来自重庆市中药研究院的陈岗、詹永和杨勇等人从与银耳生长发育密切相关的几类胞外酶,包括木质素酶系(漆酶和锰过氧化物酶(MnPs))、纤维素酶系(羧甲基纤维素酶(CMCs)和滤纸纤维素酶(FPs)、半纤维素酶(HCs)、淀粉酶、蛋白酶开展研究,探讨培养温度对银耳发育和营养品质特性的影响,揭示各胞外酶对银耳品质相对重要性,为银耳工厂化高质、高产栽培提供理论依据。
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银耳栽培周期内胞外酶活力的变化
1不同温度条件下漆酶和MnPs活力的变化
不同温度组的漆酶活力变化趋势较为一致,呈“上升-下降”的单峰形态,但酶活力峰值出现的生长阶段却有差异。在栽培温度(19.0±0.5)~(27.0±0.5)℃范围内,在阶段4时漆酶活力达到峰值,随后呈下降趋势;(23.0±0.5)℃条件下漆酶活力最强,为467.46 U。在低温(17.0±0.5)℃和高温(29.0±0.5)℃条件下,漆酶活力在阶段3达到峰值后便逐渐下降,且在整个生长期间处于较低水平。
在不同温度条件下,MnPs活力的变化规律与漆酶有一定差别。在(17.0±0.5)~(27.0±0.5) ℃温度范围内,MnPs活力在阶段2和阶段4出现双峰值,且在阶段4出现最大值;在(25.0±0.5)℃时,MnPs活力在各生长阶段均为最高。在高温(29.0±0.5)℃条件下,MnPs活力在阶段3达到峰值后便逐渐下降,酶活力变化趋势与其他温度组不同。
2不同温度条件下CMCs和FPs活力的变化
不同温度组的CMCs活力变化趋势较为一致,呈先上升后下降的单峰形态,且随温度升高酶活力逐渐增强,在(29.0±0.5)℃时酶活力最高;在(17.0±0.5)℃条件下,CMCs活力在阶段4达到峰值后便逐渐下降,且在整个生长期间处于较低水平。
在不同温度条件下,FPs活力的变化规律与CMCs的总体趋势相似。在栽培温度(17.0±0.5)~(27.0±0.5)℃时,FPs活力峰值出现在阶段6,之后酶活力下降;(25.0±0.5)℃温度组的FPs活力在各生长阶段均为最高,其酶活力峰值为6.52 U。
3不同温度条件下HCs活力的变化
在(17.0±0.5)~(25.0±0.5)℃温度范围内,HCs活力变化趋势较为一致,在阶段4前,HCs活力较低,然后呈“N”型变化,在阶段7达到最大值;(23.0±0.5)℃温度条件下,酶活力峰值最高,为49.17 U。
4不同温度条件下HCs活力的变化
在栽培温度(19.0±0.5)~(27.0±0.5)℃时,淀粉酶活力变化趋势呈“M”型,在阶段2和阶段6出现双峰,且在阶段6出现最大值;(23.0±0.5)℃时淀粉酶活力在各生长阶段均为最高,在阶段6的酶活力为38.82 U。在高温(29.0±0.5)℃条件下,淀粉酶在整个生长期间酶活力变化平缓,维持在3.98~4.30 U之间;低温(17.0±0.5)℃时,淀粉酶活力在阶段6前维持在较低水平,仅在阶段6出现酶活力峰值,其最大酶活力为14.1 U。
5不同温度条件下蛋白酶活力的变化
在栽培温度(17.0±0.5)~(27.0±0.5)℃时,蛋白酶活力变化趋势相似,呈“波浪”型。在阶段1活力较高,随后下降,在阶段3达到第一个峰值后略有降低,在阶段5达到最高值,此后快速下降;在高温(29.0±0.5)℃条件下,蛋白酶在阶段1活力出现峰值,为4.86 U,然后缓慢下降。在(23.0±0.5)℃条件下,蛋白酶活力高于其他温度组。
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胞外酶活力与银耳品质相关性及通径分析
1栽培温度对胞外酶平均酶活力和银耳品质的影响
干生物学效率是食用菌栽培生产中一个重要指标。在实验温度范围内,(21.0±0.5)、(23.0±0.5) ℃温度组银耳产品的干生物学效率比其他温度组明显高(P<0.05),其中(23.0±0.5) ℃温
度组的干生物学效率最高,为(11.89±2.45)%,是(29.0±0.5)℃温度组的3.67 倍,说明温度是影响银耳干生物学效率的一个重要因素。
在栽培温度为(23.0±0.5)℃时,漆酶、HCs、淀粉酶和蛋白酶的平均酶活力最高;而在栽培温度为(29.0±0.5)℃时,这4 种胞外酶平均酶活力最低,说明银耳干生物学效率的高低与这4 种胞外酶平均酶活力有一定关联性。
多糖与蛋白质是评价银耳品质的2 个重要指标。在实验温度范围内,(23.0±0.5)℃温度组的银耳产品多糖含量最高,为(21.51±0.42)%,与其他温度组差异显着(P<0.05);(23.0±0.5)、(25.0±0.5)℃温度组银耳产品的蛋白质含量与其他温度组有显着差异(P<0.05),两组产品的蛋白质含量分别为(8.53±0.62)%和(8.34±1.94)%。在高温(29.0±0.5)℃条件下,除CMCs外其他胞外酶平均酶活力均低于其他温度组,造成所得银耳品质相对较低,其多糖含量和蛋白质含量仅为(4.93±2.47)%和(5.16±1.94)%。
2胞外酶活力与银耳品质的相关性分析
所测胞外酶的平均酶活力除CMCs外与干生物学效率和多糖含量2 个银耳品质呈正相关性。其中,银耳产品的干生物学效率与漆酶、HCs和淀粉酶的平均酶活力呈现极显着正相关(P<0.01),与蛋白酶的平均酶活力显着正相关(P<0.05);银耳产品的多糖含量与漆酶、淀粉酶和蛋白酶的平均酶活力呈极显着正相关关系(P<0.01),与HCs的平均酶活力显着正相关(P<0.05)。蛋白质含量与7 种胞外酶平均酶活力均呈正相关,与漆酶、MnPs、淀粉酶和蛋白酶的平均酶活力呈极显着正相关(P<0.01),与FPs的平均酶活力显着正相关(P<0.05)。CMCs的平均酶活力与3 个品质指标的相关性不显着(P>0.05)。
3胞外酶活力与银耳品质的通径分析
分别以银耳品质指标——干生物学效率、多糖含量和蛋白质含量为因变量Y1、Y2和Y3,漆酶、MnPs、CMCs、FPs、HCs、淀粉酶和蛋白酶的平均酶活力为自变量X1、X2、X3、X4、X5、X6和X7 。
在与多糖含量(Y2)的简单相关性中,4 个自变量与Y2的相关性程度大小为X7>X1>X5>X4,直接通径作用的关联程度为X7>X5>X1>X4。X7与Y2的相关程度和直接通径作用均为最大,表明在以提高银
耳产品多糖含量的目标中应重点把握蛋白酶这一因素;虽然X1和X4对Y2的直接通径作用表现为负影响,但二者通过与X5和X7的间接作用而表现出对Y2的正影响,而且间接作用程度较大,所以与Y2的正相关程度仍然很高;X5对Y2的直接通径作用小于通过蛋白酶变量的间接作用;决策系数的大小说明蛋白酶变量对Y2的综合作用是最大的。
结 论
在适宜的温度范围内,同种胞外酶活力变化规律相似,不同胞外酶活力变化具有明显的阶段性;对比研究发现,在栽培温度(23.0±0.5)℃时,成熟银耳的干生物学效率、多糖含量和蛋白质含量在7 个温度组中最高,分别为35.67%、21.51%和8.53%。相关性分析表明,所测胞外酶的平均酶活力(除羧甲基纤维素酶外)与干生物学效率和多糖含量呈正相关性,蛋白质含量与7 种胞外酶平均酶活力均呈正相关性;进一步通径分析发现,蛋白酶是影响银耳营养品质的关键胞外酶。综上所述,在栽培温度(23.0±0.5)℃时,基质中主要胞外酶具有高活力,银耳的营养品质最高,可将此温度作为银耳工厂化栽培的指导温度。