蘑菇菇脚的活性成分、营养价值及应用研究进展

2019-06-10 09:30:40 天津农业科学2019年6期

林金楠 韩盼盼 范亚玲 曾禹善 朱华玲 班立桐

摘    要:蘑菇菇脚是蘑菇生产过程中产生的以蘑菇根部以及少量菌糠为主、数量庞大的废弃物,目前主要通过焚烧或填埋处理,偶有直接用做田间肥料或经过加工后用于肥料生产,但总体利用程度不高。本文对已有关于蘑菇菇脚的活性成分、营养价值以及循环再利用等方面的研究进行了归纳总结,蘑菇菇脚含有多糖、粗蛋白、粗脂肪、氨基酸、小肽、黄酮、皂苷以及维生素等活性成分,具有很高的营养价值和保健功能,其应用主要包括制作堆肥和营养液、作为饲料或饲料添加成分、进行蘑菇栽培再利用、用于食品开发、厌氧发酵产沼气等5个方面,但这些研究成果多数处于实验室或小试阶段,应用转化不多。本文根据蘑菇菇脚的前期研究形成综述,旨在为蘑菇菇脚的进一步循环再利用提供参考。

关键词:蘑菇菇脚;活性成分;营养价值;应用研究

中图分类号:S646.1+2          文献标识码:A           DOI 编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2019.06.007

Abstract: Mushroom feet are a large amount of waste produced in the mushroom production process, which mainly consist of mushroom root and a small amount of fungus chaff. At present, mushroom feet were mainly treated by incineration or landfill, and also used as fertilizer occasionally, but the overall utilization level was not high. In this paper, the active ingredients, nutritional value and recycling reuse of mushroom feet were summarized. Mushroom feet contained polysaccharides, crude protein, crude fat, amino acids, small peptides, flavonoids, saponins and vitamins, which had high nutritional value and health functions. The applications of mushroom feet included composting and being nutrient solution, being feed or feed additives, reusing as mushroom cultivation, development as new food and anaerobic fermentation for biogas production. However, most of the applications were stayed at laboratory or test stage, few of them were transformed and utilization in the actual production process. The preliminary research of mushroom feet was summarized in this review in order to provide a reference for the further recycling and reuse of mushroom feet.

Key words: mushroom feet; active ingredients; nutritional value; applied research

食用菌是指子实体硕大、可供食用的蕈菌(大型真菌),通称为蘑菇,其B族维生素含量高于肉類,蛋白质和氨基酸含量是一般水果蔬菜的几倍到几十倍,脂肪含量较低,且其中74%~83%是对人体健康有益的不饱和脂肪酸,故食用菌是集营养、保健于一体的绿色健康食品,具有较高的食用和药用价值[1]。联合国粮食及农业组织(FAO)统计数据显示,中国是世界食用菌产量增长最快的国家,由1978年的5.8万t增长至2016年的3 596.7万t,年复合增长率达18.4%,远高于世界平均水平。自2005年总产量突破1 200万t以来,中国成为世界食用菌产量最大的国家,占比持续提升,目前已占全球总产量的75%左右。

蘑菇菇脚是指蘑菇菌柄基部1~3 cm的部分,是蘑菇生产过程中产生的以蘑菇根部以及少量菌糠为主的废弃物[2]。由于蘑菇菇脚同子实体一样含有多种活性成分,具有很高的营养价值和使用价值,且随着我国食用菌产业的快速发展,蘑菇菇脚的产量也迅速增加,数量庞大。目前蘑菇菇脚往往被当做普通垃圾直接处理,或焚烧或填埋,偶尔直接用做田间肥料或经过加工后用于肥料生产,但总体利用程度不高[3]。为充分认识和合理利用蘑菇菇脚,笔者对近年来有关蘑菇菇脚的活性成分、营养价值及应用等方面的研究进行了归纳总结,旨在为节约资源、美化环境的蘑菇菇脚的循环再利用提供参考。

1 蘑菇菇脚的活性成分和营养价值

蘑菇菇脚是子实体的一部分,含有丰富的活性成分,具有一定的营养价值。目前对蘑菇菇脚活性成分和营养价值的研究主要集中在工厂化栽培的几种常见蘑菇中,如金针菇、真姬菇、杏鲍菇、双孢蘑菇、平菇以及白灵菇等,其中关于金针菇菇脚的研究较多。蘑菇菇脚的活性成分主要有多糖、纤维素、蛋白质、多肽、氨基酸、黄酮、皂苷、总酚等,其中对多糖、纤维素和蛋白质的研究比较集中。

1.1 多糖

菇脚多糖是蘑菇菇脚的重要活性成分,具有抗氧化、抗病毒等能力,目前菇脚多糖的提取方法主要采用热水浸提、酶法、闪式提取以及超声与微波辅助提取法等[4-8]。不同的蘑菇菇脚,其多糖的含量和种类也不尽相同,有的含量高于子实体,也有的含量低于子实体。于洪超等[9]研究发现真姬菇菇脚的多糖含量高于子实体,是子实体含量的1.42倍。盛清等[10]研究发现香菇菇脚的多糖含量虽没有子实体高,但原料价格低,提取多糖可行。吴胜男等[11]对金针菇菇脚的多糖进行分离纯化,得到两个酸性多糖组分FVP1和FVP2,相对分子质量分别为1.9×106 Da和9.8×103 Da。通过红外光谱鉴定表明FVP1和FVP2分别为β-吡喃型半乳聚糖和α-吡喃型葡聚糖。TLC法鉴定表明FVP1的单糖组成为半乳糖和葡萄糖,FVP2的单糖组成为葡萄糖。张娥珍等[7]从桑枝秀珍菇菇脚中提取得到的秀珍菇多糖,可作为人类的保健食品,实现了秀珍菇菇脚资源的综合利用,增值增效。黄民凤等[12]报道金针菇菇脚多糖具有一定防治作物病毒病的能力。胡国元等[6,13]以金针菇菇脚废弃物为原材料,采用水提法从金针菇菇脚中提取得到的菇脚多糖,可用做药品和功能保健品。

1.2 蛋白质、多肽及氨基酸

蘑菇菇脚中含有与子实体一样的蛋白质、多肽和氨基酸等组分,虽然菇脚蛋白质含量比子实体低[14-15],但仍具有较高的营养价值。林忠宁等[16-17]研究发现双孢蘑菇和金针菇菇脚蛋白质中总氨基酸含量分别为73.16%和59.81%,氨基酸种类齐全,必需氨基酸含量分别占氨基酸总含量的42.71%和40.27%,相对于鸡蛋蛋白的贴近度分别为0.874 1和0.825 7,第一限制性氨基酸分别为蛋氨酸+胱氨酸和苯丙氨酸+酪氨酸,氨基酸比值系数分别为83.74和63.54。也有学者对菇脚蛋白的提取工艺开展了研究。朱丽萍等[2]和郑淑彦[18]等对金针菇菇脚蛋白的提取工艺进行了优化,确定了料液比,提取温度和提取时间等影响提取效果的主要因素。明建等[19]利用酶法对金针菇菇脚进行水解可以生产蛋白小肽,得到的蛋白小肽粉末富含VB1、VB2、Vc等多种维生素和钙、磷、铁等多种矿物质,营养丰富,易被人体吸收,具有优异的抗氧化性,可用于制备功能性食品,其生产步骤简单,生产周期短,蛋白提取率高,得到的产品质量稳定,适合大规模生产。

1.3 纤维素

蘑菇菇脚的纤维素含量一般高于子实体,导致其口感较硬,适口性较差,这也是蘑菇菇脚常常被当作废弃物直接扔掉的主要原因。但换个视角,纤维素可有效促进肠的蠕动,故蘑菇菇脚是不错的膳食纤维,目前的研究主要集中在不同部位纤维素含量比较,菇脚纤维素的提取和合理开发利用等方面。于洪超等[9]研究发现真姬菇菇脚中粗纤维的含量高于子实体,为子实体的1.69倍。盛清等[10]研究发现香菇菇脚的膳食纤维含量比香菇盖高得多,可以利用香菇菇脚开发高纤维食品。李淑荣等[15]研究发现海鲜菇的菇根粗纤维含量显著高于菇盖和菇柄。高翠芳[14]研究发现真姬菇菇脚粗纤维含量较低。胡国元等[20]、吴素蕊等[21]、李明华等[22]从金针菇菇脚中提取得到的可溶性膳食纤维可用于食品和功能保健品等方面。

1.4 其他活性成分

除了菇脚多糖、蛋白质及纤维素以外,蘑菇菇脚中还含有丰富的矿物质、微量元素、维生素、黄酮和皂苷等活性成分,其营养价值、抗氧化和保健作用也引起了人们的广泛关注。不同的蘑菇,其活性成分和含量亦不同。于洪超等[9]发现真姬菇菇脚中灰分、黄酮、皂苷、总酚、VB2、VE、烟酸等的含量均高于子实体,分别为子实体的1.15倍、1.21倍、1.55倍、1.02倍、1.48倍、1.31倍、1.08倍;而水分、粗脂肪、粗蛋白、膽碱、VA、VB1、VB6、Vc和叶酸等的含量与子实体相差不大,所以真姬菇菇脚的营养成分和活性组分含量都较高,具有较高的开发利用价值。高翠芳[14]研究发现真姬菇菇脚中Fe、Cu、Ni、Mn等微量元素含量丰富且不低于子实体,维生素A、B1、 B2、 B6、C、E的含量处于中等水平,黄酮含量远高于金针菇和杏鲍菇,叶酸、总酚、皂苷以及胆碱的含量也比较丰富。李淑荣等[15]研究发现海鲜菇菇脚的粗脂肪、总酚和总黄酮含量略低于菇盖。林群英等[8,23]对海鲜菇、金针菇和杏鲍菇的菇脚下脚料进行酶解提取条件优化,发现酶解产物具有良好的抗氧化活性。

2 蘑菇菇脚的循环再利用

蘑菇菇脚的活性成分齐全,营养价值丰富,是不可多得天然资源。为合理利用蘑菇菇脚,变废为宝,学者们展开了一系列的研究,主要集中在以下几个方面:用于堆肥和营养液;直接作为饲料或饲料添加成分;进行蘑菇栽培再利用;直接用于食品的开发;厌氧发酵产沼气等。

2.1 用于堆肥和营养液

蘑菇菇脚含有丰富的氮、磷、钾等营养元素,可用于堆肥或制成营养液加以利用,对作物的生长起到积极的助长和增产作用。李兆东等[24]利用香菇脚和烟秆生产的生物有机肥,能促进作物的生长发育,提高作物的果实品质,也可以提高农作物产量。薛勇[25]将蘑菇菇脚和碎菇等洗净,切片,每1 kg料加水1~1.5 kg,煮沸15 min,取过滤汁液加水稀释到10~15 kg,喷蘑菇菌床30~40 m2,在出菇高峰时使用,可使子实体肥厚并延长出菇高峰期。目前,蘑菇菇脚在堆肥和营养液方面的总体利用程度并不高,再利用技术不成熟,基本处于实验室研究阶段。

2.2 直接作为饲料或饲料添加成分

将蘑菇菇脚用作饲料或饲料添加成分,是蘑菇菇脚再利用的主要形式之一,相关研究主要集中在蘑菇菇脚作为鸡饲料添加成分的方面。研究表明,将金针菇菇脚作为鸡饲料的添加成分,可以通过降低肉鸡体内胆固醇合成代谢关键酶的活力,降低胆固醇沉积,提高胆汁酸排泄,调整肉鸡体内的脂类代谢,提高肉鸡生产性能。能显著提高肉鸡盲肠菌群多样性,显著提高短链脂肪酸的量,改善肠道菌的繁殖环境,改善动物肠道微生物菌群的结构,能极显著提高肉鸡日增重,降低肉鸡料肉比,提高肉鸡生长后期的胸腺指数,促进肉鸡外周血淋巴细胞的增殖,增强肉鸡的T、B淋巴细胞免疫功能,促进肉鸡健康生长,同时起到一定的降血脂和减少机体脂肪沉积的作用,提高肉鸡经济效益[26-39]。除此之外,凌素英等[40]将香菇脚作为饲料添加成分添加到鸡日粮中,发现鸡的日增重、成活率、抗病能力提高,料肉比下降,宰杀后煮熟的鸡肉具有肉嫩、清香、汤甜的特点。Fard等[41]把平菇废弃物应用于肉鸡饲养,发现1%的蘑菇废弃物能改善肉鸡生产性能和免疫力,但过多可能会有害。黄静等[42]将菇脚发酵菌种、菇脚发酵无机盐、菇脚发酵碳源、氮源等混合均匀后加至金针菇菇脚中,再混合均匀后进行堆积发酵,所得发酵物可作为一种鸡饲料使用,能提升养殖鸡肉质、口感和风味,促进鸡的生长速度,提升鸡的活力和健康水平,提高养殖效益。

蘑菇菇脚也可作为猪饲料和肉兔饲料的添加成分。曾宪录等[43]在肉兔饲料中添加杏鲍菇菇脚,投喂柚子皮,结果表明添加5%杏鲍菇菇脚及投喂柚子皮均能显著降低兔粪TBARS水平,改善肠道抗氧化状况;饲喂菇脚对肉兔增重和兔肉品质没有影响,兔肉中无棉酚残留;柚子皮对增重无显著影响,但能显著降低兔肉胆固醇含量。王伟[44]将发酵金针菇菇脚添加到猪饲料中制得的复合猪饲料,可满足肥猪每日所需的营养,提高猪的身体素质,具有较好的推广前景。林德源等[45-47]将菇脚添加到猪饲料中,可用于妊娠、育肥和哺乳母猪的饲料,能够显著提高猪的采食量,促进消化和吸收,改善猪的肌体健康,可以增强猪的抗菌防病能力,提高其生长速度及猪肉品质。赵祥杰等[48]向凹土中依次加入桑椹渣粉和双孢菇菇脚发酵物,并混合均匀,再加入多维素粉末,通过充分混合搅拌,至混合物各组分混合均匀,得到断奶仔猪饲料添加剂。该添加剂可以有效解决断奶仔猪在早期断奶后发生摄食下降、腹泻、生长缓慢、皮肤光泽较差、毛发杂乱等问题,降低断奶仔猪的养殖风险,提高经济效益。

2.3 进行蘑菇栽培再利用

利用蘑菇菇脚营养元素较全的特点,有人尝试将它用于蘑菇栽培,实现其循环再利用,并取得了一定成效。周琪[49]在蟹味菇工厂化栽培的栽培种培养基配方中添加了蘑菇(蟹味菇、真姬菇)菇脚柄活性提取物粉,拌料时用真姬菇脚柄活性提取物粉的水溶液,搔菌时补水15~20 mL,也为真姬菇脚柄活性提取物粉的水溶液,增加了蘑菇菇脚柄资源的利用率和附加值,提高了蟹味菇工厂化栽培的质量和产量。张东雷等[50]将金针菇菇脚添加到培养基中进行平菇栽培,结果表明适量添加金针菇菇脚的培养基,其平均生物学效率以及菌丝的生长速度均高于对照组。何燕萍等[51]将金针菇和杏鲍菇菇脚用于草菇的培育,结果表明,经过简单处理的菌渣栽培草菇,与传统的稻草栽培配方相比,产量高、成本低,其中金针菇和杏鲍菇菌渣栽培草菇的生物转化率分别达到22.9%和22.0%,比传统稻草栽培料高。黄忠英[52]报道了以金针菇废菌料栽培真姬菇的试验,结果表明真姬菇菌丝在添加了金针菇废菌料的培养基上长得快。苗玉志等[53]在普通培养基中添加真姬菇菇脚,发现能促进紫红曲霉菌丝体的生长,并提高色素产量。黄麟[54]发现经过处理后的平菇菇脚能再次出菇。

2.4 直接用于食品开发

蘑菇菇脚营养丰富,可作为食品进一步开发,为消费者提供新型的保健食品。贾建波等[55]用金针菇菇脚制备菇脚浸膏,加入动物双歧杆菌冻干粉,辅以乳糖、甘露醇等,通过混合、无菌水润湿、干燥、制粒、压片工序制得金针菇菇脚全营养双歧杆菌含片,该含片营养丰富,能改善肠胃环境,还节约资源。余章斌[56]、吴祥忠[57]以金针菇菇脚为原料制备的山药陈皮糕,有理气健脾、养胃的功效,有效利用金针菇,避免浪费和污染。张艳荣等[58]把新鲜杏鲍菇菇脚制成方便即食的爽脆菇,可做零食食用。冀宏等[59]把金针菇菇脚制成了金针菇菇脚酱,其氨基酸及不饱和脂肪酸的含量较高,安全无毒,既满足了清洁生产的需要,又填补了国内外空白。明建等[60]从金针菇菇脚中提取得到的多肽,在酵母提取物存在条件下加热,与葡萄糖发生美拉德反应,得到风味独特的食品级鲜味剂。该鲜味剂富含VB1、VB2、Vc等多种维生素和钙、磷、铁等多种矿物质,营养十分丰富,肉香味浓郁并保留菌菇类特有鲜味,可用于各种食材的调味。艾有伟等[61]、陈振青等[62]、乔宇等[63]、李宗菊等[64]则直接将金针菇、香菇以及白灵菇菇脚等制成菇脚保健饮料或保健茶,具有特殊的口感和保健作用。

2.5 厌氧发酵产沼气

将蘑菇菇脚用于沼气生产,也有不错的效果。黎霞等[65]将金针菇菇脚进行厌氧发酵,并向发酵料中加入活性炭,大幅度提高了金针菇菇脚厌氧发酵的产气速率,产气高峰期与未加入活性炭相比提前了10~13 d,且厌氧发酵的累积产沼气量也得到大幅度提高。

3 展 望

蘑菇菇脚含有丰富的多糖、蛋白质、小肽、氨基酸、维生素以及黄酮、皂苷等活性成分,营养价值高,应用范围广。但目前人们对蘑菇菇脚的认识和了解相对片面和有限,对蘑菇菇脚本身的价值发掘不充分,没有形成直接的经济效益。对已发现的蘑菇菇脚的活性成分进行分析并寻找新的应用方向,或者发现更多活性成分及应用方式,或者将已知的循环再利用技术进行扩大与深化,使之服务社会,这些都可以作为蘑菇菇脚循环再利用研究的方向和内容。随着科学技术的发展提高,越来越多的蘑菇菇脚的价值会被重新发现和重新利用,成为社会经济中不可或缺的贡献者之一。

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