平菇生長過程中對營養(yǎng)素的利用機(jī)理*

孔維麗，袁瑞奇，孔維威，韓玉娥，康源春，胡素娟，張玉亭

（河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南 鄭州 450002）

平菇生長過程中對營養(yǎng)素的利用機(jī)理*

孔維麗，袁瑞奇，孔維威，韓玉娥，康源春，胡素娟，張玉亭**

（河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南 鄭州 450002）

以平菇（Pleurotus ostreatus）50596、蘇引6號為試驗(yàn)菌株，研究其在生長過程中纖維素、木質(zhì)素利用與胞外酶活性的關(guān)系，探討其營養(yǎng)利用機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明，平菇生長過程中以纖維素、木質(zhì)素為主要營養(yǎng)來源，菌絲生長階段以木質(zhì)素為主要營養(yǎng)來源，木質(zhì)素的利用率占利用總量的60%左右；子實(shí)體生長階段以纖維素為主要營養(yǎng)來源，纖維素的利用率占利用總量的80%左右。2個平菇菌株的產(chǎn)量與羧甲基纖維素酶的活性呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.947、1.000。

平菇；胞外酶；纖維素；產(chǎn)量

平菇（Pleurotus ostreatus），又名側(cè)耳、糙皮側(cè)耳、北風(fēng)菌、蠔菌等，是栽培最廣泛的食用菌之一，在生物分類學(xué)中隸屬于擔(dān)子菌門（Basidiomycota）側(cè)耳科（Pleurotaceae）側(cè)耳屬（Pleurotus）[1]。平菇靠自身分泌各種胞外酶把基質(zhì)中大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，并轉(zhuǎn)化為自身生長發(fā)育所需物質(zhì)，其胞外酶種類和活性，與分解利用的營養(yǎng)物質(zhì)密切相關(guān)[2]。賈新成等[3]測定了2個平菇菌株在生長過程中纖維素酶、半纖維素酶酶活的變化及纖維素、半纖維素的利用規(guī)律，申進(jìn)文等[4]測定了3個平菇菌株胞外酶活性的變化趨勢。本實(shí)驗(yàn)以2個平菇菌株為試驗(yàn)材料，測定4種胞外酶活性及纖維素、木質(zhì)素等營養(yǎng)素降解規(guī)律，擬揭示平菇碳源營養(yǎng)利用與胞外酶活性的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 供試菌株

蘇引6號、50596由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究開發(fā)中心提供。

1.2 培養(yǎng)料配方

棉籽殼98%、石灰2%，含水量60%。

1.3 栽培方法

熟料栽培。采用17 cm×35 cm×0.0045 cm聚丙烯袋，每袋裝培養(yǎng)料400 g，高壓滅菌兩端接種，每個品種接種60袋，23℃～26℃培養(yǎng)，菌絲滿袋后進(jìn)入出菇管理階段，管理方式參照文獻(xiàn)[1]。

1.4 取樣時間

取樣時間定于菌絲萌發(fā)后（5 d）7 d、（13 d）14 d、滿袋、現(xiàn)蕾、一茬采收后、二茬采收后、三茬采收后。

1.5 樣品處理

取樣后將樣品培養(yǎng)料混合均勻揉碎，按照四分法分別取其中1份于－40℃冰箱冷凍，1份50℃烘干備用。

1.6 粗酶液制備

樣品取出后30℃解凍，稱量50 g加5倍蒸餾水37℃浸提1 h，過濾，濾液12 000 r·min－1離心20 min，取上清液即為粗酶液。

1.7 胞外酶活性測定方法

羧甲基纖維素酶（CMC酶）、木聚糖酶測定采用DNS法，按參考文獻(xiàn)[5]、 [6]的方法并改進(jìn)。羧甲基纖維素酶酶活性定義：在37℃，pH值為5.5的條件下，每分鐘從濃度為0.8%的羧甲基纖維素鈉溶液中降解1 mmol還原糖所需要的酶量為一個酶活單位。木聚糖酶酶活性定義：在40℃、pH值5.0的條件下，以每分鐘催化木聚糖水解生成1 mmol木糖所需的酶量定義為1個酶活單位（U）。

漆酶測定采用ABTS法，見參考文獻(xiàn) [7]、 [8]。酶活性定義：在室溫（25℃～30℃）條件下，pH值為5（0.08 mol·L－1醋酸鈉緩沖液）條件下，以每秒鐘氧化1 mmol的0.5 mmol·L－1ABTS所需的酶量為1個酶活單位（U）。

蛋白酶活性測定參考文獻(xiàn) [9]，蛋白酶酶活性定義：在40℃和不同pH值條件下，1 min水解酪素產(chǎn)生1 μg酪氨酸為一個酶活性單位（U）。

1.8 纖維素、木質(zhì)素含量測定

粗纖維含量測定參考GB/T6434－2006。酸性洗滌木質(zhì)素測定采用GB/T20805－2006法，由河南海瑞正檢測技術(shù)有限公司檢測。

1.9 產(chǎn)量與胞外酶活性相關(guān)性分析

產(chǎn)量與胞外酶活性的相關(guān)性采用EXCEL2007分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 羧甲基纖維素酶活性變化趨勢

羧甲基纖維素酶活性變化趨勢見圖1、圖2。

圖1 蘇引6號生長過程中羧甲基纖維素酶活性Fig.1 CMCase activity during the growth of Suyin 6

圖2 50596生長過程中羧甲基纖維素酶活性Fig.2 CMCase activity during the growth of 50596

平菇在生長過程中羧甲基纖維素酶的活性隨著菌絲的生長逐漸降低，現(xiàn)蕾后隨子實(shí)體的生長又逐漸升高；在第1茬、第2茬采收時，羧甲基纖維素酶的活性達(dá)到峰值，但不同品種間略有差異。蘇引6號菌株在第2茬菇成熟時羧甲基纖維素酶的活性達(dá)到峰值，50596菌株在第1茬菇成熟時達(dá)到峰值，后逐漸降低。

2.2 木聚糖酶活性變化趨勢

木聚糖酶活性變化情況見圖3、圖4。

平菇在菌絲生長階段，木聚糖酶的活性基本無變化，菌絲滿袋后活性逐漸升高，現(xiàn)蕾時木聚糖酶的活性達(dá)到峰值，隨后逐漸降至最低或降低后穩(wěn)定。

2.3 漆酶活性變化趨勢

漆酶活性變化趨勢見圖5、圖6。

圖3 蘇引6號生長過程中木聚糖酶活性Fig.3 Xylanase activity during the growth of Suyin6

圖4 50596生長過程中不同時期木聚糖酶活性Fig.4 Xylanase activity during the growth of 50596

圖5 50596生長過程中不同時期漆酶活性Fig.5 Laccase activity during the growth of 50596

圖6 蘇引6號生長過程中不同時期漆酶活性Fig.6 Laccase activity during the growth of Suyin6

平菇在生長過程中漆酶活性隨著菌絲的生長逐漸增強(qiáng)，菌絲滿袋時達(dá)到峰值，隨后急劇下降至低水平并逐漸平穩(wěn)。

2.4 蛋白酶活性變化趨勢

蛋白酶活性變化趨勢見圖7、圖8。

平菇在生長過程中，中性蛋白酶、堿性蛋白酶的變化趨勢基本一致，酸性蛋白酶活性高于中性、堿性蛋白酶；酸性蛋白酶活性在現(xiàn)蕾時最低，子實(shí)體生長過程中逐漸升高。蘇引6號菌株中3種蛋白酶都呈逐漸升高趨勢；50596菌株中中性、堿性蛋白酶活性呈逐漸降低趨勢，酸性蛋白酶活性在第1潮菇達(dá)到峰值后逐漸下降。

圖7 蘇引6號生長過程中不同時期蛋白酶活性Fig.7 Protease activity during the growth of Suyin6

2.5 平菇生長過程中營養(yǎng)素降解規(guī)律

從菌絲萌發(fā)到出菇結(jié)束，假設(shè)纖維素、木質(zhì)素的消耗總量分別為100%，根據(jù)纖維素、木質(zhì)素的減少量分別計(jì)算出纖維素、木質(zhì)素在不同階段消耗量的百分?jǐn)?shù)。50596、蘇引6號生長過程中培養(yǎng)料木質(zhì)素、纖維素含量變化分別見表1、表2。

圖8 50596生長過程中不同時期蛋白酶活性Fig.8 Protease activity during the growth of 50596

表1 50596生長過程培養(yǎng)料中木質(zhì)素、纖維素含量變化Tab.1 Lignin and cellulose content change during the growth of 50596

表2 蘇6號生長過程培養(yǎng)料中木質(zhì)素、纖維素含量變化Tab.2 Lignin and cellulose content change during the growth of Suyin6

從表1、表2可以看出，50596菌株生長過程培養(yǎng)料中纖維素含量總共減少10.5%，菌絲生長階段減少1.8%，占纖維素減少總量的17.14%，出菇階段減少6.5%，占纖維素減少總量的61.9%。培養(yǎng)料中木質(zhì)素含量共減少了5.3%，菌絲生長階段木質(zhì)素含量減少3.3%，占到總木質(zhì)素減少總量的62.3%；子實(shí)體生長階段木質(zhì)素含量減少了2.0%，占木質(zhì)減少總量的37.7%。

蘇引6號菌株生長過程培養(yǎng)料中纖維素含量共減少15.1%，菌絲生長階段纖維素含量減少2%，占纖維素減少總量的13.25%，出菇階段減少量為13.1%，占到纖維素減少總量的86.75%。培養(yǎng)料中木質(zhì)素總含量共減少3.5%，菌絲生長階段減少2.0%，占木質(zhì)素減少總量的57.1%，子實(shí)體生長階段木質(zhì)素減少1.5%，占減少總量的42.9%。

2.6 產(chǎn)量、生物學(xué)效率與羧甲基纖維素酶酶活性的相關(guān)性

2個平菇菌株產(chǎn)量、生物學(xué)效率與CMC酶活性的相關(guān)性分析見表3。

表3 產(chǎn)量、生物學(xué)效率與CMC酶活性的相關(guān)性Tab.3 Correlation of yield，biological efficiency and CMC enzyme activity

從2個平菇菌株產(chǎn)量、生物學(xué)效率與4種胞外酶活性的變化趨勢分析可以看出，產(chǎn)量的變化與羧甲基纖維素酶酶酶活性變化一致，蘇引6號出菇后羧甲基纖維素酶活性隨出菇茬次而上升，第2茬菇酶活性最高，此時生物學(xué)效率為42%，較第1茬增加12%，對應(yīng)的羧甲基纖維素酶活性為26.7 U；50596菌株在第1茬采收時羧甲基纖維素酶活性最高，此時生物學(xué)效率為34%，第2茬、第3茬生物學(xué)效率分別比第1茬減少23%、27%，產(chǎn)量增加呈減少趨勢，對應(yīng)的羧甲基纖維素酶活性分別下降24.15 U、43.8 U。經(jīng)計(jì)算，2個平菇品種羧甲基纖維素酶活性與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)分別為0.947、1.000，因此產(chǎn)量的高低與羧甲基纖維素酶活性呈正相關(guān)。

3 結(jié)論與分析

3.1 產(chǎn)量與羧甲基纖維素酶活性呈正相關(guān)

平菇生長過程中出菇的早晚或多少，由木聚糖酶活性決定，而產(chǎn)量的高低與羧甲基纖維素酶活的活性呈正相關(guān)，酶活性的高低決定了產(chǎn)量的高低。

3.2 平菇營養(yǎng)利用機(jī)理

在菌絲生長階段，根據(jù)胞外酶不同種類活性變化的趨勢預(yù)測：平菇菌絲體最先分泌纖維素酶分解纖維素，隨著菌絲的生長，漆酶活性逐漸升高，纖維素酶活性降低，木質(zhì)素逐漸被降解利用。在菌絲滿袋后，木聚糖酶活性迅速升高，開始現(xiàn)蕾，現(xiàn)蕾后纖維素酶活性逐漸升高，子實(shí)體開始生長，成熟采摘時達(dá)到峰值，此時其他酶活性處于低水平。這一結(jié)果與纖維素、木質(zhì)素在不同階段的利用效率結(jié)果一致。在菌絲生長階段，木質(zhì)素的利用率在60%左右，纖維素的利用率在15%左右；子實(shí)體生長階段木質(zhì)素的利用率在40%左右，纖維素的利用率在80%以上。本研究與王偉科[10]分析的香菇胞外酶系之間的活性變化也存在一定的互補(bǔ)性，這與更有利于營養(yǎng)的充分降解利用的觀點(diǎn)一致。

本研究分析了平菇對纖維素、木質(zhì)素的營養(yǎng)利用情況，對于半纖維素的利用沒有檢測。不同的種植模式及不同的碳源對胞外酶活性及營養(yǎng)的利用是否有影響，還有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

[1]孔維麗，祝秀花，申進(jìn)文，等.圖解平菇高效栽培[M].鄭州：中原農(nóng)民出版社，2010.

[2]賈身茂，陳士瑜，蔡德華，等.中國平菇生產(chǎn)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：214-215，233-236.

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Mechanism of Nurients Utilization in Growth Process of Pleurotus ostreatus

KONG Wei-li,YUAN Rui-qi,KONG Wei-wei,HAN Yu-e,KANG Yuan-chun,HU Su-juan,ZHANG Yu-ting
(Institute of Plant Nutrition,Agricultural Resources and Environmental Science,Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002,china)

50596 and Suyin6 as the test Pleurotus ostreatus strains,the change rule of mycelial extracellular enzyme activity and cellulose and lignin in the process of growth were studied.The results showed that cellulose and lignin were the main source in growth process of P.ostreatus.Lignin was the main source of hypha growth stage,and the coefficient of utilization reached about 60%of the total.Cellulose was the main source in body growth stage,and the coefficient of utilization reached about 80%of the total.There is a positive correlation between the yield of two strains and hydroxymethyl cellulose enzyme activity,and the correlation coefficient is 0.947,1.000,respectively.

Pleurotus ostreatus;ectoenzyme;celluose;yield

S646.1

A

1003-8310（2016）05-0040-05

10.13629/j.cnki.53－1054.2016.05.011

河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（S2013－09）；河南省自主創(chuàng)新基金（2013JC20）；國家食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系鄭州綜合試驗(yàn)站（CARS20）。

孔維麗（1976－），女，碩士，副研究員，主要從事食用菌栽培研究。E－mail:kongweili2005＠126.com

**通信作者：張玉亭（1964－），男，碩士，研究員，主要從事食用菌栽培產(chǎn)業(yè)開發(fā)研究。E－mail:zhangyuting＠hnagri.org.cn

2016－07－02