金针菇（Flammulina velutipes）作为世界上第四大人工栽培食用菌，其生长周期短，富含蛋白质、多糖、膳食纤维、多种维生素（如维生素 B 族）以及钾、磷、镁等矿物质，具有抗氧化、抗肿瘤、调节免疫等保健功能。其在利用副产物发酵生产高价值产品方面，展现出巨大的应用潜力。目前蛋白质水解物在食品领域价值高，可改善产品多种特性，而此前对食用菌菌丝体水解的研究较少。近期，弗劳恩霍夫分子生物学与应用生态学研究所（IME），Holger Zorn研究团队在《Food Science & Nutrition》期刊发表了一篇题为“Umami Enhancing Properties of Enzymatically Hydrolyzed Mycelium of Flammulina velutipes Cultured on Potato Pulp”的文章，本研究旨在利用金针菇对容易获取的副产物马铃薯渣进行发酵。对发酵后菌丝体生物量中的蛋白质进行酶解，并对其感官特性展开研究。

 

 

一、目标菌种的确定及水解条件的优化

以麦角固醇为标准物测定不同菌株发酵产物菌丝体含量，发现金针菇发酵的菌丝体含量最高，达 96% ± 2%，增加底物浓度至 30 g/L 时，仍保持 83% ± 3% 的高菌丝体含量，因此选为该研究的对象。

 

通过改变温度、时间和酶添加量优化水解条件，确定 40°C、10 h、科罗拉APC肽酶（Corolase APC-peptidase）添加量 1 mL/100 mL 样品悬浮液为最佳（图1、图2）。同时，发现金针菇菌丝体自身具有肽酶活性，发酵上清液肽酶活性与商业酶相当（图3）。

 

图1   在不同温度下孵育后，用于ME1（用1毫升酶对菌丝体进行酶解）甲醛滴定的0.05M NaOH标准溶液的体积

注：培养时间：20小时；ME1：用1毫升酶对菌丝体进行酶解；无相同字母的均值表示差异显著（p < 0.05）。

 

图2 不同孵育时间后用于ME1甲醛滴定的0.05 M NaOH标准溶液的体积

注：温度：40°C；酶添加量：每100毫升缓冲液和2克菌丝体添加1毫升酶；ME1：用1毫升酶对菌丝体进行酶解。无相同字母的均值表示差异显著（p < 0.05）。

 

图3 用于对照品甲醛滴定以及向100 mL样品悬浮液中添加不同酶的样品的0.05 M NaOH标准溶液的用量

注：温度：40°C；孵育时间：10小时；E1：缓冲液中1毫升酶；BV M：孵育前热灭活的菌丝体；BV AH：未加酶孵育的菌丝体。无相同字母的均值表示差异显著（p < 0.05）。

 

二、菌丝水解程度（DH）与马铃薯浆及其发酵产物的氨基酸分析

未添加外源酶时，菌丝体自身酶解的水解度（DH）为 33.9% ± 0.7%，添加酶后 ME1 的 DH 达 75.1% ± 1.0%，ME4 接近完全水解。发酵使马铃薯浆蛋白（PP FVE）含量从 5.3 ± 0.4 g/100 g DM 提升至 13.9 ± 0.1 g/100 g DM，生物学价值为86±1，与植物蛋白来源相比很高，与动物源性蛋白来源相当或更高。氨基酸分析表明，PP FVE中存在所有必需氨基酸，并且发酵导致除天冬氨酸/天冬酰胺和色氨酸外的大多数氨基酸显著增加（图4）。 对于水解样品和对照，分析了沉淀（图5）和上清液（图6）中的氨基酸总和（表1）以及氨基酸分布情况。 水解后，上清液氨基酸含量随 DH 增加，谷氨酸和谷氨酰胺占比大（表1、图6），与蔬菜汤（VB）对比，游离谷氨酸含量显著提高（表2）。

 

 

图4 冻干马铃薯浆（PP）和用金针菇发酵的马铃薯浆（PP FVE）的氨基酸组成

 

表1 PP FVE中以及水解和离心后各组分中的氨基酸总和（AAsum）

注：PP FVE：用金针菇发酵的马铃薯浆；BV M：培养前经热灭活的菌丝体；BV AH：未加酶的培养菌丝体；ME1：用1毫升酶进行酶解的菌丝体；E1：缓冲液中的1毫升酶；P：沉淀；S：上清液；T：总量。

 

 

图5 冻干水解产物颗粒样品（P）的氨基酸组成

注：BV M：孵育前热灭活的菌丝体；BV AH：未加酶孵育的菌丝体；ME1：用1毫升酶进行酶解的菌丝体；E1：缓冲液中的1毫升酶。

 

图6 冻干水解产物上清液样品（S）的氨基酸组成

注：BV M：培养前热灭活的菌丝体；BV AH：未加酶培养的菌丝体；ME1：用1毫升酶进行酶解的菌丝体；E1：缓冲液中的1毫升酶。

 

表3  水解样品、对照品和蔬菜汤中游离L-谷氨酸的浓度[毫克/升和毫克/克]

 注：BV AH：未添加酶的培养菌丝体；BV M：培养前经热灭活的菌丝体；ME1：用1毫升酶进行酶解的菌丝体；ME4：用4毫升进行酶解的菌丝体。

 

三、感官评价

感官测试表明， 水解样品在蔬菜汤（VB）中鲜味提升（图7、图8），ME1 在水中鲜味也增加（图9、图10）；但酶用量增加会使苦味上升，影响整体评价（图11、图12）。

 

 图7 在蔬菜汤（VB）中对BV M和BV AH进行的描述性测试

注：BV M：孵育前热灭活的菌丝体；BV AH：未加酶孵育的菌丝体。

 

 

图8 在蔬菜汤（VB）中对ME1进行描述性测试

注：ME1：用1毫升酶对菌丝体进行酶解。

 

图9 BV M、BV AH和ME1在水中的描述性测试

注：BV M：孵育前热灭活的菌丝体；BV AH：未加酶孵育的菌丝体；ME1：用1毫升酶进行酶解的菌丝体。

 

 

图10  在水中进行的ME1和E1描述性试验

注：ME1：用1毫升酶对菌丝体进行酶解；E1：在缓冲液中的1毫升酶。

 

 

图11 在蔬菜汤（VB）中对ME4和BV ME4进行的描述性测试

注：ME1：用4毫升酶对菌丝体进行酶解；BV ME4：在与4毫升酶孵育之前对菌丝体进行热灭活。

 

图12 在水中对BV M、ME4和BV ME4进行描述性测试

注：ME4：用4毫升酶对菌丝体进行酶解；BV ME4：在与4毫升酶孵育前对菌丝体进行热灭活。

 

四、研究结论

本研究成功利用马铃薯浆发酵金针菇菌丝体，发酵显著提高了菌丝体含量和蛋白质含量。酶解处理有效增加了游离谷氨酸含量，使水解产物在蔬菜汤和水中呈现出不同程度的鲜味增强效果，且菌丝体自身的肽酶活性也对鲜味提升有一定贡献。这表明金针菇菌丝体水解物有望作为兼具营养和风味增强功能的食品原料。

 

尽管本研究取得了一定成果，但仍有进一步研究的空间。未来可深入探究金针菇菌丝体中其他肽酶的特性和功能，优化发酵和水解工艺，以提高鲜味物质的产量和质量。同时，研究如何降低水解物的苦味，拓展其在更多食品中的应用。此外，还可探索金针菇菌丝体水解物与其他成分的协同作用，开发出更具特色和市场竞争力的食品产品 。

 

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文献链接：https://doi.org/10.1002/fsn3.70128