不同比例咖啡渣基质栽培杏鲍菇评价

董 蕾,郑玉玺,张 挺,韩 明,黄晓波

广州城市职业学院食品系,广东 广州 510640

杏鲍菇(Pelurotus eryngii)隶属担子菌纲、伞菌目、侧耳科、侧耳属，学名刺芹侧耳，因其菌肉肥厚、味道鲜美而被誉为“草原上的美味牛肝菌”、“平菇之王”[1-3]。杏鲍菇营养丰富，干品富含蛋白质、脂肪、还原糖、游离氨基酸等，且含有大量寡糖，能与肠胃的双歧杆菌共同作用，促进消化吸收[4]。食用菌除营养丰富外，也因其特殊的香气、鲜味而深受消费者喜爱。食用菌的风味包括非挥发性物质所体现的味觉香气和挥发性物质所体现的嗅觉香气。其中非挥发性滋味物质相对分子量较低，主要包含氨基酸、5’-核苷酸及碳水化合物等[5,6]；挥发性风味物质包含八碳化合物及其衍生物、萜烯类、含硫化合物及醛、酸、酮、酯类化合物，主要呈现香气[7]。针对杏鲍菇的挥发性风味成分，刘璐等利用GC-MS 分析发现干制杏鲍菇的挥发性成分主要为醛类化合物[8]；Kashif 等利用γ辐照对保存4周后的杏鲍菇挥发性成分进行分析发现经过辐照后的样品与未经辐照的样品，其挥发性成分不同[9]。

咖啡渣含有丰富油脂、糖类和蛋白质[10]，同时结构疏松，可以作为木屑、棉籽壳等食用菌栽培基质的替代物，从而实现废弃物循环利用。已有相关研究，利用咖啡渣栽培金针菇[10]、平菇[11]、灵芝[12]、蛹虫草[13]等，均取得良好效果。但以咖啡渣作为栽培替代基质种植杏鲍菇尚未见有所报道。本文利用咖啡渣部分替代基质实现杏鲍菇的成功种植，研究杏鲍菇子实体生长指标、营养成分及挥发性风味成分，以期为咖啡渣替代栽培基质提供理论依据，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 实验材料

1.1.1 供试菌株 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。

1.1.2 咖啡渣来源及性状 咖啡渣来自于星巴克中国TM，理化性状为：含水量58%，全碳含量62.1%，全氮含量4.5%，碳氮比（C/N）为13.8。其他配料均购于市场。

1.1.3 实验试剂 正构烷烃混合标样（C7-C30），购于Sigma-Aldrich，甲醇（色谱级）和邻二氯苯（色谱级）购于美国迪马公司。其他试剂（国产分析纯）购自国药集团。

1.1.4 仪器设备GZX-9076 MBE 数显鼓风干燥箱，7890A-5975C 气相色谱-质谱联用仪，美国Agilent公司；固相微萃取装置（SPME 进样器，75µm CAR/PDMS 萃取头），美国Supelco 公司；WH-A750型高速多功能粉碎机，南京好又多电器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 杏鲍菇栽培配方及生产流程 咖啡渣部分替代杏鲍菇栽培基质的配方配比在表1 中列出。

表1 咖啡渣杏鲍菇培养基配方/gTable 1 Formula of culture medium of Pleurotus Eryngii with coffee residue

以表1 配方进行的杏鲍菇栽培生产流程如图1 所示。

图1 杏鲍菇栽培生产流程Fig.1 The cultivation and production process of Pleurotus Eryngii

1.2.2 杏鲍菇生长及营养指标测定 杏鲍菇生长指标：子实体成熟收获后称重。

水分含量测定参照GB 5009.3-2016 直接干燥法；灰分测定参照GB 5009.4-2016 高温灼烧法；还原糖测定参照GB5009.7-2016 直接滴定法，粗蛋白质测定参照GB/T 15673-2009 凯氏定氮法；粗脂肪测定参照GB 5009.6-2016 索氏提取法。

干物质量百分数计算方法：X=m/M×100%。其中M为称量鲜重，m为含水量测定中烘干重量。

生物学效率(Biological Efficiency)计算方法：BE=Ffw/Sdw×100%。其中，Ffw为子实体鲜重，Sdw为基质干重。

碳水化合物含量%=1-其他营养成分百分比

1.2.3 挥发性成分测定 以陈万超等[14]方法稍作调整。准确称取1.5 g 粉碎杏鲍菇干制样品，与5 mL水、15µL 邻二氯苯一起加入15 mL 固相微萃取瓶中，混匀后迅速密封，放入55 ℃恒温水浴锅中。老化后将固相微萃取柱头（75µm CAR/PDMS）插入萃取瓶，顶空平衡吸附30 min。吸附后将SPME移至GC 进样口，250 ℃解析10 min。

采用DB-5ms 毛细色谱柱（J&W Scientific Inc,Folsom,CA,30 m×0.25 mm×0.25µm），He 流量1.0 mL/min，不分流。初始温度设置为40 ℃，以3 ℃/min 速度升温至90 ℃，保持5 min；然后以10 ℃/min 速率升温至260 ℃，保持1 min。进样口温度220 ℃，传输线温度280 ℃，四级杆温度150 ℃。质谱条件：EI 离子源，电子能量70 eV，电压350 V，质谱扫描范围：50～550 amu/sec，扫描速度：1.9 scans/s。

1.3 数据处理

生长、营养指标数据：采用SPSS 18.0 软件进行分析，显著性分析为ANOVA（One-way analysis of variance,the Duncan test），多重比较采用LSD 检验。

挥发性成分定性定量分析：根据所得总离子流质谱图，利用Nisto 5s 谱图库检索，结合保留时间、MS、人工图谱解析，标准化合物比对确定化合物化学组成。

各组分相对含量%=分离组分峰面积/总峰面积×100%

2 结果与分析

2.1 不同配方杏鲍菇子实体生长情况

不同配方杏鲍菇子实体生长情况如图2 所示。所有实验组子实体干重与长度与对照组间无显著差异（P＞0.05），平均子实体干重为236.88±19.16 g，平均子实体长度为19.52±0.26 cm。结果表明，咖啡渣部分替代栽培基质对杏鲍菇子实体干重与长度无影响。

图2 不同咖啡渣替代量杏鲍菇子实体干重及长度Fig.2 Dry weight and length of Pleurotus eryngii with different coffee residues

图3 不同咖啡渣替代量杏鲍菇生物学效率Fig.3 Biological efficiency of Pleurotus eryngii with different coffee residues

不同配方杏鲍菇的生物学效率如图3 所示。一般认为食用菌的生物学效率为65%～75%，最高可以达到100%[15]。在本研究中，不同替代量的杏鲍菇平均生物学效率可以达到72.54±5.70%，表明杏鲍菇的生物学效率较高，所有实验组与对照组间无显著差异（P＞0.05）。结果表明，咖啡渣部分替代栽培基质对杏鲍菇生物学效率无影响。

2.2 不同配方杏鲍菇子实体营养成分分析

各配方杏鲍菇子实体的营养成分如表2 所示。可以看出，各配方杏鲍菇灰分含量与对照组相比无显著差异，平均值为4.66±0.74%。但其他各组分在不同咖啡渣替代量下有显著差异（P＜0.05）。其中，20%咖啡渣替代量种植的杏鲍菇还原糖和粗脂肪含量均显著高于其他各配方（P＜0.05）。该结果表明，20%咖啡渣替代栽培基质种植的杏鲍菇在还原糖、粗脂肪两种营养成分上表现突出。

表2 不同配方杏鲍菇子实体营养成分含量Table 2 Nutritional components of Pleurotus eryngii with different coffee residues

2.3 咖啡渣杏鲍菇挥发性风味物质鉴定

咖啡渣杏鲍菇挥发性成分GC-MS 分析结果见图4。在对照、6%、12%、20%和25%替代量的杏鲍菇中，分别鉴定出40 种、42 种、42 种、41 种和41 种化合物，各占总化合物相对含量的90.29%、93.29%、93.4%、95.02%和93.25%。在种类上，5个处理均表现出醇类占比最高，平均在35.514%，其他依次为醛类（33.824%）＞酮类（15.962%）＞其他（3.418%）＞烃类（3.068%）＞酯类（0.841%）＞杂环（0.424%）。

5 个处理共鉴定出45 种成分，共有成分36 种。其中，1-辛烯-3-醇均在所鉴定化合物中占比最高，平均达到14.54%；3-辛醇、2-甲基丁醇和3-辛酮均超过10.00%，以上四种物质为杏鲍菇挥发性成分的主要贡献者（表3）。一般认为，1-辛烯-3-醇广泛存在于食用菌中，誉为“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风味物质[17,18]；醛类物质具有果香，可以提高香气醇厚程度[19,20]。

综上，添加咖啡渣组与对照组不仅在总挥发性物质种类及含量上没有较大差别，而且在主要风味物质组成及含量方面非常相似，因此栽培基质中添加6%～25%咖啡渣不会影响杏鲍菇的风味。

图4 咖啡渣杏鲍菇挥发性成分种类及部分含量Fig.4 Volatile compounds and contents in Pleurotus eryngii with different coffee residues

表3 咖啡渣杏鲍菇挥发性成分GC-MS 分析结果Table 3 GC-MS analytical results of volatile compounds of Pleurotus eryngii with different coffee residues

3 讨论与结论

咖啡渣是饮料行业中的废弃物，但含有丰富的营养成分，如水分、氮、P2O5、K2O、灰分等，十分适合食用菌的栽培[11,21,22]。部分替代食用菌的栽培基质，已在一些食用菌上得到成功实验。如Thielke 利用咖啡渣以及0.5%酵母提取物，以体积比为1:2 的比例进行包括白灵菇等不同食用菌的栽培[19]；Fan L 等评估了咖啡产业残留物（咖啡渣、咖啡叶等）栽培糙皮侧耳(Pleurotus ostreatus)和漏斗状侧耳(Pleurotus sajor-caju)的情况，发现咖啡渣为底物进行侧耳科种植效果最好[12]；肖自添等利用咖啡渣替代灵芝棉籽壳栽培基质，在培养基中添加10%～70%咖啡渣，灵芝长势良好，其中咖啡渣50%、棉籽壳49%、石膏1%、含水量60%的子实体长势较好[10]。董蕾等利用咖啡渣部分替代蛹虫草米饭栽培基质，发现6%替代量下蛹虫草子实体表现突出[13]。

孙宁等研究不同类型基质对杏鲍菇子实体形状的影响发现，杏鲍菇子实体长度平均在17.76 cm，平均单菇重在213.94 g，生物转化率为66.61%[23]。在本研究中，利用咖啡渣部分替代杏鲍菇棉籽壳栽培基质，从6%到25%替代量下，杏鲍菇均有较好长势，咖啡渣未影响杏鲍菇的生长指标，各处理间与对照无显著差异，子实体重量平均可达236.88±19.16 g，平均子实体长度为19.52±0.26 cm，生物转化率为72.54±5.70%。从营养角度来看，由于咖啡渣本身较棉籽壳有更高含量的氮、磷、钾及C/N 比，因此对于食用菌生长及营养物质积累可能具有一定的促进作用，从而收获品质较高的杏鲍菇[24]。本研究中，20%咖啡渣替代栽培基质种植的杏鲍菇在还原糖、粗脂肪两种营养成分上明显优于对照组。因此一定量咖啡渣替代栽培基质栽培杏鲍菇不仅能够实现“变废为宝”，同时也能提高杏鲍菇营养价值。

顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用，可以对各种挥发性成分进行定性、定量分析，此方法在食品、植物等气体成分分析中得到广泛应用[23-25]。唐秋实等对比杏鲍菇不同加工工艺（热泵、热风、真空冷冻和真空微波）的挥发性成分，共鉴定出68 种挥发性成分，包含醛类、醇类等[19]。一般认为，食用菌包含醛类（橘皮香气）、醇类（清香、木香）、酮类（花香、果香）、烃类（甜味、果香）等[28-31]。

本研究中，不同咖啡渣替代量所种植的杏鲍菇共检出45 种挥发性成分，共有成分36 种。添加组与对照组虽然在组分上略有不同，但均在醇类、醛类和酮类上占比最高，且表现为1-辛烯-3-醇、3-辛醇、2-甲基丁醇和3-辛酮为风味的主要贡献者，表明添加咖啡渣不会影响杏鲍菇成品的风味。与前人研究结果的种类和数量略有不同，可能是由于萃取液的选择及萃取条件不同导致。

本研究利用6%～25%咖啡渣替代传统培养基质中棉籽壳栽培杏鲍菇，不仅能良好生长，而且不影响杏鲍菇的风味，同时收获子实体在营养价值上略有优势，值得在实际生产中推广应用。