檳榔莖稈栽培基質(zhì)對(duì)靈芝營(yíng)養(yǎng)利用規(guī)律及生理特性的影響

劉宏宇， 丁 野

(1.貴州省農(nóng)作物品種資源研究所， 貴陽 550006；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所， ?？?570100；3.海南省熱帶生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 海口 570100)

檳榔是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，也是重要的南藥資源，位于四大南藥之首。檳榔種植業(yè)是我國南方作物中的一大支柱產(chǎn)業(yè)，是海南、廣西、湖南等地農(nóng)民重要的收入來源。檳榔秸稈在栽培土壤內(nèi)自然腐爛會(huì)導(dǎo)致侵染檳榔的有害菌增殖，引起檳榔黃化病，已在大部分檳榔種植區(qū)爆發(fā)[1-2]。但檳榔秸稈可開發(fā)用于食用菌的栽培，降低食用菌的栽培成本，實(shí)現(xiàn)減本增效。同時(shí)擴(kuò)寬了栽培原材料的選擇范圍，形成產(chǎn)業(yè)循環(huán)，為農(nóng)林廢棄物再利用提供了新的解決思路，促進(jìn)食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，也為檳榔產(chǎn)業(yè)解決其秸稈處理的難題。

靈芝(Ganodermalucidum)是一種珍貴藥用真菌[3]。靈芝子實(shí)體含有的多糖、三萜類等活性成分，可提高人體免疫力，抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，具有抗衰老抗氧化、保肝護(hù)肝等作用[4]。

目前，國內(nèi)還沒有關(guān)于檳榔莖稈栽培食用菌的相關(guān)報(bào)道。因此，以檳榔莖稈為基質(zhì)栽培靈芝，探索廢棄檳榔莖稈的有效利用途徑，開發(fā)新的食用菌栽培基質(zhì)，實(shí)現(xiàn)廢棄物有效利用，減少焚燒，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試菌株：靈芝，經(jīng)形態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)鑒定為赤芝(Ganodermalucidum)，菌種保藏于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所生態(tài)農(nóng)業(yè)研究室。

檳榔莖稈：將整株檳榔分割成25 cm長(zhǎng)度，浸于石灰水中備用。

檳榔莖稈粉末：取部分檳榔莖稈于105 ℃烘干至恒重，粉碎后過200目篩。

母種培養(yǎng)基：馬鈴薯200 g、葡萄糖20 g、硫酸鎂1.5 g、磷酸二氫鉀3 g、瓊脂20 g、水1 L，pH自然。

原種培養(yǎng)基：麥粒96%、石灰4%、含水率60%左右。

篩選培養(yǎng)基：

A：瓊脂20 g、水1 L；

B：瓊脂20 g、水1 L、檳榔粉末(20 g)；

C：瓊脂20 g、水1 L、檳榔粉末(25 g)；

D：瓊脂20 g、水1 L、檳榔粉末(30 g)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1檳榔莖稈成分測(cè)定及酶活測(cè)定

參考《香菇秸稈栽培配方改良及優(yōu)良菌株篩選》[5]中的方法測(cè)定檳榔莖稈中碳、氮、粗灰分、粗纖維含量，參照《飼料中粗蛋白測(cè)定方法GB/T 6432-2018》《飼料中粗脂肪的測(cè)定GB/T 6433-2006》測(cè)定檳榔莖稈的粗蛋白、粗脂肪含量。參考《黑木耳野生種質(zhì)資源遺傳分析與優(yōu)良菌株新基質(zhì)開發(fā)的研究》[6]中的方法測(cè)定木質(zhì)素、纖維素、半纖維素含量，以及木質(zhì)素酶、纖維素酶、半纖維素酶活性。參考《酸性木聚糖酶高產(chǎn)霉菌的篩選及發(fā)酵條件研究》[7]進(jìn)行酸性木聚糖酶活性測(cè)定。參考《不同品種和加工方式對(duì)甘薯糖化特性的影響》[8]進(jìn)行可溶性糖及還原糖含量測(cè)定。

1.2.2檳榔莖稈粉末含量對(duì)靈芝菌絲中多糖、三萜含量的影響

將靈芝菌種分別接種在A、B、C、D四種培養(yǎng)基中，接種直徑為8 mm，置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中暗培養(yǎng)，每個(gè)處理20個(gè)重復(fù)，測(cè)定菌絲生長(zhǎng)速度，記錄菌絲長(zhǎng)勢(shì)，成熟后測(cè)定菌絲體中多糖、三萜含量，測(cè)量方法參考《中華人民共和國藥典》[9]。

1.2.3栽培試驗(yàn)

將充分浸泡后的檳榔莖稈濾干后用聚丙烯塑料袋裝好扎口，于121 ℃滅菌2 h，冷卻后接種50袋，置于25 ℃人工氣候箱中暗培養(yǎng)，觀察菌絲的生長(zhǎng)情況。待菌絲鋪滿后覆土栽培。記錄菌絲體長(zhǎng)勢(shì)，發(fā)菌周期。

1.2.4檳榔栽培靈芝生化指標(biāo)測(cè)定

分別于菌絲生長(zhǎng)至菌包1/4、1/2、3/4、滿包、原基期(靈芝剛長(zhǎng)出白色球狀原基)、菌蕾期(白色球狀開始分化，有凸起產(chǎn)生)、開片期(芝體為腎型，有淡黃色邊緣)、成熟期(彈射孢子)[10]，菌包3～5 cm處取樣品，置于-80 ℃冰箱保存[11-13]。采用蘇州科銘的試劑盒測(cè)定樣品生化指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 檳榔莖桿成分及含量

檳榔莖桿粉末中木質(zhì)素含量為8.27%，纖維素含量為25.51%，半纖維素含量為20.45%，粗蛋白含量為8.29%，粗脂肪含量為3.49%。干燥的檳榔莖稈粉末中總碳占42.37%，總氮僅占0.99%，碳氮比高達(dá)42.80?？傮w來說檳榔莖稈的成分滿足食用菌栽培的碳源需求，可適當(dāng)補(bǔ)充外來氮源。

2.2 不同檳榔粉末濃度下菌絲生長(zhǎng)速度、多糖、三萜含量

由表2可知，A配方的培養(yǎng)基中靈芝菌株僅在菌種塊上出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)萌發(fā)，并未生長(zhǎng)。由表2和圖1可知，B、C、D配方的培養(yǎng)基中菌絲生長(zhǎng)速度基本一致，不具有顯著性差異。隨著檳榔莖稈粉末含量的增加，靈芝菌株的菌絲濃密度顯著提高，肉眼可見；菌絲生長(zhǎng)速度也會(huì)有一定的提升，但不顯著。菌絲體內(nèi)多糖、三萜類物質(zhì)隨檳榔莖稈粉末含量的增加呈顯著上升趨勢(shì)，表明檳榔莖稈粉末的存在可有效促進(jìn)靈芝菌絲對(duì)多糖和三萜類物質(zhì)的合成。

表2 不同濃度檳榔莖稈粉末對(duì)靈芝菌絲體成分的影響

圖1 不同濃度檳榔粉末對(duì)靈芝菌絲體生長(zhǎng)的影響(B:20 g·L-1；C:25 g·L-1；D:30 g·L-1)

圖2 不同階段靈芝生長(zhǎng)情況(A：接種34 d；B：接種48 d；C：接種82 d)

2.3 出芝情況

檳榔莖稈栽培靈芝，菌絲生長(zhǎng)較快，平均發(fā)菌32～36 d可長(zhǎng)滿菌包，發(fā)滿菌包后進(jìn)行覆土，覆土后12～16 d原基分化，經(jīng)原基分化后30～36 d，靈芝子實(shí)體成熟產(chǎn)生孢子，成熟靈芝菌蓋直徑6～12 cm。

2.4 檳榔栽培靈芝生化指標(biāo)

培養(yǎng)原料中所含有的還原糖及總糖是靈芝菌絲生長(zhǎng)的直接能量來源，由圖3可知，檳榔莖稈栽培靈芝的不同階段，可溶性糖及還原糖的含量變化波動(dòng)明顯，顯示出在滿包到原基分化階段可溶性糖含量急劇下降，還原糖含量明顯升高的趨勢(shì)；總體來看可溶性糖的含量趨于平緩略有下降，還原糖含量呈明顯上升趨勢(shì)。結(jié)果表明，檳榔莖稈中所含的糖類物質(zhì)滿足靈芝生長(zhǎng)整個(gè)生育周期。

圖3 基質(zhì)內(nèi)糖含量

木質(zhì)素是靈芝生長(zhǎng)需要主要碳源供給，由圖4可知，在接種萌發(fā)菌絲開始生長(zhǎng)的過程中，木質(zhì)素含量及其酶系活性變化相對(duì)平緩，在原基分化、開片期(彈射孢子之前)其酶活性顯著提高，木質(zhì)素呈快速下降趨勢(shì)；至產(chǎn)孢結(jié)束，木質(zhì)素總體利用率為60%～65%，表明檳榔莖稈所含木質(zhì)素可充分滿足靈芝生長(zhǎng)發(fā)育需求。

圖4 木質(zhì)素含量及木質(zhì)素酶系活性

檳榔莖稈中含有20%～30%的纖維素，是其木質(zhì)素含量的2～3倍，由圖5可知，在靈芝整個(gè)生育過程中纖維素酶系活性相對(duì)平穩(wěn)，纖維素含量穩(wěn)步下降，整個(gè)生長(zhǎng)階段均有良好的利用，整體利用率達(dá)到30%左右。

注：纖維素酶活單位：μg·(min·g)-1；β-葡萄糖苷酶活單位：μmol·(h·g)-1。圖5 纖維素含量及纖維素酶系活性

半纖維素在檳榔莖稈干粉中含量占20%左右，僅次于纖維素含量，是檳榔莖稈的主要成分之一，其變化趨勢(shì)同纖維素變化趨勢(shì)基本一致，整個(gè)生長(zhǎng)階段均有良好的利用，整體利用率達(dá)到40%左右。

圖6 半纖維素含量及酸性木聚糖酶活性

3 討 論

靈芝是耐高溫食藥用菌，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)主要為纖維素、木質(zhì)素。本研究從具有良好栽培潛力的檳榔莖干出發(fā)，探究檳榔莖稈栽培靈芝的營(yíng)養(yǎng)利用規(guī)律及生理特性，結(jié)果表明，檳榔莖干的養(yǎng)分滿足靈芝生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)條件；伴隨檳榔莖干含量的增加，靈芝菌絲體多糖、三萜類物質(zhì)顯著提高；檳榔栽培靈芝相較于橡膠木屑、桉樹木屑、桑枝木屑，在生育周期明顯更短。檳榔莖稈栽培靈芝芝體較小，產(chǎn)量較低，不適宜單獨(dú)生產(chǎn)，將檳榔莖稈的粉末與橡膠木屑混合使用(生育期80～85 d)較橡膠木屑栽培靈芝(生育期85～95 d)縮短了5～10 d，且與純橡膠木屑靈芝產(chǎn)量(干品30～35 g·包-1)、產(chǎn)孢量(干品100～108 g·(10包)-1)無明顯差異。但檳榔莖干縮短靈芝栽培周期、提高靈芝菌絲體多糖、三萜類物質(zhì)含量的生物機(jī)理還不明確，有待于進(jìn)一步研究。

本實(shí)驗(yàn)研究了檳榔對(duì)靈芝生長(zhǎng)的影響，為進(jìn)一步提升檳榔莖稈利用率，減少焚燒對(duì)環(huán)境的破壞，縮短靈芝生產(chǎn)周期提供參考依據(jù)。為開發(fā)新的食用菌栽培基質(zhì)開拓了思路，以往栽培木腐食用菌多從雙子葉植物出發(fā)研究，少見以單子葉植物作為栽培基質(zhì)原料進(jìn)行研究，本研究為單子葉植物(棕櫚類植物)作為食用菌栽培基質(zhì)提供了理論支持。