利用亚马逊担子菌与食品级真菌通过固态发酵技术实现农业副产物增值及风味强化研究

为解决化学合成香料的环境污染问题并满足清洁标签食品需求，研究人员通过固态发酵(SSF)技术，利用亚马逊担子菌（如Trametes villosa 1956、T. cubensis 1671）和食品级真菌对马铃薯皮、燕麦壳等农业副产物进行发酵，成功获得具有百香果、豌豆和鱼肉风味的发酵产物，其中T. villosa 1956发酵燕麦壳经热处理后产生类肉风味，为植物基肉制品开发提供新思路。该研究为天然香料生产和副产物高值化利用提供了可持续解决方案。

　　

在食品工业中，风味是决定产品接受度的核心因素，而香气成分更是关键。目前超过80%的食品香料通过化学合成生产，这一过程不仅消耗大量能源，还会产生有害废弃物。与此同时，全球每年产生数十亿吨农业副产物，如果皮、种子等，它们的处理成为环境负担。如何将这些"废弃物"转化为高附加值产品，同时满足消费者对清洁标签（不含人工添加剂）的需求，成为食品科学领域的重要挑战。

传统化学合成香料面临诸多问题：以香兰素为例，其合成需使用甲苯等有毒溶剂，产生难以处理的废弃物。相比之下，生物技术生产香料具有环境友好、特异性强等优势，其中固态发酵(SSF)技术因其低能耗、高底物利用率等特点备受关注。特别是亚马逊雨林蕴藏着丰富的微生物资源，如担子菌门(Basidiomycota)真菌，它们能产生独特的次级代谢产物，但相关研究仍属前沿领域。

在这项发表于《Applied Food Research》的研究中，来自巴西坎皮纳斯大学(UNICAMP)的团队开展了一项创新工作。研究人员筛选了12株真菌（9株亚马逊担子菌和3株食品级真菌），以马铃薯皮、菠萝皮、燕麦壳等7种农业副产物为底物，通过14天25°C的固态发酵，成功获得多种具有应用潜力的风味产物。

研究采用了几项关键技术：通过径向生长实验评估菌株在不同底物上的适应性；利用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用(HS-SPME-GC-MS)分析挥发性成分；采用杜马斯定氮法、氨基酸分析仪和高效液相色谱(HPLC-UV)分别测定蛋白质含量、氨基酸谱和麦角固醇含量。

3.1 径向生长

研究发现不同菌株在各类底物上生长差异显著。生长最快的T. cubensis 1671在7天内即可铺满平板，而T. villosa 1956则需要12天。值得注意的是，阿萨伊果渣和燕麦壳最适合大多数菌株生长，7-9天即可完成生长。相反，橙皮和洋葱皮因含有天然抗菌成分，抑制了真菌生长。这一结果为底物选择提供了重要依据。

3.2 固态发酵与香气产生

经过感官评估，三株菌表现出独特的风味生产能力：T. villosa 1956在多数底物上产生百香果样香气，尤其在燕麦壳上发酵后呈现"百香果派"的奶油香；T. cubensis 1671在马铃薯皮上产生豌豆样香气；S. commune 544则产生类似鱼市的腥香味。意外发现是：T. villosa 1956发酵的燕麦壳经热处理（微波30-60秒或高压灭菌）后，竟产生类似肉汤的香气，这为植物基肉制品开发提供了新思路。

3.3 挥发性成分分析

GC-MS结果显示，产生豌豆香气的T. cubensis 1671发酵产物中含有己醛、1-辛烯-3-酮等关键化合物；产生鱼腥味的S. commune 544样品中检测到2-甲基丁醛、1-辛烯-3-醇等物质；而百香果风味的T. villosa 1956发酵产物则富含β-月桂烯、D-柠檬烯等萜类。这些发现为风味调控提供了分子基础。

3.4 生物质成分

营养分析显示，T. villosa 1956生物质蛋白质含量达21.90 g/100g，高于多数食用菌。氨基酸谱分析发现所有菌株均富含亮氨酸(≥0.94 g/100g)，其中T. villosa 1956的必需氨基酸组成与香菇相当。麦角固醇含量测定显示T. villosa 1956含量最高(0.0712 mg/g)，具有转化为维生素D₂的潜力。

这项研究首次系统评估了亚马逊担子菌在农业副产物固态发酵中的应用价值，发现多株菌能产生具有商业潜力的风味物质。特别是T. villosa 1956发酵燕麦壳经热处理产生的类肉风味，为开发新型植物基肉制品提供了全新思路。从可持续角度看，该技术实现了农业废弃物的高值化利用，符合循环经济理念。

研究也存在一定局限性：如未进行正式的感官评价，风味描述仅基于研究团队的主观判断；对发酵产物的安全性评估不足，需进一步开展毒理学研究。未来研究可优化发酵工艺，探索不同热处理条件对风味的影响，并评估终产品的营养价值和市场接受度。

这项工作展示了固态发酵技术在清洁标签食品开发中的巨大潜力，为天然香料和可持续食品生产提供了创新解决方案。特别是将亚马逊生物资源与传统发酵技术相结合的研究思路，为热带地区生物技术应用开辟了新途径。随着消费者对可持续和植物基产品需求的增长，这类研究具有重要的产业化前景。