不同灭菌方式对酒糟培养料理化性状及平菇菌丝生长的影响

蔡 吉 刘 军* 李 丽 赵东 郑佳 乔宗伟 安明哲温雪瓶 张桂容 附俊杰 冯洁雅，3 刘雪娇，3

（1 四川轻化工大学生物工程学院，四川宜宾 644000；2 宜宾五粮液股份有限公司，四川宜宾 644000；3四川省绵阳市丰谷酒业有限责任公司，四川绵阳 621000）

酒糟中含有大量残余蛋白、粗脂肪、粗纤维、无氮浸出物、维生素和微量元素等物质，是一种食用菌较好的栽培原料，加入适量辅料，可栽培多种食用菌[1-2]。近年来陆续有酒糟栽培平菇[3-5]、金针菇[6-7]、鸡腿菇[8]、猴头菇[9-10]、凤尾菇[11-13]、黑木耳[14-15]、灵芝[17-18]等报道。据试验，100 kg 酒糟栽培平菇、凤尾菇，可收鲜菇80～120 kg[19]。但酒糟中含有对食用菌菌丝生长不利的醇类、醛类、有机酸类等物质[19]，需要长时间的曝晒摊晾以除去上述化学物质，才能作为栽培食用菌的原料。但曝晒摊晾酒糟不仅占用场地，还污染空气；同时，酒糟中含有嗜热耐酸的芽孢杆菌及其他杂菌，要彻底灭菌后[20]，才能再次利用。

目前，食用菌培养料常用灭菌方式为常压灭菌和高压灭菌。常压灭菌优点是投资少，缺点是劳动强度大，能耗高，灭菌时间长，灭菌效果稳定性差等；高温高压灭菌虽然灭菌彻底，但培养料的营养成分有一定损失[21]。过氧乙酸作为一种冷杀菌剂，杀菌机理主要是依靠本身所具有的强氧化作用以及过氧化氢和乙酸的协同作用，破坏微生物的细胞壁，氧化蛋白质和酶中的硫键，破坏细菌的酶系统，对多种微生物产生快速的抗菌作用[22]；并且在食品工业应用中有特殊的优势，过氧乙酸消毒液易冲洗，且分解产物仅有醋酸、水与氧气，残留物对食品安全无毒。同时，因过氧乙酸具有强氧化性，所以对酒糟中含有的醇、醛、有机酸等，会有一定的去除效果。试验对比过氧乙酸与高温高压蒸汽两种灭菌方式，考察其对平菇酒糟培养料理化性状及平菇菌丝生长的影响，以期为酒糟培养料灭菌提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

菌种：平菇菌种由宜宾某公司提供。酒糟（由宜宾某酒企提供），棉籽壳、麸皮、石膏粉、石灰，市售；过磷酸钙（AR，分析纯），购于天津市致远化学试剂有限公司；硫酸镁（AR），购于成都市科龙化工试剂厂；磷酸二氢钾（AR），购于天津市津东天正精细化学试剂厂；蔗糖（AR），购于柯密欧化学试剂有限公司；聚丙烯食用菌栽培袋（规格为15 cm×30 cm×0.005 mm），市售。培养料主料（干重质量分数）：酒糟、棉籽壳、麸皮，且比例为6∶2∶2。辅料（占主料湿重质量分数）：蔗糖1%，石膏粉1%，过磷酸钙1%，硫酸镁0.04%，磷酸二氢钾0.15%，石灰1%～1.5%。培养料pH为6.8～7.2，料含水量为65%。

1.2 试验方法

培养料混合后进行灭菌处理。①分别加入配制好的不同质量浓度的过氧乙酸溶液（2000 mg/L，4000 mg/L，6000 mg/L），无菌环境放置40 min 后，取样，装料每袋500 g；②取部分培养料直接装袋，121 ℃，灭菌1 h（由于试验中袋装料只有500 g，防止灭菌时间过长导致胀袋，故区别于生产所用2.5 h），灭菌结束后冷却至室温，无菌环境下接种。接种量为3%（质量分数）。接种后于温度25 ℃，空气相对湿度70%，恒温恒湿暗培养25 d，其间测定菌丝萌发时间、平均生长速度、长势等。试验以不灭菌为对照。每个处理重复3次，每次10袋。

1.3 测定方法

菌落总数：参照《食品微生物学检验菌落总数测定》（GB 4789.2—2016）；pH：取样30 g，加入去离子水至300 mL，浸泡30 min，充分混匀后用pH 计测定pH；挥发性成分（醇、醛、酮、有机酸等）：采用顶空固相微萃取技术（HS-SPME-GC-MS）；粗纤维：参照饲料中粗纤维的含量测定-过滤法（GB/T 6434—2006）；粗蛋白：凯氏定氮法（GB 5009.5—2016）。

菌块萌发时间为接种后菌丝萌发用时（d）。当菌丝吃料过“袋肩”划生长起始线，菌丝吃料到离袋底部时划终止线，测量两者间的距离，除以培养天数，即为菌丝平均生长速度（cm/d）。杀菌率=[（灭菌前菌落总数-灭菌后菌落总数）/灭菌前菌落总数]×100%。

1.4 统计分析

使用Microsoft Excel 2016 进行数据整理，采用IBM SPSS Statistics 23 进行分析，计算各指标的平均数和标准差以及显著性分析，多组数据使用单因素方差分析（ANOVA），以Duncan检验法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同灭菌方式的酒糟培养料菌落总数及杀菌率

由表1 可以看出，采用过氧乙酸灭菌的灭菌率均达85% 以上，但是仍有部分杂菌不能被彻底杀灭，导致其后期培养平菇菌丝阶段杂菌生长，从而抑制平菇菌丝生长。过氧乙酸灭菌不彻底的原因可能是由于酒糟栽培料中含有大量的有机物，这些有机物包裹着微生物，同时过氧乙酸与有机干扰物结合，杂菌就未被彻底杀灭。

表1 不同灭菌方式的酒糟培养料菌落总数及灭菌率

高温高压蒸汽灭菌的灭菌率为94.74%。之所以没能达100% 的灭菌率，可能因为培养料中心部分灭菌温度与时间未达彻底灭菌要求。过氧乙酸灭菌时空间相对开放，环境中的微生物仍可能侵染培养料，而高温高压蒸汽灭菌是密闭环境，灭菌效果相对较好。

2.2 不同灭菌方式的酒糟培养料pH变化

由表2可知，2000 mg/L过氧乙酸灭菌的培养料pH 有小幅度下降，但不显著；4000 mg/L，6000 mg/L过氧乙酸灭菌的培养料pH 降幅较大，是因为过氧乙酸本身就是酸性物质，其分解产物是乙酸和氧气；高温高压蒸汽灭菌后，酒糟培养料经过高温后，物料物理结构在一定程度上被破坏，酸性物质更容易溶解到水中，最终测得pH 有所下降，故两种灭菌方式都会降低培养料pH，需要添加1%～2% 的石灰，来平衡料pH，以适宜平菇菌丝生长需求。

表2 不同灭菌方式的酒糟培养料pH

2.3 不同灭菌方式的酒糟培养料挥发性成分变化

从表3 可以看出，经过过氧乙酸或高温高压蒸汽灭菌后的酒糟培养料内挥发性成分会相应减少。过氧乙酸作用于酒糟栽培料主要发挥两个作用：一是具有一定的灭菌作用；二是过氧乙酸具有较强的氧化能力，可以与一些还原性的物质反应，某些醇类、醛类就可能被氧化成相应的醛类或者酸类物质以及酮类副产物，同时在一定程度上改变培养料物理性质及结构。

表3 不同灭菌方式的酒糟培养料挥发性成分质量分数 单位：μg/100 g

酒糟培养料经过氧乙酸灭菌后，料内醇类含量随着过氧乙酸质量浓度的上升而减少，而醛类含量增加，推测为过氧乙酸氧化醇类而成；高温高压灭菌，醇类含量因高温挥发下降明显，尤其乙醇最明显。

（续表3）

酒糟中含有的醛类物质包含糠醛及其衍生物，这类物质具有一定杀菌作用，影响平菇菌丝生长。经过氧乙酸灭菌后，料中糠醛及其衍生物含量增加；而经过高温高压蒸汽灭菌，料中糠醛含量显著减少，由13.686 μg/100 g降至9.268 μg/100 g。经过氧乙酸灭菌后料中酮类、酸类物质含量上升，而经高温高压灭菌后该类物质下降。其他烷烃类物质含量变化不大，可能该类物质还原性弱，且挥发性不强。

由表4 可以看出，经过氧乙酸或高温高压蒸汽灭菌都会减少醇类挥发性成分的种类。过氧乙酸有强氧化作用，经过氧乙酸灭菌后料中醛类物质种类减少，2000 mg/L 过氧乙酸灭菌，酮类物质种类基本无变化，而4000 mg/L、6000 mg/L 过氧乙酸灭菌后明显减少。高温高压蒸汽灭菌后，料中酸类物质减少，醇、醛、酮以及其他类物质的种类减少明显，说明高温高压蒸汽灭菌有利于去除沸点相对较低的物质；而酯类有所增加，可能是由于某些物质活泼化学键在高温作用下断裂而分解，与其他物质形成新的酯类物质。

表4 不同灭菌方式的酒糟培养料挥发性成分种类

2.4 不同灭菌方式的酒糟培养料粗纤维、粗蛋白变化

由图1 可知，不同灭菌方式的酒糟培养料中粗纤维、粗蛋白含量变化不大，即无论是过氧乙酸还是高温高压蒸汽灭菌都不影响料中粗纤维、粗蛋白的含量。

图1 不同灭菌方式的培养料中粗纤维、粗蛋白质量分数

2.5 不同灭菌方式对平菇菌丝生长影响

由表5可知，4种灭菌方式平菇菌种萌发时间为2～3 d，都能较快萌发。由图2 可知，高温高压蒸汽灭菌料，平菇菌丝生长速度快于过氧乙酸灭菌，且菌丝长势好，菌丝浓密洁白、长势旺盛，生长20 d 菌丝基本长满袋（过氧乙酸灭菌料需要25 d 以上菌丝才能满袋）。因此，高温高压蒸汽灭菌效果优于过氧乙酸灭菌。

图2 灭菌料接种后10 d的平菇菌丝生长情况

表5 不同灭菌方式灭菌的酒糟培养料中平菇菌丝生长情况

图3 灭菌料接种后25 d的平菇菌丝生长情况

3 小结

酒糟培养料过氧乙酸、高温高压蒸汽灭菌结果表明，灭菌率均达85% 以上，灭菌料的pH 变化均在可用石灰调节，且石灰用量不影响平菇菌丝生长；培养料内部分挥发性有害物质下降，过氧乙酸灭菌会降低醇类、酮类物质，但是醛类物质会有所增加；抑制微生物或者菌丝生长的糠醛及其衍生物经过灭菌后都有所下降，但高温高压蒸汽灭菌下降更为明显；粗纤维和粗蛋白含量灭菌前后无差异。高温高压蒸汽灭菌培养料接种平菇菌种后菌丝长势较好。

综上所述，酒糟培养料高温高压蒸汽灭菌优于过氧乙酸灭菌，灭菌料更有利于平菇菌丝生长。菌丝洁白浓密，菌丝满袋时间仅为20 d。但过氧乙酸这种绿色环保的灭菌方式在酿造废物再利用上具有一定的参考意义。