葡萄木屑栽培香菇配方篩選及胞外酶活性研究*

賀春玲，李 明，田景花，董亞楠，李守勉**

（1.河北省秦皇島市蔬菜管理中心，河北 秦皇島 066000；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，河北 保定 071001）

香菇（Lentinus edodes） 味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富，被世界公認(rèn)為健康食品，深受消費(fèi)者青睞[1]。香菇栽培主要原料為櫟樹(shù)、樺樹(shù)等闊葉樹(shù)硬雜木木屑。隨著香菇產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)栽培原料的需求量逐年增加，“菌林矛盾”日趨嚴(yán)重，傳統(tǒng)栽培原料已不能滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)需求，且價(jià)格不斷攀升，制約了香菇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2]。近年來(lái)，隨著我國(guó)葡萄種植面積不斷擴(kuò)大，葡萄修剪枝條越來(lái)越多，隨意堆放或焚燒造成資源嚴(yán)重浪費(fèi)和環(huán)境污染。葡萄枝條資源化利用成為研究的熱點(diǎn)[3]。葡萄枝資源豐富，纖維化程度高、營(yíng)養(yǎng)成分豐富，可以用作食用菌栽培基質(zhì)[4]。目前有關(guān)葡萄枝屑栽培杏鮑菇、平菇、白玉菇的嘗試均已獲得成功[5]，且取得了較好的栽培效果。針對(duì)以上問(wèn)題，本試驗(yàn)對(duì)葡萄木屑栽培香菇進(jìn)行了研究，旨在篩選出葡萄枝屑栽培香菇高效配方，將葡萄木屑變廢為寶，從而為香菇產(chǎn)業(yè)提供新型栽培原料，促進(jìn)香菇產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，并可有效緩解農(nóng)業(yè)廢棄物污染環(huán)境的問(wèn)題，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

1 試驗(yàn)材料

1.1 供試菌株

供試菌株為中香68，由承德綠馬農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。

1.2 供試培養(yǎng)料

葡萄枝屑、櫟木屑，粒徑5 mm~12 mm，干燥無(wú)霉變；麩皮、石膏、菌袋等購(gòu)買(mǎi)于平泉市興科食用菌專(zhuān)用物品門(mén)市部。

2 試驗(yàn)方法

2.1 香菇菌棒制作

試驗(yàn)地點(diǎn)：承德市綠馬食用菌有限公司香菇生產(chǎn)基地。

栽培時(shí)間：春季設(shè)置層架栽培，2017年4月10日接種，4月10日~8月下旬養(yǎng)菌管理，8月~12月出菇管理。

栽培袋采用規(guī)格為15 cm×55 cm×0.05 cm的高密度聚乙烯袋，采用裝袋機(jī)裝袋，每袋裝干料1 kg，每個(gè)處理500袋，常壓滅菌12 h，冷卻至28℃以下后采用雙側(cè)打孔接種法于無(wú)菌條件下接種，接種后于22℃~25℃條件避光培養(yǎng)。養(yǎng)菌、轉(zhuǎn)色及出菇均采用常規(guī)管理方法。

2.2 葡萄木屑栽培香菇配方設(shè)計(jì)

以常用香菇配方為對(duì)照，設(shè)置添加不同比例葡萄木屑替代櫟木屑，共設(shè)置5個(gè)配方，試驗(yàn)配方詳見(jiàn)表1，培養(yǎng)料含水量為63%，調(diào)節(jié)pH值至7~7.5。

表1 葡萄木屑栽培配方試驗(yàn)設(shè)計(jì)Tab.1 Experiment design of cultivation formula of Lentinus edodes with grape sawdust

2.3 葡萄木屑營(yíng)養(yǎng)成分分析

將培養(yǎng)料放在鼓風(fēng)干燥箱中50℃烘干，粉碎后過(guò)40目篩備用。對(duì)全氮、全碳、粗蛋白、粗纖維、粗灰分、粗脂肪含量進(jìn)行測(cè)定，并計(jì)算碳氮比，全氮含量消化后用流動(dòng)分析儀測(cè)得[6]，全碳含量測(cè)定采用重鉻酸鉀法[7]，粗蛋白含量以全氮含量乘以換算系數(shù)6.25，粗纖維含量測(cè)定采用酸堿洗滌法[8]，粗灰分含量的測(cè)定采用直接灰化法[9]，粗脂肪測(cè)定采用索氏提取法[10]，粗多糖含量測(cè)定采用苯酚-硫酸法[11]。

2.4 生物學(xué)相關(guān)指標(biāo)及酶活性測(cè)定

2.4.1 營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段相關(guān)指標(biāo)測(cè)定

測(cè)定菌絲生長(zhǎng)速度、生長(zhǎng)勢(shì)、菌絲顏色、菌絲連片時(shí)間、滿(mǎn)袋時(shí)間、轉(zhuǎn)色時(shí)間、現(xiàn)蕾時(shí)間、采收時(shí)間，以及各栽培配方接種15 d、半袋期、滿(mǎn)袋期3個(gè)時(shí)期漆酶[12]、纖維素酶[13]、半纖維素酶[14]、淀粉酶[15]、酸性蛋白酶酶活性[16-17]。

2.4.2 生殖生長(zhǎng)階段相關(guān)指標(biāo)測(cè)定

達(dá)到香菇采收標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行采收，統(tǒng)計(jì)各處理前4潮菇產(chǎn)量，并計(jì)算相對(duì)生物學(xué)效率（BE，%），公式為：

式中：m1表示子實(shí)體鮮重；m2表示培養(yǎng)料干重。

2.4.3 子實(shí)體農(nóng)藝性狀測(cè)定

各處理隨機(jī)選取第2潮菇50個(gè)采收的子實(shí)體，測(cè)其單菇重、菌蓋厚度、菌蓋直徑、菌柄直徑、菌柄長(zhǎng)度、菌蓋與菌柄比值、菌蓋硬度等，綜合評(píng)價(jià)子實(shí)體農(nóng)藝性狀。

2.4.4 子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

各處理均選取第2潮子實(shí)體進(jìn)行測(cè)定，各處理隨機(jī)選取15個(gè)采收的子實(shí)體，用蒸餾水洗凈，置于50℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干，粉碎后過(guò)40目篩備用。測(cè)定各處理香菇子實(shí)體粗纖維、粗灰分、粗脂肪、粗多糖含量，測(cè)定方法參見(jiàn)2.3，評(píng)估子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

2.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 20軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 葡萄木屑營(yíng)養(yǎng)成分分析

葡萄木屑營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 葡萄木屑、櫟木屑營(yíng)養(yǎng)成分比較Tab.2 Comparison of nutrient content of oak sawdust and grape sawdust

從表2可以看出，葡萄木屑全碳含量略低于櫟木屑，全氮含量高于櫟木屑，碳氮比為53.17∶1，粗纖維和粗灰分含量均略低于櫟木屑，粗脂肪含量高于櫟木屑。綜合分析測(cè)定結(jié)果，葡萄木屑可做為香菇栽培原料。

3.2 葡萄木屑不同配方菌絲體生長(zhǎng)情況比較

葡萄木屑栽培香菇不同配方菌絲生長(zhǎng)情況見(jiàn)表3。

表3 葡萄木屑不同配方菌絲生長(zhǎng)情況比較Tab.3 Growth of mycelium in different grape sawdust formulas

從表3可以看出，各處理菌絲生長(zhǎng)速度均比對(duì)照慢，且隨著葡萄木屑添加量的增加菌絲生長(zhǎng)速度呈降低趨勢(shì)，除了配方D1菌絲生長(zhǎng)速度顯著慢于對(duì)照外，其他處理均與對(duì)照無(wú)顯著差異；配方D4、配方D5菌絲生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，表現(xiàn)為菌絲潔白濃密，菌絲邊緣整齊，與對(duì)照無(wú)差異，配方D1~配方D3菌絲長(zhǎng)勢(shì)較對(duì)照差，表現(xiàn)為菌絲稀疏，顏色較白。

3.3 不同配方菌絲生長(zhǎng)過(guò)程胞外酶活性比較

3.3.1 不同配方菌絲生長(zhǎng)過(guò)程漆酶活性比較

不同配方菌絲生長(zhǎng)過(guò)程漆酶活性比較情況見(jiàn)圖1。

圖1 葡萄木屑不同配方3個(gè)時(shí)期漆酶活性變化Fig.1 Changes of laccase activity of different grape sawdust formulas in 3 periods

由圖1可見(jiàn)，3個(gè)時(shí)期不同處理漆酶活性均不同程度低于對(duì)照，隨著葡萄木屑添加量的減少，漆酶活性呈降低趨勢(shì)；接種15 d時(shí)各處理漆酶活性低于半袋期和滿(mǎn)袋期，配方D4、配方D5漆酶活性與對(duì)照無(wú)顯著差異，其他處理均顯著低于對(duì)照；半袋期各處理漆酶活性均顯著低于對(duì)照；滿(mǎn)袋期配方D5漆酶活性與對(duì)照無(wú)顯著差異，其他處理均顯著低于對(duì)照。

3.3.2 不同配方菌絲生長(zhǎng)過(guò)程纖維素酶活性比較

不同配方菌絲生長(zhǎng)過(guò)程纖維素酶活性比較情況見(jiàn)圖2。

圖2 葡萄木屑不同配方3個(gè)時(shí)期纖維素酶活性變化Fig.2 Changes of cellulase activity of different grape sawdust formulas in 3 periods

由圖2可見(jiàn)，接種15 d時(shí)各處理纖維素酶活性高于半袋期和滿(mǎn)袋期，各處理3個(gè)時(shí)期纖維素酶活性均與對(duì)照相比無(wú)顯著差異。

3.3.3 不同配方菌絲生長(zhǎng)過(guò)程半纖維素酶活性比較

不同配方菌絲生長(zhǎng)過(guò)程半纖維素酶活性比較情況見(jiàn)圖3。

圖3 葡萄木屑不同配方3個(gè)時(shí)期半纖維素酶活性變化Fig.3 Changes of hemicellulase activity of different grape sawdust formulas in 3 periods

由圖3可見(jiàn)，接種15 d時(shí)，配方D5的半纖維素酶活性顯著低于對(duì)照，其他配方半纖維素酶活性與對(duì)照均無(wú)顯著差異；半袋期時(shí)，除配方D4的半纖維素酶活性顯著高于對(duì)照外，其它處理均與對(duì)照無(wú)顯著差異；滿(mǎn)袋期各處理與對(duì)照均無(wú)顯著差異。

3.3.4 葡萄木屑不同配方淀粉酶活性比較

葡萄木屑不同配方淀粉酶活性比較情況見(jiàn)圖4。

圖4 葡萄木屑不同配方3個(gè)時(shí)期淀粉酶活性變化Fig.4 Changes of amylase activity of different grape sawdust formulas in 3 period

由圖4可見(jiàn)，接種15 d、半袋期及滿(mǎn)袋期各處理淀粉酶活性與對(duì)照相比均無(wú)顯著差異，除配方D1和配方D5外，各處理3個(gè)時(shí)期淀粉酶活性均不同程度高于對(duì)照。

3.3.5 葡萄木屑不同配方酸性蛋白酶活性比較

葡萄木屑不同配方酸性蛋白酶活性比較情況見(jiàn)圖5。

由圖5可見(jiàn)，接種15 d和半袋期酸性蛋白酶活性與對(duì)照均無(wú)顯著差異，各處理間也無(wú)顯著差異；滿(mǎn)袋期各處理酸性蛋白酶活性均不同程度高于對(duì)照，除配方D4酸性蛋白酶活性顯著高于對(duì)照外，其他處理均與對(duì)照無(wú)顯著差異。

圖5 葡萄木屑不同配方3個(gè)時(shí)期酸性蛋白酶活性變化Fig.5 Changes of acid protease activity of different grape sawdust formulas in 3 periods

3.4 葡萄木屑不同配方生育周期比較

葡萄木屑不同配方生育周期比較情況見(jiàn)表4。

表4 葡萄木屑不同配方生育周期比較Tab.4 Comparison of reproductive cycle of different grape sawdust formulas

由表4可見(jiàn)，菌絲連片時(shí)間、滿(mǎn)袋時(shí)間、轉(zhuǎn)色時(shí)間、現(xiàn)蕾時(shí)間、采收時(shí)間配方D1所用時(shí)間均顯著長(zhǎng)于對(duì)照，配方D2、配方D3、配方D5均與對(duì)照差異不顯著，配方D4顯著短于對(duì)照。各處理菌絲連片時(shí)間為31 d～36 d，配方D1較對(duì)照慢2 d，時(shí)間最短的配方D4較對(duì)照快3 d；各處理滿(mǎn)袋時(shí)間范圍為在49 d～55 d，時(shí)間最長(zhǎng)的配方D1較對(duì)照慢3 d，時(shí)間最短的配方D4較對(duì)照快3 d左右；各處理轉(zhuǎn)色時(shí)間范圍為在73 d～78 d，時(shí)間最長(zhǎng)的配方D1較對(duì)照慢2 d左右，時(shí)間最短的配方D4較對(duì)照快3 d左右；各處理現(xiàn)蕾時(shí)間范圍為136 d～139 d，時(shí)間最長(zhǎng)的配方D1較對(duì)照慢1 d左右，時(shí)間最短的配方D4較對(duì)照快2 d左右；各處理采收時(shí)間139 d～143 d，時(shí)間最長(zhǎng)的配方D1較對(duì)照慢2 d左右，時(shí)間最短的配方D4較對(duì)照快2 d左右。

3.5 葡萄木屑不同配方產(chǎn)量比較

葡萄木屑栽培香菇不同配方產(chǎn)量及生物學(xué)效率見(jiàn)表5和圖6。

表5 葡萄木屑不同配方產(chǎn)量比較Tab.5 Comparison of yield of different grape sawdust formulas

圖6 葡萄木屑不同配方產(chǎn)量比較Fig.6 Comparison of yield of different grape sawdust formulas

各配方前4潮菇總產(chǎn)均顯著性低于對(duì)照，其中配方D1、配方D2、配方D3配方產(chǎn)量較高，分別為656 g/袋、656 g/袋、654 g/袋，生物學(xué)效率分別為65.60%、65.60%、65.40%，較對(duì)照產(chǎn)量降低了93 g/袋～95 g/袋，配方D4、配方D5總產(chǎn)最低，分別為623 g/袋和640 g/袋，生物學(xué)效率62.30%和64.00%。

表6 葡萄木屑不同配方子實(shí)體農(nóng)藝性狀比較Tab.6 Comparison of agronomic characters of different grape sawdust formulas

圖7 葡萄木屑不同配方子實(shí)體農(nóng)藝性狀比較Fig.7 Comparison of agronomic characters of different grape sawdust formulas

3.6 葡萄木屑不同配方子實(shí)體農(nóng)藝性狀比較

葡萄木屑不同配方子實(shí)體農(nóng)藝性狀見(jiàn)表6、圖7。

各配方與對(duì)照之間單菇重均無(wú)顯著性差異，但隨葡萄木屑添加量的增加單菇重呈上升趨勢(shì)，單菇重30.33 g～33.57 g；各處理隨葡萄木屑添加量的增加菌蓋厚度呈上升趨勢(shì)，其中配方D1~配方D3菌蓋最厚與對(duì)照相比無(wú)顯著性差異，其中配方D1菌蓋厚度最大，為23.39 mm，配方D4、配方D5菌蓋厚度顯著小于對(duì)照；各處理菌蓋直徑與對(duì)照均無(wú)顯著差異，各處理菌蓋直徑在57.45 mm～60.63 mm；各處理菌柄直徑均小于對(duì)照，配方D1、配方D2和配方D5與對(duì)照差異相比不顯著，配方D3、配方D4菌柄直徑顯著小于對(duì)照，分別為18.74 mm、18.71 mm，但各處理間差異不顯著；配方D2和D3菌柄顯著長(zhǎng)于其它處理，分別為54.49 mm、51.99 mm，其他處理與對(duì)照相比無(wú)顯著性差異；各處理蓋柄比均小于對(duì)照，在1.07∶1～1.27∶1之間，配方D1、配方D4和對(duì)照無(wú)顯著差異；配方D1、配方D5子實(shí)體硬度和對(duì)照無(wú)顯著差異，其他各處理子實(shí)體硬度均顯著小于對(duì)照；各處理菌蓋顏色均為灰褐色，與對(duì)照無(wú)明顯差異。

3.7 葡萄木屑不同配方子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)比較

葡萄木屑不同配方子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)見(jiàn)表7。

表7 葡萄木屑不同配方子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)比較Tab.7 Comparison of nutritional quality of different grape sawdust formulas

各配方粗纖維、粗灰分、粗脂肪、粗多糖含量均與對(duì)照無(wú)顯著差異，粗纖維含量為14.19%～17.75%，粗灰分含量為3.01%～3.96%，粗脂肪含量為3.27%～5.33%，粗多糖含量為7.05%～9.66%。

3.8 葡萄木屑不同配方子實(shí)體礦質(zhì)元素及重金屬Cr含量比較

葡萄木屑不同配方子實(shí)體礦質(zhì)元素及重金屬Cr含量見(jiàn)表8。

各處理子實(shí)體礦物質(zhì)除Fe含量隨葡萄木屑添加量的增加呈下降趨勢(shì)外，其他礦物質(zhì)含量均隨葡萄木屑添加量的增加呈上升趨勢(shì)。配方D1~配方D3子實(shí)體Ca、K含量均顯著高于對(duì)照，配方D4、配方D5含量與對(duì)照無(wú)顯著差異；Mg含量除配方D5與對(duì)照無(wú)顯著差異外，其他配方子實(shí)體Mg含量均顯著高于對(duì)照；各處理Fe含量與對(duì)照均無(wú)顯著差異；各處理Cu含量均高于對(duì)照，除配方D5與對(duì)照相比無(wú)顯著差異外，其他配方均顯著性高于對(duì)照；各處理Zn含量均高于對(duì)照，其中D1配方子實(shí)體Zn含量顯著高于對(duì)照，為198.33 mg·kg-1，其他處理與對(duì)照均無(wú)顯著差異；各處理B含量均顯著高于對(duì)照，各處理間差異不顯著；Mn含量除配方D5子實(shí)體含量顯著低于對(duì)照外，其他配方均顯著高于對(duì)照。各處理重金屬Cr含量均顯著低于對(duì)照，且隨葡萄木屑添加量的增加Cr含量呈下降趨勢(shì)，Cr含量范圍為0.67 mg·kg-1～0.95 mg·kg-1，均符合無(wú)公害食品食用菌中 Cr含量標(biāo)準(zhǔn) （GB/T 19087-2008）。

表8 葡萄木屑不同配方子實(shí)體礦質(zhì)元素及重金屬Cr含量比較Tab.8 Comparison of mineral elements and Cr content of different grape sawdust formulas

表9 葡萄木屑不同配方經(jīng)濟(jì)效益比較Tab.9 Comparison of economic benefits of different grape sawdust formulas

3.9 葡萄木屑不同配方經(jīng)濟(jì)效益比較

葡萄木屑不同配方栽培香菇的經(jīng)濟(jì)效益見(jiàn)表9。

按照2017年食用菌原料及香菇鮮菇平均價(jià)格計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益，香菇市場(chǎng)批發(fā)平均價(jià)格8元/kg。各配方凈產(chǎn)值均低于對(duì)照，凈產(chǎn)值為4.34元/袋～4.72元/袋，5個(gè)處理中配方D1凈產(chǎn)值最高，為4.72元/袋，配方D4凈產(chǎn)值最低，4.34元/袋。

4 討論

在香菇生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，菌絲可向培養(yǎng)基中分泌多種胞外酶，通過(guò)這些胞外酶將培養(yǎng)基中的纖維素、半纖維素、淀粉、木質(zhì)素、果膠等大分子物質(zhì)水解成小分子物質(zhì)供菌絲吸收利用。胞外酶活性與香菇菌絲生長(zhǎng)和子實(shí)體發(fā)生有密切關(guān)系，酶活性的大小直接影響生物降解的能力[18]。倪新江[19]在研究香菇生長(zhǎng)過(guò)程中幾種胞外酶活性變化規(guī)律時(shí)發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)料成分的不同只影響酶活性的相對(duì)大小，而不影響酶活性變化的規(guī)律性。在葡萄木屑栽培香菇試驗(yàn)中，各葡萄木屑配方漆酶活性均低于對(duì)照，漆酶為分解木質(zhì)素的主要降解酶，可能由于葡萄木屑中木質(zhì)素含量低于櫟木屑，而導(dǎo)致基質(zhì)漆酶活性均有所降低；其他胞外酶活性與對(duì)照無(wú)顯著差異。因此，胞外酶活性的大小在一定程度上可以反映栽培基質(zhì)的降解特點(diǎn)。

本試驗(yàn)用葡萄木屑替代常用櫟木屑栽培香菇，葡萄木屑栽培香菇雖經(jīng)濟(jì)效益低于櫟木屑，但凈產(chǎn)值可達(dá)4.72元/袋，并且Cr含量顯著下降。隨葡萄木屑添加量的增加，香菇子實(shí)體中Cr含量呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明葡萄木屑可降低香菇子實(shí)體中重金屬Cr含量，從源頭控制重金屬Cr含量。葡萄木屑Cr含量可能與產(chǎn)地有關(guān)，栽培生產(chǎn)中應(yīng)對(duì)原料進(jìn)行檢測(cè)后使用。櫟木屑雖經(jīng)濟(jì)效益高于葡萄木屑，但櫟木屑資源逐年減少，價(jià)格也升高，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)逐降低，并且對(duì)森林資源破壞嚴(yán)重，與生態(tài)環(huán)境保護(hù)背道而馳。而葡萄木屑資源豐富，葡萄木屑栽培香菇可解決葡萄枝屑污染環(huán)境的問(wèn)題，并可保障香菇產(chǎn)業(yè)的原料穩(wěn)定性。因此，葡萄木屑作為香菇栽培原料切實(shí)可行。

5 結(jié)論

葡萄木屑各配方隨著葡萄木屑添加量的增加，菌絲生長(zhǎng)過(guò)程中漆酶活性呈逐漸降低趨勢(shì)，纖維素酶、半纖維素酶、淀粉酶、酸性蛋白酶活性與對(duì)照均無(wú)顯著差異。篩選出葡萄木屑栽培香菇高效配方為葡萄木屑79%、麩皮20%、石膏1%，含水量63%。該配方生育期比對(duì)照晚2 d~3 d，產(chǎn)量及生物學(xué)效率較對(duì)照低，子實(shí)體農(nóng)藝性狀及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)均與對(duì)照無(wú)顯著差異，礦質(zhì)元素含量顯著高于對(duì)照，重金屬Cr含量顯著低于對(duì)照，凈產(chǎn)值為4.72元/袋。