SAMENVATTING

van "Submerged Cultures of Mushroom Mycelium as Sources of Protein and Flavour Compounds" F.IJ. Dijkstra, Proefschrift Delft, 1976

Het doel van ons onderzoek wordt, na een korte inleiding en een overzicht van de belangrijkste ontwikkelingen op het gebied van de productie van paddestoelenmycelium sinds het verschijnen van het uitvoerige overzichtsartikel van Worgan [160], uiteengezet in Hoofdstuk 1.

De behoeften aan voedingsstoffen van onze stammen van Agaricus bisporus en Coprinus comatus worden in Hoofdstuk 2 vermeld. Een incubatietemperatuur van 25 ºC en een begin-pH tussen 6,5 en 7,5 waren optimaal. Verschillende koolhydraten werden getest als koolstof- en energiebron. De optimale beginconcentratie van glucose was voor Agaricus bisporus 30 g/1 en voor Coprinus comatus 60 g/l. Er bleken enige verschillen te zijn tussen onze stammen en de stammen die door andere auteurs zijn bestudeerd ten aanzien van het vermogen bepaalde koolhydraten te gebruiken. Saccharose kon door zure hydrolyse geschikt worden gemaakt om door onze stammen gebruikt te worden. Coprinus comatus kon lactose metaboliseren samen met glucose. Verschillende onconventionele koolstof- en energiebronnen werden getest. Alcoholen, koolwaterstoffen en zouten van organische zuren waren niet geschikt. Enkele lipiden konden wel gebruikt worden, vooral oliezure esters. Als koolhydraten de voornaamste koolstof- en energiebron waren, stimuleerden kleine hoeveelheden van deze esters de groei van het mycelium ook.

Naast een organische stof als stikstofbron hadden onze stammen van Agaricus bisporus en Coprinus comatus één of meer aminozuren nodig. Ook in dit opzicht werden enkele verschillen waargenomen tussen onze stam van Agaricus bisporus en enkele stammen, die door andere auteurs zijn onderzocht. De koolstof-stikstof verhouding, waarbij Coprinus comatus zijn maximale groei vertoonde lag tussen 5 en 10. Voor Agaricus bisporus lag deze verhouding tussen 2,5 en 10.

Beide stammen hebben thiamine nodig als groeifactor. De groei van Coprinus comatus werd bovendien gestimuleerd door adenine. Maillardverbindingen, die gevormd werden bij hittesterilisatie van het medium, stimuleerden de groei van Agaricus bisporus, maar de groei van onze stam van Coprinus comatus werd er niet door beïnvloed. De invloed van Maillardverbindingen op de groei van een aantal andere hogere fungi werd eveneens onderzocht. De groei van verschillende stammen werd gestimuleerd door Maillard verbindingen en de groei van geen enkele stam werd er door geremd.

Verschillende natuurlijke media werden getest als complexe bron van voedingsstoffen voor Agaricus bisporus en Coprinus comatus. Moutextract, taptemelk, caseïne, plantaardige olie, een extract van bloemkoolbladeren, katoenzaadmeel en single cell proteïne waren geschikt voor de groei van één of beide stammen.

De mogelijkheid om onze stammen van Agaricus bisporus en Coprinus comatus als eiwitbron voor voedingsdoeleinden te gebruiken wordt besproken in Hoofdstuk 3. Met het oog op de hoge eisen gesteld aan het medium en de lage groeisnelheid lijken de vooruitzichten niet veelbelovend. Aminozuuranalyses bevestigden deze conclusie. De balansen van bijna alle essentiële aminozuren waren negatief. De groei van paddestoelenmycelium in deze complexe media resulteerde dus niet in verbetering van de voedingswaarde.

Wat betreft de aminozuursamenstelling van het mycelium van onze stammen zijn we tot dezelfde conclusie gekomen als andere auteurs, die paddestoelenmycelium onderzocht hebben. Het proteïne uit het mycelium van beide stammen bevatte voldoende hoeveelheden van de meeste voor de mens essentiële aminozuren, maar de concentraties van de zwavelhoudende aminozuren waren te laag. Een deel van de stikstof (24 tot 34%) in het mycelium was niet aanwezig in de vorm van proteïne, maar bijvoorbeeld in de vorm van nucleïnezuren.

In Hoofdstuk 4 wordt eerst een overzicht gegeven van de literatuur over paddestoelenaroma's. In vruchtlichamen van Agaricus bisporus zijn reeds verschillende aromastoffen geïdentificeerd. Daarom hebben wij alleen de concentraties van deze stoffen bepaald en hun invloed op het aroma geëvalueerd. De natuurlijke (-)-vorm van 1-octeen-3-ol had een sterker aroma dan de (+)-vorm en was de belangrijkste aromacomponent van Agaricus bisporus. Nucleotiden, aminozuren en koolhydraten hadden ook een significante invloed. Benzaldehyde, benzylalkohol, 1-octeen-3-on, n-boterzuur en isovaleriaanzuur droegen minder bij tot het aroma, evenals laag kokende vluchtige producten Nucleotiden versterkten het aroma van 1-octeen-3-ol of koolhydraten niet.

In een waterig extract van vruchtlichamen van Coprinus comatus werden 3-octanon, 3-octanol, 1-octeen-3-ol, 1-octanol, 2-methyl-2-penteen-4-olide, 1-dodecanol en octaanzuur definitief en n-boterzuur en isoboterzuur voorlopig geïdentificeerd Een synthetisch mengsel van 36 in het extract gevonden verbindingen had een sterkere smaak dan het natuurlijke extract. 3-Octanol, 1-octeen-3-ol, 1-octanol en 2-methyl-2-penteen-4-olide waren de vluchtige producten met de sterkste invloed op het aroma.

Omdat in Agaricus bisporus en Coprinus comatus 1-octeen-3-ol, 5'-GMP en glutaminezuur belangrijke aromacomponenten waren, werden de concentraties van deze stoffen vergeleken in 8 verse, 5 gedroogde en 3 in blik geconserveerde paddestoelen. De hoogste concentraties van 1-octeen-3-ol werden waargenomen in de verse paddestoelen. Agaricus bitorquis, Pleurotus ostreatus en Pholiota squarrosa bevatten 5 tot 7 maal zo veel 1-octeen-3-ol als Agaricus bisporus, en Calvatia gigantea 58 maal zo veel. Coprinus comatus en Pleurotus ostreatus bevatten aanzienlijke hoeveelheden 5'-GMP. Weinig 1-octeen-3-ol en 5'-GMP werden gevonden in de meeste gedroogde en geconserveerde paddestoelen. Glutaminezuur was in de meeste monsters in voldoende hoeveelheden aanwezig om een belangrijke invloed op het aroma te hebben.

Wij hebben de conclusie getrokken, dat het voorkomen van 1-octeen-3-ol gebruikt kan worden als criterium voor de aanwezigheid van een paddestoelensmaak, terwijl de aanwezigheid van 5'-GMP en glutaminezuur een verdere bevestiging levert.

De resultaten van onze studies over de productie van smaakstoffen door paddestoelenmycelium worden beschreven in Hoofdstuk 5. De vorming van 1-octeen-3-ol en 5'-GMP werd bestudeerd in schuddende cultures van twaalf stammen van hogere fungi en drie stammen van Beauveria tenella (oorspronkelijk geïsoleerd als Agaricus campestris). Uiteenlopende hoeveelheden van beide smaakstoffen werden geproduceerd door Agaricus bisporus, Calvatia gigantea, één Coprinus comatus stam, Morchella esculenta en Morchella hortensis. Weinig of geen 1-octeen-3-ol werd aangetroffen in de cultures van Agaricus bitorquis, Armillaria mellea, Beauveria tenella, één Coprinus comatus stam, Lentinus edodes, Pleurotus ostreatus en Volvariella volvacea. Deze stammen produceerden uiteenlopende hoeveelheden 5'-GMP.

Meestal werd 1-octeen-3-ol in het mycelium gevonden, terwijl 5'-GMP grotendeels in het medium werd uitgescheiden. De productie van deze aromastoffen door het mycelium werd vergeleken met de hoeveelheden die in vruchtlichamen gevonden waren. 1-Octeen-3-ol werd door Agaricus bisporus en Coprinus comatus in vroege groeistadia geproduceerd en de concentratie verminderde later. Daarentegen was de concentratie van 5'-GMP maximaal in latere groeistadia. De productie van smaakstoffen kon beïnvloed worden door de samenstelling van het medium te veranderen. Uitgegaan werd van een medium met moutextract en caseïne De invloed van toevoeging van olijfolie of Tween 80 en vervanging van moutextract door glucose - plus vlees-, groente- of gistextract werd onderzocht.

Voor een nauwkeuriger onderzoek en identificatie van de vluchtige producten die aanwezig zijn in het mycelium van Agaricus bisporus en Coprinus comatus, werden deze organismen gekweekt in fermentors met een cultuurvolume van 10 liter. De invloed van de beluchtings- en roersnelheid op de maximale opbrengst aan mycelium, de groeisnelheid, het ruwe proteïnegehalte van het mycelium, de consumptie van koolhydraten, de pelletdiameter en de productie van aromastoffen werden bestudeerd. De ontwikkeling van Agaricus bisporus kon indirect vervolgd worden aan de hand van de laccase activiteit.

Een aromaconcentraat van mycelium van Agaricus bisporus uit de fermentorproef onder die omstandigheden waarbij de hoogste opbrengst werd gevonden bevatte benzaldehyde, benzylalkohol, 3-octanol, 3-octanon en 1-octeen-3-ol. Deze stoffen zijn ook gevonden in vruchtlichamen van Agaricus bisporus. In het mycelium van Coprinus comatus hebben we 2-methyl-2-penteen-4-olide, 3-octanon en 1-octeen-3-ol geïdentificeerd die ook zijn aangetoond in vruchtlichamen, evenals 2-octeen-l-ol, dat nog niet is gevonden in de overeenkomstige vruchtlichamen.

De pellets van Agaricus bisporus en Coprinus comatus hadden een paddestoelenaroma maar de aroma's van de twee soorten waren niet identiek: dat van Coprinus comatus was veel sterker dan dat van Agaricus bisporus.

De smaak van de cultuurvloeistof na de groei van het mycelium was niet erg goed, zodat het medium, waarin het meeste 5'-GMP werd gevonden, grondig uit het mycelium verwijderd moet worden. Wij kunnen concluderen, dat het mogelijk is in een week paddestoelenmycelium met een goede smaak te kweken. Met de analysetechnieken, die bij dit onderzoek gebruikt zijn, lijkt het mogelijk stammen of mutanten te selecteren met een hoge aromaproductie. Als een stam kan worden gevonden, die deze eigenschap combineert met lage eisen aan de samenstelling van het medium, zou het mogelijk kunnen worden paddestoelenmycelium te kweken op een economisch haalbare schaal, om de aromatische eigenschappen van voedsel te verbeteren door toevoeging van smaakvol mycelium.