来源：Semantic Scholar | 编译：DNA Lab Space
导语
黑豆作为传统的药食两用豆类，虽富含蛋白与多酚，却因存在胀气因子和抗营养因子，其加工利用受到限制。近年来，食用菌固态发酵技术凭借温和、高效的物质转化能力，成为豆类深加工的新策略。来自张少军（音）团队的研究首次利用俄勒冈灵芝（*Ganoderma oregonense*）对黑豆进行固态发酵，系统揭示了发酵过程中营养组分、抗氧化活性和风味轮廓的动态演变规律，并将发酵黑豆粉应用于中式主食馒头，实现了功能强化与感官提升的双重突破，为传统豆类主食化开辟了新路径。
研究背景
黑豆（*Glycine max* (L.) Merr.）富含优质蛋白（约36–40%）、不饱和脂肪酸、膳食纤维以及花色苷、异黄酮等多酚类物质，具有抗氧化、降血脂、调节免疫等多重健康益处。然而，黑豆也含有胰蛋白酶抑制剂、植酸和棉子糖家族寡糖（RFOs）等抗营养因子，容易引起胀气和消化不良，限制了其在日常主食中的直接添加比例。此外，黑豆本身带有豆腥味和一定的苦涩感，影响终产品的风味接受度。
固态发酵（Solid-State Fermentation, SSF）是一种利用微生物在接近自然状态的固体基质上生长的生物加工技术。在谷物和豆类加工中，SSF已被证实能够有效降解大分子营养物质，释放小分子活性肽和酚类化合物，同时产生丰富的风味物质。担子菌中的灵芝属真菌因拥有强大的木质纤维素降解酶系和次生代谢系统，常用于对基质进行功能化改造。俄勒冈灵芝属于灵芝属，菌丝体在生长过程中分泌漆酶、纤维素酶和蛋白酶等多种胞外酶，不仅能够疏松豆类致密的细胞壁结构，促进活性成分的释放，还能通过生物转化生成灵芝多糖、三萜类等特有的生物活性物质。
目前，将灵芝属真菌直接用于黑豆固体发酵，并探究其作为功能性食品配料的应用研究仍十分匮乏。该研究旨在填补这一空白，通过构建俄勒冈灵芝–黑豆发酵体系，明确发酵对黑豆物理化学属性及生物活性的调控规律，并验证发酵黑豆粉在馒头中替代部分小麦粉的可行性，为开发新型功能性主食提供科学依据。
研究方法
研究团队设计了一条完整的技术路线，涵盖菌种活化、固态发酵、成分解析与产品应用四个层面。
**菌种与发酵条件**
俄勒冈灵芝菌种经PDA斜面活化后，转接至液体种子培养基，于28°C、150 rpm振荡培养5天获得均一菌丝球悬液。黑豆筛选洁净完整籽粒，经清洗、浸泡过夜、121°C高温灭菌20 min，冷却后作为固态发酵基质。按10%（v/w）接种量将液体菌种接入已灭菌黑豆中，混合均匀后平铺于无菌浅盘中，在28°C、相对湿度85%的恒温培养箱中黑暗发酵。于第0、3、6、9、12天取样，所有样品经冷冻干燥、粉碎过60目筛后，密封冷藏备用。
**理化指标与活性测定**
营养成分按国标方法检测：凯氏定氮测定粗蛋白，索氏抽提测定粗脂肪，洗涤法测定中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）。抗营养因子方面，采用比色法测定胰蛋白酶抑制剂活性，钒钼酸铵法测定植酸含量，高效液相色谱（HPLC）结合示差折光检测器定量棉子糖、水苏糖等寡糖。抗氧化能力通过DPPH·、ABTS·⁺自由基清除率与铁离子还原力（FRAP）三项指标综合评价，并与总酚、总黄酮含量进行关联分析。挥发性风味物质利用顶空固相微萃取–气相色谱–质谱联用（HS-SPME-GC-MS）进行鉴定，以峰面积百分比衡量各组分变化。同时测定发酵过程中漆酶、纤维素酶和蛋白酶活力，从酶学视角解释物质转化机理。
**馒头制作与品质评价**
以未发酵黑豆粉（0天）和发酵12天黑豆粉分别替代5%、10%、15%的小麦粉制作馒头，另设100%小麦粉对照组。馒头配方固定干基为面粉+黑豆粉共200 g，加入1.2%干酵母、适量水，经和面、压面、整形、醒发（38°C，40 min）、汽蒸（大火15 min）制得。成品冷却1 h后，测定比容（菜籽置换法）、含水量，质构仪进行全质构分析（TPA），并参照标准进行感官定量描述分析（QDA），评价外观、色泽、香气、口感和整体可接受度。
研究结果
**营养成分与抗营养因子的动态重塑**
随着发酵时间延长，黑豆粗蛋白含量呈先稳后升的趋势，从初始的38.2%上升至第12天的42.5%，主要归因于呼吸消耗碳水化合物导致的“浓缩效应”以及真菌蛋白的合成。粗脂肪含量则由17.8%显著下降至12.3%，表明灵芝菌丝分泌的脂肪酶可有效分解黑豆油脂。膳食纤维组成发生重排：NDF下降约18%，ADF略有降低，说明纤维素类成分被部分降解，有助于提升后续加工中的口感细腻度。
抗营养因子控制方面，胰蛋白酶抑制剂活性在发酵6天后急剧下降，至第12天降低了76.3%，几乎完全失活。植酸含量下降41.5%，同时棉子糖和水苏糖分别降解了62.4%和58.7%，RFOs总量的锐减直接回应了黑豆致胀气的加工痛点。
**抗氧化活性的时空强化**
总酚含量由发酵起始的4.82 mg GAE/g干重增至第12天的7.39 mg GAE/g，总黄酮亦从1.56 mg RE/g提升至2.83 mg RE/g。DPPH·清除率（IC₅₀值）由1.87 mg/mL降至0.89 mg/mL，ABTS·⁺清除能力提升约1.6倍，FRAP值同步增长。相关性分析证实，酚类物质积累与抗氧化活性的增强高度正相关（r > 0.92）。酶活测定显示漆酶活力在第6天达到峰值，先于酚类物质的增幅，表明灵芝氧化酶系参与了结合态酚的释放及简单酚类的聚合，形成更具抗氧化活性的次生代谢产物。
**风味轮廓的改良**
GC-MS共鉴定出48种挥发性组分，发酵过程中醇类（特别是1-辛烯-3-醇，蘑菇醇）相对含量先升后降，而酮类、酯类和吡嗪类显著增多。豆腥味标志物如己醛含量在第12天降低至未发酵黑豆的1/3以下，同时产生了苯乙醛、2-戊基呋喃等具有花果香、焦甜香的物质。整体风味实现了从“生青豆腥”向“坚果烤香”的转变，为在黑豆主食化应用中克服风味障碍提供了保障。
**馒头应用性能评价**
添加发酵黑豆粉后，馒头比容呈现规律性变化：5%替代组比容与纯小麦对照组无显著差异（约2.85 mL/g），10%替代组轻微下降6.2%，15%替代组则显著降低14.5%。TPA结果显示，随着替代比例增加，馒头硬度逐渐增大，但发酵黑豆粉组硬度增幅显著低于未发酵黑豆粉组。例如，15%未发酵黑豆馒头硬度达1372 g，而相同替代量的发酵黑豆馒头硬度为1085 g，接近可接受范围。感官评分进一步表明，发酵黑豆粉在10%替代水平下总接受度最高（7.8分，9分制），其外观均匀呈浅棕紫色，口感柔软且带有独特的菌菇香气，明显优于未发酵黑豆馒头常见的粗糙感和豆腥味。当替代量增至15%时，虽然风味独特，但组织紧实、比容不足导致评分略低。
讨论与展望
该研究证实俄勒冈灵芝固态发酵可作为一种“一石三鸟”的黑豆全基质改质技术：同步实现蛋白富集、抗营养因子消减和生物活性强化。酶学证据表明，灵芝分泌的胞外漆酶和蛋白酶不仅打破细胞壁屏障释放被禁锢的酚类物质，还可能催化游离酚氧化偶联生成高抗氧化性聚合物，这是活性提升的关键内在机制。同时，脂肪氧化酶作用底物的减少联合吡嗪类等热反应产物前体的增加，共同驱动了风味重塑。
在应用层面，10%发酵黑豆粉替代小麦粉制作馒头能够在保持发酵体积和柔软质地的前提下，显著改善营养品质和风味特色，具备工业化推广潜力。该体系还可进一步探索与其他谷物或豆类的复配，开发面包、面条等多样化主食。
然而，研究也暴露若干局限：灵芝发酵周期较长（12天），未来可筛选高效菌株或优化诱导条件以缩短时间；发酵过程中三萜、灵芝多糖等特征活性物的靶向检测有待补充，以充分表征灵芝代谢的健康贡献；馒头保质期及淀粉消化性等评价亦需完善，以构建更完整的功能性评价链条。展望未来，以食用菌固态发酵为核心的黑豆深加工平台，有望为传统豆类注入新的科技内涵，推动植物基功能食品的开发。
参考来源
Zhang S, Wang Z, Ren X, et al. Enhancing the Quality of Black Bean by *Ganoderma oregonense* Solid-State Fermentation and Its Application in Steamed Bread. *Foods*, 2025, 14(9): 1588. DOI: 10.3390/foods15091588
DOI: 10.3390/foods15091588