秀珍菇工廠化栽培的配方優(yōu)化*

張志鴻

（漳州市農(nóng)業(yè)科學研究所，福建 漳州 363000）

秀珍菇（Pleurotus geesteranusSinger.）隸屬于真菌門（Eumycota）擔子菌綱（Basidiomycetes）傘菌目（Agaricals）側(cè)耳科（Pleurotaceae）側(cè)耳屬（Pleurotus）[1]。秀珍菇栽培于20世紀90年代從中國臺灣地區(qū)引入中國大陸，是商業(yè)化程度較高的一種食用菌。人工栽培的秀珍菇，其生長發(fā)育所需的碳素、氮素、水分和各種礦物質(zhì)均從栽培料中獲得，栽培料中各成分的比例不同，其營養(yǎng)成分含量及物理結(jié)構(gòu)也不同，這將對食用菌的生長和產(chǎn)量影響巨大[2-3]。在秀珍菇的代料栽培中，對配方的研究很多，但通常以多潮采收的方式統(tǒng)計產(chǎn)量，并以此作為評價配方優(yōu)劣的指標。但工廠化栽培因考慮成本，故只采收一潮菇，因此要求原料中的營養(yǎng)成分能在短期內(nèi)被吸收、轉(zhuǎn)化和利用。原料的顆粒細，營養(yǎng)充足，才能被快速分解利用，使菌絲健狀生長。但如果所有原料都太細又將造成栽培料透氣性差，影響菌絲的生長，從而影響產(chǎn)量[4-6]。因此合適的原料配比是保證高產(chǎn)的重要因素。通過配方試驗設計，可以獲得較合適的原料配比，該方法在食用菌的生產(chǎn)中已有較多的應用[7-9]。

在利用細木屑栽培秀珍菇的基礎上，加入桉樹皮纖維以改變栽培料的物理結(jié)構(gòu)，增加培養(yǎng)料的透氣性和持水能力，利用配方試驗設計和分析篩選出最佳配方，以達到高效生產(chǎn)的目的，最終指導生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料

桉樹皮纖維由桉樹的樹皮經(jīng)粉碎后獲得，纖維較長，體積蓬松；細木屑為闊葉樹種木屑；2 個原料都是木材加工廠的邊腳料。棉籽殼、麥皮、玉米粉、豆粕為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或農(nóng)產(chǎn)品加工后的產(chǎn)物。

試驗品種“金秀”為漳州地區(qū)主栽品種，為漳州市農(nóng)業(yè)科學研究所保藏菌株。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

采用有上下限控制的極端頂點混料試驗設計，各因子的上下限分別為：桉樹皮纖維（X1），80%≥X1≥0；棉籽殼（X2），50%≥X2≥0；細木屑（X3），90%≥X3≥10%；麥皮（X4），40%≥X4≥10%；玉米粉（X5），10%≥X5≥0；豆粕（X6），10%≥X6≥0；X1+X2+X3+X4+X5+X6=100%。利用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，計算和優(yōu)化得到配方方案，同時設置對照組一并實施試驗。試驗配方方案見表1。

表1 配方試驗方案Tab.1 Formula test scheme

如表1世紀，共設置26 個處理，CK 為對照組。每組原料總量（干質(zhì)量）為10 kg，混料制備培養(yǎng)菌包，每組設置3 個重復。

1.2.2 菌包制作

桉樹皮纖維、細木屑、棉籽殼需提前1 d 淋水，使用前瀝干多余的水分。使用時，按配方比例稱取各原料并倒入攪拌桶中，同時加入石灰粉、碳酸氫鈣各1%，攪拌均勻后再加入定量的水，使含水率達到64%。經(jīng)充分攪拌后用沖壓式打包機制包，對機械制包出現(xiàn)問題的N1、N4、N6、N7、N8、N10、N12、N13、N14、N15、N17、N24 等12 個處理，采用手工的方式進行裝袋，統(tǒng)計各處理制包數(shù)量，滅菌后進行接種和菌絲培養(yǎng)。

1.2.3 出菇管理

各處理菌包接種后培養(yǎng)40 d，N2、N4、N5、N8、N9、N11、N19、N20、N23、N25、N26 等11個處理的菌絲滿袋，其余處理菌絲未滿袋，N14 的菌絲只長滿半袋。滿袋的11 個處理再培養(yǎng)10 d 后，在同一個出菇房中進行出菇管理；剩余的處理組在菌絲培養(yǎng)60 d 后，全部進行出菇管理，其中有4 個處理（N1、N12、N14 和N24）的菌絲未滿袋。按工廠化管理要求，菌包進入出菇房后先在13～15 ℃條件下進行12 h 的低溫刺激。開袋后將溫度提高至25～28 ℃，保持1～3 d，期間少量通風。第3 天后期逐步降溫，第4 天將菇房溫度維持在21～23 ℃，期間多次淋水，適當增加通風。第5 天將菇房溫度維持在18～20 ℃，期間大量通風和淋水，將出菇房的CO2濃度維持在6.696×10-5mol·L-1以下，并采收已成熟的子實體。第6 天菇房的管理和第5 天類似，注意通風和保持溫濕度，及時采收成熟的子實體以保證菇的質(zhì)量。正常經(jīng)6～7 d，一潮菇可以采收結(jié)束。所有處理的產(chǎn)量只統(tǒng)計一潮商品菇，并計算各處理商品菇的生物學效率。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理與分析

用Excel 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，采用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行混料試驗設計與分析[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方的試驗結(jié)果

2.1.1 不同配方的物理特性分析

試驗中發(fā)現(xiàn)，N1、N10、N12、N14、N24 等5個處理的菌包持水力不好，且在機器制包時，由于壓桿的作用出現(xiàn)大量的破袋。這與麥皮+玉米粉+豆粕3 種原料的總含量較高，以及棉籽殼、桉樹皮纖維的含量也較高有關。在制作菌包時，N4、N6、N7、N8、N13、N15、N17 等7 個處理下料不順暢，這與桉樹皮纖維的含量較高有關。

2.1.2 不同配方的菌絲生長及產(chǎn)量情況

經(jīng)統(tǒng)計，不同配方條件下秀珍菇的生長情況見表2。

表2 不同配方的試驗結(jié)果Tab.2 Test results of different formulations

由表2 可知，N1、N3、N12、N14、N17、N22、N24 等7 個處理中菌絲平均生長速度≤0.5 cm·d-1，這與配方中麥皮、玉米粉、豆粕3 個成分的占比較高有關。結(jié)合制包時的情況，發(fā)現(xiàn)在麥皮、玉米粉、豆粕3 個組分總量高，同時棉籽殼比例也高的情況下，可能造成菌包底部積水從而使菌絲后期生長緩慢。在處理N3 中，麥皮、玉米粉、豆粕3 個組分的含量高達49.7%，同時細木屑含量也較高，造成透氣性差而抑制菌絲生長。處理N10 中桉樹皮纖維添加量達35.6%，雖然纖維滅菌后會發(fā)生軟化，提高持水力，但在麥皮、玉米粉和豆粕3 個成分總量較高的情況下，菌絲仍可正常生長。

對表2 中的產(chǎn)量比較可以看出，產(chǎn)量排在前5 名的處理分別為N1（192.8 g）、N3（189.5 g）、N21（185.0 g）、N23（178.0 g）、N11（175.3 g）。從生物學效率上分析，排名前5 的處理為N11（42.1%）、N21（41.9%）、N25（39.2%）、N23（38.0%）、CK（36.6%）。結(jié)合各處理組菌絲的平均生長速度，可以進一步驗證處理N11、N21 和N3 是否為穩(wěn)定高產(chǎn)的配方。

2.2 自變量與產(chǎn)量的回歸分析

對表1 中的配方與產(chǎn)量進行相關性回歸分析，通過引入顯著性因子和剔除不顯著因子，經(jīng)多次選擇，反復比較F值，確保得到最優(yōu)結(jié)果。自變量與產(chǎn)量的回歸模型方程為：Y=-103.255 054 3+482.782 798 4X1+1 681.804 576 1X4+2 826.861 581 3X6-717.304 206 3X12-2 903.788 554 3X42+7 498.627 035X52-25 879.601 586X62-623.023 409 2X1X3+723.124 795 3X1X5+289.122 946 47X2X3-3 770.342 840X4X5-5 158.359 694X5X6

2.2.1 回歸模型的分析

回歸模型是否有效，需對方程進行顯著性檢驗、各個回歸系數(shù)偏相關系數(shù)的顯著性分析和殘差診斷。

1）方程顯著性檢驗結(jié)果見表3。

表3 方差分析Tab.3 Analysis of variance

從表3 中可知，回歸項的F值達到顯著水平，P=0.014 18，說明方程可以用來解釋秀珍菇生產(chǎn)配方的產(chǎn)量。

2）在回歸模型中，通過相關系數(shù)可以了解各自變量對因變量的影響程度和方向?；貧w分析中方程引入的因子分析結(jié)果見表4。

表4 相關系數(shù)分析Tab.4 Correlation coefficient analysis

從表4 中的回歸系數(shù)可以看出因子對產(chǎn)量的貢獻，其中X62最大，為-25 879.602；X2X3最小，為289.122 9。數(shù)據(jù)從大到小的順序依次為：X62>X52>X5X6>X4X5>X42>X6>X4>X1X5>X12>X1X3>X1>X2X3，但X12、X42、X62、X1X3、X4X5、X5X6是負相關，其他6 個因子都為正相關。在較大的3 個正相關中，X52的相關系數(shù)最大，為7 498.627，但其體現(xiàn)為X5的復效上；X6的直接效果為2 826.861 6，X4次之。

標準回歸系數(shù)是經(jīng)標準化后的統(tǒng)計值，它消除了量綱不同而帶來的誤差影響。從標準回歸系數(shù)可以看出各變量對產(chǎn)量的影響從大到小為：X4>X42>X1>X6>X12>X62>X4X5>X52>X1X3>X2X3>X5X6>X1X5。

相關系數(shù)的t檢驗表明：X1、X4、X12、X42等4個因子的t檢驗P值小于0.01，達到極顯著水平；X6、X62、X4X6等3 個因子P值小于0.05，達到顯著水平；其余的變量不顯著。模型統(tǒng)計分析的決定系數(shù)R2=0.770 67，說明77.07%的數(shù)據(jù)可以用該方程解釋，表明該模型的擬合效果較好。

3）各配方擬合結(jié)果的Durbin-Watson 統(tǒng)計量d=2.334 7，表明殘差服從正態(tài)分布，所建模型的解釋能力較強。

2.2.2 各因子及交互作用對產(chǎn)量的影響

不同原料的營養(yǎng)成分含量和物理性狀不同，秀珍菇菌絲的分解、吸收、轉(zhuǎn)化程度不同，最終表現(xiàn)為產(chǎn)量的差異。

1）各因子單因素與產(chǎn)量的關系見圖1。

圖1 各因子與產(chǎn)量關系圖Fig.1 Relationship between each factor and yield

從圖1 中可以看出，變量X1、X4、X6對產(chǎn)量的影響是拋物線的關系，產(chǎn)量隨著添加量的增加而增加，當達到一個高點后，隨添加量的增加而降低。X2、X3與產(chǎn)量間是直線關系，產(chǎn)量隨X2因子添加量的增加而增加，隨X3因子添加量的增加而下降，所以按上限值10.0%的量進行添加。X5對產(chǎn)量的影響是曲線關系，產(chǎn)量隨X5添加量的增加而減少，當達到一個低點后，隨X5添加量的增加產(chǎn)量會有一個上升的趨勢。當X1的添加量為27.3%、X2的添加量為28.8%、X3的添加量為10.0%、X4的添加量為28.5%、X5的添加量為0、X6的添加量為5.4%時，產(chǎn)量最高為287.04 g。

2）各因子間交互作用對產(chǎn)量的影響，根據(jù)所得的回歸方程分析，得到各因子間交互作用的等高線圖，結(jié)果詳見圖2～圖5。

圖2 桉樹皮纖維與其他因子的交互作用Fig.2 Interaction between eucalyptus bark fiber and other factors

圖3 棉籽殼與其他因子的交互作用Fig.3 Interaction of cotton shell with other factors

圖4 細木屑與其他因子的交互作用Fig.4 The interaction of fine wood chips with other factors

圖5 麥皮、玉米粉與豆粕相互之間的交互作用Fig.5 Interaction of wheat husk,corn meal and soybean meal

由圖2 可知，桉樹皮纖維與棉籽殼、麥皮、豆粕交互作用對產(chǎn)量的影響大，與細木屑、玉米粉的交互作用對產(chǎn)量的影響較小。

由圖3 可知，棉籽殼與麥皮、玉米粉、豆粕交互作用對產(chǎn)量的影響大，棉籽殼與細木屑對產(chǎn)量的影響力較小。

由圖4 可知，細木屑與麥皮、玉米粉、豆粕的交互作用對產(chǎn)量的影響力較大，而細木屑與玉米粉的交互作用中，玉米粉呈現(xiàn)出負作用。

由圖5 可知，麥皮、玉米粉、豆粕之間的交互作用對產(chǎn)量的影響力相差不大，但是麥皮與豆粕的交互效果最好。

2.3 相關系數(shù)的通徑分析

通徑分析可以看出因子對產(chǎn)量的直接影響程度和間接影響程度。相關系數(shù)的通徑分析結(jié)果見表5。

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

如表5世紀，一次項中，變量X1、X4、X4的直接系數(shù)分別為2.53、3.37、2.29，都是正數(shù)，且大于所有的間接系數(shù)，說明桉樹纖維、麥皮、豆粕對產(chǎn)量的影響是直接作用的結(jié)果，其影響也是正相關。二次項中，變量X12、X42、X62的直接系數(shù)分別是-2.27、-3.25、-1.98，都為負相關，分別小于間接系數(shù)X1（2.45）、X4（3.69）、X6（2.24），大于其余的間接系數(shù)，說明這些變量中，對產(chǎn)量的影響主要通過X1、X4、X6的間接作用；變量X52的直接系數(shù)為0.58，間接系數(shù)中只有X4X5（-0.67）大于直接系數(shù)，說明通過X4X5的間接影響力大于直接作用；同理，在變量X1X3、X1X5、X2X3、X4X5中，其直接系數(shù)都較小，其對產(chǎn)量的影響是通過多個間接因子影響來實現(xiàn)。

通徑分析結(jié)果表明：桉樹皮纖維、麥皮和豆粕對秀珍菇產(chǎn)量的提升作用是顯著的。通徑分析的剩余通經(jīng)系數(shù)P=0.478 88，數(shù)值較大說明有未解釋的影響因子存在。

2.4 配方的驗證

選取設計配方中的3 個配方和優(yōu)化配方進行進一步的驗證，結(jié)果見表6。

表6 不同配方的產(chǎn)量Tab.6 The yield of different formulations

從表6 可以看出，優(yōu)化配方的產(chǎn)量最高，達到308.750 g，優(yōu)于其他配方，實現(xiàn)模擬產(chǎn)量。說明本回歸模型可以很好的解釋桉樹皮纖維、棉籽殼、細木屑、麥皮、玉米粉、豆粕6 個因子與產(chǎn)量的關系，實現(xiàn)秀珍菇的配方優(yōu)化。N11、N21、N3 等3 個配方在驗證試驗中的產(chǎn)量明顯高于第一次試驗的產(chǎn)量，是由于秀珍菇工廠化栽培管理水平的提高。

3 結(jié)論與討論

3.1 方程可以較好地模擬原料與產(chǎn)量間的關系

經(jīng)顯著性檢驗、相關系數(shù)分析及殘差診斷，說明本方程可以較好的模擬桉樹皮纖維、棉籽殼、細木屑、麥皮、玉米粉、豆粕6 個因子與產(chǎn)量的關系。通過各因素與產(chǎn)量的關系比較，獲得優(yōu)化配方為：桉樹皮纖維27.3%、棉籽殼28.8%、細木屑10.0%、麥皮28.5%、豆粕5.4%。

3.2 桉樹皮堆置發(fā)酵后可栽培秀珍菇

利用桉樹皮纖維作為原料栽培秀珍菇，可以改善栽培料的物理性狀，提高持水能力。樹皮經(jīng)粉碎后的纖維纖細，長度為0.1～2.0 cm，干燥后短時吸水能力弱，短時間的淋水和攪拌較難增加其持水量，使用時通過一段時間的淋水堆置和發(fā)酵，可以增加其持水量，達到較好的栽培效果。這與陳麗新等[11]的研究結(jié)果一致。

3.3 麥皮、桉樹皮和豆粕是秀珍菇較好的栽培原料

在本次試驗中使用的6 個原材料中，棉籽殼、麥皮、桉樹皮纖維和豆粕是秀珍菇栽培較合適的原材料，對秀珍菇有較為顯著的增產(chǎn)效果。后續(xù)可結(jié)合效益及栽培技術，進一步總結(jié)和對比分析，提供多個配方供生產(chǎn)選擇。

3.4 玉米粉、棉籽殼和細木屑對栽培秀珍菇的影響規(guī)律有待研究

在秀珍菇栽培的回歸方程模擬中，得到以玉米粉添加量為橫坐標，產(chǎn)量為縱坐標，開口向上的拋物線。表明前期隨玉米粉的添加，產(chǎn)量會出現(xiàn)下降；到了一個極端值后產(chǎn)量又會隨著玉米粉添加量的增加而增加，因此有必要通過更深入的試驗，弄清玉米粉對秀珍菇產(chǎn)量的影響情況。棉籽殼是很好的食用菌栽培原料，在利用棉籽殼栽培秀珍菇時，可通過適當降低培養(yǎng)基的含水率，增加其透氣性從而達到菌絲生長的要求，實現(xiàn)原材料的綜合利用。細木屑在秀珍菇栽培中是否是必需的原料，以及其與棉籽殼的搭配比例還需進一步研究。