咖啡渣部分替代蛹虫草栽培基质的营养成分及生长研究

董蕾 郑玉玺 许嘉明 韩明

摘要： 采用咖啡渣部分替代蛹虫草栽培基质的米饭部分（1%、3%、6%、9%和12%），研究蛹虫草生长指标（子实体长度、子实体干物质重量、生物学效率和基质利用率）及营养成分（粗纤维、蛋白质、粗脂肪及蛹虫草多糖）。结果显示：1%～12%咖啡渣替代量的栽培基质，对于栽培蛹虫草均能获得成功，且各指标与对照相比略有升高；其中咖啡渣替代大米基质6%组别的子实体表现突出，干物质量为13.8%±0.57%，菌包生物学效率为73.86%±1.51%，基质利用率为58.73%±1.46%，蛹虫草多糖含量为（207.39± 16.40 ）mg/g，显著高于对照组（p<0.1）。结果表明：咖啡渣可以作为基质培育蛹虫草，其中替代6%大米基质的蛹虫草子实体各指标表现较好，值得推广应用。

关键词： 咖啡渣； 蛹虫草； 配比

中图分类号： S 567.3 + 3， S 504. 8 文献标识码： A

文章编号： 1001 - 9499 （2018） 02 - 0016 - 04

蛹虫草（Cordyecps militaris）为子囊菌门、肉座目，属麦角菌科、虫草属的复合体[ 1 ]。野生虫草多为麦角菌科真菌寄生在昆虫幼虫上的子座及幼虫尸体的复合体，又名北冬虫夏草、北虫草等[ 2 ]，因其富含虫草酸、虫草素、虫草多糖等有益于人体健康的物质[ 3 - 5 ]，并易于规模化人工栽培，深受人们的喜爱。随着我国经济发展水平和人民生活水平不断提高，对于咖啡的消耗量也在逐年上升。据不完全统计，全世界每天消费咖啡的数量达20亿杯以上，我国平均每年咖啡消耗量也以25%的速度逐年递增。增加的咖啡消耗量带来巨大的咖啡渣废弃物，随之产生了餐厨垃圾回收的社会问题。

食用菌具有很好分解纤维素、半纤维素的能力，其生长基质往往也以木屑、棉籽壳为主。咖啡渣含有丰富的油脂、糖类和蛋白质[ 9 ]，对于食用菌的栽培可起到良好的辅助效果。就以往研究来看，利用咖啡渣栽培金针菇、平菇、灵芝等都获得良好效果[ 9 - 11 ]。本研究以咖啡渣作为基质，部分替代蛹虫草栽培基质，通过不同比例的栽培，检验栽培效果、营养成分，以期为咖啡渣栽培蛹虫草提供理论依据，同时为咖啡渣的循环利用提供技术支持。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

供试菌株来自广东省微生物研究所食用菌研究组保育品种；咖啡渣来自星巴克中国TM，理化性状为：含水量58%，全碳含量62.1%，全碳含量4.5%，碳氮比（C/N）为13.8；其他配料均购于市场。培养基配方见表1。

1. 2 方 法

蛹虫草栽培生产流程见图1。其中，配料拌料时，营养液配方按照表1添加配比（大米不添加），pH控制在6～7。自控发酵利用自动控制发酵罐进行营养液发酵，温度22℃，3～4天。拌料装袋时，菌袋中以表1配方添加大米，再加入15 mL营养液，高压聚丙烯薄膜和皮筋包扎封口。高压灭菌工艺条件为121 ℃、1 h，灭菌后培养基放入接种室冷却。在超净工作台利用漏斗将液体菌种无菌接种至菌袋中。控温养菌条件为18 ℃、遮光、相对湿度80%，5～6天肉眼可见看出菌丝生长，呈雪白色；发菌过程为10～14天，至菌丝布满培养基表面并且穿过培养基底部之时，就可以转移蛹虫草到养菌室进行见光培养。见光培养2～3天蛹虫草菌丝从雪白色转变为橘黄色，光照时间每天不少于12 h，温度为18～20 ℃。变色后进入催芽阶段，白天温度保持在20～22 ℃，夜晚温度保持在10～12 ℃，温差为10 ℃。蛹虫草子实体生长到达10 cm左右时，外观为上粗下细棒状，且子实体表面出现粒状粉末的时候，即可采摘即进入采收包装阶段。

1. 3 指标测定与数据处理

虫草多糖测定方法采用水浸提法。提取参考荆留萍等[ 12 ]方法，条件为：100 ℃，菌丝体∶蒸馏水=25∶1，时间5.5 h。提取液再提取2次；3次提取液合并后活性炭脱色，过氧化氯层析，采用苯酚-硫酸法测定多糖含量[ 13 ]。

干物质量百分数（X）计算

式中，M为鲜重；m为含水率测定中烘干重量。

生物学效率（Biological Efficiency）是衡量食用菌对基质利用情况的重要指标。计算方法

式中，Ffw为子实体鲜重；Sdw为基质干重。

数据处理采用SPSS 18.0软件进行分析，显著性分析为ANOVA，多重比较采用LSD检验。

2 结果与分析

2. 1 不同配方蛹虫草子实体生长情况

从图2中可以看出，咖啡渣替代量为1%时，与空白对照没有显著差异，分别達到（8.62±0.62）cm（1%）和（8.52±0.31）cm（CK）；而随着咖啡渣替代量增加，蛹虫草子实体长度略有下降，均显著低于1%替代量（p<0.1），12%替代量时蛹虫草子实体长度最低，为（7.2±0.29）cm。

蛹虫草往往以烘干形态进行售卖，因此以干物质重量进行比较更有意义。图3中可以看出，6%咖啡渣配比的蛹虫草子实体干物质量最高，达到13.8%± 0.57%，显著高于1%和3%的处理（p<0.1），3%处理所得子实体干物质量最低，为11.5%±0.8%。

一般食用菌的生物学效率为65%～75%，最高可达100%[ 14 ]。对于不同咖啡渣配比的蛹虫草生物学效率，图4显示，6%处理下生物学效率最高，达到73.86%±1.51%；最低的处理为12%，为65.09%±1.38%。各处理的生物学效率均超过65%。

蛹虫草的生长发育过程中，菌种将栽培基质部分转化为菌丝体，部分转化为子座，还有部分作为能源物质代谢后生成二氧化碳等物质及释放能量。因此，收获后的栽培基质主要包含菌丝体、代谢物质和剩余营养物质[ 15 ]。

基质利用率呈现出与生物学效率相似的变化规律（图5）。6%处理下蛹虫草的基质利用率最高，达到58.73%±1.46%，但6个处理间差异不显著。

2. 2 不同配方蛹虫草营养成分分析

蛹虫草的营养成分选择了蛋白质、粗脂肪、灰分、粗纤维、多糖及咖啡因含量等指标进行分析。

灰分、蛋白质、粗纤维和粗脂肪指标均为百分比，图6显示，1%处理下蛹虫草子实体粗纤维显著高于其他处理（p<0.1），达到11.17%±1.55%；从蛋白质含量角度分析，3%处理下蛹虫草子实体含量显著高于其他处理（p<0.1），达到14.48%±0.82%；同样，3%处理的蛹虫草子实体粗脂肪含量也显著高于其他处理（对照组除外）（p<0.1），达到12.23%± 0.44%；所有处理下的灰分含量均无显著差异（1%处理除外），平均在5.04%±0.58%。

在不同咖啡渣配比条件下，蛹虫草子实体虫草多糖含量呈现显著不同（图7）。其中6%处理下多糖含量最高，达到（207.39±16.40）mg/g，显著高于其他各处理；9%处理和1%处理无显著差异。

3 结论与讨论

3. 1 将咖啡渣依据不同配比替代蛹虫草培养基质中的米饭部分，试验结果显示，替代了部分基质的蛹虫草生长情况与对照相比均出现不同程度的增高，其中在干物质重量、生物学效率和基质利用率上，6%添加量的蛹虫草菌包甚至显著高于对照组；营养成分分析表明，6%添加量的蛹虫草虫草多糖含量也显著高于其他组别和对照组。

3. 2 蛹虫草虫草多糖（CMP）是蛹虫草含量较高的一类活性物质，包含半乳糖、鼠李糖、葡萄糖、甘露糖等单糖，具有良好的抗肿瘤[ 18 ]、抗氧化、增强免疫[ 19 - 20 ]、调节血糖等功效。本研究通过对于咖啡渣替代部分基质后发现，6%替代基质后，蛹虫草子实体的虫草多糖含量显著高于对照组。在其他真菌的咖啡渣栽培研究中，肖自添等[ 21 ]也发现，添加咖啡渣后，灵芝子实体总糖含量显著上升，这可能与其含有丰富油脂及糖类有关，使真菌在生长过程中能够转化更多的单糖。

3. 3 对比不同处理下蛹虫草的生长情况及营养指标，米饭基质由1%～12%的咖啡渣替换，蛹虫草均能良好生长，且各项指标均高于对照组。其中，以6%替代量的蛹虫草生长情况和营养指标效果最好，其CMP含量显著高于其他组别。

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第1作者简介： 董蕾（1984-）， 女， 博士， 助理研究员， 主要从事食品生物技术的研究。

（责任编辑： 潘启英）