2種基質(zhì)對平菇胞外酶活性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

胡素娟，段亞魁，康源春，袁瑞奇，張玉亭，孟慶濤，孔維麗*

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學院 植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南 鄭州 450002；2.河南省農(nóng)村合作經(jīng)濟經(jīng)營管理站，河南 鄭州 450002)

棉籽殼是棉籽經(jīng)剝殼、棉仁榨油后剩下的外殼，是我國常見的農(nóng)業(yè)廢棄物資源，主要組分為47%纖維素、40%木質(zhì)素、5%半纖維素，少許灰分、棉酚等[1]，其有機C與全N的比值為(28～35)∶1，同時保水和通氣性較好，是種植食用菌較為理想的培養(yǎng)基，在好氣性食用菌及藥用菌種植中應用廣泛[2-3]。玉米芯是玉米果穗脫去籽粒后的穗軸，主要分布于東北地區(qū)與黃淮海地區(qū)，河南省玉米芯產(chǎn)量約378萬t[4]，資源豐富，優(yōu)勢突出。玉米芯營養(yǎng)成分主要含有32%～36%纖維素，17%～20%木質(zhì)素，35%～40%半纖維素及1.2%～1.8%灰分[5]，有機C與全N的比值約為168∶1，玉米芯因來源廣泛，收集加工簡單，價格低廉，已廣泛用于金針菇、杏鮑菇、白玉菇、平菇、雙孢蘑菇等的種植。

平菇(Pleurotusostreatus)是我國主要栽培的食用菌品種之一[6]。平菇菌絲在生長過程中產(chǎn)生不同種類的胞外酶類，如漆酶、纖維素酶、木聚糖酶、蛋白酶等，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)[7]。不同栽培基質(zhì)影響平菇菌絲生長速度及產(chǎn)量，是否是由于胞外酶對不同基質(zhì)的分解力及活性不同造成的，尚未見相關報道。鑒于此，以棉籽殼、玉米芯2種基質(zhì)為原料發(fā)酵料栽培平菇，對比平菇生長過程中菌絲生長、相關酶活性、產(chǎn)量、生物學效率、子實體品質(zhì)等，分析探討2種基質(zhì)對酶活性、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，為平菇種植過程中新型基質(zhì)開發(fā)提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

參試菌株：黑平16-1由河南省農(nóng)業(yè)科學院食用菌研究開發(fā)中心保存。

供試原料：棉籽殼、玉米芯、麩皮、石灰(購自新鄉(xiāng)原陽)、尿素(購自新鄉(xiāng)心連心化肥有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 基質(zhì)配方 棉籽殼配方：棉籽殼88%、麩皮10%、石灰2%,料水比1∶1.4；玉米芯配方：玉米芯84%、麩皮10%、尿素1%、石灰5%,料水比1∶2.4。

1.2.2 原料處理 按照平菇發(fā)酵料栽培技術規(guī)程，河南省地方標準(DB41/T1211—2016)操作，玉米芯原料發(fā)酵10 d，棉籽殼原料發(fā)酵7 d。發(fā)酵好的培養(yǎng)料測定其有機C、全N含量。

1.2.3 栽培管理 菌袋規(guī)格：26 cm×51 cm聚乙烯袋。采用4層接種方法，兩端2層、中間2層，棉籽殼、玉米芯每袋干料質(zhì)量均為1.5 kg，含水量分別為60%、70%，兩端各打2個通氣孔，22～26 ℃培養(yǎng)，保持室內(nèi)空氣新鮮。每個配方30袋，分別編號，菌絲滿袋后采用兩端劃口出菇，現(xiàn)蕾后移入出菇室，保持室內(nèi)濕度80%～90%，溫度15～25 ℃，菌蓋直徑長至7～8 cm時采收，稱量鮮菇質(zhì)量，計算生物學效率，生物學效率=鮮菇質(zhì)量/干料質(zhì)量×100%。

1.2.4 取樣 菌絲生長階段每間隔4～6 d隨機取樣，每個配方每次3袋，菌絲滿袋后，在現(xiàn)蕾期和第1、2茬菇采收后分別取樣。樣品培養(yǎng)料揉碎混合均勻，按照四分法取其中1份，液氮速凍后，于-80 ℃冰箱冷凍保藏。

1.2.5 酶液制備 樣品取出后解凍，稱量50 g，重復3份，加5倍去離子水25～30 ℃條件下浸提3 h，2層紗布過濾得上清液，上清液即為粗酶液。粗酶液于12 000 r/min離心20 min，即為待測酶液。

1.2.6 酶活性的測定 羧甲基纖維素酶(CMC)的測定采用DNS法，參照文獻[8]。酶活性定義：在37 ℃、pH值為5.5條件下，每分鐘從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1個酶活單位U(U=mmol/min)。木聚糖酶活性的測定參照GB/T23874—2009。

漆酶活性的測定采用ABTS法，參照文獻[9-10]，并改進酶活定義為:在室溫(25～30 ℃)、pH值為5(0.08 mol/L醋酸鈉緩沖液)條件下，以每秒鐘氧化1 mmol 0.5 mmol/L ABTS所需的酶量定義為1個酶活單位U(U=mmol/s)。反應體系：適當稀釋粗酶液、0.1 mL待測酶液、0.2 mL ABTS、1.4 mL緩沖液，反應時間6 min，加0.4 mL三氯乙酸(TCA)溶液終止反應。在波長420 nm條件下測定吸光度。

中性蛋白酶的測定采用紫外分光光度計法。酶活性定義：在40 ℃、pH值7.5條件下，1 min水解酪素產(chǎn)生1 μg酪氨酸所需要的酶量為1個酶活性單位U(U=μg/min)。反應體系：1 mL粗酶液、1 mL酪氨酸溶液于40 ℃反應10 min，加入2 mL濃度為0.4 mol/L的TCA，沉淀，于12 000 r/min離心15 min，取上清液，在波長275 nm條件下測定吸光度。

1.2.7 品質(zhì)分析 氨基酸的檢測采用GB 5009.124—2016的方法，灰分的檢測采用GB 5009.4—2016的方法，粗蛋白的檢測采用GB 5009.5—2016的方法，粗脂肪的檢測采用GB 5009.6—2006的方法。

1.2.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 采用EXCEL 2007和SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 2種基質(zhì)配方營養(yǎng)含量

由表1可以看出，棉籽殼配方全N含量為1.280×104mg/kg，玉米芯配方全N含量為0.982×104mg/kg，C/N分別為34∶1、45∶1，兩者之間差異顯著。

表1 2種基質(zhì)配方C、N含量

注：同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.2 2種基質(zhì)對平菇酶活性的影響

2.2.1 CMC活性 由圖1可以看出，平菇生長過程中CMC活性變化趨勢一致，大小不同。菌絲體生長階段CMC活性較低，現(xiàn)蕾后、菇蕾開始分化時CMC活性逐漸升高，第2茬菇成熟時達到最大值，棉籽殼配方平菇菌絲體CMC活性第1、2茬分別為90、130 U/g，較玉米芯基質(zhì)配方高11、20 U/g。

圖1 2種基質(zhì)對平菇CMC活性的影響

2.2.2 木聚糖酶活性 由圖2可以看出，木聚糖酶活性從菌絲萌發(fā)至菇蕾分化階段均處于較低水平，第1茬菇采收后開始升高，第2茬菇采收時達到最大值。棉籽殼基質(zhì)配方平菇木聚糖酶活性最大值為88 U/g，較玉米芯配方平菇木聚糖酶活性高8 U/g。

圖2 2種基質(zhì)對平菇木聚糖酶活性的影響

2.2.3 漆酶活性 由圖3可以看出，漆酶活性隨平菇菌絲生長逐漸升高，25 d時達到峰值，此時菌絲發(fā)滿菌袋的2/3，隨后逐漸降低至采收結(jié)束。棉籽殼基質(zhì)配方平菇漆酶活性峰值為155 U/g，較玉米芯基質(zhì)配方平菇漆酶活性高7 U/g。

圖3 2種基質(zhì)對平菇漆酶活性的影響

2.2.4 中性蛋白酶活性 由圖4可以看出，中性蛋白酶活性隨平菇的生長逐漸升高，采收后達到最大值，棉籽殼配方平菇中性蛋白酶活性最高為280 U/g，是玉米芯配方中性蛋白酶活性的5.7倍。

圖4 2種基質(zhì)對平菇中性蛋白酶活性的影響

2.3 2種基質(zhì)對平菇菌絲生長的影響

由表2可以看出，2種原料菌絲滿袋時間差異顯著，棉籽殼配方菌絲長勢良好、生長較快，滿袋時間為28 d，較玉米芯提早7 d。

表2 2種基質(zhì)對菌絲生長勢、滿袋時間的影響

注：+++菌絲潔白、粗壯、濃密、生長快；++菌絲潔白、粗壯、生長稍慢。

2.4 2種基質(zhì)對平菇產(chǎn)量、生物學效率的影響

由表3可以看出，2種基質(zhì)配方第1茬菇產(chǎn)量、總產(chǎn)量、生物學效率均差異顯著，棉籽殼配方鮮菇總產(chǎn)量為878.0 g/袋，較玉米芯基質(zhì)配方高250.5 g/袋，生物學效率為58.5%，較玉米芯配方高16.7個百分點。

表3 2種基質(zhì)對平菇產(chǎn)量、生物學效率的影響

2.5 2種基質(zhì)對平菇子實體品質(zhì)的影響

由表4可以看出，2種基質(zhì)配方平菇子實體內(nèi)氨基酸種類含量一致，粗蛋白、粗脂肪、粗纖維含量差異不顯著，氨基酸總量、灰分差異顯著。棉籽殼配方平菇氨基酸總量(152.2 mg/g)高于玉米芯基質(zhì)配方4.7 mg/g，灰分含量(59.0 mg/g)較玉米芯配方低19.0 mg/g。

表4 2種基質(zhì)對平菇品質(zhì)的影響

注：同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

3 結(jié)論與討論

棉籽殼、玉米芯作為平菇發(fā)酵料的2種主要栽培基質(zhì)，研究其對平菇菌絲生長、產(chǎn)量、品質(zhì)和酶活性的影響具有重要的意義。本試驗結(jié)果表明：2種基質(zhì)對菌絲生長、產(chǎn)量、生物學效率、酶活性影響差異顯著，棉籽殼基質(zhì)復配后菌絲滿袋時間(28 d)較玉米芯(35 d)早7 d，鮮菇總產(chǎn)量(878.0 g/袋)較玉米芯基質(zhì)配方高250.5 g/袋，生物學效率(58.5%)較玉米芯配方高16.7個百分點；菌絲的CMC、木聚糖酶、漆酶活性最大值(130、88、155 U/g)分別較玉米芯配方高20、8、7 U/g，中性蛋白酶活性最大值是玉米芯配方的5.7倍。對2種基質(zhì)生產(chǎn)的平菇品質(zhì)分析表明：2種原料對平菇品質(zhì)影響差異顯著，平菇子實體中氨基酸總含量表現(xiàn)為棉籽殼配方(152.2 mg/g)高于玉米芯配方4.7 mg/g，灰分含量(59.0 mg/g)低于玉米芯配方19.0 mg/g。

培養(yǎng)基中不同N素水平對平菇菌絲和子實體原基形成產(chǎn)生影響[11]。本試驗所用2種基質(zhì)經(jīng)復配后全N含量(1.280×104、0.982×104mg/kg)及C/N(34∶1、45∶1)差異顯著，有機C含量(44.0%、44.4%)差異不顯著，這種差異不僅影響菌絲生長速度、產(chǎn)量、胞外酶活性，對鮮菇的營養(yǎng)成分也產(chǎn)生影響，如果將玉米芯原料配制成與棉籽殼原料一致的C/N(34∶1)時，是否會增加產(chǎn)量，提高胞外酶活性還需要進一步研究。玉米、小麥秸稈等大量的秸稈原料在種植平菇配方設置時除了主要參考基質(zhì)配方的N素水平及C/N外，原料的理化性質(zhì)也需要進一步研究。

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