基于木薯茎杆屑栽培的黑木耳品质评价
Evaluation on the Quality of Auricularia auriculas Based on Dust of Cassava Stalks
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Keywords:
- cassava stalks /
- Auricularia heimuer /
- amino acid /
- quality evaluation
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食用菌被联合国粮农组织(Food and Agriculture Organization,FAO)评为健康食品,中国是食用菌栽培最早的国家。据报道,2019年中国食用菌总产量达3933.87万t,占全球总产量的70%[1];其中,黑木耳为第二大食用菌,主要分布于黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古等地[2]。黑木耳(Auricularia heimuer)为担子菌亚门(Basidiomycotina)木耳目(Auriculariales)木耳科(Auriculariaceae)木耳属(Auricularia)真菌,同属的10余种真菌中以黑木耳的营养价值最高。黑木耳富含多种氨基酸(包括8种人体必需氨基酸),矿物质元素铁和钙含量分别是肉类食品的70~100倍,是一种药食同源的优质原料,是人类健康饮食的重要食物[3-5];黑木耳还具有很好的保健功能,包括抗氧化、降血脂和提高免疫力等药理及生理功能[5-6]。黑木耳多糖和氨基酸组成是影响黑木耳功能的关键[7-8]。段木栽培是黑木耳的传统栽培方式,而南方木材来源十分有限,导致“北耳南扩”受到一定影响。因此,利用南方充裕的热带作物副产物作为栽培的生物质料是拓展“北耳南扩”的主要方法[9]。
木薯(Maihot seculenta Crantz)是大戟科(Euphorbiaceae)植物,是世界三大薯类作物之一,也是中国南方重要的粮饲兼用作物,主要分布于广西、广东和海南等华南地区。据估算,华南地区每年产生近300万t木薯茎杆,其中90%以上被丢弃在田间,不仅浪费资源,也给生态环境带来诸多负面影响。研究表明:木薯茎杆具有适合食用菌生长的碳氮比和丰富的矿物质[10],是食用菌栽培的理想基质。因此,本研究以10个黑木耳品系为研究对象,利用木薯茎杆屑为主要栽培基料栽培黑木耳,并对栽培的黑木耳品质进行评价,筛选出适合林下立体栽培的黑木耳品系,为木薯茎杆栽培黑木耳技术的应用推广提供理论依据。
1. 材料与方法
1.1 试验材料
黑木耳菌种来源于吉林农业大学园艺学院,分别是C11、C18、C26、C67、C68、C117、C217、C617、AC11和AP品系。栽培基料配方包括木薯杆屑46.8%、杂木屑31.2%、麦麸20%、石灰1%、石膏1%和适量水,搅匀后使基料含水量为(58±2)%,以手轻捏培养料有水渗出但不外滴为准,然后装袋,压紧,每袋料湿质量1.0~1.1 kg;灭菌和接种后备用。每个品系设置100个菌袋。
1.2 发菌和栽培管理
发菌条件和出菇管理方法参考王琴飞等[11]的方法。发菌:在22~25 ℃环境下遮光发菌约25 d,待发白的菌丝长满代料后准备扎孔出耳;催芽:用干净的扎孔器给代料扎孔6~8排,开口直径0.3~0.4 cm,开口数180~220个,放置于温度20~25 ℃、相对湿度80%条件下催芽约10 d;出耳:菌丝封住催芽孔后(即耳线形成)于室外温度20~25 ℃、相对湿度80%~85%的遮阴或林下出耳,每天自动淋水约5次,每次10 min;摘耳:室外出耳约15 d即可摘耳。
1.3 检测指标及方法
每个品系选取30个菌袋为调查对象,黑木耳采收后先自然晾干,70 ℃烘干至恒质量或晒干,用样品粉碎机粉碎,过100目筛,贮藏于4~8 ℃条件下备用。参考GB 5009.3—2016[12]的方法测定含水量;采用蒽酮比色法[13]测定总糖含量;参考王琴飞等[11]的方法测定海藻糖含量;参考GB 5009.124—2016[14]的方法测定氨基酸含量。蛋白质评价包括贴近度和氨基酸评价。参考彭裕红[15]的方法计算氨基酸贴近度;参考朱圣陶等[16]的方法进行氨基酸评价,分别计算各品系的氨基酸比值(ratio of amino acid,RAA)、氨基酸比值系数(ratio coefficient of amino acid,RC)和比值系数分(score of RC,SRC)。RAA= 1表示样品必需氨基酸含量与FAO/WHO推荐含量[16]一致;RAA大于1表示样品必需氨基酸含量优于FAO/WHO推荐含量。SRC表示样品蛋白质的氨基酸组成与FAO/WHO推荐含量[16]的差异,变异系数(CV)=0时,表示两者一致,此时SRC值为100;CV值越大,则SRC值越小,表示样品蛋白质营养品质与推荐模式相差越远。各指标的计算公式为:
${\rm{RAA}} = \frac{{样品中氨基酸含量}}{{{\rm{FAO/WHO}}评分标准模式相应氨基酸含量}}; $
$ {\rm{RC}} = \frac{{样品中氨基酸}{\rm{RAA}}}{{氨基酸}{\rm{RAA}}{平均值}};$
$ {\rm{SRC}} = 100 - {\rm{CV}} \times 100。 $
1.4 数据统计分析
使用Excel 2010和Origin 8.5进行数据处理。
2. 结果与分析
2.1 产量和含水量比较
由图1可知:C67的袋产量最高,达(766.00±38.30) g,其次是C68[(732.60±36.30) g],而C117品系的产量显著低于其他品系,仅为 (209.10±10.50) g,各品系平均袋产量达(518.41±25.90) g。此外,各品系的含水量在87.79%~92.00%之间,含水量90%以上的品系有7个,其中C26的含水量最高,达(92.0±4.6)%,而AC11品系含水量最低。
2.2 品质分析
由图2可知:C67的总糖含量最高,达(37.87±2.27) mg/g,其次是C18[(35.05±4.04) mg/g],两者均显著高于其他品系;C217的总糖含量最低,仅为(22.881±3.16) mg/g。此外, C67的海藻糖含量最高,达(54.28±0.63) mg/g;AC11的最低,仅为(18.89±1.06) mg/g。C11的葡萄糖含量最高,达(18.58±0.31) mg/g;AC11的最低,仅为(4.82±0.13) mg/g。
2.3 贴近度分析
由表1可知:10个黑木耳品系中,C26的总氨基酸含量最高,达1934.12 mg/g,C617品系总氨基酸含量最低,仅为808.00 mg/g。由表2可知:10个黑木耳品系与全鸡蛋蛋白的贴近度在0.678~1.040之间,平均为0.823,其中C26与全鸡蛋蛋白的贴近度最高,与全鸡蛋蛋白的营养水平相当;而C117与全鸡蛋蛋白的贴近度最低。
表 1 黑木耳氨基酸含量Table 1. Amino acid content of black fungusmg/g 氨基酸
amino acidC11 C18 C26 C67 C68 C117 C217 C617 AC11 AP 天冬氨酸 Asp 188.28 174.79 208.24 96.98 120.11 78.33 127.10 74.43 86.10 130.86 丝氨酸 Ser 103.14 101.84 119.71 64.38 79.35 55.56 75.56 45.72 51.35 68.69 谷氨酸 Glu 207.89 198.20 246.76 136.49 164.13 104.72 144.38 76.38 101.40 167.57 甘氨酸 Gly 89.44 87.55 108.24 62.17 74.18 50.83 71.78 47.67 49.79 81.71 丙氨酸 Ala 139.66 132.84 160.29 75.43 101.36 60.28 100.66 57.98 67.17 96.81 半胱氨酸 Cys 14.50 15.20 19.12 15.47 14.40 18.89 14.84 17.00 10.89 21.61 组氨酸 His 312.37 319.80 424.41 342.62 294.57 288.89 323.56 262.60 274.64 380.74 酪氨酸 Tyr 41.90 33.74 37.06 14.64 22.55 13.06 20.78 14.77 11.93 31.38 精氨酸 Arg 71.18 69.31 90.59 38.13 49.18 28.61 47.77 23.14 27.23 55.07 脯氨酸 Pro 81.65 63.53 80.00 22.66 41.30 0.00 42.91 0.00 18.67 25.46 天冬酰氨 Asn 0.53 0.09 1.03 0.89 1.21 0.46 0.68 0.16 0.26 0.00 谷氨酰胺 Gln 45.94 30.94 23.89 25.31 22.13 27.31 42.88 47.06 24.44 51.06 缬氨酸 Val* 50.23 44.08 45.29 15.47 24.18 13.06 25.64 12.82 16.86 20.72 蛋氨酸 Met* 28.47 30.40 35.29 31.22 30.71 25.56 28.61 28.43 19.71 34.05 异亮氨酸 Ile 28.47 27.05 29.71 14.37 16.58 12.78 18.35 12.27 11.41 18.06 亮氨酸 Leu 95.89 85.12 98.24 37.41 55.43 30.00 56.67 30.11 37.60 51.52 苯丙氨酸 Phe 58.28 48.03 57.94 17.13 29.89 9.72 31.03 14.50 18.15 28.13 赖氨酸 Lys 70.91 68.09 80.59 31.22 47.28 25.00 46.42 20.35 28.79 36.12 苏氨酸 Thr 61.24 50.77 58.82 18.79 30.43 14.72 30.49 17.28 19.97 29.01 色氨酸 Trp 4.85 5.28 8.90 8.78 4.07 4.43 5.19 5.33 5.68 6.33 合计 total 1694.82 1586.65 1934.12 1069.56 1223.04 862.21 1255.30 808.00 882.04 1334.90 注:“*”表示必需氨基酸;下同。
Note: “*” means essential amino acid; the same as below.表 2 黑木耳的贴近度Table 2. Close degree between of black fungus品系
lines贴近度
close degree品系
lines贴近度
close degreeC11 0.974 C117 0.678 C18 0.945 C217 0.829 C26 1.040 C617 0.689 C67 0.735 AC11 0.711 C68 0.825 AP 0.808 2.4 氨基酸评分
由表3可知:C11、C18和C26的必需氨基酸中,除异亮氨酸和色氨酸含量略低于FAO/WHO推荐氨基酸含量[16]外,其他氨基酸含量均优于FAO/WHO推荐含量;其他品系的样品必需氨基酸含量与FAO/WHO推荐含量相差较大,仅有蛋氨酸+半胱氨酸含量整体优于FAO/WHO推荐含量。
表 3 黑木耳的氨基酸RAA值Table 3. RAA value of amino acid of black fungus氨基酸
amino acidFAO/WHO推荐氨基酸
含量/(mg·g-1)[16]黑木耳品系
black fungus linesC11 C18 C26 C67 C68 C117 C217 C617 AC11 AP 异亮氨酸 Ile* 40 0.71 0.68 0.74 0.36 0.41 0.32 0.46 0.31 0.29 0.45 亮氨酸 Leu* 70 1.37 1.22 1.40 0.53 0.79 0.43 0.81 0.43 0.54 0.74 赖氨酸 Lys* 55 1.29 1.24 1.47 0.57 0.86 0.45 0.84 0.37 0.52 0.66 蛋氨酸*+半胱氨酸 Met*+Cys 35 1.23 1.30 1.55 1.33 1.29 1.27 1.24 1.30 0.87 1.59 苯丙氨酸*+酪氨酸 Phe*+Tyr 60 1.67 1.36 1.58 0.53 0.87 0.38 0.86 0.49 0.50 0.99 苏氨酸 Thr* 40 1.53 1.27 1.47 0.47 0.76 0.37 0.76 0.43 0.50 0.73 缬氨酸 Val* 50 1.00 0.88 0.91 0.31 0.48 0.26 0.51 0.26 0.34 0.41 色氨酸 Trp* 10 0.49 0.53 0.89 0.88 0.41 0.44 0.52 0.53 0.57 0.63 进一步计算RC值,结果(表4)显示:C11、C18和C26等5个品系中有5种氨基酸RC值大于1,说明与FAO/WHO氨基酸标准相比,该氨基酸相对过剩;C117、C617和AP中多数的氨基酸RC值小于1,说明该品系的氨基酸相对不足。各品系中,异亮氨酸均为第1或第2限制氨基酸。
表 4 黑木耳的RC值Table 4. RC value of black fungus氨基酸
amino acidC11 C18 C26 C67 C68 C117 C217 C617 AC11 AP 异亮氨酸 Ile 0.613## 0.638## 0.593# 0.577## 0.564## 0.651## 0.611# 0.596## 0.553# 0.583## 亮氨酸 Leu 1.180 1.148 1.121 0.858 1.077 0.874 1.077 0.836 1.042 0.950 赖氨酸 Lys 1.110 1.169 1.170 0.912 1.170 0.927 1.123 0.720 1.015 0.848 蛋氨酸*+半胱氨酸 Met+Cys 1.057 1.230 1.242 2.142 1.753 2.589 1.652 2.525 1.696 2.052 苯丙氨酸+酪氨酸 Phe+Tyr 1.438 1.287 1.265 0.850 1.189 0.774 1.149 0.949 0.972 1.280 苏氨酸 Thr 1.319 1.198 1.175 0.754 1.035 0.750 1.015 0.840 0.968 0.936 缬氨酸 Val 0.865 0.832 0.724 0.497# 0.658 0.532# 0.682## 0.499# 0.654## 0.535# 色氨酸 Trp 0.418# 0.499# 0.711## 1.410 0.554# 0.902 0.690 1.036 1.100 0.816 注:“#”为第1限制氨基酸;“##”为第2限制氨基酸。
Note: “#” means the 1st limiting amino acid; “##” means the 2nd limiting amino acid.由表5可知:C26品系的SRC值最大,为72.5,营养较好,比较接近FAO/WHO提出的标准营养模式;而C617品系的氨基酸CV值最大(0.641),表明其SRC值分布较分散,营养价值离标准模式氨基酸的营养价值相差较远。
表 5 黑木耳的SRC值Table 5. SRC value of black fungus品系
linesCV值
CV valueSRC值
SRC value品系
linesCV值
CV valueSRC值
SRC valueC11 0.348 65.20 C117 0.656 34.43 C18 0.301 69.90 C217 0.342 65.80 C26 0.275 72.50 C617 0.641 35.90 C67 0.534 46.60 AC11 0.342 65.80 C68 0.405 59.50 AP 0.484 51.60 3. 讨论
目前,从基料上分,黑木耳栽培有段木栽培和代料栽培;从栽培方式分,有全日露天栽培、林下挂袋栽培和设施栽培等。随着“北耳南扩”的需要,高温型黑木耳林下或设施代料栽培成为新的发展模式[2,17-18],且栽培的黑木耳有较好的营养品质[4,19]。本研究表明:利用木薯茎杆为栽培基料开展林下立体栽培,多数品系生长迅速,袋产量最高达766.00 g,产量稳定,具有较好的可行性。从品质看,10个黑木耳品系的总糖、海藻糖、葡萄糖和氨基酸含量均有一定差异,说明各品系存在对木薯茎杆基料适应性的差异,这可能是由于各品系黑木耳的胞外酶活性存在差异所导致[20]。可见,筛选合适的菌种是代料栽培黑木耳的关键[9,21-23],且用木薯茎杆屑栽培的黑木耳其总糖、海藻糖和葡萄糖含量高于其他研究报道[11],说明木薯茎杆屑代料栽培黑木耳有一定的品质优势,这为木薯产区木薯茎杆的综合利用提供新的方式,具有较大发展潜力[24-26]。
蛋白质和氨基酸评价是食物营养品质评价的主要方法。1973年,FAO/WHO共同推荐使用标准模式评价食物氨基酸比例,以此表示食物的营养价值,国内也广泛推广应用[16,27-30]。本研究采用同样的评价方法对10个黑木耳品系的蛋白质和氨基酸进行评价,结果发现多数品系符合FAO/WHO推荐的评价标准,部分品系的蛋白营养水平接近甚至超过全鸡蛋蛋白,且多数品系的氨基酸RC值>1,说明多数黑木耳的氨基酸含量相对丰富,只有少部分的氨基酸相对不足(RC<1)。从SRC评分还发现,异亮氨酸均为第1或第2限制氨基酸,据报道,植物蛋白质来源丰富,但许多植物蛋白的主要限制氨基酸是赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸[31]。可见,黑木耳作为日常膳食营养补充是可行的。
4. 结论
利用46.8%的木薯茎杆屑代料栽培黑木耳具有较好的可行性,但存在品系间适应性和营养品质的差异问题,木薯茎杆屑代料栽培黑木耳需要注意筛选适宜的黑木耳品系。
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表 1 黑木耳氨基酸含量
Table 1 Amino acid content of black fungus
mg/g 氨基酸
amino acidC11 C18 C26 C67 C68 C117 C217 C617 AC11 AP 天冬氨酸 Asp 188.28 174.79 208.24 96.98 120.11 78.33 127.10 74.43 86.10 130.86 丝氨酸 Ser 103.14 101.84 119.71 64.38 79.35 55.56 75.56 45.72 51.35 68.69 谷氨酸 Glu 207.89 198.20 246.76 136.49 164.13 104.72 144.38 76.38 101.40 167.57 甘氨酸 Gly 89.44 87.55 108.24 62.17 74.18 50.83 71.78 47.67 49.79 81.71 丙氨酸 Ala 139.66 132.84 160.29 75.43 101.36 60.28 100.66 57.98 67.17 96.81 半胱氨酸 Cys 14.50 15.20 19.12 15.47 14.40 18.89 14.84 17.00 10.89 21.61 组氨酸 His 312.37 319.80 424.41 342.62 294.57 288.89 323.56 262.60 274.64 380.74 酪氨酸 Tyr 41.90 33.74 37.06 14.64 22.55 13.06 20.78 14.77 11.93 31.38 精氨酸 Arg 71.18 69.31 90.59 38.13 49.18 28.61 47.77 23.14 27.23 55.07 脯氨酸 Pro 81.65 63.53 80.00 22.66 41.30 0.00 42.91 0.00 18.67 25.46 天冬酰氨 Asn 0.53 0.09 1.03 0.89 1.21 0.46 0.68 0.16 0.26 0.00 谷氨酰胺 Gln 45.94 30.94 23.89 25.31 22.13 27.31 42.88 47.06 24.44 51.06 缬氨酸 Val* 50.23 44.08 45.29 15.47 24.18 13.06 25.64 12.82 16.86 20.72 蛋氨酸 Met* 28.47 30.40 35.29 31.22 30.71 25.56 28.61 28.43 19.71 34.05 异亮氨酸 Ile 28.47 27.05 29.71 14.37 16.58 12.78 18.35 12.27 11.41 18.06 亮氨酸 Leu 95.89 85.12 98.24 37.41 55.43 30.00 56.67 30.11 37.60 51.52 苯丙氨酸 Phe 58.28 48.03 57.94 17.13 29.89 9.72 31.03 14.50 18.15 28.13 赖氨酸 Lys 70.91 68.09 80.59 31.22 47.28 25.00 46.42 20.35 28.79 36.12 苏氨酸 Thr 61.24 50.77 58.82 18.79 30.43 14.72 30.49 17.28 19.97 29.01 色氨酸 Trp 4.85 5.28 8.90 8.78 4.07 4.43 5.19 5.33 5.68 6.33 合计 total 1694.82 1586.65 1934.12 1069.56 1223.04 862.21 1255.30 808.00 882.04 1334.90 注:“*”表示必需氨基酸;下同。
Note: “*” means essential amino acid; the same as below.表 2 黑木耳的贴近度
Table 2 Close degree between of black fungus
品系
lines贴近度
close degree品系
lines贴近度
close degreeC11 0.974 C117 0.678 C18 0.945 C217 0.829 C26 1.040 C617 0.689 C67 0.735 AC11 0.711 C68 0.825 AP 0.808 表 3 黑木耳的氨基酸RAA值
Table 3 RAA value of amino acid of black fungus
氨基酸
amino acidFAO/WHO推荐氨基酸
含量/(mg·g-1)[16]黑木耳品系
black fungus linesC11 C18 C26 C67 C68 C117 C217 C617 AC11 AP 异亮氨酸 Ile* 40 0.71 0.68 0.74 0.36 0.41 0.32 0.46 0.31 0.29 0.45 亮氨酸 Leu* 70 1.37 1.22 1.40 0.53 0.79 0.43 0.81 0.43 0.54 0.74 赖氨酸 Lys* 55 1.29 1.24 1.47 0.57 0.86 0.45 0.84 0.37 0.52 0.66 蛋氨酸*+半胱氨酸 Met*+Cys 35 1.23 1.30 1.55 1.33 1.29 1.27 1.24 1.30 0.87 1.59 苯丙氨酸*+酪氨酸 Phe*+Tyr 60 1.67 1.36 1.58 0.53 0.87 0.38 0.86 0.49 0.50 0.99 苏氨酸 Thr* 40 1.53 1.27 1.47 0.47 0.76 0.37 0.76 0.43 0.50 0.73 缬氨酸 Val* 50 1.00 0.88 0.91 0.31 0.48 0.26 0.51 0.26 0.34 0.41 色氨酸 Trp* 10 0.49 0.53 0.89 0.88 0.41 0.44 0.52 0.53 0.57 0.63 表 4 黑木耳的RC值
Table 4 RC value of black fungus
氨基酸
amino acidC11 C18 C26 C67 C68 C117 C217 C617 AC11 AP 异亮氨酸 Ile 0.613## 0.638## 0.593# 0.577## 0.564## 0.651## 0.611# 0.596## 0.553# 0.583## 亮氨酸 Leu 1.180 1.148 1.121 0.858 1.077 0.874 1.077 0.836 1.042 0.950 赖氨酸 Lys 1.110 1.169 1.170 0.912 1.170 0.927 1.123 0.720 1.015 0.848 蛋氨酸*+半胱氨酸 Met+Cys 1.057 1.230 1.242 2.142 1.753 2.589 1.652 2.525 1.696 2.052 苯丙氨酸+酪氨酸 Phe+Tyr 1.438 1.287 1.265 0.850 1.189 0.774 1.149 0.949 0.972 1.280 苏氨酸 Thr 1.319 1.198 1.175 0.754 1.035 0.750 1.015 0.840 0.968 0.936 缬氨酸 Val 0.865 0.832 0.724 0.497# 0.658 0.532# 0.682## 0.499# 0.654## 0.535# 色氨酸 Trp 0.418# 0.499# 0.711## 1.410 0.554# 0.902 0.690 1.036 1.100 0.816 注:“#”为第1限制氨基酸;“##”为第2限制氨基酸。
Note: “#” means the 1st limiting amino acid; “##” means the 2nd limiting amino acid.表 5 黑木耳的SRC值
Table 5 SRC value of black fungus
品系
linesCV值
CV valueSRC值
SRC value品系
linesCV值
CV valueSRC值
SRC valueC11 0.348 65.20 C117 0.656 34.43 C18 0.301 69.90 C217 0.342 65.80 C26 0.275 72.50 C617 0.641 35.90 C67 0.534 46.60 AC11 0.342 65.80 C68 0.405 59.50 AP 0.484 51.60 -
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