利用杏鮑菇菌渣栽培豬肚菇的配方優(yōu)化*

張志鴻

（漳州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，福建 漳州 363000）

巨大革耳[Panus giganteus（Berk.） Comer] 又被稱作大杯蕈、大杯傘、豬肚菇、筍菇等，隸屬于擔(dān)子菌門（Basidiomycota） 擔(dān)子菌綱（Basidiomycetes）多孔菌目（Polyporales） 多孔菌科（Polyporaceae）革耳屬（Panus）[1-2]。豬肚菇味道鮮美，營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)的含量高達(dá)18.5%；含16 種以上氨基酸，其中包含所有的必需氨基酸，且必需氨基酸總量高達(dá)43%；同時(shí)富含鈉（Na）、鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、鐵（Fe）、鋅（Zn） 等元素[3-4]。

豬肚菇野外發(fā)生于25 ℃～30 ℃氣溫條件中，常見于土壤潮濕、空氣濕潤涼爽的林間空地上，最早由福建省三明真菌研究所從野生菌株分離而得，經(jīng)過多年馴化，已成為1 個(gè)人工栽培品種[5]。目前國內(nèi)對豬肚菇栽培技術(shù)、菌株篩選及營養(yǎng)生化等方面都進(jìn)行了一定的研究[6-9]。豬肚菇具較高的營養(yǎng)價(jià)值，是良好的菌類蛋白源，有很好的開發(fā)利用前景。

混料設(shè)計(jì)在冶煉、制藥等工業(yè)和食品加工中都被廣泛應(yīng)用。通過混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以得到最佳的混合比例，使目標(biāo)特性增強(qiáng)，達(dá)到理想效果。在一些食用菌生產(chǎn)相關(guān)研究中報(bào)道過混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過試驗(yàn)分析確定最佳配方以指導(dǎo)生產(chǎn)[10-12]。

杏鮑菇菌渣是工廠化生產(chǎn)杏鮑菇的剩余產(chǎn)物。杏鮑菇生產(chǎn)通常采用高營養(yǎng)配方，人工溫控精細(xì)化管理，只收獲一潮菇，菌渣中的營養(yǎng)剩余較多，是可再次利用的優(yōu)良原料。而且杏鮑菇生產(chǎn)量較大，并已實(shí)現(xiàn)周年化生產(chǎn)，因此菌渣的產(chǎn)生不受生產(chǎn)季節(jié)的影響，原料收集簡單。用杏鮑菇菌渣栽培毛木耳、草菇和雙孢蘑菇已有較多的報(bào)道[13-15]，而用其栽培豬肚菇還未見報(bào)道。利用混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，研究杏鮑菇菌渣栽培豬肚菇的可行性和最佳混合比例，可以提高資源利用率，同時(shí)降低生產(chǎn)成本，提高效益，增加收入。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 培養(yǎng)料

杏鮑菇栽培配方中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：木屑32%、玉米芯32%、麥皮20%、玉米粉8%、豆粕8%。

1） 杏鮑菇采收后，將清出庫房的菌包經(jīng)脫袋、粉碎，直接作為栽培豬肚菇的原料。

2） 木屑為木材廠生產(chǎn)家具的下腳料，原材料是闊葉樹種。

3） 棉籽殼是新疆棉花采收后的剩余物，于經(jīng)銷商處購買。

4） 麥皮和豆粕均為飼料品，從市場中購買。玉米粉是由玉米顆粒粉碎、加工所得。

5） 輕質(zhì)碳酸鈣由福建龍巖石灰廠生產(chǎn)。

1.1.2 供試菌株

試驗(yàn)菌株為漳州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所保藏的豬肚菇5 號菌株。

1.2 方法

1.2.1 配方設(shè)計(jì)方法

采用有上、下限控制的極端頂點(diǎn)混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，利用DPS 軟件計(jì)算，得到混料試驗(yàn)方案[16]。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐設(shè)定各因子的上限、下限值（配方中各組分均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示）：X1為杏鮑菇菌渣0～50%，X2為棉籽殼0～25%，X3為木屑10%～45%，X4為麥皮10%～25%，X5為玉米粉0～5%，X6為豆粕0～5%。共設(shè)計(jì)18 個(gè)處理進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2.2 培養(yǎng)料配制及菌袋制作

1） 培養(yǎng)料配制

杏鮑菇菌渣、麥皮、豆粕和玉米粉的含水量經(jīng)烘干后直接測得；棉籽殼和木屑的含水量檢測需先于使用前1 天將原料浸濕，當(dāng)晚過濾多余的水，再于使用時(shí)經(jīng)烘干測得。

按照每個(gè)處理的培養(yǎng)料干質(zhì)量為10 kg，對應(yīng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算得到每個(gè)處理中各組分的干質(zhì)量，利用已測得的各原料含水量數(shù)據(jù)計(jì)算得到各處理中各組分的質(zhì)量。

按照每個(gè)處理的配方設(shè)計(jì)，混合各組分制作培養(yǎng)料，稱量各處理培養(yǎng)料加水前的質(zhì)量。以培養(yǎng)料含水量為64%進(jìn)行計(jì)算，干質(zhì)量為10 kg 的培養(yǎng)料所需加水量為17.8 L。則以各處理培養(yǎng)料加水前的質(zhì)量計(jì)算出培養(yǎng)料中所含水分的體積，并計(jì)算出應(yīng)加水量。各處理培養(yǎng)料應(yīng)加水量（Va，L） 的計(jì)算公式為：

式中：17.8 為各處理培養(yǎng)料的所需加水量（L）；Vi為各處理培養(yǎng)料中所含水分的體積（L）。

2） 菌袋制作

按各處理配方稱取各組分，放入塑料桶中，加入輕質(zhì)碳酸鈣0.2 kg，攪拌均勻；按照各處理計(jì)算得到的培養(yǎng)料應(yīng)加水量加入水，再次攪拌均勻；用機(jī)械制菌包，無法制出完整菌包的，用手工均分制作完整菌包；統(tǒng)計(jì)各處理的裝袋數(shù)量。

1.2.3 菌絲培養(yǎng)、出菇管理和數(shù)據(jù)收集

菌包經(jīng)滅菌、冷卻后進(jìn)行接種，于24 ℃空調(diào)房進(jìn)行菌絲培養(yǎng)，培養(yǎng)42 d 菌絲全部滿袋；相同條件下進(jìn)行菌絲后熟培養(yǎng)，培養(yǎng)10 d；開袋、覆土，保溫出菇房溫度為24 ℃～28 ℃，濕度＞85%，出菇管理30 d；采收子實(shí)體至一潮菇生產(chǎn)基本結(jié)束，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量。

1.2.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析

單位產(chǎn)量為500 g 干料所生產(chǎn)的商品菇（商品菇即豬肚菇的菌蓋部分） 鮮質(zhì)量。

以單位產(chǎn)量作為響應(yīng)值，采用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，進(jìn)行二次多項(xiàng)式逐步回歸分析[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果

選擇試驗(yàn)設(shè)計(jì)中混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)的有上、下限約束的設(shè)計(jì)，得到各處理配方并開展試驗(yàn)，結(jié)果保留3 位小數(shù)，詳見表1。

如表1 所示，按配方混料栽培豬肚菇，處理結(jié)果各不相同，以表1 中單位產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行回歸分析。

表1 混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Tab.1 Design and results of mixture experiment

2.2 試驗(yàn)結(jié)果的回歸分析

配方各組分的數(shù)據(jù)及對應(yīng)的產(chǎn)量結(jié)果利用二次多項(xiàng)式逐步回歸分析，通過引入顯著因子和剔除不顯著因子后，建立回歸模型方程。產(chǎn)量與原料配方之間的回歸模型方程為：

2.2.1 回歸模型的分析

回歸方程的方差分析結(jié)果見表2。

表2 方差分析表Tab.2 Analysis of variance

由表2 可知，回歸項(xiàng)的F 值為713 822，P 值為0，達(dá)到了極顯著水平，建立的方程可很好地?cái)M合試驗(yàn)的結(jié)果。為了解決擬合優(yōu)良度與可靠性之間的矛盾，采用自由度調(diào)整了的復(fù)相關(guān)系數(shù)Radj描述方程的擬合程度。方程的調(diào)整決定系數(shù)R2adj=0.999 983，表明該方程很好地反應(yīng)產(chǎn)量的試驗(yàn)值，可采用此回歸模型來分析產(chǎn)量的變化。

各變量間的相關(guān)系數(shù)及顯著性見表3。

表3 各變量間的相關(guān)系數(shù)及顯著水平Tab.3 Correlation coefficients and significance levels among variables

由表3 可知，變量X1、X4、X22、X32、X42、X52、X62、X1X6、X2X4、X2X6、X3X5、X3X6、X4X5、X4X6、X5X6的P 值均小于0.01，說明各因子對產(chǎn)量的影響達(dá)到極顯著水平。標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)是對自變量的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后計(jì)算得到的相關(guān)系數(shù)，消除了量綱影響、變異大小和數(shù)值大小的影響。各因子對產(chǎn)量的影響為X62＞X4X5＞X22＞X42＞X2X6＞X52＞X4X6＞X2X4＞X3X6＞X1＞X1X6＞X3X5＞X5X6＞X4＞X32，其中X42、X1X6、X2X4、X2X6、X3X6、X4X5和X5X6是正向影響，其余的8 個(gè)因子是負(fù)向影響。各因子的偏相關(guān)均達(dá)到0.999 以上，可看出自變量和因變量間有強(qiáng)相關(guān)性。

試驗(yàn)各個(gè)處理的觀測值、擬合值和擬合誤差分析結(jié)果見表4。

表4 各處理的觀測值、擬合值和擬合誤差Tab.4 Observed values, fitting values and fitting errors of each treatment

由表4 可知，該模型回歸方程對各處理的擬合效果好，所有處理的擬合值與觀察值均非常接近；擬合誤差均很小，擬合誤差最大的處理3 也僅為0.016 4。

此外，Durbin-Waston 統(tǒng)計(jì)量是殘差診斷的另一重要指標(biāo)，用于檢驗(yàn)殘差的自相關(guān)性。計(jì)算得其統(tǒng)計(jì)量d=1.920 2，說明殘差相互獨(dú)立，服從正態(tài)分布，所構(gòu)建模型的解釋能力強(qiáng)。

2.2.2 回歸方程相關(guān)系數(shù)的通徑分析

通徑分析是在相關(guān)分析與回歸分析的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步研究因變量與自變量之間的數(shù)量關(guān)系，并將相關(guān)系數(shù)分解為直接作用系數(shù)和間接作用系數(shù)，以揭示各個(gè)因素對因變量的相對重要性。其絕對值的大小代表著對因變量的影響程度，值越大，說明影響作用越顯著；通徑系數(shù)正值表示影響正相關(guān)，負(fù)值表示影響負(fù)相關(guān)[17-18]。對此回歸方程相關(guān)系數(shù)的通徑分析結(jié)果見表5。

如表5 所示，從直接通徑系數(shù)可以看出變量X4、X1X6、X2X4、X2X6、X3X6、X4X5和X5X6是 正 相 關(guān)，其余變量是負(fù)相關(guān)，說明添加麥皮、菌渣+豆粕、棉籽殼+麥皮、棉籽殼+豆粕、木屑+豆粕、麥皮+玉米粉、玉米粉+豆粕都對豬肚菇的產(chǎn)量有增效作用?；貧w模型的4 個(gè)對產(chǎn)量影響較大的變量（X62、X4X5、X22、X42） 中，只有X4X5的影響是正相關(guān)，其余均為負(fù)相關(guān)；由此可知在配方中同時(shí)使用麥皮和玉米粉對豬肚菇產(chǎn)量的增效最明顯。X62對產(chǎn)量影響的間接作用效果大于變量X1X6、X3X6、X4X6、X5X6直接作用效果，但其影響表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)；X4X5對產(chǎn)量的間接作用也大于變量X4、X52、X3X5、X5X6直接作用，但為正相關(guān)；說明利用杏鮑菇菌渣、木屑栽培豬肚菇時(shí)，添加麥皮、玉米粉和豆粕對產(chǎn)量有增效作用，但豆粕的大量使用和同時(shí)添加麥皮、豆粕都會造成較大的減產(chǎn)，而同時(shí)使用麥皮和玉米粉對產(chǎn)量有增產(chǎn)效果。同樣X22的間接作用大于X1的直接作用，且為正相關(guān)，說明棉籽殼的增量對利用杏鮑菇菌渣栽培豬肚菇有增產(chǎn)效果。X1對產(chǎn)量影響的間接作用效果大于變量X32的直接作用效果，且為正相關(guān)，說明豬肚菇生產(chǎn)中杏鮑菇菌渣效果優(yōu)于大量使用木屑的效果。由此說明在豬肚菇栽培中，利用杏鮑菇菌渣優(yōu)于大量使用木屑的效果；添加麥皮可增加產(chǎn)量，但添加量過多反而會造成減產(chǎn)；同時(shí)使用棉籽殼和玉米粉均可以達(dá)到增產(chǎn)效果。決定系數(shù)R2=1 也表明了通徑分析沒有遺漏主要相關(guān)變量。

表5 相關(guān)系數(shù)的通徑分析Tab.5 Path analysis of correlation coefficients

2.3 自變量與產(chǎn)量的關(guān)系

培養(yǎng)料為食用菌栽培提供了生長所需的營養(yǎng)，但組成培養(yǎng)料的各成分對產(chǎn)量的影響不同。木屑、棉籽殼等主要以提供碳源為主，而麥皮、玉米粉和豆粕提供的氮源居多，麥皮等作為氮源對產(chǎn)量的影響顯著。菌渣是經(jīng)菌絲分解過培養(yǎng)料，其成分碳、氮的含量均較豐富，經(jīng)滅菌后可被新的菌絲體直接利用。經(jīng)分析，豬肚菇栽培培養(yǎng)料的6 個(gè)自變量因素與產(chǎn)量的關(guān)系見圖1。

圖1 自變量與產(chǎn)量的關(guān)系圖Fig.1 Relationship between independent variables and output

由圖1A 和圖1C 可知，杏鮑菇菌渣和木屑分別與產(chǎn)量的關(guān)系均表現(xiàn)為隨添加量的增加而降低；如圖1B、1D、1E、1F 所示，其余4 個(gè)成分與產(chǎn)量的關(guān)系均表現(xiàn)為，產(chǎn)量先隨添加量的增加而增加，再出現(xiàn)一個(gè)平緩的最高值，最后呈現(xiàn)下降趨勢。經(jīng)分析，最佳優(yōu)化配方中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：杏鮑菇菌渣（X1） 45%、棉籽殼（X2） 15%、木屑（X3）10%、麥皮（X4） 23%、玉米粉（X5） 5%、豆粕（X6）2%；此時(shí)產(chǎn)量（Y） 達(dá)最大值，為202.1 g。

2.4 各因子的主料成分互作效應(yīng)對產(chǎn)量的影響

其他因子的添加量為0 時(shí)，在設(shè)限的添加量范圍內(nèi)各因子間兩兩交互效果見圖2、圖3。

由圖2、圖3 可知，15 個(gè)交互效果圖中均有一個(gè)最高點(diǎn)，兩兩的交互效果顯著，最高產(chǎn)量均可達(dá)250 g 以上。

圖2 部分因素之間兩兩相互作用對豬肚菇產(chǎn)量影響的三維圖（A～I(xiàn)）Fig. 2 Three-dimensional diagrams of the effects of pairwise interaction between part of the factors on yield of Panus giganteus (A～I(xiàn))

圖3 部分因素之間兩兩相互作用對豬肚菇產(chǎn)量影響的三維圖（J～O）Fig. 3 Three-dimensional diagrams of the effects of pairwise interaction between part of the factors on yield of Panus giganteus(J～O)

如圖2A、2B、2C、2D、2E 所示，對杏鮑菇菌渣分別與棉籽殼、木屑、麥皮、玉米粉、豆粕5 個(gè)原料的交互作用結(jié)果進(jìn)行分析可知，產(chǎn)量最高點(diǎn)出現(xiàn)在杏鮑菇菌渣添加量最少，而棉籽殼、木屑、麥皮、玉米粉、豆粕等添加量最大時(shí)，反之產(chǎn)量最低。其中杏鮑菇菌渣與棉籽殼的交互效果對產(chǎn)量的影響最顯著，與麥皮的交互效果次之，與豆粕和玉米粉的效果再次之，與木屑的互作效應(yīng)最不顯著。說明單獨(dú)利用杏鮑菇菌渣栽培豬肚菇的效果不好，但通過添加棉籽殼、麥皮、玉米粉、豆粕可以達(dá)到較好的增產(chǎn)效果；設(shè)置木屑添加量為10%～45%時(shí)，木屑栽培豬肚菇的效果優(yōu)于杏鮑菇菌渣。

如圖2F、2G、2H、2I 所示，對棉籽殼分別與木屑、麥皮、玉米粉、豆粕4 個(gè)原料交互作用結(jié)果進(jìn)行分析可知，產(chǎn)量的最高點(diǎn)出現(xiàn)在棉籽殼添加量最少，而木屑、麥皮、玉米粉、豆粕的添加量最大時(shí)，說明在設(shè)計(jì)的添加量范圍內(nèi)，木屑、麥皮、玉米粉和豆粕對豬肚菇產(chǎn)量的影響好于棉籽殼。棉籽殼與玉米粉、木屑交互作用對產(chǎn)量的影響效果最顯著，隨著棉籽殼添加量的增加，產(chǎn)量顯著下降；與豆粕和麥皮的效果較不明顯，且棉籽殼的使用量呈現(xiàn)一個(gè)開口向下拋物線；說明對豬肚菇產(chǎn)量的影響，在棉籽殼與麥皮、棉籽殼與豆粕的配合使用中，棉籽殼都有一個(gè)較合理的定量范圍。

如圖3J、3K、3L 所示，對木屑分別與麥皮、玉米粉、豆粕3 個(gè)原料的交互作用結(jié)果進(jìn)行分析可知，產(chǎn)量最高點(diǎn)均出現(xiàn)在木屑添加量最少，而其他原料的添加量最大時(shí)；與麥皮、玉米粉交互作用的產(chǎn)量最低點(diǎn)均是木屑添加量最大，而麥皮、玉米粉添加量最少時(shí)；與豆粕的交互效果產(chǎn)量最低點(diǎn)卻出現(xiàn)在其添加量均最少時(shí)。木屑與玉米粉的交互作用對產(chǎn)量的影響最顯著，與麥皮次之，與豆粕的交互效果最差。說明麥皮、玉米粉、豆粕對豬肚菇產(chǎn)量的影響大于木屑；在利用木屑栽培豬肚菇時(shí)，玉米粉、麥皮2 種原料的添加量對產(chǎn)量影響顯著，添加豆粕對增產(chǎn)效果好，但添加量的大小對產(chǎn)量影響較小。

由圖3M 麥皮與玉米粉的交互作用結(jié)果可知，產(chǎn)量隨2 個(gè)原料添加量的增加而下降，最低點(diǎn)出現(xiàn)在2 個(gè)原料的添加量最大時(shí)。二者的交互效果對產(chǎn)量的影響非常顯著。說明麥皮和玉米粉的添加量過多均會造成豬肚菇顯著減產(chǎn)。

由圖3N 麥皮與豆粕的交互作用結(jié)果可知，隨著麥皮添加量增大產(chǎn)量大幅度下降，而豆粕的作用相反，隨豆粕添加量的增加產(chǎn)量增加；二者的交互效果顯著。說明麥皮和豆粕2 個(gè)因素對豬肚菇產(chǎn)量的影響效果相比，豆粕好于麥皮。

由圖3O 玉米粉與豆粕的交互作用結(jié)果可知，玉米粉添加量增加時(shí)產(chǎn)量輕微下降，豆粕則隨添加量的增加產(chǎn)量提高，豆粕的效果好于玉米粉。

3 結(jié)論與討論

通過試驗(yàn)建立的方程模型可以較好地解釋豬肚菇配方的栽培效果。此方程可準(zhǔn)確可靠地反映試驗(yàn)值，擬合試驗(yàn)結(jié)果，以分析不同原料配方下豬肚菇產(chǎn)量的變化。對相關(guān)系數(shù)的分析結(jié)果顯示，各因子與產(chǎn)量的相關(guān)性強(qiáng)；通徑分析結(jié)果顯示該模型未遺漏顯著的相關(guān)因子；同時(shí)，殘差診斷也可說明所構(gòu)建模型的解釋能力強(qiáng)。

綜合上述結(jié)論，該方程闡釋了6 種原料與豬肚菇產(chǎn)量的關(guān)系。通過方程可以得出最佳的栽培配方，即杏鮑菇菌渣45%、棉籽殼15%、木屑10%、麥皮23%、玉米粉5%、豆粕2%。但方程所構(gòu)建的模型只是理論數(shù)值的對應(yīng)關(guān)系，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中受到的影響因素很多，比如生產(chǎn)的季節(jié)、氣候條件、栽培方法和人為管理技術(shù)等因素，所以需進(jìn)一步在試驗(yàn)栽培時(shí)的相同條件下進(jìn)行驗(yàn)證，確認(rèn)高產(chǎn)配方的結(jié)果是否符合推論。

杏鮑菇菌渣是較好的豬肚菇栽培材料。經(jīng)分析杏鮑菇菌渣在豬肚菇的栽培中效果顯著，相關(guān)系數(shù)的影響力與玉米粉、豆粕相差不大，雖然次于木屑和麥皮，但大于棉籽殼，且相關(guān)性為正向；交互作用的結(jié)果顯示可以通過添加棉籽殼、麥皮、玉米粉和豆粕的量來實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的目標(biāo)。同時(shí)杏鮑菇在全國的工廠化栽培量大，原料來源簡單，能實(shí)現(xiàn)原材料循環(huán)利用，降低環(huán)境污染，提升資源利用率，為保護(hù)環(huán)境作出貢獻(xiàn)。

根據(jù)本次試驗(yàn)結(jié)果，下一步將使用杏鮑菇菌渣替代木屑進(jìn)行豬肚菇栽培試驗(yàn)，對其栽培配方進(jìn)一步優(yōu)化，嘗試追求更加高效的生產(chǎn)效果。