采用多糧濃香型白酒丟糟栽培香菇

任羽，游玲，王松，王濤*

(宜賓學(xué)院，固態(tài)發(fā)酵資源與應(yīng)用四川省高校重點實驗室，四川 宜賓，644000)

香菇[Lentinusedodes(Berk.)Sing]，又名香菌、花菇、香蕈，俗稱中國蘑菇，在真菌學(xué)分類上屬于菌物界(Kingdom Fungi)，擔子菌門(Basidiomycota)，層菌綱(Hymenomycetes),傘菌目(Agaricales)，口蘑科(Tricholomataceae)，香菇屬(Lentinus)[1]。我國是世界上香菇最大的生產(chǎn)國、出口國和消費國[2-3]。香菇傳統(tǒng)的栽培基質(zhì)是闊葉樹木屑，近年來隨著香菇產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和林木資源日趨枯竭，香菇生產(chǎn)面臨著栽培料資源緊缺的危機。

丟糟是濃香型白酒生產(chǎn)的主要副產(chǎn)物，富含有機物和礦質(zhì)元素，目前除部分規(guī)模酒廠采取各種方式對丟糟進行集約化利用外，大量的中小型企業(yè)的丟糟尚未得以集約化綜合利用，造成大量浪費的同時還帶來嚴重的環(huán)境問題。近年來，利用丟糟可栽培金針菇[4]、猴頭菇[5]、秀珍菇[6]、茶樹菇[7]、杏鮑菇[8]、雞腿菇[9]等多種食用菌，但利用丟糟栽培香菇卻未見報道。

本實驗采用均勻設(shè)計法，以菌絲生長情況、生產(chǎn)周期、產(chǎn)量及污染率為指標對丟糟代料培養(yǎng)料的配方進行篩選，以常規(guī)營養(yǎng)成分、氨基酸含量和揮發(fā)性物質(zhì)為指標對香菇品質(zhì)做出評估，并根據(jù)重金屬和農(nóng)藥殘留考察丟糟栽培香菇的安全性，以期為充分合理利用丟糟資源，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)安全的香菇提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

武香一號，由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所提供；丟糟，由四川宜賓吉鑫酒業(yè)提供。

1.2 實驗方法

1.2.1 香菇栽培管理

將鮮酒糟按照配方配比(表1)，利用石灰水調(diào)節(jié)pH值到 8后裝入塑料袋，每袋裝濕料1 000 g(含水量58%)，121 ℃滅菌2 h，冷卻至30 ℃左右接種，接種后的菌袋直立于培養(yǎng)室架上于26～28 ℃、相對濕度70%～75%，菌絲滿袋后移入栽培室，脫袋轉(zhuǎn)色。栽培室溫度控制在25～28 ℃，空氣相對濕度控制在85%～95%，待子實體蓋邊緣內(nèi)卷，孢子尚未彈射前采收。每袋處理50個重復(fù)。

記錄各配方每次采收產(chǎn)量；計算生物轉(zhuǎn)化率(BE)，即平均每袋的產(chǎn)量與每袋培養(yǎng)料的干重之比。

表1 供試培養(yǎng)料配方 單位：%

注：表中數(shù)據(jù)為質(zhì)量百分比(%)，配方中玉米粉石膏添加量分別為9%和1%。

1.2.2 主要成分測定

培養(yǎng)料樣品于65 ℃烘干粉碎后檢測粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、灰分等營養(yǎng)成分指標，參照張麗英的常規(guī)營養(yǎng)成分測定方法進行[10]。

香菇樣品于65 ℃烘干粉碎后粗蛋白參照國家標準 GB/T 15673—2009 食用菌中粗蛋白含量的測定；粗脂肪參照國家標準 GB 5009.6—2016 食品中粗脂肪測定；粗纖維參照國家標準 GB/T 5009.10—2003 植物類食品中粗纖維的測定；灰分參照國家標準 GB 5009.4—2010 食品中灰分的測定；氨基酸測定參照國家標準 GB/T 5009.124—2016 食品中氨基酸的測定。

1.2.3 香菇揮發(fā)性成分測定

取5.0 g鮮香菇子實體置于25 mL頂空瓶中，加入12.5 mL去離子水，65 ℃水浴中平衡5 min，插入50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取頭，吸附40 min，250 ℃解吸5 min。

GC條件：色譜柱HP-5MS(30 m×250 μm×0.25 μm)；升溫程序：50 ℃保持3 min，以5 ℃/min升至150 ℃，保持3 min，以10 ℃/min升至220℃，保持2 min；載氣(He)，恒定流速1 mL/min；進樣口250 ℃，不分流。

MS條件：電子轟擊離子源(EI)，電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃，四級桿溫度150 ℃， 接口溫度280 ℃；質(zhì)譜掃描范圍m/z50～550。

通過NIST檢索各質(zhì)譜峰定性，采用峰面積歸一化法求得各組分相對含量。

1.2.4 香菇安全性測定

重金屬測定：Cu參照GB/T 5009.17—2003；Pb參照GB/T 5009.12—2003；Cd參照GB/T 5009.15—2003；Hg參照GB/T 5009.17—2003；As參照GB/T 5009.11—2003。

六六六、DDT、多菌靈等69種農(nóng)藥的測定：參照NY/T 761—2008、GB/T 19648—2006、GB/T 20769—2008和GB/T 5009.145—2003。

1.3 統(tǒng)計分析

利用Excel 2007和IBM SPSS Statistics 20.0進行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方培養(yǎng)料的主要營養(yǎng)成分

分別對上述7種配方中的粗蛋白、粗脂肪、粗纖維和灰分測定(表2)，測定結(jié)果發(fā)現(xiàn)對照配方中粗蛋白、粗脂肪和灰分含量均顯著低于丟糟配方，而粗纖維卻顯著高于丟糟配方。

表2 不同配方培養(yǎng)料的主要營養(yǎng)成分 單位：%

2.2 不同配方培養(yǎng)料對香菇生長的影響

如表3所示，香菇菌絲在不同配方上均能生長，但生長時間均長于對照，配方D和E與對照相比未達到顯著水平，僅長于對照0.73 d和1.02 d，其余皆達顯著水平。 對照污染率為0%，而丟糟培養(yǎng)料污染率高于對照，達到2%～6%。從產(chǎn)量來看，配方料B和D產(chǎn)量皆顯著高于對照，其轉(zhuǎn)化率相對于對照分別提高10.65%和8.42%；配方料E和F產(chǎn)量稍高于對照(未達顯著水平)，其轉(zhuǎn)化率分別比對照高1.11%和3.06%；配方料A和C產(chǎn)量皆低于對照，前者達到顯著水平，后者未達到顯著水平。

表3 不同配方培養(yǎng)料對香菇生長的影響Table 3 Effects of different formulations on the growth of shiitake mushrooms

如表4所示，培養(yǎng)料的料高與丟糟比例呈極顯著負相關(guān)性，是因為丟糟顆粒較雜木屑較小。同時生長天數(shù)與配方中丟糟比例、粗蛋白、粗脂肪、灰分呈一定正相關(guān)性，與料高及配方中粗纖維含量呈反比，但并未達到顯著水平。配方中丟糟比例、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、灰分含量對香菇的總產(chǎn)量及生物轉(zhuǎn)化率均有一定影響，但均未達到顯著水平。

表4 培養(yǎng)料特性與香菇生長情況及產(chǎn)量的相關(guān)性Table 4 The correlation between characteristics of theculture medium and the growth of shiitake mushroomsand yield

注：**.在0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

2.3 不同配方培養(yǎng)料對香菇營養(yǎng)成分的影響

如表5和表6所示，各處理的香菇粗蛋白均顯著高于對照，配方E最高，相對對照提高7.53%，且香菇粗蛋白含量與配方中粗蛋白、粗脂肪、灰分呈顯著正相關(guān)性，與配方中粗纖維含量呈顯著負相關(guān)性。各處理及對照的粗脂肪含量介于1.05%～2.05%之間，配方F含量最高，相對于對照提高0.92%；配方料A、B和D含量顯著高于對照，配方料C和E稍低于對照，但未達到顯著水平；各處理的香菇粗纖維含量介于7.71%～10.48%之間，配方料A、B、F顯著高于對照，配方F含量最高，相對于對照提高0.90%，其余皆顯著降低。各處理的香菇灰分含量介于4.94%～5.75%之間，配方C含量最高，相對于對照提高0.41%；配方F含量最低，相對于對照降低0.40%；配方A、E含量顯著高于對照，配方B稍高于對照，但未達到顯著水平；配方D灰分含量稍低于對照，但未達到顯著水平。

表5 不同配方培養(yǎng)料栽培香菇的主要營養(yǎng)成分單位：%

表6 培養(yǎng)料營養(yǎng)成分與香菇營養(yǎng)成分的相關(guān)性Table 6 The correlation between main nutrients of theculture medium and shiitake mushrooms

注： *在0.05 水平上顯著相關(guān)。

2.4 香菇中氨基酸組成與含量測定

食用菌的高營養(yǎng)及其獨特的風味均與其中的蛋白有關(guān)[11-14]，對香菇中的蛋白氨基酸的組成及含量分析見表7。

表7 香菇17種氨基酸的含量測定Table 7 The contents of 17 amino acids of shiitakemushrooms

注：* 必需氨基酸；-表示未檢出；+鮮甜味氨基酸。

以這7種配方栽培的香菇中均含有除色氨酸(未檢測)以外的7 種人體必需氨基酸；以酒糟為主料相對于雜木屑為主料栽培的香菇中的氨基酸總量均有所提高，各配方菇依次提高9.06%(A)、6.24%(B)、18.28%(C)、2.90%(D)、40.86%(E)、15.46%(F)；此外，必需氨基酸占氨基酸總量的比重也有所提高，依次提高0.48%(A)、10.32%(B)、8.85%(C)、12.88%(D)、10.59%(E)、14.56%(F)；說明以酒糟為主料栽培的香菇的營養(yǎng)更豐富。

在配方B、C、D、E和F菇中，Cys和His均未檢測出，為限制性氨基酸。除配方E和F外，以酒糟為主料的其他配方相對于雜木屑為主料栽培的香菇中的與風味相關(guān)的Asp和Glu等鮮味和甜味氨基酸的總量占氨基酸總量的比重均有所提高，說明其香菇的呈味可能更好。

2.5 香菇揮發(fā)性成分分析

從7個香菇樣品中共提取出27種共有成分12種含硫化合物、6 種醛類、4種醇類、2 種酮類、2種烴類、1種呋喃，同時剔除對香氣一般沒有貢獻的烷烴類，即確定的25種共有成分可作為香菇特征香氣的判別及其質(zhì)量評價的重要依據(jù)，見表8。

表8 香菇中揮發(fā)性成分的鑒定結(jié)果Table 8 Identification of volatile components inshiitake mushrooms

不同處理香菇的主要風味物質(zhì)均為含硫化合物、醇類和酮類，而醇類和酮類均以八碳化合物為代表。由香菇對照組、A、D、E和F的主要風味物質(zhì)為含硫化合物，而香菇B和C則反之，其主要風味物質(zhì)為八碳化合物。

從聚類分析樹狀圖(圖1)可以看出，當歐氏距離增至16時，7個香菇樣品可被劃分為兩大類群，類群I包括樣品B和C，類群II包括樣品對照組、A、D、E和F。揮發(fā)性成分聚類圖中樣品E和F在最小距離形成兩個聚類，表示他們之間的相似性最大；且從整體上看不存在某個偏差較大，即被孤立形成一個類群的情況，因此不存在較大差異。

圖1 香菇揮發(fā)性成分聚類樹狀圖Fig.1 Cluster pedigree diagram of active-volatiles of L.edodes

2.6 香菇食用安全性評估

2.6.1 香菇的重金屬含量分析

從表9可以看出，以酒糟為主料相對于雜木屑為主料栽培的香菇中的Pb含量均有所降低；配方料B和D菇中的五種重金屬含量均低于對照配方。

表9 不同配方培養(yǎng)料對香菇重金屬的影響單位：μg/kg

注：“-”表示未檢出，檢出限為20 μg/kg。

2.6.2 香菇農(nóng)藥殘留分析

多糧濃香型白酒丟糟的主要原料有高粱、玉米、小麥、大米、糯米等。這些農(nóng)作物種植過程中涉及多種農(nóng)藥的施用，因此根據(jù)相關(guān)標準(詳見材料與方法)，檢測了香菇中69種常見農(nóng)藥的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其含量均低于0.01 mg/kg。

3 討論

本實驗開展的白酒丟糟栽培香菇的技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，香菇菌絲在不同配方上均能生長，但生長時間均長于對照，且丟糟比例與生長時間呈一定的正相關(guān)性(表4)，這可能是因為隨著丟糟比例增加導(dǎo)致培養(yǎng)料溶氧量減少(丟糟比例與料高極顯著負相關(guān))，而香菇是好氣性腐生菌，因此生長時間長于對照，但丟糟比例與生長天數(shù)的相關(guān)性不顯著，說明培養(yǎng)料溶氧量并不是限制香菇菌絲生長的唯一因素；從化學(xué)成分來看，丟糟含大量醛、酮、有機酸類等物質(zhì)[4-6]，可能對菌絲生長產(chǎn)生抑制；生長天數(shù)普遍長于雜木屑配方，也有可能是因為丟糟與雜木屑的組成成分差異較大，微生物細胞在不同的生長條件中通過基因的選擇性表達會根據(jù)培養(yǎng)基中不同的物質(zhì)組成而分泌不同酶等物質(zhì)，考慮到香菇菌種尚未完全適應(yīng)丟糟環(huán)境，經(jīng)過一段時間的栽培馴化，還有進一步提升的空間，有望最終超過木屑培養(yǎng)料。適量的丟糟替代常規(guī)培養(yǎng)料比例對香菇產(chǎn)量起到增產(chǎn)的作用，這與王濤[5]利用丟糟栽培秀珍菇，何元麗[6]利用丟糟栽培猴頭菇可獲高產(chǎn)研究結(jié)果相似；各處理的營養(yǎng)成分等變化規(guī)律與產(chǎn)量并沒有顯著相關(guān)關(guān)系。對照污染率為0%，說明此次實驗環(huán)境條件控制較好；但丟糟培養(yǎng)料污染率普遍高于對照，達到2%～6%，可能是因為丟糟中含有耐高溫的芽孢桿菌，且糠殼的熱穿透性較差，導(dǎo)致滅菌不充分，質(zhì)地較硬，兩端尖銳容易刺破菌袋，也容易導(dǎo)致雜菌污染，因此在擴大規(guī)模生產(chǎn)時，可考慮選用較厚實、耐高溫的栽培袋、延長菌袋滅菌時間、嚴格控制無菌操作及加強環(huán)境消毒工作來降低污染率；配方D、E和F的污染率為2%～3%，與實際生產(chǎn)情況大體吻合。綜上，在本試驗條件下丟糟栽培香菇的最佳配方為：鮮丟糟72.5%、雜木屑17.5%、玉米粉9%、石膏粉1%，該配方栽培香菇，接種至滿袋天數(shù)83.55 d，頭二茬菇產(chǎn)量平均達310.97 g/袋，轉(zhuǎn)化率達74.04%。

各處理的香菇粗蛋白均顯著高于對照，培養(yǎng)料粗蛋白、粗脂肪和灰分含量與香菇粗蛋白含量呈顯著正相關(guān)性，而培養(yǎng)料粗纖維含量與香菇粗蛋白呈顯著負相關(guān)性，這可能是因為酒糟培養(yǎng)料配方中粗蛋白含量明顯高于對照，可以為香菇合成自身蛋白質(zhì)提供現(xiàn)成的原料，與申進文[15]等人得出平菇的營養(yǎng)成分含量與原料營養(yǎng)成分含量之間不存在相關(guān)性相反；各培養(yǎng)料對香菇粗脂肪、粗纖維和灰分等營養(yǎng)成分含量均有不同影響，其營養(yǎng)成分之間無顯著相關(guān)性，與申進文[15]得出的結(jié)論相似。丟糟培養(yǎng)料菇的氨基酸總量和必需氨基酸量占氨基酸比值均高于雜木屑，說明丟糟培養(yǎng)料菇的氨基酸更為豐富。

各培養(yǎng)料對香菇揮發(fā)性成分均有不同影響，但總體不存在較大差異，其揮發(fā)性成分主要為含硫化合物及八碳化合物，與WASOWICZ E等人的結(jié)論相似。本實驗報道的揮發(fā)性成分中,鄰苯二硫醇，1,2,3,4-四硫雜環(huán)戊烷，1,2,3-三硫雜環(huán)己烷，Hexathiepane屬首次被報道。含硫化合物含量的差異導(dǎo)致了香菇風味特征的濃郁和清淡，如二甲基三硫醚具有洋蔥的氣味，在丟糟配方中均相對含量較高(5.0%以上)，雜木屑配方中相對含量較低(0.45%)；三(甲硫基)甲烷具有蘑菇味和霉味[16]，在配方D中相對含量較高(5.28%)；二甲基四硫醚在丟糟配方中均相對含量較高(>2.0%)，雜木屑配方中相對含量較低(0.2%)。八碳化合物風味閾值較低，提供濃郁的蘑菇風味，如1-辛烯-3-醇又稱“蘑菇醇”，呈現(xiàn)出略帶金屬味的蘑菇特征性風味[17]，各配方中均相對含量較高；3-辛醇在配方C中相對含量較高(13.16%)；2-辛烯-1-醇具有肥皂和塑料味，苯乙醇具有甜味和玫瑰香味[16]。香菇中的醛類、酮類、酯類、呋喃、烴類等揮發(fā)性物質(zhì)，在風味中起著調(diào)和、協(xié)同或互補的作用。微量的醛可使香氣更加醇厚，如苯甲醛具有堅果、苦杏仁和櫻桃香，苯乙醛具有甜味和巧克力味，壬醛具有柑橘味，阿托醛具有肉桂芳香氣味，癸醛橘皮味和動物脂味[16]；酮類化合物有特殊的香氣，如3-辛酮具有的蘑菇特征風味[18]，在各配方中均有較高相對含量，尤其在配方C中相對含量較高(20.50%)，苯乙酮具有杏仁味[16]；酯類化合物是經(jīng)低級飽和脂肪酸與醇類化合而成，具有各種果實香味[18]；2-戊基呋喃輕微焦糖味[16]；烷烴類一般對對香氣沒有貢獻[19]。因人體對各種揮發(fā)性物質(zhì)的敏感度、閾值不同，香菇的風味是不能以組分的絕對含量來考量的，風味是不同成分及含量的集體貢獻，有些含量極低的成分也可能是其主香成分。

各培養(yǎng)料栽培香菇的重金屬和農(nóng)藥殘留均在國家安全限量之內(nèi)，表明丟糟栽培料與雜木屑栽培料均不會對香菇的安全性造成影響。

綜上所述，丟糟栽培料可實現(xiàn)香菇的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、安全等特性，是替代傳統(tǒng)栽培原料的理想材料。2016年，中國白酒年產(chǎn)量達1 300萬t，白酒丟糟的產(chǎn)量達3 900萬t，且白酒行業(yè)呈現(xiàn)較為良好的增長走勢[20]。目前鮮丟糟80元/t，而雜木屑價格卻要 400～500元/t，利用丟糟生產(chǎn)香菇可大大降低生產(chǎn)成本，對有較好的滅菌、蒸汽升溫條件的酒企來說除建菇房外可以說是零投資，加之丟糟未受任何污染，酒企利用其生產(chǎn)符合有機食品要求的香菇就能創(chuàng)造出2 000元/t的價值，每年能創(chuàng)造相當可觀的商業(yè)利潤，生產(chǎn)香菇的菌糠還可以用于生產(chǎn)飼料，進一步提高丟糟利用率，創(chuàng)造高附加值的同時又減少了環(huán)境污染，因此丟糟生產(chǎn)香菇具有相當廣闊的應(yīng)用前景。