸含量很高［16］。姬松茸在固態發酵過程中也應該具有較強的蛋白合成能力，導致發酵產物中的水溶性蛋白含量顯著增高。同時，姬松茸菌絲體也能將谷物中的原有蛋白質分解為氨基酸，導致發酵產物中的游離氨基酸態氮的增高。總體來說，7種谷物經姬松茸固態發酵后，其氨基酸和水溶性蛋白質含量均得到顯著的提高，其營養價值也得到了一定的提高。

圖3　姬松茸固態發酵產物中的水溶性蛋白含量Fig.3　Water-soluble protein content of grains fermented by Agaricus blazei

2.4發酵產物中的還原糖含量

由圖4可以看出，7種谷物的還原糖含量隨發酵時間而有所變化。對于小麥和燕麥來說，其發酵產物的還原糖含量隨發酵時間的延長而增加，發酵30d后其還原糖含量達到最大值，分別為60.81和123.18mg/g，分別是對照的101.77和307.95倍。玉米在發酵初期，其還原糖含量變化不大，之后隨著發酵時間的延長而逐漸增加；發酵20d后，其還原糖含量達到最大值，為6.62mg/g，是對照的8.12倍。經姬松茸發酵后大米的還原糖含量與對照相比降低了，在發酵30d后，還原糖含量最低，為0.09mg/g，僅為對照的25.17%。小米和糜米的還原糖含量隨著發酵時間波動較大，分別在發酵30d和20d時達到最大值，分別為78.35和38.29mg/g，是對照的13.35和11.85倍。高粱的還原糖含量在發酵20d時達到最大，為37.00mg/g，是對照的59.68倍。除大米外，其余6種谷物的還原糖含量與發酵時間呈現較顯著的正相關性（r分別為0.957、0.743、0.848、0.822、0.955和0.948）。相比較而言，經姬松茸固態發酵30d后，7種發酵產物中的還原糖含量的排序為：燕麥＞小米＞小麥＞高粱＞糜米＞玉米＞大米。

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酵時間呈一定的正相關性。認為可能是姬松茸菌絲體在生長過程中通過淀粉酶將這些谷物中的淀粉分解為還原糖，因而導致了還原糖含量的提高。而大米的還原糖含量隨著發酵時間的變化并無顯著變化，其原因可能是因為姬松茸菌絲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利用。但這只是一種猜測，以上分析還需要更多的實驗數據來證實，在今后的研究中有必要對這些固態發酵產物的淀粉酶及淀粉含量進行分析，以確定其還原糖含量增加或者不變的準確原因。

圖4　姬松茸固態發酵產物中的還原糖含量Fig.4　Reducing sugar content of grains fermented by Agaricus blazei

以上實驗結果表明，7種谷物經姬松茸發酵后，其總酚、還原糖、游離氨基酸態氮和水溶性蛋白含量均有顯著變化，大多數指標的含量在發酵30d時達到最高值。本研究設定30d為最長的發酵時間，沒有考察在更長的發酵時間下，這些指標的含量又會呈現出什么樣的變化。固態發酵過程中經常出現的情況是，如果發酵時間過長，培養基中的水分會被消耗干或蒸發干，這樣菌絲的生長幾乎停止。所以，即使延長發酵時間，也起不到提高發酵效果的目的。

3　結論

7種谷物的姬松茸固態發酵產物的總酚、氨基酸態氮、水溶性蛋白及還原糖含量均隨著發酵時間的變化而變化。高粱的總酚含量與發酵時間呈負相關，其相關系數r=-0.687；大米的還原糖含量與發酵時間也呈負相關，其相關系數r=-0.621；除此之外，其余谷物的總酚、氨基酸態氮、水溶性蛋白及還原糖含量均與發酵時間呈一定的正相關性，即發酵時間的延長有利于發酵產物中這些營養成分含量的提高。7種谷物發酵產物中，小米的總酚含量最高，達到1.95mg/g；小麥的氨基酸態氮含量最高，達到0.59%；燕麥的水溶性蛋白和還原糖含量最高，分別達到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：食品生物技術與功能食品開發。

韓建榮（1959-），男，博士，教授，研究方向：微生物資源開發利用。