油茶餅粕代料栽培平菇混料配方的優(yōu)化

王海營(yíng) 何勁 喬光 雷幫星

摘 要：為了合理利用油茶餅粕，將油茶餅粕用于代料栽培平菇。本研究采用D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)方法，以生物學(xué)效率為指標(biāo)，在篩選得到基礎(chǔ)栽培配方和限定配比的基礎(chǔ)上，用Design-expert 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)建立回歸方程及響應(yīng)面優(yōu)化分析，獲得優(yōu)化配方。結(jié)果表明：油茶餅粕16.1%、棉籽殼34.5%、木屑37.4%、糖1%，石膏粉1%為最優(yōu)配方，其生物學(xué)效率預(yù)測(cè)值是103.565%，生物學(xué)效率實(shí)測(cè)值是（100.84±3.07）%，與預(yù)測(cè)值基本一致，且重復(fù)性好。優(yōu)選出的配方可用于油茶餅粕代料栽培平菇，有利于提高平菇的產(chǎn)量和節(jié)約成本，為油茶餅粕的合理利用和平菇栽培提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：油茶餅粕;平菇;生物學(xué)效率;D-最優(yōu)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S318

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0457（2019）02-0026-06 ? ? 國(guó)際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2019.02.005

Abstract： In order to make rational use of Camellia oleifera seed meal， Camellia oleifera meal was used as a substitute for cultivation of Pleurotus ostreatus. In this study， the D-optimal mixture design method was adopted and the biological efficiency was taken as the index. On the basis of screening the basic cultivation formula and limiting the proportion， the optimized formula was obtained by establishing regression equation and response surface optimization analysis. The results showed that the best formula was： Camellia oleifera cake 16.1%， cottonseed shell 34.5%， sawdust 37.4%， sugar 1%， gypsum powder. Its biological efficiency predicted value was 103.565%， which was basically consistent with the measured value （100.84±3.07）% with good reproducibility. The optimized formula can be used in the cultivation of Pleurotus oedodes with Camellia oleifera cake， which is helpful to increase the yield and save the cost of Pleurotus oedodes， and provide a theoretical basis for the rational utilization of Camellia oleifera meal and cultivation of Pleurotus oedodes.

Key words：Camellia oleifera cake; Pleurotus ostreatus; biological efficiency; D-optimal mixture design

油茶餅粕是油茶籽榨油后的剩余物，又名茶餅、枯餅等[1]。，據(jù)統(tǒng)計(jì) 2013 年的油茶籽產(chǎn)量達(dá)到 177.6 萬(wàn)噸，若全部用于榨油，油茶籽粕的年均產(chǎn)量約 140 萬(wàn)噸[2]。油茶餅粕含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分：粗蛋白12%～15%，總糖約44.50%，茶皂素12.8%～13.8%，油脂約5%等[3]。但長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有得到合理利用。除少數(shù)用于茶皂素生產(chǎn)外，多數(shù)被燃燒或者填埋，造成環(huán)境污染及資源浪費(fèi)，近年來(lái)，對(duì)油茶餅粕開(kāi)發(fā)利用已引起各地油茶產(chǎn)區(qū)的高度重視[4]。平菇（ Pleurotus ostreatus）是側(cè)耳屬食用菌的俗稱(chēng)，味道鮮美、老少皆宜，含有豐富的多糖、維生素、氨基酸和礦物元素，是一種低油脂、高蛋白的健康食物[5-7]。平菇栽培方法簡(jiǎn)單，適應(yīng)性廣，抗雜菌能力強(qiáng)，并具有耐低溫、出菇快、產(chǎn)量高等特點(diǎn)，栽培原料來(lái)源廣泛，如棉籽殼、木屑、麥麩等農(nóng)副產(chǎn)品的下腳料[8]。D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)是混料試驗(yàn)中常用的一種設(shè)計(jì)方法，它可以在給定因素區(qū)間中，合理選擇少量的試驗(yàn)點(diǎn)，通過(guò)不同百分比成分的混料試驗(yàn)，得到試驗(yàn)指標(biāo)與混料中各種成分所占百分比的回歸方程，通過(guò)回歸方程和響應(yīng)曲面得出結(jié)論，快速準(zhǔn)確地找到最優(yōu)方案，該方法具有試驗(yàn)次數(shù)少、參數(shù)預(yù)測(cè)精度高、多目標(biāo)同步優(yōu)化的特點(diǎn)[9-10]。

近年來(lái)，對(duì)油茶餅粕的利用主要在油茶餅粕中茶皂素、茶多糖及茶蛋白的提取分離純化這方面，而對(duì)油茶餅粕用作食用菌的栽培基質(zhì)研究較少。利用混料設(shè)計(jì)優(yōu)化培養(yǎng)基質(zhì)的方法被越來(lái)越多的研究者青睞。呂明亮等[11-12]利用油茶蒲替代木屑栽培香菇，該技術(shù)能使香菇提早出菇，且生長(zhǎng)的香菇各項(xiàng)衛(wèi)生理化指標(biāo)均正常，研究發(fā)現(xiàn)添加20%或40%的油茶蒲能提高猴頭菇菌絲體生長(zhǎng)速度。董守夫等[13]研究發(fā)現(xiàn)蚯蚓糞和油茶籽殼配比為68∶30時(shí)，平菇出菇的生物學(xué)效率最大，為63.78%。劉春如[14]研究發(fā)現(xiàn)棉籽殼和油茶子殼等量混合栽培平菇，平菇生物學(xué)效率可達(dá)104.1%。吳楠等[15]對(duì)紅平菇菌絲生長(zhǎng)的“以草代木”配方進(jìn)行混料設(shè)計(jì)優(yōu)化，得到優(yōu)化配方為小麥秸稈55.3%、大豆秸稈19.7%、麥麩15%、玉米面5%、豆粨3%、石灰1%、石膏1%。汪琦等[16]混料均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化茯苓代料栽培配方，得到最佳配方為松木塊粉碎物14%、松木枝14.02%、松木屑52.72%、玉米芯9.33%、玉米粒9.92%。本研究利用油茶餅粕代料栽培平菇，并通過(guò)D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)優(yōu)化油茶餅粕代料栽培平菇的配方。篩選出栽培平菇的基礎(chǔ)培養(yǎng)基和主料的限定配比，并通過(guò)D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以期得到添加適量油茶餅粕可提高平菇產(chǎn)量的最佳配方，為油茶餅粕的合理利用和栽培平菇提供理論基礎(chǔ)，為解決食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展栽培原料緊張?zhí)峁┮粭l新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原材料及試劑 油茶餅粕，購(gòu)于貴州一航生態(tài)農(nóng)牧科技開(kāi)發(fā)有限公司;棉籽殼、木屑、麥麩、白砂糖、石膏、馬鈴薯、聚丙烯塑料袋、出菇環(huán)均購(gòu)于當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng);葡萄糖、蛋白胨、瓊脂、磷酸二氫鉀、七水合硫酸鎂、無(wú)水乙醇、石油醚均為分析純，維生素B1為化學(xué)純。

1.1.2 菌種 平菇（Pleurotus ostreatus）菌種，貴州大學(xué)貴州省生化工程中心提供。

1.1.3 培養(yǎng)基 斜面固體培養(yǎng)基：馬鈴薯20%、葡萄糖2%、瓊脂2%、磷酸二氫鉀0.2%、七水合硫酸鎂0.1%、維生素B1 0.01%。液體種子培養(yǎng)基：葡萄糖4%、蛋白胨1%、磷酸二氫鉀0.2%、七水合硫酸鎂0.1%，維生素B1 0.01%。

平菇基礎(chǔ)栽培培養(yǎng)基的篩選見(jiàn)表1;平菇栽培配方中油茶餅粕添加量的篩選見(jiàn)表2。

1.2 方法

1.2.1 菌種活化 通過(guò)無(wú)菌操作將保存完好的平菇菌株接種于制備好的PDA斜面固體培養(yǎng)基中，置于28℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行恒溫培養(yǎng)6 d，相同方法連續(xù)活化3次。

1.2.2 二級(jí)種子液的制備 通過(guò)無(wú)菌操作將活化好的菌種用接種針刮取兩2塊大約0.5 cm×0.5 cm大小的菌塊接入液體發(fā)酵培養(yǎng)基中，按40%裝瓶量、溫度25℃，轉(zhuǎn)速120 r/min的基礎(chǔ)培養(yǎng)條件在恒溫振蕩器上培養(yǎng)6 d，接種10%的一級(jí)種子液于液體培養(yǎng)基中，相同的條件培養(yǎng)培養(yǎng)6 d。

1.2.3 油茶餅粕的預(yù)處理 將油茶餅粕于多功能粉碎機(jī)中粉碎并過(guò)100目篩，用石油醚在60℃下回流脫脂5 h，烘干備用[17];稱(chēng)取適量脫脂油茶餅粕于50%的乙醇中超聲浸提1次，超聲波功率 100 W，超聲提取20 min，烘干備用。

1.2.4 栽培平菇的方法 每袋干料200 g，每個(gè)處理30袋，重復(fù)3次，按照配方表稱(chēng)取培養(yǎng)料并混勻，含水量控制在60%～65%，pH自然[18];將混料裝于17 cm×23 cm聚丙烯塑料袋內(nèi)壓實(shí)，控制每袋裝料400 g，套緊出菇環(huán)封口，121℃高壓滅菌30 min，于無(wú)菌室內(nèi)冷卻至室溫，按無(wú)菌操作規(guī)程在有出菇環(huán)的一頭接種5%二級(jí)種子液，并置于26℃的恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)，菌絲滿(mǎn)袋后移入消毒過(guò)的菇房出菇。

1.2.5 相關(guān)指標(biāo)測(cè)定 菌絲體生長(zhǎng)速率：參考李月梅的測(cè)定方法[19]，即每個(gè)重復(fù)隨機(jī)抽取5袋，當(dāng)菌絲吃料定植后，沿菌絲生長(zhǎng)點(diǎn)進(jìn)行劃線(xiàn)，每5 d劃一次線(xiàn)，然后測(cè)量2條線(xiàn)之間的距離，最后取平均值除以天數(shù)即為每個(gè)品種的菌絲體的生長(zhǎng)速率。

生物學(xué)效率（%）= M2/M1×100%

式中M2為鮮菇重量，g;M1為原料干重，g;此處鮮菇重量為前兩潮統(tǒng)計(jì)重量。

2 結(jié)果與分析

2.1 平菇基礎(chǔ)栽培培養(yǎng)基的篩選

由圖1可知，配方一及其對(duì)照組在所有配方中菌絲體生長(zhǎng)速率是最快的，其中對(duì)照組的菌絲體生長(zhǎng)速率為（0.69±0.06）m/d，配方一的菌絲體生長(zhǎng)速率為（0.64±0.05）m/d;同樣可知配方一及其對(duì)照組在所有配方中的生物學(xué)效率也是最高的，其中對(duì)照組的生物學(xué)效率為（92.78±5.09）%，配方一的生物學(xué)效率為（91.61±4.64）%;綜上可得：棉籽殼45%、木屑43%、麥麩10%、糖1%、石膏粉1%，可作為栽培平菇的最佳基礎(chǔ)培養(yǎng)基。

2.2 平菇栽培配方中油茶餅粕最適添加量的篩選

在篩選出最佳基礎(chǔ)培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上通過(guò)添加不同含量的油茶餅粕，來(lái)篩選出平菇栽培配方中油茶餅粕的最適添加量和其他主料的限定配比。從圖2中可知b配方即油茶餅粕添加量為20%時(shí)平菇的生物學(xué)效率最高為（98.79±4.27）%，比對(duì)照組的生物學(xué)效率提高了10.14%;油茶餅的添加量超過(guò)20%后，隨著油茶餅粕的增加，平菇的生物學(xué)效率逐漸降低， 菌絲體生長(zhǎng)速率也變緩慢;棉籽殼低于25%、木屑低于23%時(shí)，平菇的生物學(xué)效率急速下降，由此可得油茶餅粕代料栽培平菇配方中主料的限定配比為：油茶餅粕5%～20%、棉籽殼25%～45%、木屑23%～43%。

2.3 D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)優(yōu)化油茶餅粕代料栽培平菇的配方

2.3.1 油茶餅粕代料栽培平菇的D-最優(yōu)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)2.2的篩選結(jié)果，對(duì)油茶餅粕代料栽培平菇進(jìn)行D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)，混料實(shí)驗(yàn)中各因素及水平的設(shè)置見(jiàn)表3，油茶餅粕代料栽培平菇的D-最優(yōu)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果見(jiàn)表4，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，每個(gè)處理做20個(gè)平行。

2.3.2 回歸方程的方差分析

以平菇生物學(xué)效率（y）為響應(yīng)值，應(yīng)用Design-expert軟件進(jìn)行多元回歸擬合分析，各因子對(duì)響應(yīng)值的影響的多元回歸方程為：

y=89.22x1+90.76x2+96.04x3+9x1x2+2.85x1x3+5.94x2x3-341.73x.21x2x3+763.50x1x.22x3+11.97x1x2x.23

其中x1油茶餅粕，x2為棉籽殼，x3為木屑，二次項(xiàng)回歸系數(shù)絕對(duì)值的大小依次為x1x2>x2x3>x1x3這說(shuō)明油茶餅粕和棉籽殼對(duì)平菇生物學(xué)效率貢獻(xiàn)作用最強(qiáng)，回歸方程的方差分析見(jiàn)表5，多元相關(guān)系數(shù)：R.2=0.9333，校正決定系數(shù)：R.2adj=0.8572，說(shuō)明該模型對(duì)實(shí)際情況擬合較好，擬合模型和混合線(xiàn)性模型在P=0.01水平上極顯著，所選實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂懈叨蕊@著性，失擬項(xiàng)在P=0.05水平上不顯著，故該模型擬合度較好，可以用來(lái)確定油茶粕栽培平菇的配方。

2.3.3 響應(yīng)面分析 3種因素對(duì)平菇生物學(xué)效率影響的等高線(xiàn)圖及3D效應(yīng)面圖譜見(jiàn)圖3，圖3中響應(yīng)曲面圖為一曲面，呈球面狀，說(shuō)明三者間具有一定的交互作用，當(dāng)三因素的添加量適宜時(shí)，其生物學(xué)效率有極大值。等高線(xiàn)略為橢圓形，三者的交互作用明顯，其中棉籽殼和木屑交互作用最明顯。

2.3.4 驗(yàn)證試驗(yàn) 各成分最佳組合的預(yù)測(cè)值及實(shí)際值見(jiàn)表6，為了驗(yàn)證響應(yīng)面的有效性，采用優(yōu)化后的組合進(jìn)行20次平行試驗(yàn)，預(yù)測(cè)一的平菇生物學(xué)效率為（100.84±3.07）%，與預(yù)測(cè)值基本一致，且重復(fù)性較好，說(shuō)明優(yōu)化結(jié)果真實(shí)可靠，故對(duì)平菇的D-最優(yōu)混料優(yōu)化得到最佳栽培配方是：16.1%油茶粕，34.5%棉籽殼，37.4%木屑，10%麥麩，1%白砂糖，1%石膏粉。

3 結(jié)論與討論

本研究對(duì)常用的四種來(lái)源廣泛的栽培原料組成的平菇栽培配方，通過(guò)添加含量5%的油茶餅粕并以不添加油茶餅粕為對(duì)照，以菌絲體生長(zhǎng)速率和生物學(xué)效率為指標(biāo)，篩選得到棉籽殼45%、木屑43%、麥麩10%、糖1%、石膏粉1%為最佳基礎(chǔ)栽培配方，不添加油茶餅粕時(shí)同其他三種配方相比其生物學(xué)效率是最高的，菌絲體生長(zhǎng)速率是最快的，都添加含量5%油茶餅粕的四個(gè)配方中，其生物學(xué)效率也是最高的，菌絲體生長(zhǎng)也是最快的。在篩選出最佳基礎(chǔ)培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上，通過(guò)添加不同含量的油茶餅粕，得出油茶餅粕添加量為20%時(shí)，同對(duì)照組相比其生物學(xué)效率提高了10.14%。研究發(fā)現(xiàn)油茶餅粕添加量超過(guò)20%后，隨著油茶餅粕添加量的增加其生物學(xué)效率逐漸下降，菌絲體生長(zhǎng)速率也逐漸降低，可能是油茶餅粕中殘留的茶皂素達(dá)到一定量會(huì)抑制菌絲體生長(zhǎng)和子實(shí)體的形成;當(dāng)棉籽殼低于25%、木屑低于23%時(shí)，平菇的生物學(xué)效率急速下降，可能是配方中碳源或者氮源量的減少使平菇的產(chǎn)量降低。根據(jù)結(jié)果可以得出配方的限定配比為油茶餅粕5%～20%、棉籽殼25%～45%、木屑23%～43%，以得到配方的限定配比為依據(jù)，采用D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)方法得到優(yōu)化配方為：油茶餅粕16.1%、棉籽殼34.5%、木屑37.4%、糖1%、石膏粉1%，生物學(xué)效率預(yù)測(cè)值是103.565%，生物學(xué)效率實(shí)測(cè)值是（100.84±3.07）%，與預(yù)測(cè)值基本一致，油茶餅粕代料栽培平菇是可行的，余嬌等[20]研究發(fā)現(xiàn)野生平菇能夠在含有25%油茶粕的培養(yǎng)基上正常生長(zhǎng)，鐘海雁等[21]研究發(fā)現(xiàn)平菇、紫木耳菌絲體能在含85%脫皂油茶枯餅的培養(yǎng)基中正常生長(zhǎng)，本研究與兩人的研究結(jié)果一致。油茶餅粕長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有得到合理利用，造成環(huán)境污染及資源浪費(fèi)，若用于栽培平菇則具有來(lái)源穩(wěn)定、價(jià)格低廉和加工方便等優(yōu)點(diǎn)，非常適合農(nóng)戶(hù)生產(chǎn)[22]?？茖W(xué)合理的組合配方對(duì)提高平菇產(chǎn)量和品質(zhì)、降低成本、增加效益有重要的意義。對(duì)于出菇后的菌糠需做進(jìn)一步的利用，可以用作動(dòng)物飼料、田間化肥，也可以用于栽培食用菌等有待深入研究。

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