郭 尚,李艷婷**,徐莉娜,郭霄飛,李銀生,南曉潔,劉曉鋼,張紅剛,張 程,朱 敏,周 偉,陳 楠
(1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所,山西 太原 030031;2.山西省太原市陽曲縣農(nóng)委,山西 太原 030100;3.山西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山西 臨汾 041000)
雁北嗜藍(lán)孢孔菌(Fomitiporia yanbeiensisS.Guo&L.Zhou),屬于銹革孔菌目(Hymenochaetales)銹革孔菌科 (Hymenochaetaceae) 嗜藍(lán)孢孔菌屬(Fomitiporia)[1-2],是山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所科研人員首次在山西右玉地區(qū)沙棘樹上發(fā)現(xiàn)的,經(jīng)過生物形態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)鑒定,確立了雁北嗜藍(lán)孢孔菌的新種分類地位。經(jīng)測定,該菌子實(shí)體蛋白質(zhì)含量為16.10%、粗多糖含量為2.14%、粗脂肪含量為1.02%、氨基酸含量達(dá)12.51%,還包含黃酮類、三萜類化合物和葡聚糖等多種功能性成分,另通過小鼠試驗(yàn)表明雁北嗜藍(lán)孢菌無急性、毒性,具有極高的開發(fā)和利用價(jià)值[3]?,F(xiàn)已對雁北嗜藍(lán)孢孔菌進(jìn)行了菌絲母種固體培養(yǎng)條件研究、液體菌種培養(yǎng)條件研究和栽培基質(zhì)初步研究。
谷類作為我國的傳統(tǒng)主食,在我國的飲食文化中占有舉足輕重的作用。谷物的主要成分包括淀粉和蛋白質(zhì),除此之外還含有一些酚類物質(zhì)。用谷物作為培養(yǎng)食用菌的原料,不僅較大地提高了谷物的營養(yǎng)價(jià)值,而且還可充分利用其中的食用菌菌絲體及其代謝產(chǎn)物,具有投資少、成本低、可大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)[4-7]。山西有著種類繁多的特色雜糧谷物,不同雜糧谷物之間的營養(yǎng)成分和理化性質(zhì)有一定差異,但并非每種物質(zhì)都可以作為食用菌的培養(yǎng)基質(zhì)。在食用菌栽培生產(chǎn)過程中,一般采用麥粒作為原種培養(yǎng)基質(zhì),缺點(diǎn)是易吸水膨脹而導(dǎo)致霉?fàn)€、生蟲。
本試驗(yàn)選用山西地區(qū)常見的藜麥、蕎麥、小米、小麥、玉米、燕麥、黃豆、薏米、大豆、大米共10種雜糧谷物作為發(fā)酵基質(zhì),經(jīng)固態(tài)發(fā)酵試驗(yàn)明確雁北嗜藍(lán)孢孔菌在各種谷物中的發(fā)酵特點(diǎn),通過了解該菌的生長特性以獲得最優(yōu)質(zhì)的固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物,為該菌的開發(fā)與綜合利用提供理論基礎(chǔ)。
菌株材料采集于山西右玉地區(qū),該地區(qū)海拔為1 352 m,位于北緯 39°59.13′、東經(jīng) 112°28.16′處;為針闊葉林和混交林地生長地帶,其寄主是沙棘樹(Hippophae rhamnoidesLinn.),子實(shí)體保藏于山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所,標(biāo)本編號(hào)為SXSYJBB1510;組織分離得到的純菌株,保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心和山西省農(nóng)科院食用菌所(編號(hào)分別為CGMCCNo.13380和 SXSYJJZ No.1510)。
選用顆粒飽滿,新鮮無蟲蛀、無雜質(zhì)的優(yōu)質(zhì)小麥、玉米、大豆、藜麥、蕎麥、薏米、燕麥、蠶豆、大米、小米。
2.1.1 浸煮
按所需用量稱出雜糧谷物,淘洗去除粉末和雜物,將玉米、小麥、大豆、黃豆煮沸,以手掐無白心,又不能開花為標(biāo)準(zhǔn),立即撈出攤于地面上晾干至不沾手(水分含量約40%)。將藜麥、蕎麥、燕麥、大米、小米水中浸泡4 h左右,撈出晾干至不沾手(水分含量約40%)。
2.1.2 配料分裝與滅菌
將浸煮好的谷物按其干質(zhì)量加入1%的碳酸鈣和1%的石膏粉,pH值自然,拌勻后分裝至玻璃瓶中,以肩高處為基準(zhǔn),不宜過滿。每瓶裝量約為150 g(濕重)。每種谷物設(shè)置10個(gè)重復(fù)。放入高壓鍋中,121℃滅菌2 h。
滅菌的谷物培養(yǎng)基放涼后,在超凈工作臺(tái)內(nèi)接種。按無菌操作要求,將活化后的斜面菌種取一小塊,切成大小為0.5 cm×0.5 cm,接種至培養(yǎng)基的中央。
將接種后的原種瓶直立于菌種架上培養(yǎng),培養(yǎng)室要保持清潔衛(wèi)生,通風(fēng)干澡。25℃黑暗培養(yǎng)[8]。
定期觀察記錄菌絲生長情況。同時(shí)每隔7 d測量雁北嗜藍(lán)孢孔菌菌絲在瓶內(nèi)生長的長度[9]。
從上世紀(jì)90年代末開始,歐盟對天然氣行業(yè)進(jìn)行改革。為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)包括能源在內(nèi)的共同市場,歐盟通過統(tǒng)一的改革方案和監(jiān)管機(jī)構(gòu),打破壟斷,促進(jìn)競爭,強(qiáng)制拆分了大型能源企業(yè)的生產(chǎn)與管網(wǎng)輸送業(yè)務(wù),將全能型的大型能源公司拆分成若干家獨(dú)立的、經(jīng)營能源輸送業(yè)務(wù)或從事能源生產(chǎn)的單一公司,實(shí)施網(wǎng)運(yùn)分離,最終形成“X+1+X”產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)。上游氣源市場和下游終端銷售市場實(shí)行多家主體自由競爭,中游輸配管網(wǎng)保持自然壟斷,實(shí)施第三方氣源的無歧視公平接入,實(shí)現(xiàn)了天然氣管網(wǎng)公平開放以及上游供應(yīng)和下游銷售環(huán)節(jié)的充分競爭(見圖2)。
雁北嗜藍(lán)孢孔菌在不同谷物培養(yǎng)基質(zhì)上的發(fā)酵情況見表1。
由表1可以看出,雁北嗜藍(lán)孢孔菌在10種基質(zhì)中均能發(fā)酵,萌發(fā)時(shí)間都是1 d;在大米和薏米中發(fā)酵速度最快,菌絲生長速度分別達(dá)到2.22 mm·d-1和2.24 mm·d-1,差異不顯著,且菌絲濃密程度均較密,但大米中菌絲顏色較為潔白,而薏米中菌絲顏色略顯灰白;燕麥、小麥、玉米中發(fā)酵速度次之,菌絲生長速度都在2 mm·d-1左右,差異不顯著,但顏色發(fā)黃、灰;在大豆中雖然生長略慢,但菌絲顏色潔白且非常濃密;而在藜麥和蕎麥中接種初期菌絲濃密且潔白,但由于生長時(shí)間最長,后期出現(xiàn)菌絲發(fā)黃,菌種老化的現(xiàn)象;在大豆中菌絲生長速度為1.51 mm·d-1,雖然其生長速度較慢,但在整個(gè)生長過程中菌絲始終保持潔白、濃密的狀態(tài)。雁北嗜藍(lán)孢孔菌菌絲在小米中的發(fā)酵表現(xiàn)最差,不僅生長慢且菌絲稀疏,全程菌絲顏色黃。
表1 雁北嗜藍(lán)孢孔菌在10種谷物培養(yǎng)基中的發(fā)酵情況Tab.1 Fermentation of Fomitiporia yanbeiensis in 10 grain media
雁北嗜藍(lán)孢孔菌谷物發(fā)酵過程中在不同階段的生長情況如圖1所示。
由圖1可以看出,在培養(yǎng)試驗(yàn)中,每種基質(zhì)設(shè)置10個(gè)重復(fù),發(fā)酵滿瓶時(shí)間最短的是小麥、薏米和燕麥,為7周,即7周時(shí)3種基質(zhì)10個(gè)重復(fù)已全部發(fā)酵完成;玉米、黃豆次之,發(fā)酵滿瓶時(shí)間為8周;小米發(fā)酵滿瓶時(shí)間為9周,蕎麥和大豆發(fā)酵滿瓶時(shí)間為10周;藜麥發(fā)酵滿瓶時(shí)間最長,達(dá)到15周時(shí)菌絲仍沒有全部長滿瓶底,并且由于發(fā)酵時(shí)間過長,菌絲已發(fā)黃老化。
雁北嗜藍(lán)孢孔菌谷物發(fā)酵過程中不同階段的菌絲生長量趨勢基本相同,即發(fā)酵菌絲在3周內(nèi)長滿基質(zhì)上表面并開始縱向向下生長,只有小米培養(yǎng)基中的菌絲在2周內(nèi)就長滿料面上表面并開始縱向向下生長。
在小米培養(yǎng)基中,前2周的菌絲生長量達(dá)到7.8 cm,第6周的生長量降到0.3 cm,綜合計(jì)算,小米固態(tài)發(fā)酵前5周的菌絲生長量為10.9 cm,占總生長量的83%。
圖1 雁北嗜藍(lán)孢孔菌谷物發(fā)酵過程中不同階段的生長情況Fig.1 Growth of Fomitiporia yanbeiensis at the different stages of grain fermentation
在薏米、燕麥、大米3種培養(yǎng)基中,前3周的菌絲生長量分別為9.4 cm、9.7 cm、8.9 cm,第7周的生長量均降至0.2 cm,綜合計(jì)算,雁北嗜藍(lán)孢孔菌在薏米、燕麥、大米固態(tài)發(fā)酵過程中前6周菌絲生長量分別為13.2 cm、12.5 cm和13.3 cm,分別占到總生長量的99%、93%和99%。燕麥前5周發(fā)酵中的菌絲生長量為11.9 cm,占到總生長量的88.8%。
在小麥、玉米、黃豆3種培養(yǎng)基中,前3周的菌絲生長量分別為8.7 cm、8.6 cm和7.8 cm,小麥培養(yǎng)基中第7周發(fā)酵完成,其他2種第8周的生長量降至0.1 cm和0.3 cm,綜合計(jì)算,雁北嗜藍(lán)孢孔菌在小麥、玉米、黃豆固態(tài)發(fā)酵過程中前7周菌絲的生長量分別為12.3 cm、13.5 cm和12.4 cm,分別占到總生長量的100%、99%和97%。小麥中前5周發(fā)酵中的菌絲生長量為11.4 cm,占到總生長量的93%;玉米前6周發(fā)酵中的菌絲生長量為13 cm,占到總生長量的95.6%。
在藜麥培養(yǎng)基中,前3周的菌絲生長量達(dá)到8.7 cm,第12周的生長量降到0.3 cm,綜合計(jì)算,藜麥固態(tài)發(fā)酵前5周菌絲生長量為10.9 cm,占到總生長量的84.5%。
雁北嗜藍(lán)孢孔菌菌絲在不同培養(yǎng)基質(zhì)上的生長趨見圖2。
圖2 雁北嗜藍(lán)孢孔菌菌絲在不同谷物培養(yǎng)基中的生長速度趨勢圖Fig.2 Trend of Fomitiporia yanbeiensis mycelium growth in different grain media
從圖2中可以看出,雁北嗜藍(lán)孢孔菌菌絲在10種天然培養(yǎng)基中生長的總體發(fā)酵趨勢是第1周均在2 mm·d-1以上,第2周除10號(hào)小米培養(yǎng)基外均有所下降,第3周除小米外其他9種基質(zhì)的生長速度均達(dá)到頂峰,之后基本呈現(xiàn)下降趨勢,接近滿瓶的時(shí)候生長速度最慢。10號(hào)基質(zhì)小米在第2周和第3周出現(xiàn)與其他9種基質(zhì)不同的表現(xiàn),這是因?yàn)樵谄涔虘B(tài)發(fā)酵過程中,由于接種點(diǎn)在料面上表面的中央,10號(hào)基質(zhì)小米中的菌絲在2周內(nèi)就長滿了料面上表面,已開始縱向向下生長,加之接種后接種點(diǎn)縱向向下生長的同時(shí)還橫向向外生長,2個(gè)生長方向的生長趨勢在第2周結(jié)合在一起得到加速,所以生長速度達(dá)到頂峰;而其他9種基質(zhì)由于在前2周生長速度較慢,第3周才能達(dá)到頂峰。
功能性食品,即具有特定營養(yǎng)功能的食品,主要適用于特定人群,在不以治療為目的的前提下,具有調(diào)節(jié)人體某種生理功能的作用。食用菌因含有高蛋白、低脂肪,且味道鮮美,被公認(rèn)為是最理想的營養(yǎng)組合和健康食品;還因含有多糖、微量元素、自由清除劑和腺苷衍生物等功能性成分,具有一定的醫(yī)療保健功能,因此食用菌功能食品的開發(fā)有著廣闊的前景和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)價(jià)值。目前,我國利用食用菌加工的功能食品有20多種,主要包括5類:飲料型、糕點(diǎn)型、膠丸型、口服液型和即食食品[10-12]。
雁北嗜藍(lán)孢孔菌是山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所科研人員首次在山西右玉地區(qū)沙棘樹上發(fā)現(xiàn)的,經(jīng)過生物形態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)鑒定,確立了雁北嗜藍(lán)孢孔菌的新種分類地位。分析其營養(yǎng)、藥用價(jià)值和急性、毒性,結(jié)果表明此菌含有豐富的蛋白質(zhì),氨基酸組成合理,脂肪含量較低;另外還含多糖、黃酮類三萜類化合物和硒元素等多種功能性成分;通過小鼠試驗(yàn)分析,確定該菌屬無毒級(jí)別。雁北嗜藍(lán)孢孔菌味甘溫微苦,當(dāng)?shù)厝藢⑵渥鳛閭鹘y(tǒng)藥物,具有提高免疫力、抗感冒等功效,具有很高的開發(fā)和利用價(jià)值。
由于雁北嗜藍(lán)孢孔菌發(fā)現(xiàn)時(shí)間短及生境特殊,目前人工馴化栽培仍未能實(shí)現(xiàn),對此菌的開發(fā)利用也僅限于采集野生子實(shí)體和液體發(fā)酵培養(yǎng)研究。經(jīng)測定分析,此菌液體菌絲體中功能成分含量與子實(shí)體中含量相比相差較大,菌絲體中黃酮含量是子實(shí)體含量的25.8倍,三萜類化合物含量是子實(shí)體中的4.66倍,β-葡聚糖是子實(shí)體含量的2.38倍。由此可見,相比新鮮子實(shí)體,菌絲體的功能性成分含量更高[13]。因此,采用菌絲體代替子實(shí)體進(jìn)行該菌的開發(fā)利用,可有效利用其功能成分,不僅降低試驗(yàn)成本,還可減少對野生資源的破壞。本研究主要利用食用菌菌絲體而非子實(shí)體,特別是對解決很多難以馴化野生食(藥)用真菌中特效成分的直接利用問題尤為重要。
谷物營養(yǎng)價(jià)值較高,采用絲狀真菌發(fā)酵谷物,可以提高營養(yǎng)成分含量。山西省是我國小雜糧主產(chǎn)區(qū),主要分布于晉北、晉西北,太行和呂梁丘陵山區(qū)。山西省小雜糧資源品種豐富、產(chǎn)品品質(zhì)上乘、種植面積大且種類齊全,在國內(nèi)外享有“小雜糧王國”之稱,并以其獨(dú)特的風(fēng)味和營養(yǎng)保健功能備受現(xiàn)代人青睞。所以,就地取材,開發(fā)更多有價(jià)值的原料對于食用菌的開發(fā)利用意義重大[14-18]。
本試驗(yàn)的研究目的在于利用以雁北嗜藍(lán)孢孔菌為代表的食(藥)用真菌菌絲,在山西部分特色雜糧谷物中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng),通過培養(yǎng)過程中真菌菌絲的發(fā)酵作用平衡雜糧谷物的營養(yǎng)成分。發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)過烘干與粉碎,其中不僅含有雜糧谷物原有的豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和菌絲體的功能性成分,還含有菌絲體通過發(fā)酵產(chǎn)生的多種酶類和代謝產(chǎn)物。這些都是生產(chǎn)功能食品(如面包、蛋糕、餅干)的好原料[10-13],因此將其稱為“雁北蕈穀食品”原料。
本試驗(yàn)中所選取的10種發(fā)酵基質(zhì)分別是小麥、玉米、黃豆、藜麥、蕎麥、薏米、燕麥、大豆、大米、小米。通過不同發(fā)酵基質(zhì)的篩選試驗(yàn),雁北嗜藍(lán)孢孔菌在10種基質(zhì)中均能進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵,即10種固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物均可作為“雁北蕈穀食品原料”。在試驗(yàn)中,將菌種接種至玻璃瓶上表面中央部位,10種發(fā)酵基質(zhì)中除小米培養(yǎng)基中的菌絲在2周內(nèi)就長滿料面上表面并開始縱向向下生長外,其他9種均在3周時(shí)間完成。10種發(fā)酵基質(zhì)中發(fā)酵速度最快的均是在前3周,可占到菌絲總生長量的60%左右,之后呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。
10種發(fā)酵基質(zhì)中雁北嗜藍(lán)孢孔菌固態(tài)發(fā)酵滿瓶時(shí)間依次為7周、8周、8周、15周、10周、7周、7周、10周、7周、9周;總體生長趨勢基本相同,但同一種培養(yǎng)基中每周的生長速度差異顯著。研究雁北嗜藍(lán)孢孔菌發(fā)酵過程中的不同階段表現(xiàn)來看,在藜麥基質(zhì)中發(fā)酵速度最慢,長勢不好,發(fā)酵滿瓶時(shí)間長達(dá)15周,但在發(fā)酵前7周菌絲生長量占到總生長量(滿瓶量)的77.3%;在蕎麥、大豆基質(zhì)中發(fā)酵速度較慢,滿瓶時(shí)間為10周,但菌絲長勢最好,在其發(fā)酵前8周菌絲生長量占到總生長量(滿瓶量)的96%~97%;小米發(fā)酵滿瓶時(shí)間為9周,但菌絲長勢最差,在發(fā)酵前5周菌絲生長量占到總生長量的84.5%;玉米、黃豆基質(zhì)中發(fā)酵滿瓶時(shí)間為8周,發(fā)酵速度較快,但在玉米中長勢較差,黃豆較好,玉米前6周發(fā)酵中菌絲生長占到總生長量的95.6%,黃豆前7周發(fā)酵中菌絲生長量占到總生長量的97%;在薏米、燕麥、大米3種基質(zhì)中,發(fā)酵速度最快,菌絲長勢較好,發(fā)酵滿瓶時(shí)間均為7周,在薏米和大米基質(zhì)中發(fā)酵前6周的菌絲生長量占總生長量99%,而在燕麥發(fā)酵前5周菌絲生長量占總生長量88.8%。
在制備“雁北蕈穀食品原料”時(shí),可以充分利用每種谷物固態(tài)發(fā)酵過程中不同階段的特點(diǎn),選擇好發(fā)酵前的物料裝量和發(fā)酵時(shí)間,以本次試驗(yàn)每瓶裝料150 g(濕重)計(jì)算,為達(dá)到降低生產(chǎn)成本、減少生產(chǎn)投入的目的,藜麥固態(tài)發(fā)酵可選擇裝料量為原重量的77.3%,即116 g,發(fā)酵時(shí)間為7周;小米固態(tài)發(fā)酵可選擇裝料量為原重量的84.5%,即127 g,發(fā)酵時(shí)間為5周;蕎麥、大豆固態(tài)發(fā)酵可選擇裝料量為145 g,發(fā)酵時(shí)間為8周;玉米固態(tài)發(fā)酵可選擇裝料量為143 g,發(fā)酵時(shí)間為6周;黃豆固態(tài)發(fā)酵可選擇裝料量為145 g,發(fā)酵時(shí)間為7周;薏米、大米固態(tài)發(fā)酵可選擇裝料量為150 g,發(fā)酵時(shí)間為6周;燕麥固態(tài)發(fā)酵可選擇裝料量為133 g,發(fā)酵時(shí)間為5周。
本文只研究了雁北嗜藍(lán)孢孔菌在10種雜糧谷物中的固態(tài)發(fā)酵過程,對雁北嗜藍(lán)孢孔菌在10種雜糧谷物中的固態(tài)發(fā)酵過程中的發(fā)酵趨勢、滿瓶時(shí)間、發(fā)酵速度、菌絲長勢、菌絲顏色變化、裝料量等進(jìn)行了初步的研究,下一步試驗(yàn)還需結(jié)合發(fā)酵過程中的各營養(yǎng)成分變化來尋找最佳的發(fā)酵條件。