2種玉米芯菌糠的營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定及平菇栽培試驗(yàn)

馮小飛 楊青青 熊建輝 劉桂芹 趙 寧 楊 斌

( 1. 西南林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650233；2. 云南省曲靖市林業(yè)局，云南 曲靖 655000；3. 曲靖市面店坡聯(lián)營(yíng)林場(chǎng)，云南 曲靖 655000；4. 西南林業(yè)大學(xué)云南省森林災(zāi)害預(yù)警與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650233)

隨著人們生活水平的提高，日常飲食結(jié)構(gòu)的調(diào)整，食用菌因其味道鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富兼有保健功效而日益受到人們的歡迎[1]。我國(guó)是一個(gè)食用菌栽培，消費(fèi)及出口大國(guó)，自20個(gè)世紀(jì)70年代以來(lái)，食用菌的菌種生產(chǎn)、人工接種、出菇分化等技術(shù)條件的成熟和推廣，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)食用菌栽培產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。除了多種食用菌菌種被馴化成功以外，栽培基質(zhì)的利用也呈現(xiàn)了多樣化[2-3]，從傳統(tǒng)的雜木屑、棉籽殼、甘蔗渣等材料，發(fā)展到了玉米芯、作物秸稈和果樹枝條等農(nóng)廢資源的利用[4-5]。食用菌栽培產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)M足了人類對(duì)不同品種食用菌產(chǎn)品的需求，同時(shí)也帶來(lái)了大量的食用菌廢棄物-菌糠，研究調(diào)查顯示，培養(yǎng)1 kg的食用菌約產(chǎn)生3 kg左右的菌糠[6]。食用菌采摘后剩余的菌糠，其中大部分在生產(chǎn)后被隨意丟棄，腐爛后的菌糠容易生長(zhǎng)各種微生物和吸引蠅類昆蟲，造成資源浪費(fèi)的同時(shí)還給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的污染[7]。所以加強(qiáng)對(duì)菌糠綜合利用的研究和開發(fā)，實(shí)現(xiàn)菌糠資源的循環(huán)利用，是食用菌產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展的需要[8]。

菌糠，又叫菌渣，是食用菌采摘后的固體培養(yǎng)基質(zhì)剩余物，主要由栽培材料的分解剩余物，菌絲體和菌絲體代謝產(chǎn)物組成[9]。食用菌在生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程中，通過(guò)分泌多種酶對(duì)基質(zhì)中的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素進(jìn)行水解，為食用菌生長(zhǎng)發(fā)育的不同階段提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，一部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為子實(shí)體供給食用者，一部分以多糖、蛋白質(zhì)、脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的形式儲(chǔ)存在菌糠的菌絲體中[10]。此外，菌絲體在生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程中能夠分泌多糖、氨基酸、萜類等多種具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和活性功能的次生代謝產(chǎn)物[11-12]。前期研究報(bào)道已經(jīng)證明，菌糠是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物，具有一定二次利用價(jià)值[13-14]。目前針對(duì)菌糠的利用主要集中于畜牧飼料的開發(fā)[15]，發(fā)酵有機(jī)肥料的生產(chǎn)，土壤改良[16]等方面。玉米芯是我國(guó)主要的農(nóng)廢資源之一，也是木耳（Auricularia auricula）、香菇（Lentinus edodes）、裂褶菌（Schizophyllum commune）等食用菌栽培的利用基質(zhì)之一。本研究以玉米（Zea mays）芯為主要基質(zhì)栽培的香菇和裂褶菌菌糠為研究材料，測(cè)定了2種玉米芯菌糠中的主要營(yíng)養(yǎng)成分，同時(shí)利用不同的玉米芯混合菌糠開展平菇的袋料栽培研究，為玉米芯菌糠營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的評(píng)價(jià)及在食用菌栽培中的二次利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 主要材料

玉米芯，香菇菌糠，裂褶菌菌糠，闊葉木雜木屑，平菇、香菇、裂褶菌菌種由西南林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物化學(xué)教研室提供，保存于4 ℃冰箱。

1.1.2 材料處理

玉米芯、雜木屑經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后（顆粒小于5 mm）備用；香菇和裂褶菌菌糠（主要配比為80%玉米芯，15%麥麩，2%大豆粉，1%蔗糖，1%石膏粉）經(jīng)采菇三茬干燥粉碎，二者按質(zhì)量比1∶1混合后備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 玉米芯菌糠營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定方法

多糖含量：采用硫酸-苯酚法[15]對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，1 mg/mL葡萄糖溶液作標(biāo)準(zhǔn)曲線，用紫外可見分光光度計(jì)（TU-1901）于490 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光值，按下面公式計(jì)算多糖含量。

式中：m為標(biāo)準(zhǔn)曲線查得濃度（mg），V為樣品提取液的體積（mL），N為樣品稀釋倍數(shù)，M為菌糠干質(zhì)量，0.9為葡萄糖轉(zhuǎn)換系數(shù)。

總蛋白與粗脂肪含量：凱氏定氮法[17-18]采用自動(dòng)凱氏定氮儀（Foss-2300）測(cè)定樣品中總蛋白含量，葡萄糖作為空白樣品；采用索氏提取法[19]對(duì)樣品粗脂肪進(jìn)行測(cè)定，并按照下列公式計(jì)算粗脂肪含量。

式中：m1為抽提瓶質(zhì)量（g），m2為抽提瓶和油脂的總質(zhì)量（g），m為菌糠樣品質(zhì)量（g）。

粗纖維含量：參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.10—2003，采用酸堿消解法[20]測(cè)定，并按下列公式計(jì)算粗纖維含量。

式中：m1為130 ℃恒質(zhì)量后坩堝和樣品殘?jiān)|(zhì)量（g），m2為500 ℃灼燒后坩堝和樣品殘?jiān)|(zhì)量（g），m為樣品質(zhì)量（g）。

1.2.2 混合菌糠袋料栽培平菇的基質(zhì)配比

香菇和裂褶菌組成的混合菌糠與雜木屑、玉米芯按表1比例配制成6種不同的基質(zhì)，進(jìn)行平菇袋料栽培實(shí)驗(yàn)，每袋基質(zhì)干料250 g，料水質(zhì)量比1∶1.5，加水混勻裝袋（菌袋規(guī)格8 cm×30 cm），每組配方3個(gè)平行，滅菌后備用。

表1 混合菌糠袋料栽培平菇基質(zhì)配比Table 1 The proportion of the cultivation substrates mixed the mushroom residues

1.2.3 平菇袋料栽培接種培養(yǎng)

無(wú)菌條件下，按照體積質(zhì)量比1/10的接種量對(duì)供試基質(zhì)菌包接種25 mL平菇液體菌種，25 ℃條件下避光發(fā)菌培養(yǎng)，采用“劃線法”記錄菌絲體在不同配比基質(zhì)上的萌發(fā)時(shí)間、生長(zhǎng)速度、菌絲形態(tài)等指標(biāo)。菌絲長(zhǎng)滿菌包后，打開出菇環(huán)，保證光照和濕度（80%～85%）催化出菇，子實(shí)體成熟后按時(shí)進(jìn)行采收和稱量，并按下面公式計(jì)算不同基質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19軟件的Duncan方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素分析，比較各組處理數(shù)據(jù)間差異的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菌糠營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

不同菌糠營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定結(jié)果見表2。

表2 不同菌糠營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)比分析Table 2 The content of main nutritious ingredients in the different mushroom residues

由表2可知，2種菌糠中多糖、總蛋白和粗脂肪3種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量顯著大于玉米芯材料，其中裂褶菌菌糠多糖和粗脂肪含量都較高，分別達(dá)到了0.63%和1.24%，特別是多糖含量，約是香菇菌糠含量的2倍，遠(yuǎn)超過(guò)了供試的其他材料。香菇菌糠中總蛋白含量最高，達(dá)到了7.46%，與裂褶菌菌糠和玉米芯相比，含量差異顯著。2種菌糠中粗纖維的含量均小于玉米芯中的含量（50.89%），裂褶菌菌糠中粗纖維含量最小，為30.98%，與玉米芯原材料相比粗纖維含量約降低了20%。比較3種實(shí)驗(yàn)材料的營(yíng)養(yǎng)成分差異可知，玉米芯栽培香菇和裂褶菌后多糖、總蛋白、粗脂肪3種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量均顯著增加，粗纖維的含量明顯降低。說(shuō)明裂褶菌和香菇在玉米芯基質(zhì)上生長(zhǎng)時(shí)，分泌一種或者多種酶，通過(guò)水解作用將纖維素轉(zhuǎn)化為食用菌自身所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。其次，玉米芯做為基質(zhì)供給食用菌營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，自身也富集了食用菌在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中分泌的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以及食用菌采摘后剩余的菌絲體，所以玉米芯在食用菌栽培結(jié)束后菌糠中多糖、總蛋白、脂肪等營(yíng)養(yǎng)成分的含量顯著增加。

2.2 不同基質(zhì)對(duì)平菇菌絲體生長(zhǎng)和形態(tài)的影響

不同基質(zhì)配方對(duì)平菇菌絲生長(zhǎng)、形態(tài)和子實(shí)體產(chǎn)量測(cè)定結(jié)果見表3。由表3可知，平菇能在供試的菌糠基質(zhì)上正常生長(zhǎng)和出菇分化，混合菌糠添加的比例能夠影響平菇的菌絲形態(tài)、生長(zhǎng)速度以及子實(shí)體的產(chǎn)量。菌絲體生長(zhǎng)最快的基質(zhì)為配方F，其次是配方E，二者菌絲體生長(zhǎng)速度分別達(dá)到了1.04、0.97 cm/d，且差異不顯著。配方D菌絲體生長(zhǎng)速度為0.65 cm/d，略大于配方A、B和C的菌絲生長(zhǎng)速率，但4種混合基質(zhì)對(duì)平菇菌絲體生長(zhǎng)影響差異不顯著。配方E和F菌絲雖然長(zhǎng)得快，但是菌絲形態(tài)較為纖細(xì)，配方F到了生長(zhǎng)后期，隨著菌絲生物量的增加，菌絲體生長(zhǎng)逐漸密實(shí)變粗壯。添加了香菇和裂褶菌混合菌糠的培養(yǎng)基質(zhì)，雖然菌絲體生長(zhǎng)較慢，但是菌絲體形態(tài)總體較為粗壯，比本實(shí)驗(yàn)的其他培養(yǎng)基菌絲體生長(zhǎng)更為密實(shí)。根據(jù)營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定分析可知，添加了混合菌糠的平菇栽培基質(zhì)，碳源、氮源和粗脂肪等營(yíng)養(yǎng)成分含量較高，有利于食用菌菌絲體的生長(zhǎng)和發(fā)育，是本次栽培實(shí)驗(yàn)中菌絲體生長(zhǎng)密實(shí)和粗壯的主要原因。

表3 不同基質(zhì)配方對(duì)平菇菌絲生長(zhǎng)、形態(tài)和子實(shí)體產(chǎn)量的影響Table 3 The affection of different substrates on the mycelium morphology, growth rate and fruiting quality of P. ostreatus

本研究分別對(duì)每個(gè)基質(zhì)配方采菇3茬，記錄每種基質(zhì)子實(shí)體總質(zhì)量。表3中，配方B子實(shí)體產(chǎn)量最高，平均產(chǎn)量達(dá)到了176.73 g/袋，配方F子實(shí)體產(chǎn)量次之，為175.07 g/袋，二者子實(shí)體產(chǎn)量顯著大于其他基質(zhì)的產(chǎn)量。配方E子實(shí)體產(chǎn)量最低，僅為131.00 g/袋，與其他配方相比差異顯著。配方D子實(shí)體產(chǎn)量為141.13 g/袋，略高于配方E，但是小于本次實(shí)驗(yàn)的其他配方產(chǎn)量。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，以玉米芯和菌糠為主要材料的栽培基質(zhì)配方，平菇產(chǎn)量均較低；在基質(zhì)中添加50%的雜木屑，平菇子實(shí)體產(chǎn)量明顯增加，與配方F的產(chǎn)量差異不顯著，說(shuō)明雜木屑在基質(zhì)中的比例能夠影響平菇袋料栽培子實(shí)體的產(chǎn)量。

2.3 不同混合菌糠對(duì)平菇子實(shí)體生物轉(zhuǎn)化率的影響

從圖1可知，配方B生物轉(zhuǎn)化率最大，達(dá)到了70.69%，配方E其次，生物轉(zhuǎn)化率為70.03%，二者生物轉(zhuǎn)化率差異不顯著，但是明顯高于供試的其他基質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化率。配方D生物轉(zhuǎn)化率為56.45%，配方F生物轉(zhuǎn)化率最低，為52.40%。添加了混合菌糠的平菇培養(yǎng)基，子實(shí)體生物轉(zhuǎn)化率均超過(guò)了55.00%，最高達(dá)到了70.00%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與表3中子實(shí)體質(zhì)量的測(cè)定結(jié)果相對(duì)應(yīng)。

圖1 不同配方基質(zhì)對(duì)平菇菌絲體生長(zhǎng)和形態(tài)的影響Fig. 1 The affection of different substrates on the mycelium morphology, growth rate and of P. ostreatus

3 結(jié)論與討論

玉米是云南地區(qū)主要栽培的農(nóng)作物品種之一，利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)剩余的玉米芯作為食用菌栽培的基質(zhì)，促進(jìn)了農(nóng)廢資源的循環(huán)利用，同時(shí)降低了食用菌栽培生產(chǎn)的成本。此外，玉米芯栽培食用菌后，菌糠中多糖、總蛋白和粗脂肪3種主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量均顯著增加，粗纖維的含量明顯降低，食用菌在玉米芯基質(zhì)上生長(zhǎng)結(jié)束后，產(chǎn)生了大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其原因主要是：菌糠中含有大量的食用菌菌絲體，菌絲是微生物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的主要營(yíng)養(yǎng)供給體，其自身組織中含有大量的多糖、單糖、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，所以菌糠中大量菌絲體的存在，是其營(yíng)養(yǎng)成分增加的主要原因之一；其次食用菌在利用基質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)發(fā)育的同時(shí)，菌絲體會(huì)向基質(zhì)中分泌一系列的酶類、多糖和其他有營(yíng)養(yǎng)的次生代謝產(chǎn)物，生物酶主要是由蛋白質(zhì)構(gòu)成，含有大量的氮源，所以食用菌菌絲體的次生代謝產(chǎn)物也是菌糠中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要來(lái)源。玉米芯菌糠中較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是其具有循環(huán)利用價(jià)值的基礎(chǔ)，無(wú)論是飼料開發(fā)、新能源生產(chǎn)，還是食用菌栽培的利用[21-22]，明確不同菌糠中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的組成，有利于指導(dǎo)菌糠后續(xù)循環(huán)利用和開發(fā)的研究。

本研究以香菇和裂褶菌混合菌糠開展平菇的袋料栽培實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了平菇在不同配比的混合菌糠上的生長(zhǎng)和子實(shí)體的分化出菇。50%雜木屑中添加40%混合菌糠的袋料栽培基質(zhì)（配方B），在本實(shí)驗(yàn)中效果較好，不僅菌絲體形態(tài)粗壯密實(shí)，而且子實(shí)體生物轉(zhuǎn)化率最高（70.69%），產(chǎn)量達(dá)到了176.73 g/袋。與產(chǎn)量較高的雜木屑培養(yǎng)基（配方F）相比，生物轉(zhuǎn)化率差異不顯著，說(shuō)明配方B可以代替純雜木屑基質(zhì)進(jìn)行平菇種植，促進(jìn)玉米芯菌糠的循環(huán)利用。90%菌糠培養(yǎng)基（配方D）也能夠再次利用于平菇的袋料栽培生產(chǎn)，雖然生物轉(zhuǎn)化率不夠理想（56.45%），但是真正實(shí)現(xiàn)了玉米芯農(nóng)廢資源的深度循環(huán)利用，減少了平菇栽培對(duì)木屑的依賴，以及降低了栽培基質(zhì)處理過(guò)程中的能源損耗。由于玉米芯菌糠中營(yíng)養(yǎng)含量豐富，平菇袋料栽培基質(zhì)僅添加了9%的麥麩和1%的石膏粉做為輔料，以玉米芯菌糠廢棄物進(jìn)行平菇菌的栽培利用，材料容易處理，同時(shí)降低袋料栽培的成本，在平菇規(guī)模栽培生產(chǎn)中能夠創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。