《Applied Food Research》：Transforming Brewer’s Spent Grain into Fungal Biomass via Solid-State and Submerged Fermentation
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啤酒糟（BSG）是啤酒酿造的主要副产物，尽管营养丰富，通常未得到充分利用。本研究提出了一种双重增值策略，利用食用真菌平菇（Pleurotus ostreatus）通过固态发酵（SSF）和 submerged 发酵（SMF）进行转化。在SSF中，向BSG中添加麦
啤酒糟（BSG）是啤酒酿造的主要副产物，尽管营养丰富，通常未得到充分利用。本研究提出了一种双重增值策略，利用食用真菌平菇（Pleurotus ostreatus）通过固态发酵（SSF）和 submerged 发酵（SMF）进行转化。在SSF中，向BSG中添加麦麸可获得蘑菇子实体，其生物效率高达46%，蛋白质含量为22-26%，β-葡聚糖含量为25-29%，并增强了鲜味和抗氧化特性。在SMF中，BSG衍生液体培养基在10天内支持高达129 g/L的湿菌丝生物质产量，干燥生物质包含33-38%蛋白质、11-15%β-葡聚糖，并具有中等抗氧化和风味潜力。两种产品均表现出良好的矿物质组成和高价值生物活性化合物。相比之下，子实体比菌丝体含有更高水平的游离氨基酸和5’-核苷酸，导致等效鲜味浓度显著更高。总体而言，SSF和SMF均被证明是将BSG转化为营养丰富、风味增强的真菌产品的有效且互补的策略，为啤酒厂废弃物的增值提供了一种可持续的、食品级的解决方案。
**论文解读：啤酒糟经固态发酵与 submerged 发酵转化为真菌生物质的研究**
**1. 研究背景与问题**
啤酒糟（Brewer’s Spent Grain, BSG）是啤酒酿造过程中产量最大的木质纤维素副产物，约占酿酒工业总废弃物的85%。每生产100升啤酒约产生20公斤BSG，全球年产量高达3900万吨。新鲜BSG因水分和纤维含量高而极易腐败，目前主要被用作低价值动物饲料，甚至被填埋处理。这种传统处理方式不仅不可持续，还会产生大量温室气体——每吨BSG废弃物约产生513公斤二氧化碳当量。然而，BSG本身富含膳食纤维（约30-50%）、蛋白质（约19-30%）和酚类化合物，具有巨大的升级再利用潜力。过去的研究多集中于利用丝状真菌生产工业酶、有机酸和乙醇，但对于利用食用真菌直接将BSG转化为食品级生物质的研究相对有限。平菇（*Pleurotus ostreatus*）作为全球广泛栽培的食用真菌，具有生长快、易培养、风味鲜美等优点，其强大的木质纤维素降解酶系统使其能够利用BSG等木质纤维素残渣。因此，本研究旨在通过固态发酵（Solid-State Fermentation, SSF）和 submerged 发酵（Submerged Fermentation, SMF）两种途径，系统评估平菇将BSG转化为可食用真菌生物质的可行性，并比较子实体与菌丝体两种产品的营养和风味特性。
**2. 主要技术方法**
研究人员采用同一来源的BSG和同一平菇菌株（ATCC 56761），分别进行SSF和SMF培养。SSF中将BSG与麦麸（Wheat Bran, WB）按不同比例混合（0%、25%、50%、75%、100% BSG），接种谷物菌种后培养，测定菌丝定殖速度、原基形成时间、子实体产量和生物效率（Biological Efficiency, BE）。SMF中，对BSG采用不同预处理方法（0.05 M H?SO?酸水解、0.25 M NaOH碱处理、60°C水提取、121°C hydrothermal 提取）制备液体培养基，接种均质化菌丝悬浮液，振荡培养并测定菌丝生物量。随后对子实体和菌丝体进行全面的营养和风味分析，包括粗蛋白（Dumas燃烧法，换算系数4.38）、总碳水化合物（苯酚-硫酸法）、β-葡聚糖（酶法试剂盒）、矿物质（电感耦合等离子体发射光谱法，ICP-OES）、抗氧化活性（总酚含量TPC和DPPH自由基清除能力）、游离氨基酸（LC-Q-TOF-MS）、5’-核苷酸（HPLC）、等效鲜味浓度（EUC）计算以及电子舌感官评价。
**3. 研究结果**
**3.1 平菇的生长表现**
在SSF中，100% BSG基质需要29±1天完全定殖，菌丝延伸速率为2.78±0.11 mm/天，但未能形成原基。而50% BSG-50% WB配方在15±2天内完全定殖，延伸速率最高（5.74±0.12 mm/天），并在24±2天和31±3天分别产生原基和第一潮菇，鲜重产量和生物效率也最高（64.67±3.48 g和46.20±2.49%）。在SMF中， hydrothermal 提取的BSG培养基在15天内支持了最大干生物量积累，湿生物量产量为26.5-129.35 g/L，整体呈S形生长曲线。结果表明，中等比例的BSG与WB混合比单独使用BSG或WB更有利于子实体形成，而 hydrothermal 预处理能在营养物质增溶和抑制物积累之间取得更佳平衡。
**3.2 营养成分分析**
子实体粗蛋白含量约为20-25%（干重），菌丝体约为35-40%。在SSF中，增加BSG比例通常提高蛋白含量；在SMF中，YM培养基处理的蛋白含量最高。总碳水化合物和β-葡聚糖含量方面，子实体β-葡聚糖含量为24.2-29.5%，菌丝体为10.9-14.8%。50% BSG配方（SSF）和 hydrothermal 提取物（SMF）分别产生最高的总碳水化合物和β-葡聚糖含量。矿物质分析表明，子实体中钾（K）含量最高（19976-23820 mg/kg），镁（Mg）次之（1800-3018 mg/kg），钠（Na）含量极低，且微量元素均低于欧盟安全限量。
**3.3 抗氧化特性**
子实体中，商业平菇总酚含量（TPC）最高（12.93 mg GAE/g DW），DPPH清除能力最强（EC??=1.93 mg/mL）；随着BSG补充量增加，TPC和抗氧化活性显著提高。菌丝体中，BSG提取物培养基培养的样品TPC和抗氧化活性高于YM培养基。TPC与DPPH EC??呈显著负相关，表明酚类化合物是主要的抗氧化贡献成分。
**3.4 风味相关化合物**
子实体和菌丝体均检测到17种游离氨基酸（FAA），子实体总FAA含量为26.25-28.59 mg/g dw，菌丝体为20.78-24.56 mg/g dw。鲜味氨基酸（谷氨酸和天冬氨酸）在子实体中（17.92-19.39 mg/g）显著高于菌丝体（11.98-17.39 mg/g）。5’-核苷酸分析显示，GMP是含量最丰富的风味核苷酸，子实体中最高为2.73 mg/g（25% BSG组），菌丝体中最高为1.93 mg/g（ hydrothermal 组）。XMP仅在子实体中检出。等效鲜味浓度（EUC）方面，子实体EUC值（1320.2-2530.1 mg/g）显著高于菌丝体（772.5-1274.6 mg/g），子实体属于鲜味第二等级，菌丝体属于第三等级。
**3.5 感官评价（电子舌）**
电子舌结果显示，所有样品对咸味、酸味和涩味均呈负响应，鲜味强度与酸味和苦味负相关。子实体样品的鲜味信号明显强于菌丝体提取物。Pearson相关分析显示，EUC值与电子舌鲜味读数呈强正相关（r=0.834，p<0.001），证实EUC能有效预测感官鲜味强度。
**4. 讨论与结论**
讨论部分指出，SSF和SMF是互补的BSG增值策略：SSF更适合生产直接食用的子实体，而SMF可快速生产菌丝体作为食品配料。子实体富含游离氨基酸和5’-核苷酸，鲜味更突出；菌丝体蛋白含量更高，但风味较弱。未来研究应表征接种前SMF滤液的成分（如还原糖、可溶性氮及潜在抑制物糠醛、5-羟甲基糠醛和可溶性酚类），并监测培养过程中的营养消耗动力学，同时利用多株平菇和人工感官小组验证产品的普适性和感官可接受性。
**研究结论**：本研究建立了利用同一来源BSG和同一平菇菌株通过SSF和SMF进行增值转化的双路径框架。SSF中，麦麸补充是成功出菇的必要条件，50% BSG-50% WB配方综合表现最佳，完全定殖15±2天，生物效率达46.20±2.49%；而100% BSG无法产生原基。BSG基质获得的子实体含约22-26%粗蛋白和25-29%β-葡聚糖（干重），BSG补充通常提高了酚含量、自由基清除活性和与风味相关的成分。这些发现支持通过互补的SSF和SMF途径从BSG生产食品级真菌生物质的可行性，为啤酒厂废弃物可持续利用提供了食品级解决方案。
