不同比例咖啡渣基質栽培杏鮑菇評價

董 蕾,鄭玉璽,張 挺,韓 明,黃曉波

廣州城市職業學院食品系,廣東 廣州 510640

杏鮑菇(Pelurotus eryngii)隸屬擔子菌綱、傘菌目、側耳科、側耳屬，學名刺芹側耳，因其菌肉肥厚、味道鮮美而被譽為“草原上的美味牛肝菌”、“平菇之王”[1-3]。杏鮑菇營養豐富，干品富含蛋白質、脂肪、還原糖、游離氨基酸等，且含有大量寡糖，能與腸胃的雙歧桿菌共同作用，促進消化吸收[4]。食用菌除營養豐富外，也因其特殊的香氣、鮮味而深受消費者喜愛。食用菌的風味包括非揮發性物質所體現的味覺香氣和揮發性物質所體現的嗅覺香氣。其中非揮發性滋味物質相對分子量較低，主要包含氨基酸、5’-核苷酸及碳水化合物等[5,6]；揮發性風味物質包含八碳化合物及其衍生物、萜烯類、含硫化合物及醛、酸、酮、酯類化合物，主要呈現香氣[7]。針對杏鮑菇的揮發性風味成分，劉璐等利用GC-MS 分析發現干制杏鮑菇的揮發性成分主要為醛類化合物[8]；Kashif 等利用γ輻照對保存4周后的杏鮑菇揮發性成分進行分析發現經過輻照后的樣品與未經輻照的樣品，其揮發性成分不同[9]。

咖啡渣含有豐富油脂、糖類和蛋白質[10]，同時結構疏松，可以作為木屑、棉籽殼等食用菌栽培基質的替代物，從而實現廢棄物循環利用。已有相關研究，利用咖啡渣栽培金針菇[10]、平菇[11]、靈芝[12]、蛹蟲草[13]等，均取得良好效果。但以咖啡渣作為栽培替代基質種植杏鮑菇尚未見有所報道。本文利用咖啡渣部分替代基質實現杏鮑菇的成功種植，研究杏鮑菇子實體生長指標、營養成分及揮發性風味成分，以期為咖啡渣替代栽培基質提供理論依據，同時為咖啡渣的循環利用提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 供試菌株 供試菌株來自廣東省微生物研究所食用菌研究組保育品種。

1.1.2 咖啡渣來源及性狀 咖啡渣來自于星巴克中國TM，理化性狀為：含水量58%，全碳含量62.1%，全氮含量4.5%，碳氮比（C/N）為13.8。其他配料均購于市場。

1.1.3 實驗試劑 正構烷烴混合標樣（C7-C30），購于Sigma-Aldrich，甲醇（色譜級）和鄰二氯苯（色譜級）購于美國迪馬公司。其他試劑（國產分析純）購自國藥集團。

1.1.4 儀器設備GZX-9076 MBE 數顯鼓風干燥箱，7890A-5975C 氣相色譜-質譜聯用儀，美國Agilent公司；固相微萃取裝置（SPME 進樣器，75μm CAR/PDMS 萃取頭），美國Supelco 公司；WH-A750型高速多功能粉碎機，南京好又多電器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 杏鮑菇栽培配方及生產流程 咖啡渣部分替代杏鮑菇栽培基質的配方配比在表1 中列出。

表1 咖啡渣杏鮑菇培養基配方/gTable 1 Formula of culture medium of Pleurotus Eryngii with coffee residue

以表1 配方進行的杏鮑菇栽培生產流程如圖1 所示。

圖1 杏鮑菇栽培生產流程Fig.1 The cultivation and production process of Pleurotus Eryngii

1.2.2 杏鮑菇生長及營養指標測定 杏鮑菇生長指標：子實體成熟收獲后稱重。

水分含量測定參照GB 5009.3-2016 直接干燥法；灰分測定參照GB 5009.4-2016 高溫灼燒法；還原糖測定參照GB5009.7-2016 直接滴定法，粗蛋白質測定參照GB/T 15673-2009 凱氏定氮法；粗脂肪測定參照GB 5009.6-2016 索氏提取法。

干物質量百分數計算方法：X=m/M×100%。其中M為稱量鮮重，m為含水量測定中烘干重量。

生物學效率(Biological Efficiency)計算方法：BE=Ffw/Sdw×100%。其中，Ffw為子實體鮮重，Sdw為基質干重。

碳水化合物含量%=1-其他營養成分百分比

1.2.3 揮發性成分測定 以陳萬超等[14]方法稍作調整。準確稱取1.5 g 粉碎杏鮑菇干制樣品，與5 mL水、15μL 鄰二氯苯一起加入15 mL 固相微萃取瓶中，混勻后迅速密封，放入55 ℃恒溫水浴鍋中。老化后將固相微萃取柱頭（75μm CAR/PDMS）插入萃取瓶，頂空平衡吸附30 min。吸附后將SPME移至GC 進樣口，250 ℃解析10 min。

采用DB-5ms 毛細色譜柱（J&W Scientific Inc,Folsom,CA,30 m×0.25 mm×0.25μm），He 流量1.0 mL/min，不分流。初始溫度設置為40 ℃，以3 ℃/min 速度升溫至90 ℃，保持5 min；然后以10 ℃/min 速率升溫至260 ℃，保持1 min。進樣口溫度220 ℃，傳輸線溫度280 ℃，四級桿溫度150 ℃。質譜條件：EI 離子源，電子能量70 eV，電壓350 V，質譜掃描范圍：50～550 amu/sec，掃描速度：1.9 scans/s。

1.3 數據處理

生長、營養指標數據：采用SPSS 18.0 軟件進行分析，顯著性分析為ANOVA（One-way analysis of variance,the Duncan test），多重比較采用LSD 檢驗。

揮發性成分定性定量分析：根據所得總離子流質譜圖，利用Nisto 5s 譜圖庫檢索，結合保留時間、MS、人工圖譜解析，標準化合物比對確定化合物化學組成。

各組分相對含量%=分離組分峰面積/總峰面積×100%

2 結果與分析

2.1 不同配方杏鮑菇子實體生長情況

不同配方杏鮑菇子實體生長情況如圖2 所示。所有實驗組子實體干重與長度與對照組間無顯著差異（P＞0.05），平均子實體干重為236.88±19.16 g，平均子實體長度為19.52±0.26 cm。結果表明，咖啡渣部分替代栽培基質對杏鮑菇子實體干重與長度無影響。

圖2 不同咖啡渣替代量杏鮑菇子實體干重及長度Fig.2 Dry weight and length of Pleurotus eryngii with different coffee residues

圖3 不同咖啡渣替代量杏鮑菇生物學效率Fig.3 Biological efficiency of Pleurotus eryngii with different coffee residues

不同配方杏鮑菇的生物學效率如圖3 所示。一般認為食用菌的生物學效率為65%～75%，最高可以達到100%[15]。在本研究中，不同替代量的杏鮑菇平均生物學效率可以達到72.54±5.70%，表明杏鮑菇的生物學效率較高，所有實驗組與對照組間無顯著差異（P＞0.05）。結果表明，咖啡渣部分替代栽培基質對杏鮑菇生物學效率無影響。

2.2 不同配方杏鮑菇子實體營養成分分析

各配方杏鮑菇子實體的營養成分如表2 所示。可以看出，各配方杏鮑菇灰分含量與對照組相比無顯著差異，平均值為4.66±0.74%。但其他各組分在不同咖啡渣替代量下有顯著差異（P＜0.05）。其中，20%咖啡渣替代量種植的杏鮑菇還原糖和粗脂肪含量均顯著高于其他各配方（P＜0.05）。該結果表明，20%咖啡渣替代栽培基質種植的杏鮑菇在還原糖、粗脂肪兩種營養成分上表現突出。

表2 不同配方杏鮑菇子實體營養成分含量Table 2 Nutritional components of Pleurotus eryngii with different coffee residues

2.3 咖啡渣杏鮑菇揮發性風味物質鑒定

咖啡渣杏鮑菇揮發性成分GC-MS 分析結果見圖4。在對照、6%、12%、20%和25%替代量的杏鮑菇中，分別鑒定出40 種、42 種、42 種、41 種和41 種化合物，各占總化合物相對含量的90.29%、93.29%、93.4%、95.02%和93.25%。在種類上，5個處理均表現出醇類占比最高，平均在35.514%，其他依次為醛類（33.824%）＞酮類（15.962%）＞其他（3.418%）＞烴類（3.068%）＞酯類（0.841%）＞雜環（0.424%）。

5 個處理共鑒定出45 種成分，共有成分36 種。其中，1-辛烯-3-醇均在所鑒定化合物中占比最高，平均達到14.54%；3-辛醇、2-甲基丁醇和3-辛酮均超過10.00%，以上四種物質為杏鮑菇揮發性成分的主要貢獻者（表3）。一般認為，1-辛烯-3-醇廣泛存在于食用菌中，譽為“蘑菇醇”[16]；其他八碳化合物如3-辛醇、3-辛酮也是食用菌中最重要的風味物質[17,18]；醛類物質具有果香，可以提高香氣醇厚程度[19,20]。

綜上，添加咖啡渣組與對照組不僅在總揮發性物質種類及含量上沒有較大差別，而且在主要風味物質組成及含量方面非常相似，因此栽培基質中添加6%～25%咖啡渣不會影響杏鮑菇的風味。

圖4 咖啡渣杏鮑菇揮發性成分種類及部分含量Fig.4 Volatile compounds and contents in Pleurotus eryngii with different coffee residues

表3 咖啡渣杏鮑菇揮發性成分GC-MS 分析結果Table 3 GC-MS analytical results of volatile compounds of Pleurotus eryngii with different coffee residues

3 討論與結論

咖啡渣是飲料行業中的廢棄物，但含有豐富的營養成分，如水分、氮、P2O5、K2O、灰分等，十分適合食用菌的栽培[11,21,22]。部分替代食用菌的栽培基質，已在一些食用菌上得到成功實驗。如Thielke 利用咖啡渣以及0.5%酵母提取物，以體積比為1:2 的比例進行包括白靈菇等不同食用菌的栽培[19]；Fan L 等評估了咖啡產業殘留物（咖啡渣、咖啡葉等）栽培糙皮側耳(Pleurotus ostreatus)和漏斗狀側耳(Pleurotus sajor-caju)的情況，發現咖啡渣為底物進行側耳科種植效果最好[12]；肖自添等利用咖啡渣替代靈芝棉籽殼栽培基質，在培養基中添加10%～70%咖啡渣，靈芝長勢良好，其中咖啡渣50%、棉籽殼49%、石膏1%、含水量60%的子實體長勢較好[10]。董蕾等利用咖啡渣部分替代蛹蟲草米飯栽培基質，發現6%替代量下蛹蟲草子實體表現突出[13]。

孫寧等研究不同類型基質對杏鮑菇子實體形狀的影響發現，杏鮑菇子實體長度平均在17.76 cm，平均單菇重在213.94 g，生物轉化率為66.61%[23]。在本研究中，利用咖啡渣部分替代杏鮑菇棉籽殼栽培基質，從6%到25%替代量下，杏鮑菇均有較好長勢，咖啡渣未影響杏鮑菇的生長指標，各處理間與對照無顯著差異，子實體重量平均可達236.88±19.16 g，平均子實體長度為19.52±0.26 cm，生物轉化率為72.54±5.70%。從營養角度來看，由于咖啡渣本身較棉籽殼有更高含量的氮、磷、鉀及C/N 比，因此對于食用菌生長及營養物質積累可能具有一定的促進作用，從而收獲品質較高的杏鮑菇[24]。本研究中，20%咖啡渣替代栽培基質種植的杏鮑菇在還原糖、粗脂肪兩種營養成分上明顯優于對照組。因此一定量咖啡渣替代栽培基質栽培杏鮑菇不僅能夠實現“變廢為寶”，同時也能提高杏鮑菇營養價值。

頂空固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯用，可以對各種揮發性成分進行定性、定量分析，此方法在食品、植物等氣體成分分析中得到廣泛應用[23-25]。唐秋實等對比杏鮑菇不同加工工藝（熱泵、熱風、真空冷凍和真空微波）的揮發性成分，共鑒定出68 種揮發性成分，包含醛類、醇類等[19]。一般認為，食用菌包含醛類（橘皮香氣）、醇類（清香、木香）、酮類（花香、果香）、烴類（甜味、果香）等[28-31]。

本研究中，不同咖啡渣替代量所種植的杏鮑菇共檢出45 種揮發性成分，共有成分36 種。添加組與對照組雖然在組分上略有不同，但均在醇類、醛類和酮類上占比最高，且表現為1-辛烯-3-醇、3-辛醇、2-甲基丁醇和3-辛酮為風味的主要貢獻者，表明添加咖啡渣不會影響杏鮑菇成品的風味。與前人研究結果的種類和數量略有不同，可能是由于萃取液的選擇及萃取條件不同導致。

本研究利用6%～25%咖啡渣替代傳統培養基質中棉籽殼栽培杏鮑菇，不僅能良好生長，而且不影響杏鮑菇的風味，同時收獲子實體在營養價值上略有優勢，值得在實際生產中推廣應用。