董 蕾,鄭玉璽,張 挺,韓 明,黃曉波

廣州城市職業(yè)學(xué)院食品系,廣東 廣州 510640

杏鮑菇(Pelurotus eryngii)隸屬擔(dān)子菌綱、傘菌目、側(cè)耳科、側(cè)耳屬，學(xué)名刺芹側(cè)耳，因其菌肉肥厚、味道鮮美而被譽(yù)為“草原上的美味牛肝菌”、“平菇之王”[1-3]。杏鮑菇營養(yǎng)豐富，干品富含蛋白質(zhì)、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(jìn)消化吸收[4]。食用菌除營養(yǎng)豐富外，也因其特殊的香氣、鮮味而深受消費(fèi)者喜愛。食用菌的風(fēng)味包括非揮發(fā)性物質(zhì)所體現(xiàn)的味覺香氣和揮發(fā)性物質(zhì)所體現(xiàn)的嗅覺香氣。其中非揮發(fā)性滋味物質(zhì)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(fā)性風(fēng)味物質(zhì)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(xiàn)香氣[7]。針對杏鮑菇的揮發(fā)性風(fēng)味成分，劉璐等利用GC-MS 分析發(fā)現(xiàn)干制杏鮑菇的揮發(fā)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(fā)性成分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)經(jīng)過輻照后的樣品與未經(jīng)輻照的樣品，其揮發(fā)性成分不同[9]。

咖啡渣含有豐富油脂、糖類和蛋白質(zhì)[10]，同時結(jié)構(gòu)疏松，可以作為木屑、棉籽殼等食用菌栽培基質(zhì)的替代物，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物循環(huán)利用。已有相關(guān)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(zhì)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(zhì)實(shí)現(xiàn)杏鮑菇的成功種植，研究杏鮑菇子實(shí)體生長指標(biāo)、營養(yǎng)成分及揮發(fā)性風(fēng)味成分，以期為咖啡渣替代栽培基質(zhì)提供理論依據(jù)，同時為咖啡渣的循環(huán)利用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 實(shí)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(shí)驗試劑 正構(gòu)烷烴混合標(biāo)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(chǎn)分析純）購自國藥集團(tuán)。

1.1.4 儀器設(shè)備GZX-9076 MBE 數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱，7890A-5975C 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Agilent公司；固相微萃取裝置（SPME 進(jìn)樣器，75μm CAR/PDMS 萃取頭），美國Supelco 公司；WH-A750型高速多功能粉碎機(jī)，南京好又多電器有限公司。

1.2 實(shí)驗方法

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

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

以表1 配方進(jìn)行的杏鮑菇栽培生產(chǎn)流程如圖1 所示。

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

1.2.2 杏鮑菇生長及營養(yǎng)指標(biāo)測定 杏鮑菇生長指標(biāo)：子實(shí)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(zhì)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(zhì)量百分?jǐn)?shù)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(xué)效率(Biological Efficiency)計算方法：BE=Ffw/Sdw×100%。其中，F(xiàn)fw為子實(shí)體鮮重，Sdw為基質(zhì)干重。

碳水化合物含量%=1-其他營養(yǎng)成分百分比

1.2.3 揮發(fā)性成分測定 以陳萬超等[14]方法稍作調(diào)整。準(zhǔn)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(jìn)樣口，250 ℃解析10 min。

采用DB-5ms 毛細(xì)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(shè)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(jìn)樣口溫度220 ℃，傳輸線溫度280 ℃，四級桿溫度150 ℃。質(zhì)譜條件：EI 離子源，電子能量70 eV，電壓350 V，質(zhì)譜掃描范圍：50～550 amu/sec，掃描速度：1.9 scans/s。

1.3 數(shù)據(jù)處理

生長、營養(yǎng)指標(biāo)數(shù)據(jù)：采用SPSS 18.0 軟件進(jìn)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(fā)性成分定性定量分析：根據(jù)所得總離子流質(zhì)譜圖，利用Nisto 5s 譜圖庫檢索，結(jié)合保留時間、MS、人工圖譜解析，標(biāo)準(zhǔn)化合物比對確定化合物化學(xué)組成。

各組分相對含量%=分離組分峰面積/總峰面積×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方杏鮑菇子實(shí)體生長情況

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

圖2 不同咖啡渣替代量杏鮑菇子實(shí)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(xué)效率Fig.3 Biological efficiency of Pleurotus eryngii with different coffee residues

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

2.2 不同配方杏鮑菇子實(shí)體營養(yǎng)成分分析

各配方杏鮑菇子實(shí)體的營養(yǎng)成分如表2 所示?？梢钥闯?，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(jié)果表明，20%咖啡渣替代栽培基質(zhì)種植的杏鮑菇在還原糖、粗脂肪兩種營養(yǎng)成分上表現(xiàn)突出。

表2 不同配方杏鮑菇子實(shí)體營養(yǎng)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(fā)性風(fēng)味物質(zhì)鑒定

咖啡渣杏鮑菇揮發(fā)性成分GC-MS 分析結(jié)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(xiàn)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(huán)（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(dá)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(zhì)為杏鮑菇揮發(fā)性成分的主要貢獻(xiàn)者（表3）。一般認(rèn)為，1-辛烯-3-醇廣泛存在于食用菌中，譽(yù)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(fēng)味物質(zhì)[17,18]；醛類物質(zhì)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(fā)性物質(zhì)種類及含量上沒有較大差別，而且在主要風(fēng)味物質(zhì)組成及含量方面非常相似，因此栽培基質(zhì)中添加6%～25%咖啡渣不會影響杏鮑菇的風(fēng)味。

圖4 咖啡渣杏鮑菇揮發(fā)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(fā)性成分GC-MS 分析結(jié)果Table 3 GC-MS analytical results of volatile compounds of Pleurotus eryngii with different coffee residues

3 討論與結(jié)論

咖啡渣是飲料行業(yè)中的廢棄物，但含有豐富的營養(yǎng)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(zhì)，已在一些食用菌上得到成功實(shí)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(jìn)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(chǎn)業(yè)殘留物（咖啡渣、咖啡葉等）栽培糙皮側(cè)耳(Pleurotus ostreatus)和漏斗狀側(cè)耳(Pleurotus sajor-caju)的情況，發(fā)現(xiàn)咖啡渣為底物進(jìn)行側(cè)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(zhì)，在培養(yǎng)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(shí)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(zhì)，發(fā)現(xiàn)6%替代量下蛹蟲草子實(shí)體表現(xiàn)突出[13]。

孫寧等研究不同類型基質(zhì)對杏鮑菇子實(shí)體形狀的影響發(fā)現(xiàn)，杏鮑菇子實(shí)體長度平均在17.76 cm，平均單菇重在213.94 g，生物轉(zhuǎn)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(zhì)，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(biāo)，各處理間與對照無顯著差異，子實(shí)體重量平均可達(dá)236.88±19.16 g，平均子實(shí)體長度為19.52±0.26 cm，生物轉(zhuǎn)化率為72.54±5.70%。從營養(yǎng)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(yǎng)物質(zhì)積累可能具有一定的促進(jìn)作用，從而收獲品質(zhì)較高的杏鮑菇[24]。本研究中，20%咖啡渣替代栽培基質(zhì)種植的杏鮑菇在還原糖、粗脂肪兩種營養(yǎng)成分上明顯優(yōu)于對照組。因此一定量咖啡渣替代栽培基質(zhì)栽培杏鮑菇不僅能夠?qū)崿F(xiàn)“變廢為寶”，同時也能提高杏鮑菇營養(yǎng)價值。

頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用，可以對各種揮發(fā)性成分進(jìn)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(yīng)用[23-25]。唐秋實(shí)等對比杏鮑菇不同加工工藝（熱泵、熱風(fēng)、真空冷凍和真空微波）的揮發(fā)性成分，共鑒定出68 種揮發(fā)性成分，包含醛類、醇類等[19]。一般認(rèn)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(fā)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(xiàn)為1-辛烯-3-醇、3-辛醇、2-甲基丁醇和3-辛酮為風(fēng)味的主要貢獻(xiàn)者，表明添加咖啡渣不會影響杏鮑菇成品的風(fēng)味。與前人研究結(jié)果的種類和數(shù)量略有不同，可能是由于萃取液的選擇及萃取條件不同導(dǎo)致。

本研究利用6%～25%咖啡渣替代傳統(tǒng)培養(yǎng)基質(zhì)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(fēng)味，同時收獲子實(shí)體在營養(yǎng)價值上略有優(yōu)勢，值得在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。