水溶性生物基磺酸鹽營(yíng)養(yǎng)液在食用菌培養(yǎng)上的應(yīng)用研究

尹應(yīng)武 李德中 馬杜媚 蘇建宇 熊麗萍 劉小舟 孫 瑞

水溶性生物基磺酸鹽營(yíng)養(yǎng)液在食用菌培養(yǎng)上的應(yīng)用研究

尹應(yīng)武1李德中2馬杜媚1蘇建宇3*熊麗萍4劉小舟5孫 瑞5

（1. 廈門(mén)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，福建 廈門(mén) 361005；2. 西南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，重慶 400700；3. 寧夏大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，銀川 750021；4. 寧夏職業(yè)技術(shù)學(xué)院，銀川 750021；5. 北京紫光英力化工技術(shù)有限公司，北京 100085）

首次利用水溶性生物基磺酸鹽作為主要成分制作一種低成本和營(yíng)養(yǎng)增強(qiáng)型的食用菌新型營(yíng)養(yǎng)液，用于糙皮側(cè)耳（平菇）液體培養(yǎng)和栽培。試驗(yàn)結(jié)果為：該營(yíng)養(yǎng)液既適用于糙皮側(cè)耳液體培養(yǎng)，也可作為添加劑用于糙皮側(cè)耳栽培，不僅能促進(jìn)增產(chǎn)，還可改善食用品質(zhì)。

水溶性生物基磺酸鹽；食用菌；液體培養(yǎng)；固體培養(yǎng)效果

隨著人民生活水平的顯著提高，食用菌以較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和獨(dú)特的風(fēng)味日益受到消費(fèi)者青睞，已經(jīng)成為我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中僅次于糧、菜、果之后的第四大產(chǎn)業(yè)[1]。食用菌是不含葉綠素的異養(yǎng)微生物，生長(zhǎng)發(fā)育依靠菌絲降解生物質(zhì)等獲得營(yíng)養(yǎng)，菌絲體擴(kuò)繁后，再發(fā)育為成熟的子實(shí)體。菌絲體是食用菌子實(shí)體的基本營(yíng)養(yǎng)源，更是具有大規(guī)模生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)價(jià)值的營(yíng)養(yǎng)食品。與其他微生物一樣，充足的營(yíng)養(yǎng)和能量保障是食用菌菌絲體快速生長(zhǎng)繁殖的前提，菌絲生長(zhǎng)速度和產(chǎn)量與培養(yǎng)基密切相關(guān)[2, 3]。

水溶性生物基磺酸鹽是以作物秸稈、樹(shù)木枝條等農(nóng)林廢棄物為原料，利用SO3/DCE 體系磺化后經(jīng)Ca(OH)2或NH3·H2O中和得到的生物基硫酸單酯鹽，既保持了纖維素、木質(zhì)素本身的高分子結(jié)構(gòu)，又具備良好的水溶性和高分子膠粘性，可被微生物充分利用。已有研究表明，沙土中添加 2%生物質(zhì)磺酸鈣，土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀、速效磷的含量和土壤微生物均可顯著增加[4]?？梢?jiàn)，水溶性生物基磺酸鹽能夠作為營(yíng)養(yǎng)和能量的有效來(lái)源，促進(jìn)微生物生長(zhǎng)和繁殖。

目前，利用水溶性生物基磺酸鹽對(duì)食用菌進(jìn)行液體培養(yǎng)或栽培的研究未見(jiàn)報(bào)道。筆者首次利用水溶性生物基磺酸鹽營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行多種培養(yǎng)基配方的食用菌液體培養(yǎng)和栽培應(yīng)用研究，希望對(duì)食用菌培養(yǎng)基開(kāi)發(fā)和產(chǎn)量提升有所助益，為今后進(jìn)一步開(kāi)發(fā)水溶性生物基磺酸鹽作為添加劑栽培食用菌提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試糙皮側(cè)耳（平菇）菌種‘黑平王’由寧夏農(nóng)業(yè)學(xué)校食用菌生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)中心提供。主要試劑生物基磺酸鹽由北京紫光英力化工技術(shù)有限公司提供。

1.2 水溶性生物基磺酸鹽用于平菇液體培養(yǎng)試驗(yàn)

菌種活化：將菌種轉(zhuǎn)接至PDA（葡萄糖20 g，去皮馬鈴薯200 g，pH自然，水1 000 mL）培養(yǎng)基試管斜面上，在25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至菌絲滿管，隨后將菌種從試管轉(zhuǎn)接到直徑90 mm的平板上，待菌絲長(zhǎng)滿平板后用直徑為6 mm的打孔器打孔接種到液體發(fā)酵培養(yǎng)基中。

水溶性生物基磺酸鹽液體發(fā)酵培養(yǎng)基配方優(yōu)化：以A生物基磺酸鈣、B生物基磺酸銨和C磷酸二氫鉀為液體發(fā)酵營(yíng)養(yǎng)源，對(duì)生物基磺酸鹽菌種液體發(fā)酵培養(yǎng)基配方進(jìn)行優(yōu)化，A、B和C的不同添加量見(jiàn)表1。采用直徑為6 mm的打孔器，將PDA菌種塊打孔接種于裝有100 mL優(yōu)化液體培養(yǎng)基的250 mL錐形瓶中，于28 ℃、150 r/min培養(yǎng)搖床上振蕩培養(yǎng)7天，80目銅篩網(wǎng)過(guò)濾菌絲后用無(wú)菌水洗滌2遍，收集菌絲放入凍干機(jī)內(nèi)凍干稱(chēng)重即得到生物量數(shù)據(jù)。

表1 液體發(fā)酵培養(yǎng)基不同配方的營(yíng)養(yǎng)成分添加量

1.3 水溶性生物基磺酸鹽作為添加劑的栽培試驗(yàn)

對(duì)照組采用當(dāng)?shù)仄焦皆耘嗯浞剑河衩仔?00 g，麩皮180 g，碳酸鈣10 g，石灰10 g，水1 L。試驗(yàn)組配方在對(duì)照組配方基礎(chǔ)上，將1L水替換為生物基磺酸鹽營(yíng)養(yǎng)液（生物基磺酸鈣 39.2 g，生物基磺酸銨55.6 g，磷酸二氫鉀 2 g，調(diào)節(jié)pH為7，定容1 L），其余配料相同。

配料拌勻后放置24 h，采用17×33（cm）聚丙烯袋裝料，每袋裝料1 000 g。121 ℃滅菌150 min，冷卻后轉(zhuǎn)移到超凈工作臺(tái)，接種糙皮側(cè)耳栽培種，每配方3次重復(fù)。測(cè)定兩種栽培條件下的糙皮側(cè)耳第一潮產(chǎn)量、第二潮產(chǎn)量和總產(chǎn)量，以及營(yíng)養(yǎng)成分含量和重金屬殘留量，并進(jìn)行比較評(píng)價(jià)。

1.4 數(shù)據(jù)測(cè)定和處理

產(chǎn)量測(cè)定：采集不同配方的鮮平菇，烘干稱(chēng)重。品質(zhì)（營(yíng)養(yǎng)成分含量）測(cè)定：粗蛋白含量采用GB/T15673-2009 微量凱式定氮法測(cè)定，粗脂肪含量采用GB/T 15674-2009的方法測(cè)定，總糖含量采用GB/T15672-2009 的方法測(cè)定，水分含量采用GB/T 5009.3-2010 的方法測(cè)定。

子實(shí)體重金屬殘留量測(cè)定：鉛、鎘、汞和砷微量元素含量檢測(cè)，委托寧夏公眾第三方檢測(cè)公司進(jìn)行。鉛含量采用 GB 5009.12-2017 原子吸收光譜法測(cè)定，鎘含量采用 GB 5009.15-2014原子吸收光譜法測(cè)定，總汞含量采用 GB /T 5009.17-2014 原子熒光測(cè)定。

相關(guān)數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 19.0 軟件進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同培養(yǎng)基配方平菇液體培養(yǎng)的表現(xiàn)

從圖1可知，當(dāng)生物基磺酸鈣的添加量為4.3 g/100 mL，磷酸二氫鉀的添加量為0.2 g/100 mL時(shí)（配方1～8），逐漸增加生物基磺酸銨的添加量（從1 g/100 mL 到 8 g/100 mL，），‘黑平王’菌絲體干重呈先增加后減少趨勢(shì)，銨鹽的添加量為 6 g/100 mL 時(shí)，菌絲體干重達(dá)到最大（配方6）；銨鹽添加量為8 g/100 mL 時(shí)（配方8），菌絲體干重急劇下降。

單一生物基磺酸鹽與磷酸二氫鉀復(fù)配作為液體培養(yǎng)基時(shí)（配方9和配方10），菌絲的生長(zhǎng)弱于生物基磺酸鈣鹽與生物基磺酸銨鹽復(fù)合物。配方11～15的結(jié)果則顯示磷酸二氫鉀的適宜添加量為0.25 g/100 mL。因此，優(yōu)化黑平王菌絲體液體培養(yǎng)基配方的添加量為：A生物基磺酸鈣4.3 g/100 mL、B生物基磺酸銨6 g/100 mL、C磷酸二氫鉀0.2 g/100 mL。優(yōu)化配方6、優(yōu)化配方14和優(yōu)化配方15的菌絲干重分別達(dá)到0.96 g、0.97 g、0.94g，顯著高于其他處理，表明三種優(yōu)化配方具有增產(chǎn)效果。

注：圖中不同字母表示不同處理間差異顯著（P﹤0.05）。

2.2 不同培養(yǎng)基配方平菇固體培養(yǎng)的表現(xiàn)

第一、二潮子實(shí)體產(chǎn)量，添加水溶性生物基磺酸鹽的配方分別為151.17±8.69 g和131.70±3.16 g，相較于傳統(tǒng)配方的104.03±6.09 g和91.10±5.47 g，分別增長(zhǎng)45%和44%。總產(chǎn)量，添加生物基磺酸鹽的配方為282.87±11.78 g，極顯著高于對(duì)照的195.13±6.37 g。

兩種配方的平菇品質(zhì)分析結(jié)果（表2）表明，試驗(yàn)組較對(duì)照組粗蛋白平均增加16.2%，粗脂肪平均減少10.5 %，總糖平均減少32.4 %。

重金屬含量是食品安全的關(guān)注重點(diǎn)，本試驗(yàn)所得子實(shí)體重金屬測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)國(guó)家食用菌衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)及食品安全標(biāo)準(zhǔn)[5, 6]，平菇鮮菇的重金屬含量要求：鉛含量≤1 mg/kg，鎘含量≤0.2 mg/kg，鉻含量≤0.5 mg/kg，汞含量≤0.1 mg/kg，砷含量≤0.5 mg/kg。本試驗(yàn)得到的平菇子實(shí)體的各項(xiàng)重金屬含量均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

表2 平菇子實(shí)體3種營(yíng)養(yǎng)成分含量

注：數(shù)據(jù)為3次平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；**表示試驗(yàn)組與對(duì)照組間的差異極顯著（< 0.01）。表3同。

表3 平菇子實(shí)體重金屬含量分析結(jié)果

3 討 論

本文首次采用價(jià)格低廉、易被生物吸收的水溶性生物基磺酸鹽用于食用菌液體培養(yǎng)和固體培養(yǎng)。通過(guò)比較液體培養(yǎng)基不同水溶性生物基磺酸鹽添加量與菌絲體干重的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)以水溶性生物基磺酸鈣鹽、銨鹽搭配磷酸二氫鉀為主要成分的液體培養(yǎng)基可以較好地滿足菌絲體快速生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)需求，且營(yíng)養(yǎng)平衡，有望替代現(xiàn)有的液體培養(yǎng)基。

在平菇代料培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，生物基磺酸鹽營(yíng)養(yǎng)液摻入玉米芯栽培料的新型固體培養(yǎng)料配方下的平菇產(chǎn)量比傳統(tǒng)配方增加約45%，蛋白質(zhì)增加16.2%，粗脂肪減少10.5%，總糖減少32.4%。脂肪和糖類(lèi)化合物含量的減少使平菇品質(zhì)更符合現(xiàn)代健康飲食要求。證明生物基磺酸鹽作為營(yíng)養(yǎng)添加劑加入到傳統(tǒng)食用菌栽培配方中，不僅能促進(jìn)增產(chǎn)，還可改善食用品質(zhì)。且栽培得到的平菇子實(shí)體鉛、鎘、鉻、汞和砷等重金屬含量均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，滿足食品安全相關(guān)要求。

本文以水溶性生物基磺酸鹽為試驗(yàn)材料，綜合進(jìn)行食用菌液體培養(yǎng)和固體栽培試驗(yàn)，以期為新型水溶性生物基磺酸鹽營(yíng)養(yǎng)源用于食用菌培養(yǎng)提供技術(shù)參考，有助于促進(jìn)大規(guī)模、低成本、高品質(zhì)食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

[1] 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查司. 2017中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒[M]. 北京: 中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社, 2017: 104.

[2] 李婷婷, 馬蓉麗, 成妍, 等. 中國(guó)蔬菜基質(zhì)栽培研究新進(jìn)展[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 3(04): 30-34.

[3] 陳必琴. 無(wú)公害復(fù)合營(yíng)養(yǎng)液在食用菌上的應(yīng)用研究[J]. 林業(yè)科技通訊, 2018(05): 77-79.

[4] 陳亞蘭, 保雄偉, 尹應(yīng)武, 等. 生物質(zhì)磺酸鈣對(duì)荒漠土壤的改良效果[J]. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2019, 46(05): 853-858.

[5] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部, 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì). GB 7096-2003 食用菌衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2004.

[6] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部. GB 2762-2012 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2013.

Study on water-soluble biomass sulfonate as a liquid culture medium for mushroom

Yin Yingwu1Li Dezhong2Ma Dumei1Su Jianyu3*Xiong Liping4Liu Xiaozhou5Sun Rui5

（1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen, Fujian 361005, China; 2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Xinan University, Chongqin 400700, China; 3. School of Life Sciences, Ningxia University, Yinchuang, Ningxia 750021; China; 4. Ningxia Vocational and Technical School, Yinchuang, Ningxia 750021, China; 5 Beijing Ziguang Yingli Chemical Technology Co., Ltd, Beijing 100085, China）

In this paper, the water-soluble biomass sulfonate was used as the main component to produce a low-cost, nutrition enhanced and novel nutrient solution for edible mushrooms. The results showed that the nutrient solution was not only suitable for liquid culture of edible mushrooms, but also suitable for solid culture of edible mushrooms. The edible mushroom products obtained by cultivation are green and safe, and can meet the requirements of organic food standards.

biomass sulfonates; edible mushrooms; liquid culture; solid culture

S646

B

2095-0934（2021）02-144-04

寧夏重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（科技惠民）2016KJHM24；寧夏回族自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目2017BY081；寧夏回族自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目2018BFG02016

尹應(yīng)武（1962—），男，教授，主要從事生物質(zhì)材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究。

。E-mail：ywyin@xmu.edu.cn；su_jy@nxu.edu.cn。