栗蘑混料栽培的配方設(shè)計與優(yōu)化

葉項宇 呂銳玲 熊慧婷 常肖銳 牛牧青 徐婉婷 鄭永良*

（1黃岡師范學(xué)院生物農(nóng)業(yè)與資源學(xué)院/經(jīng)濟林木種質(zhì)改良與資源綜合利用湖北省重點實驗室，湖北黃岡438000；2華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢430000）

栗蘑（Grifola frondosa）又名灰樹花、貝葉多孔菌、云蕈、舞茸等，生物學(xué)分類地位屬擔(dān)子菌門（Basidiomycota），層菌綱（Hymenomycetes），非褶菌目（Aphyllophorales），多孔菌科（Polyporaceae），樹花菌屬（Grifola）[1]。栗蘑具有特有濃郁香味，口感佳，屬高等珍稀、食藥兩用真菌[2-3]。栗蘑含有多種生物活性成分如栗蘑多糖、黃酮、三萜類化合物等，具有抗腫瘤、抗氧化、抗HIV及免疫活性功能等[4-7]。

栗蘑的栽培研究起源于日本[8]。我國栗蘑的栽培研究于近幾年興起，目前處于起步階段，極少有栗蘑工廠化栽培的相關(guān)報道[9-11]。隨著食用菌產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展以及栽培規(guī)模的不斷擴大，其栽培原料如木屑、麩皮等供不應(yīng)求，致使生產(chǎn)成本提高[12]。選擇合適的栽培料配方，且因地制宜，對提高食用菌的栽培效益有著重大意義。葉建強等以玉米芯、秸稈為主料栽培栗蘑，平均單袋產(chǎn)量比對照高37.07%[13]；馮芳俠等研究栗蓬代替栗木屑栽培栗蘑，在添加10%栗蓬時，菌絲生長旺盛，產(chǎn)量較對照提高8.22%[14]；曹秀明等利用菌草草粉進行栗蘑栽培配方優(yōu)化，得出最佳配方的生物轉(zhuǎn)化率達43.39%[15]。筆者選取當(dāng)?shù)刭Y源較為豐富且價格低廉的谷糠栽培栗蘑，以期降低栗蘑生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。

混料設(shè)計在食用菌的配方篩選中應(yīng)用廣泛，通過回歸方程，能較好地分析不同組分之間的互作效應(yīng)，從而得到較佳的配方[16]。采用Design-Expert 8.0.6.1軟件設(shè)計栗蘑栽培料配方，以產(chǎn)量為響應(yīng)值，探索栗蘑高產(chǎn)的最佳栽培料配方，為栗蘑高效栽培提供參考[17]。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)跄⒕旰团囵B(yǎng)基

供試菌株：栗蘑菌株G1由黃岡師范學(xué)院生物農(nóng)業(yè)與資源學(xué)院提供。

栽培料主料（木屑、棉籽殼、麩皮、谷糠）和輔料（葡萄糖、輕質(zhì)碳酸鈣）均由湖北金頂生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。

液體培養(yǎng)基：去皮馬鈴薯200 g，葡萄糖20 g，磷酸二氫鉀1 g，硫酸鎂0.5 g，VB10.1 g，蒸餾水1 L，pH自然。

對照栽培料配方（CK）：木屑78%，麩皮20%，葡萄糖1%，輕質(zhì)碳酸鈣1%。料含水量65%，pH自然。

1.2 混料配方設(shè)計

利用設(shè)計軟件Design-Expert中混料設(shè)計的Doptimal方法對主料各成分進行優(yōu)化。根據(jù)筆者預(yù)試驗及生產(chǎn)經(jīng)驗，確定各主料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上下限：

其中，X1為木屑，X2為棉籽殼，X3為麩皮，X4為谷糠。配方設(shè)計如表1，料含水量為65%。

表1 培養(yǎng)料配方設(shè)計

1.3 試驗方法

1.3.1 菌種制作

液體菌種培養(yǎng)：1000 mL三角瓶裝400 mL液體培養(yǎng)基，121℃滅菌25 min，冷卻至室溫接種，150 r/min，25℃恒溫培養(yǎng)7 d。

1.3.2 培養(yǎng)料裝袋滅菌接種

按表1的配比精確稱取各主料，拌料后（含水量65%）采用規(guī)格為17 cm×33 cm×0.005 cm的聚丙烯塑料袋裝料，每袋裝濕料1 kg，121℃滅菌150 min，冷卻至室溫后接種，每袋接液體菌種10 mL。每個配方重復(fù)20袋。

1.3.3 菌絲培養(yǎng)

接種后移入培養(yǎng)室培養(yǎng)，控制溫度在25~28℃，空氣相對濕度60%~65%，其間加強通風(fēng)。菌絲長滿袋后，在原培養(yǎng)條件下繼續(xù)后熟7~10 d后，移入出菇大棚進行出菇管理。

1.3.4 出菇管理

采用地栽式割口出菇方式出菇。割口前用75%酒精對解剖刀及割口處進行消毒處理。在菌袋中心割口，大小約為1 cm2，遮光培養(yǎng)5~7 d，其間加強通風(fēng)，保持空氣濕度65%~70%。待腦狀原基形成后轉(zhuǎn)入出菇管理。出菇條件：溫度18~22℃，空氣相對濕度90%~95%，二氧化碳濃度不高于0.25%，光照強度為300 lx，12 h。7~10 d后即可采收。采收后記錄每袋產(chǎn)量。

1.4 回歸分析及驗證試驗

以產(chǎn)量為響應(yīng)值，利用Design-Expert軟件，采用Scheffe二次多項式回歸模型，對每袋產(chǎn)量與主料配方進行二次多項回歸擬合，建立產(chǎn)量的回歸模型，分析栽培料配方中各組分的交互作用及對產(chǎn)量的影響[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 回歸模型

各個配方產(chǎn)量統(tǒng)計及分析結(jié)果見表2。產(chǎn)量與主料配方的回歸模型方程如下：

產(chǎn)量的實測值及預(yù)測值見表2，該模型的方差分析結(jié)果見表3。

表2 供試配方的袋產(chǎn)量分析

方差分析結(jié)果：線性混合模型和二次模型都達到極顯著水平（P<0.01），失擬項P=0.1347>0.001，說明該試驗結(jié)果與數(shù)學(xué)模型擬合較好，可以采用該回歸模型來推測試驗結(jié)果。方程相關(guān)系數(shù)R2=0.9837，表明該方程能夠很好地反映真實試驗值，可以采用此模型來分析產(chǎn)量的變化。由表3可知，X1X3、X2X3、X3X4的影響差異極顯著，X1X2、X2X4的影響差異不顯著。

2.2 配方中主料成分變化對栗蘑產(chǎn)量的影響

當(dāng)木屑、棉籽殼、麩皮、谷糠任意一個為固定水平時，另外三個組分的交互作用對產(chǎn)量的影響見圖1-圖4。

由圖1可知（A為木屑，B為棉籽殼、C為麩皮、D為谷糠，圖2、圖3、圖4同），當(dāng)栽培料中木屑的占比為45%時，麩皮與谷糠的交互作用明顯大于棉籽殼與麩皮、棉籽殼與谷糠的交互作用，棉籽殼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對栗蘑產(chǎn)量的影響很小，此時制約栗蘑產(chǎn)量的因素主要是栽培料中的含氮量。隨著麩皮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，產(chǎn)量逐漸上升。

表3 產(chǎn)量的二次多項回歸模型方差分析

由圖2可知，當(dāng)栽培料中棉籽殼的占比為40%時，高產(chǎn)區(qū)主要集中在木屑和谷糠質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的區(qū)域，結(jié)合3D圖可以看出產(chǎn)量有極大值。

由圖3可知，當(dāng)栽培料中麩皮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%時，棉籽殼質(zhì)量分?jǐn)?shù)對產(chǎn)量的影響不大，隨著谷糠含量的提高，產(chǎn)量迅速增加，這是由于谷糠可同樣作為氮源來促進栗蘑產(chǎn)量。

圖1 棉籽殼、麩皮、谷糠的交互作用對栗蘑產(chǎn)量的影響

圖2 木屑、麩皮、谷糠的交互作用對栗蘑產(chǎn)量的影響

圖3 木屑、棉籽殼、谷糠的交互作用對栗蘑產(chǎn)量的影響

圖4 木屑、棉籽殼、麩皮的交互作用對栗蘑產(chǎn)量的影響

由圖4可知，當(dāng)栽培料中谷糠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時，高產(chǎn)區(qū)集中在木屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的區(qū)域，隨著木屑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上升，產(chǎn)量逐漸下降。

2.3 高產(chǎn)配方及驗證試驗

根據(jù)回歸方程分析得出高產(chǎn)配方為木屑45%，棉籽殼39%，麩皮8%，谷糠8%，葡萄糖1%，輕質(zhì)碳酸鈣1%，料含水量65%。根據(jù)優(yōu)化出的最佳配比配制G1栗蘑栽培料，在其他條件不變的前提下配制30袋進行生產(chǎn)驗證。驗證得到的平均袋產(chǎn)量為152.07 g，與預(yù)測值較為接近，說明此模型擬合度較高，可應(yīng)用于描述試驗中栗蘑G1品種的不同栽培料配比得到的平均袋產(chǎn)量結(jié)果。

3 小結(jié)

選擇合適的食用菌培養(yǎng)料配方是食用菌栽培過程中極為重要的一部分，它影響著食用菌的產(chǎn)量和成本。筆者首先根據(jù)原料來源的廣泛性，確定了適宜栗蘑G1的四種主要栽培料為木屑、棉好殼、麩皮和谷糠。利用最優(yōu)混料設(shè)計方法擬合出各個栽培料與平均產(chǎn)量的二項式方程，通過求解方程的最大值得到了最適宜栗蘑G1的栽培料配比：木屑45%，棉籽殼39%，麩皮8%，谷糠8%，葡萄糖1%，輕質(zhì)碳酸鈣1%，含水量65%。驗證試驗得到的實際平均單產(chǎn)與預(yù)測平均單產(chǎn)接近，說明該配比適合栗蘑G1的栽培生產(chǎn)。在實際生產(chǎn)中，還應(yīng)考慮到各原料在不同地區(qū)和時間的采購價格，因地制宜，結(jié)合原料成本與實際產(chǎn)出計算利潤最大值，實現(xiàn)生產(chǎn)效益最大化。