基于桃木屑的配方與工藝對(duì)平菇生長的影響

熊嘉瑩，丁紅偉，陳青君，張國慶，劉桂平

（1農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 102206；2北京仟佰家食用菌種植專業(yè)合作社，北京 101207）

0 引言

平菇(Pleurotus ostreatus)，學(xué)名糙皮側(cè)耳，是世界上廣泛栽培的食用菌，同時(shí)也是中國重要的商業(yè)化食用菌之一[1]。據(jù)報(bào)道，其產(chǎn)量在中國所有食用菌中占據(jù)第三位[2]。平菇具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，含豐富的蛋白質(zhì)、維生素、海藻糖及礦物質(zhì)元素，其蛋白多糖體對(duì)癌細(xì)胞具有較強(qiáng)的抑制作用，能夠增強(qiáng)人體的免疫功能[3]。平菇生產(chǎn)中多采用發(fā)酵料或熟料栽培[4]，發(fā)酵料栽培生產(chǎn)成本較低，便于農(nóng)家種植，熟料栽培滅菌成本高，環(huán)境衛(wèi)生要求嚴(yán)格，適合于標(biāo)準(zhǔn)化周年種植。北京近年采用的發(fā)酵料加短時(shí)高溫制棒工藝，在降低能源成本和有效殺滅病蟲的同時(shí)也提高了后期蘑菇的質(zhì)量[4]?；诒本┢焦鹊貐^(qū)豐富的桃樹枝杈資源結(jié)合不同的配方和工藝研究平菇種植，對(duì)當(dāng)?shù)靥夷拘祭镁哂兄笇?dǎo)意義。中國木屑栽培平菇起步于20世紀(jì)40年代初期[5]，1936年前后，中國食用菌專家黃范希進(jìn)行了瓶栽平菇試驗(yàn)[6]。20世紀(jì)初期意大利人首次采用木屑為原料進(jìn)行平菇栽培的試驗(yàn)研究，20世紀(jì)初歐洲的一些國家和日本開始采用鋸木屑來栽培平菇并獲得了成功[7]。中國北方大量種植楊樹，砍伐后一些樹枝和根段，經(jīng)曬干粉碎可用作栽培平菇的培養(yǎng)料，據(jù)高繼俊等[8]的試驗(yàn)結(jié)果表明主料木屑78%的試驗(yàn)配方生物轉(zhuǎn)化率為92%，栽培成功率和轉(zhuǎn)化率都較低。野生構(gòu)樹耐干旱、貧瘠，由于其速生不能成才，砍伐后用構(gòu)樹木屑為主料用于平菇栽培，平菇菌絲潔白健壯，發(fā)菌速度快，污染率低，生物轉(zhuǎn)化率達(dá)到105.77%～110.20%[9]。黨兆霞等[10]以葡萄一年生枝條采用袋栽法栽培平菇，葡萄枝條木屑為62%～67%是平菇袋栽培養(yǎng)料的最佳添加量。平谷是北京大桃的主產(chǎn)地，桃樹面積約1466.67 hm2，年產(chǎn)桃枝約150000 t，桃樹枝杈的利用成為當(dāng)?shù)卣h(huán)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)工作之一[11]。平菇是一種典型的白腐型真菌，具有選擇性降解木質(zhì)纖維素中木質(zhì)素成分的能力[12]，但對(duì)于利用桃木屑種植平菇的研究鮮有報(bào)道。本研究采用不同桃木屑的配方，結(jié)合熟料、發(fā)酵料加短時(shí)高溫2種制棒工藝，研究栽培基質(zhì)理化特性、子實(shí)體產(chǎn)量和品質(zhì)，為當(dāng)?shù)氐钠焦礁咝г耘喾绞教峁┬碌牟呗浴?/p>

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)配方和制棒工藝設(shè)計(jì) 如表1所示。

表1 平菇配方與工藝實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) %

1.1.2 供試菌株‘平菇灰美2號(hào)’引自北京市農(nóng)林科學(xué)院植保所。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程 熟料滅菌工藝：按配方比例稱重，充分預(yù)濕，用裝袋機(jī)裝袋，單方向套環(huán)袋口，單袋濕重2 kg，每個(gè)配方450袋，高壓滅菌，當(dāng)溫度升至126℃計(jì)時(shí)2 h；冷卻接種，養(yǎng)菌，日光溫室出菇。

發(fā)酵料短時(shí)高溫工藝：按配方比例稱重，混合后充分預(yù)濕發(fā)酵6天，當(dāng)料溫不再升高，看到大量放線菌時(shí)，用拌料機(jī)混合均勻，適量補(bǔ)水，裝袋機(jī)裝袋，每個(gè)配方450袋，常壓滅菌100℃、4 h，冷卻后接種，養(yǎng)菌，日光溫室出菇。

1.2.2 樣品采集 分別在2種工藝混料后的建堆期(BM)、滅菌期(Ster-p)、菌絲長滿(Filling)、原基形成(Pinning)、一潮菇結(jié)束(1stFlush)、二潮菇結(jié)束(2ndFlush)等6個(gè)時(shí)期采集培養(yǎng)料樣品。建堆期取樣方法為多點(diǎn)取樣，其他時(shí)期為隨機(jī)選取3個(gè)菌棒打碎混勻取樣。

1.2.3 培養(yǎng)料理化性質(zhì)測定 pH計(jì)測定培養(yǎng)料pH；干燥稱重法測定樣品的含水量；凱氏定氮儀測定含氮量；灼燒法計(jì)算樣品的灰分；所有樣品重復(fù)3次。

1.2.4 培養(yǎng)料木質(zhì)纖維素酶活測定 使用DNS法測定粗酶液的濾紙纖維素酶活性和木聚糖酶活性[13]；ABTS法[14]檢測粗酶液的漆酶活性。粗酶液提?。喝?.0 g樣品，加入30 mL的生理鹽水，25℃、220 r/min振蕩搖2 h，4層紗布過濾后，12000 r/min、4℃離心10 min，收集上清即為粗提酶液。

1.2.5 子實(shí)體農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量測定 子實(shí)體八九分熟時(shí)，測定第一、二潮菇的產(chǎn)量，游標(biāo)卡尺記錄菌蓋直徑、厚度；菌柄長度、直徑；單朵橫徑、縱徑；電子秤稱子實(shí)體重量。

1.2.6 子實(shí)體的品質(zhì)分析方法 干重法測定子實(shí)體的含水量；索氏提取法測定粗脂肪含量[15]；全凱氏定氮法[16]測定粗蛋白含量；茚三酮法[17]測定氨基酸含量。

上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS19.0進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方和工藝在不同時(shí)期的培養(yǎng)料理化性狀

培養(yǎng)料中的水分是基質(zhì)有機(jī)物分解的保障。由圖1可知，從混料建堆到滿袋，3個(gè)配方和2種工藝的培養(yǎng)料基質(zhì)含水量均保持平穩(wěn)，滿袋時(shí)期達(dá)到最大值。從滿袋時(shí)期到一潮菇結(jié)束含水量逐漸降低，表明出菇消耗了基質(zhì)內(nèi)的水分。添加木屑配方水分降低幅度較大，尤其是添加70%木屑的配方一潮菇時(shí)期含水量僅為50%左右，顯著的低于對(duì)照配方的58%，表明木屑的保水性較差。

圖1 不同配方工藝在不同時(shí)期的理化性質(zhì)變化

各配方和工藝的含氮量在0.84%～1.54%范圍，以預(yù)濕建堆時(shí)期最大、滅菌時(shí)顯著降低，發(fā)酵料工藝略高于熟料工藝。

灰分含量從混料期到一潮菇出菇結(jié)束呈現(xiàn)遞增趨勢，以發(fā)酵料工藝顯著高于熟料工藝，這可能與早期發(fā)酵過程培養(yǎng)料有機(jī)物損失有關(guān)；熟料工藝中S-5灰分高于S-7，發(fā)酵料工藝中也是同樣規(guī)律，這可能與一潮菇的產(chǎn)量高低有關(guān)。

不同配方工藝的pH在混料期最高，在8.06～9.06之間，以發(fā)酵料工藝略高于熟料工藝，滅菌時(shí)期、滿袋時(shí)期均顯著降低；滿袋時(shí)期至一潮菇時(shí)期pH變化不大，均在5.5左右。

綜上所述，發(fā)酵工藝培養(yǎng)料的含氮量、pH以及灰分都比較高，添加木屑的配方在培養(yǎng)料保水性能上有所降低。

2.2 不同配方和工藝培養(yǎng)料木質(zhì)纖維素酶活的變化

圖2表明，在混料期和滅菌期沒有檢測出不同配方和工藝的木質(zhì)纖維素酶活性。當(dāng)接種平菇后，菌絲長滿袋時(shí)各處理的漆酶活性達(dá)到最高，纖維素酶活隨著菌絲滿袋后呈波動(dòng)式上升的趨勢，木聚糖酶活也呈波動(dòng)式變化。同一個(gè)配方下熟料工藝的纖維素酶活要高于發(fā)酵工藝，木聚糖酶活的變化沒有明顯的規(guī)律，而漆酶酶活則以發(fā)酵工藝顯著高于熟料工藝，表明平菇菌絲對(duì)發(fā)酵后的培養(yǎng)料的木質(zhì)素利用能力顯著提高；熟料工藝不同的配方以添加50%、70%木屑配方的纖維素酶活和木聚糖酶活要高于對(duì)照配方，但發(fā)酵料工藝這兩種酶活在配方之間沒有明顯規(guī)律。對(duì)照配方無論采用哪種工藝，在菌絲滿袋時(shí)其漆酶的活性都表現(xiàn)較高的水平，而木屑配方顯著低于對(duì)照。綜合分析，以桃木屑為主料的配方，纖維素酶活和木聚糖酶活顯著提高，對(duì)照則以漆酶活性在菌袋發(fā)滿期活性最高。發(fā)酵工藝的平菇培養(yǎng)料表現(xiàn)出較高的漆酶活性，有助于平菇對(duì)木質(zhì)素的利用。

圖2 不同配方不同時(shí)期木質(zhì)纖維素酶活的變化

2.3 不同配方和工藝子實(shí)體的農(nóng)藝性狀

表2是一潮菇子實(shí)體的農(nóng)藝性狀，平菇子實(shí)體分支數(shù)除了F-7其他的都在9.24～10.53個(gè)之間，F(xiàn)-7僅有6.82個(gè)，可能與其配方中木屑比例較高有關(guān)；單朵重最大為S-7、S-5均為0.17 kg，最小是F-7為0.1 kg，熟料工藝優(yōu)于發(fā)酵料工藝；菌蓋直徑F-7、S-7、S-5最為大，分別為5.5、5.4、5.4 cm，F(xiàn)-CK菌蓋直徑最小為3.7 cm，菌蓋直徑以添加木屑的配方大于對(duì)照配方。

表2 不同工藝和配方平菇一潮菇子實(shí)體農(nóng)藝性狀

菌蓋厚度不同配方和工藝之間差異不顯著，變化范圍在1.1 cm～1.2 cm。菌柄長度熟料工藝大于發(fā)酵料工藝，熟料工藝的3個(gè)配方范圍為4.6 cm～5.8 cm，發(fā)酵工藝范圍為4.1 cm～4.7 cm之間。2種工藝菌柄直徑在1.2 cm～1.3 cm，差異不顯著。單朵縱徑最大值為FCK12cm、最小值為F-79.5cm，其他處理為10cm～11cm差異不顯著。單朵橫徑最大值為S-7、最小為F-7，其他實(shí)驗(yàn)組為12 cm～13 cm差異不顯著。總體上，菌蓋厚度、菌柄直徑、單朵縱橫經(jīng)在不同配方和工藝中變化不大。

圖3是不同配方工藝的第一、二潮菇產(chǎn)量與生物學(xué)效率，可以看出，熟料工藝S-5和發(fā)酵料工藝的F-5產(chǎn)量都高于對(duì)照，產(chǎn)量分別為132.7 kg和137.6 kg，生物轉(zhuǎn)化效率分別為60.1%和63.1%，表明添加55%木屑的配方采用兩種工藝均獲得了較高的產(chǎn)量，但隨著F-7、S-7配方木屑比例增加至70%時(shí)，產(chǎn)量有所下降。

圖3 不同配方和工藝平菇產(chǎn)量和生物學(xué)效率

2.4 不同配方和工藝子實(shí)體的品質(zhì)分析

圖4表明，平菇子實(shí)體含水量熟料工藝S-CK、S-5、S-7在88%～89%范圍，發(fā)酵工藝組在83%～89%范圍，熟料工藝比發(fā)酵料工藝更有助于維持子實(shí)體的含水量。

圖4 不同配方和工藝平菇子實(shí)體的品質(zhì)分析

粗脂肪含量最高的是S-7、F-7分別達(dá)到2.05%和2.1%，遠(yuǎn)高于S-5、F-5以及對(duì)照，表明添加桃木屑越多粗脂肪的含量也越高；S-5、F-5和S-CK、F-CK對(duì)照組相比差異不顯著，表明添加桃木屑在55%水平時(shí)對(duì)子實(shí)體粗脂肪含量影響不顯著。粗蛋白含量在不同配方工藝中變化范圍為19.1%～21.57%，差異不顯著。熟料工藝中總氨基酸含量為S-7>S-5>S-CK在14.89%～10.75%范圍，發(fā)酵料工藝中總氨基酸含量為F-5>F-7>F-CK在15.36%～11.54%范圍，表明添加木屑可以顯著提高子實(shí)體氨基酸含量，采用發(fā)酵料工藝的子實(shí)體總氨基酸略高于熟料工藝。

另外，Glu、Val、Asp三種氨基酸在添加木屑后顯著提高，谷氨酸是生物機(jī)體氮代謝的產(chǎn)物之一，也是人體所需的必要氨基酸，子實(shí)體的風(fēng)味與谷氨酸含量多少有關(guān)，由圖5可知，熟料工藝中谷氨酸含量S-7>S-5>S-CK，發(fā)酵料工藝中F-7>F-5>F-CK，與總氨基酸含量排序基本一致，無論哪種工藝，只要添加桃木屑的配方都有助于增加平菇子實(shí)體的谷氨酸含量。

圖5 不同配方和工藝平菇子實(shí)體氨基酸含量分析

3 討論

本實(shí)驗(yàn)采用熟料工藝、發(fā)酵料短時(shí)高溫工藝，以添加55%桃木屑栽培平菇獲得了良好的栽培效果，一、二潮菇生物轉(zhuǎn)化效率達(dá)到60.1%和63.1%。發(fā)酵工藝有利于培養(yǎng)料含氮量、pH以及灰分的提高，由于發(fā)酵，木屑培養(yǎng)料軟化，降低了裝袋時(shí)對(duì)塑料膜的扎破率，但隨著添加木屑比例的增加，培養(yǎng)料保水性能有所降低，一潮菇時(shí)70%木屑配方的含水量降至55%。研究表明培養(yǎng)料的水分含量與產(chǎn)量密切相關(guān)[18]，木屑的保水性能較差，生產(chǎn)中需要充分預(yù)濕和調(diào)整配方比例。另外，基質(zhì)的顆粒大小也會(huì)影響持水保水的性能[19]，本實(shí)驗(yàn)采用木屑為長6 mm～15 mm、寬1 mm～3 mm、厚1 mm～3 mm大小的顆粒，尚有改進(jìn)的空間，合適的木屑粒徑還有待于篩選。

培養(yǎng)料的活力除了與基質(zhì)理化性狀有關(guān)，還與菌絲降解基質(zhì)的各種酶活性密切相關(guān)。本實(shí)驗(yàn)以桃木屑為主料的配方采用熟料工藝，其滿袋期、一潮菇期的纖維素酶和半纖維素酶的活性較高，這與劉朝貴等[20]研究濾紙纖維素酶在菇蕾時(shí)期酶活性出現(xiàn)峰值、張瑞等[21]研究木聚糖酶在幼菇期達(dá)致峰值的結(jié)果基本一致。申進(jìn)文等[13]對(duì)平菇漆酶的研究證實(shí)，平菇在菌絲生長的滿袋期漆酶活性最高，進(jìn)而在第一、二潮菇的間期漆酶活性出現(xiàn)次高峰。本實(shí)驗(yàn)的兩種工藝三個(gè)配方的滿袋期均表現(xiàn)出較高的漆酶活性，但第一、二潮菇時(shí)沒有高峰，這可能與原料、取樣節(jié)點(diǎn)等有關(guān)。

通常培養(yǎng)料成分會(huì)影響到子實(shí)體的性狀，王慶武等[22]研究表明，不同豆秸添加量平菇出菇農(nóng)藝性狀差別明顯。本實(shí)驗(yàn)表明子實(shí)體單朵重以熟料工藝大于發(fā)酵料工藝，菌蓋直徑以添加木屑的配方大于對(duì)照配方，但菌蓋厚度、菌柄直徑、單朵縱橫經(jīng)在不同配方和工藝中變化不大。當(dāng)木屑添加量為50%時(shí)，熟料工藝和發(fā)酵料工藝都可獲得較高的產(chǎn)量，但隨著木屑比例添加至70%時(shí)，產(chǎn)量都有所下降。

在平菇的栽培過程中，因栽培原料的不同對(duì)子實(shí)體品質(zhì)影響的報(bào)道有許多，據(jù)胡燕[23]的報(bào)道，添加花椒子渣70%時(shí)其子實(shí)體的粗脂肪含量最低1.7%，覃寶山等[24]的研究發(fā)現(xiàn)采用板栗苞殼為主料栽培平菇時(shí)，添加棉籽殼比添加稻草更有助于平菇粗脂肪含量的提高。根據(jù)王治江等[25]的報(bào)道當(dāng)馬鈴薯渣的添加量為1%時(shí)，與對(duì)照相比，平菇子實(shí)體的總糖、粗蛋白、Vc含量提高，粗脂肪、粗纖維、粗灰分等含量降低。本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，不同配方中添加桃木屑越多子實(shí)體粗脂肪含量越多，添加70%的桃木屑其子實(shí)體粗脂肪含量高達(dá)2%左右，總氨基酸含量也是隨著桃木屑比例增加而增加，尤其是谷氨酸含量。不同工藝中以發(fā)酵料工藝的品質(zhì)指標(biāo)略高于熟料工藝。因此，適當(dāng)添加桃木屑并以發(fā)酵料工藝生產(chǎn)菌棒是當(dāng)?shù)仄焦桨l(fā)展的一個(gè)技術(shù)策略。

4 結(jié)論

桃木屑用于平菇生產(chǎn)的最佳配方和生產(chǎn)工藝為：添加55%的桃木屑結(jié)合熟料或發(fā)酵料短時(shí)高溫工藝制作平菇菌棒，其產(chǎn)量、品質(zhì)均佳。