楊建杰，張桂香，楊 琴，劉明軍，王英利

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，甘肅 蘭州 730070）

香菇 [Lentinula edodes（Berk） Pegler]，被譽(yù)為“中國國菇”，是我國生產(chǎn)區(qū)域最廣、總產(chǎn)量最高、影響最大的食用菌種類[1]。近年來，隨著“南菇北移，東菇西擴(kuò)”的變化[2]，西北地區(qū)香菇產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢(shì)頭。甘肅省立足冷涼、溫差大的氣候條件，豐富多樣的農(nóng)林廢棄物資源，鮮明的區(qū)域特色和良好的市場前景等優(yōu)勢(shì)，助力精準(zhǔn)扶貧，大力發(fā)展香菇產(chǎn)業(yè)。2017年香菇栽培規(guī)模達(dá)到3 000萬袋，產(chǎn)量4.2萬噸，產(chǎn)值3.36億元，占全省食用菌總產(chǎn)量的36.34%，產(chǎn)值39.16%[3]，香菇栽培規(guī)模較2015年增加了50%[4]。但是由于“天保工程”的實(shí)施，香菇栽培木屑原料不能自給的劣勢(shì)凸顯。幾年來，甘肅省香菇栽培的木屑大多從陜西的漢中、寧強(qiáng)、禮泉等地購買，供應(yīng)時(shí)斷時(shí)續(xù)且成本較高，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到一定的限制。玉米芯是栽培食用菌較好的原料[5－6]，含干物質(zhì) 93.3%、粗蛋白 2.4%、粗脂肪 0.36%、粗纖維 35.4%、粗灰分 2.77%[7]。玉米是甘肅省的第一大糧食作物，2017年種植面積達(dá)9.667×105hm2，玉米秸稈產(chǎn)量935萬噸[8]，其中玉米芯產(chǎn)量309萬噸，而豐富的玉米芯資源利用率較低，開發(fā)利用不夠[9]，大多棄置于自然環(huán)境或露天焚燒，造成生態(tài)環(huán)境的污染和資源浪費(fèi)[10]。因此，開展玉米芯栽培香菇的試驗(yàn)研究，切合生產(chǎn)實(shí)際，能夠達(dá)到就地取材，變廢為寶的目的，研究意義重大。

為了更好的保護(hù)林業(yè)資源，降低香菇生產(chǎn)成本，促進(jìn)香菇產(chǎn)業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展，現(xiàn)階段新型基質(zhì)的研發(fā)[11－14]是學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。本研究從玉米芯入手，開展青岡木屑培養(yǎng)基中添加不同比例玉米芯栽培香菇的試驗(yàn)，篩選出玉米芯栽培香菇的最佳配方并進(jìn)行最佳配方的生產(chǎn)驗(yàn)證及培養(yǎng)基胞外酶活性的研究。旨在解決香菇產(chǎn)業(yè)發(fā)展中資源短缺問題，為香菇草腐化栽培提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試菌株為申香215，引自上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所。

青岡木屑來源于陜西省寧強(qiáng)縣，粉碎為6 mm～8 mm的粒片狀。玉米芯來源于甘肅省景泰縣，粉碎為5 mm左右的顆粒狀。

母種培養(yǎng)基：青岡木屑100 g、馬鈴薯200 g、麩皮50 g、葡萄糖20 g、碳酸鈣2 g、瓊脂20 g，水1 000 mL。

原種培養(yǎng)基：麥粒99%、石膏粉1%。

栽培種培養(yǎng)基：青岡木屑78%、麩皮20%、石膏1%、蔗糖1%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 培養(yǎng)基配方

試驗(yàn)根據(jù)培養(yǎng)基中青岡木屑和玉米芯的比例，共設(shè)計(jì)培養(yǎng)基配方6個(gè)，見表1。

表1 香菇培養(yǎng)基配方設(shè)計(jì)表Tab.1 Culture material formula design table of Lentinus edodes

1.2.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)用母種、原種和栽培種按常規(guī)方法制作。栽培袋制作按每配方150 kg的總量稱取原料，加水使含水量達(dá)60%，預(yù)濕24 h后，加入石膏粉并調(diào)節(jié)含水量使其穩(wěn)定在62%，攪拌均勻，按體積相同的原則裝入15 cm×60 cm×0.005 cm的栽培袋并做好標(biāo)記。高壓滅菌（121℃，2 h），降溫至30℃以下接種，接種完成后移入培養(yǎng)室培養(yǎng)，菌絲萌發(fā)吃料后，采用劃線法測(cè)定菌絲生長速度。菌絲培養(yǎng)、轉(zhuǎn)色和出菇等均采用常規(guī)管理。

配方篩選試驗(yàn)完成后，以青岡木屑配方為對(duì)照，進(jìn)行最佳配方的驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)菌袋1 800袋，常規(guī)管理。同時(shí)對(duì)最佳配方和對(duì)照配方采用5點(diǎn)法在發(fā)菌期、菌絲滿袋、轉(zhuǎn)色期、一潮菇、二潮菇、三潮菇結(jié)束取樣并用錫箔紙包裹后，液氮速凍置于－80℃條件下保存，取樣完成后測(cè)定羥甲基纖維素酶（carboxymethyl cellulase）、漆酶 （laccase） 和木聚糖酶（xylanase）的濃度。采用雙抗體夾心法酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)試劑盒法，用Rayto RT－6100型酶標(biāo)分析儀（深圳雷杜生命科學(xué)股份有限公司）測(cè)定酶濃度。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

觀察記錄菌絲生長勢(shì)、轉(zhuǎn)色特性和出菇特點(diǎn)，測(cè)定菌絲生長速度，統(tǒng)計(jì)生物學(xué)效率和優(yōu)質(zhì)菇比例。以生物學(xué)效率、菌絲生長速度和平均單菇重為依據(jù)進(jìn)行配方篩選，對(duì)最佳配方的農(nóng)藝性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析香菇不同發(fā)育階段的羥甲基纖維素酶、漆酶和木聚糖酶的濃度變化規(guī)律。采用軟件DPSv 7.05對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析。生物學(xué)效率（E，%）的計(jì)算公式為：

式中：M1為鮮菇重量（g）；M2為原料干重（g）。

產(chǎn)出投入比（R）的計(jì)算公式為：

式中：G為產(chǎn)值（元）；C為總成本（元）。

總成本（C）的計(jì)算公式為

式中：C1為主料成本（元）；C2為輔料成本（元）；C3為人工成本（元）。

根據(jù)作者調(diào)研2017年甘肅省原料和人工市場平均價(jià)格，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，輔助生產(chǎn)成本按0.60元/袋計(jì)算，人工成本按1.90元/袋計(jì)算，主料成本按玉米芯800元/t，青岡木屑700元/t，香菇優(yōu)質(zhì)菇10元/kg，次菇5元/kg計(jì)算。主料成本是配方中玉米芯和青岡木屑的成本總和。優(yōu)質(zhì)菇是指菇形圓整，無畸形開傘，菌蓋直徑大于3 cm的香菇子實(shí)體。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米芯與木屑不同配比對(duì)香菇菌絲生長的影響

香菇菌絲在各處理培養(yǎng)料上24 h內(nèi)萌發(fā)，不同配方對(duì)香菇菌絲生長的影響見圖1。

圖1 玉米芯與木屑不同配比栽培香菇的菌絲生長Fig.1 Mycelial growth of Lentinus edodes cultivated with different ratio of corn cob and wood chips

由圖1所示，T1配方的菌絲生長速度最快，平均菌絲生長速度為 3.73 mm·d－1，菌絲濃密、潔白、粗壯，生長整齊，生長勢(shì)強(qiáng)。隨著培養(yǎng)料中玉米芯添加量的增加，菌絲生長速度減慢，生長勢(shì)減弱。T6配方的菌絲生長速度最慢，平均生長速度為3.40 mm·d－1，菌絲濃密、潔白，生長整齊，生長勢(shì)弱。但經(jīng)方差分析菌絲生長速度差異不顯著。菌袋轉(zhuǎn)色速度隨著培養(yǎng)料中玉米芯添加量的增加而加快，T1配方的菌絲生長旺盛，但轉(zhuǎn)色速度相對(duì)較慢；雖然T6配方的菌絲生長速度最慢，但轉(zhuǎn)色相對(duì)較快，轉(zhuǎn)色整齊，顏色較淡，為淺紅褐色。

2.2 玉米芯與木屑不同配比對(duì)香菇原基形成及商品性的影響

原基形成期，T1配方的原基形成慢且稀少，隨著培養(yǎng)料中玉米芯添加量的增加，原基的發(fā)生量及整齊程度增加，T6配方的原基發(fā)生最多、生長整齊。不同處理栽培香菇的平均單菇重見圖2。

圖2 玉米芯與木屑不同配比栽培香菇的平均單菇重Fig.2 Average weight of the single fruiting body of Lentinus edodes cultivated with different ratio of corn cob and wood chips

由圖2可知，隨著培養(yǎng)料中玉米芯添加量的增加，平均單菇重呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)玉米芯添加量小于31.6%時(shí)，平均單菇重隨著玉米芯添加量的增加而增加，當(dāng)玉米芯添加量為31.6%時(shí)，T3配方的平均單菇重最大，為44.80 g；當(dāng)玉米芯添加量大于31.6%時(shí)，平均單菇重隨著玉米芯添加量的增加而降低。T6配方平均單菇重最小，為21.16 g；經(jīng)方差分析，T1配方～T5配方之間無顯著差異，T1配方～T4配方與T6配方之間差異達(dá)顯著水平。不同處理栽培香菇的優(yōu)質(zhì)菇比例統(tǒng)計(jì)見圖3。

由圖3可知，隨著培養(yǎng)料中玉米芯添加量的增加，優(yōu)質(zhì)菇比例逐漸降低。T1配方優(yōu)質(zhì)菇比例最高為85.67%，T6配方優(yōu)質(zhì)菇比例最低為63.00%。經(jīng)方差分析，T1配方～T4配方之間無顯著差異?？傊?，隨著培養(yǎng)料中玉米芯添加量的增加，子實(shí)體的緊實(shí)程度、肉質(zhì)和優(yōu)質(zhì)菇比例等商品性逐漸降低。具體表現(xiàn)在肉質(zhì)變薄，顏色逐漸由深紅褐色變?yōu)闇\紅褐色。

圖3 玉米芯與木屑不同配比栽培香菇的優(yōu)質(zhì)菇比例Fig.3 Proportion of good quality fruiting body of Lentinus edodes cultivated with different ratio of corn cob and wood chips

2.3 玉米芯與木屑不同配比對(duì)香菇栽培的生物學(xué)效率和產(chǎn)出投入比的影響

不同處理栽培香菇的生物學(xué)效率及產(chǎn)出投入比統(tǒng)計(jì)見圖4、圖5。

圖4 玉米芯與木屑不同配比栽培香菇的生物學(xué)效率Fig.4 Biological efficiency of Lentinus edodes cultivated with different ratio of corn cob and wood chips

圖5 玉米芯與木屑不同配比栽培香菇的產(chǎn)出投入比Fig.5 Output-input ratio of Lentinus edodes cultivated with different ratio of corn cob and wood chips

由圖4、圖5可知，生物學(xué)效率和產(chǎn)出投入比隨著培養(yǎng)料配方中玉米芯添加量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)培養(yǎng)料配方中玉米芯添加量小于47.4%時(shí)，生物學(xué)效率和產(chǎn)出配方投入比隨著玉米芯添加量的增加而增加；當(dāng)培養(yǎng)料配方中玉米芯添加量等于47.4%時(shí)，T4配方生物學(xué)效率和產(chǎn)出投入比最高，生物學(xué)效率為97.4%，較T1配方（CK）增產(chǎn)38.71%，產(chǎn)出投入比1.33∶1；培養(yǎng)料配方中玉米芯添加量大于47.4%時(shí)，生物學(xué)效率和產(chǎn)出投入比隨著玉米芯添加量的增加而降低。經(jīng)方差分析，T4配方的生物學(xué)效率與T1配方、T2配方間差異達(dá)極顯著水平，其產(chǎn)出投入比與T2配方和T6配方相比達(dá)極顯著水平。

2.4 最佳配方的示范驗(yàn)證

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果，可知T4為最佳配方，其示范驗(yàn)證增產(chǎn)效果見表2。

表2 最佳配方示范驗(yàn)證增產(chǎn)效果Tab.2 The effect of increasing production with optimized formula for demonstration

由表2可知，T4配方獲得顯著的增產(chǎn)效果，平均生物學(xué)效率達(dá)到88.48%，較對(duì)照增產(chǎn)達(dá)24.78%，平均單菇重 27.86 g，菌絲生長速度 3.97 mm·d－1。生物學(xué)效率最高可達(dá)到94.57%，較對(duì)照增產(chǎn)達(dá)26.45%。

2.5 最佳配方栽培香菇過程中酶濃度的變化

最佳配方T4在栽培香菇過程中羧甲基纖維素酶、木聚糖酶及漆酶濃度的變化情況見圖6～圖8。

圖6 香菇栽培過程中羧甲基纖維素酶濃度的變化Fig.6 Enzyme concentration change of carboxymethyl cellulase in Lentinus edodes cultivation

圖7 香菇栽培過程中木聚糖酶濃度的變化Fig.7 Enzyme concentration change of xylanase in Lentinus edodes cultivation

圖8 香菇栽培過程中漆酶濃度的變化Fig.8 Enzyme concentration change of laccase in Lentinus edodes cultivation

由圖6～圖8可知，栽培香菇過程中，培養(yǎng)基中羧甲基纖維素酶、木聚糖酶和漆酶的濃度較CK顯著升高，羧甲基纖維素酶和木聚糖酶的濃度表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)。最佳配方T4配方培養(yǎng)基中羧甲基纖維素酶和木聚糖酶的濃度在菌絲滿袋期達(dá)到峰值，平均酶濃度分別達(dá)到 1.83 U·g－1和 1.04 U·g－1，分別較CK提高35.24%和52.94%；漆酶濃度在香菇栽培過程中表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢(shì)。最佳配方T4漆酶濃度在發(fā)菌初期最高，濃度達(dá)到 1.10 U·g－1，隨著香菇菌絲的生長漆酶濃度降低，菌絲滿袋時(shí)降到最低，平均濃度降到0.61 U·g－1，隨后升高，到第三潮菇結(jié)束時(shí)酶濃度回升，平均濃度達(dá)到0.98 U·g－1。因此，在香菇栽培過程中，發(fā)菌初期漆酶濃度較高，甲基纖維素酶和木聚糖酶的濃度相對(duì)較低，說明發(fā)菌初期香菇菌絲可能優(yōu)先利用木質(zhì)素，再利用纖維素和半纖維素，隨著香菇的生長發(fā)育，木質(zhì)素、纖維素及半纖維素的吸收利用有交替變化的規(guī)律。

3 結(jié)論

試驗(yàn)證明玉米芯栽培香菇可行。隨著培養(yǎng)料中玉米芯添加量的增加，生物學(xué)效率和栽培效益呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)。玉米芯47.4%、青岡木屑31.6%、麩皮20%、石膏粉1%時(shí)，生物學(xué)效率和栽培效益最高。培養(yǎng)基上菌絲濃密、潔白、粗壯，生長整齊，生長勢(shì)旺，轉(zhuǎn)色較快，平均單菇重29.04 g，生物學(xué)效率97.4%，產(chǎn)出投入比3.5∶1，較青岡木屑培養(yǎng)料增產(chǎn)38.71%。隨著培養(yǎng)料配方中青岡木屑添加量的減少，玉米芯添加量的增加，菌絲長勢(shì)減弱、長速減慢，商品性有所降低，但轉(zhuǎn)色容易。玉米芯含量增高后，營養(yǎng)過于集中，導(dǎo)致前期出菇集中，造成菇多而小，質(zhì)量下降。今后可通過栽培工藝及栽培管理的改進(jìn)，加以完善。商品性變化本試驗(yàn)主要靠外觀觀測(cè)，培養(yǎng)料配方中添加玉米芯對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，有待進(jìn)一步研究。

香菇栽培過程中，培養(yǎng)基中菌絲體產(chǎn)生多種胞外酶將培養(yǎng)基中的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素等大分子物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)吸收利用。胞外酶參與了香菇生長發(fā)育的全過程[15]，胞外酶活性的大小在一定程度上可以反映栽培基質(zhì)的降解特點(diǎn)[16]，直接影響生物降解的能力[17]，培養(yǎng)基成分的不同只影響酶活性的相對(duì)大小，而不影響酶活性變化的規(guī)律性[18]。本試驗(yàn)的最佳配方中栽培香菇的羧甲基纖維素酶、木聚糖酶和漆酶的活性較青岡木屑配方強(qiáng)，生物學(xué)效率高；但二者在香菇栽培過程中酶的濃度變化規(guī)律一致。因此，香菇菌絲在最佳配方培養(yǎng)基中活力增強(qiáng)，生物降解能力提升，提高了香菇的生物學(xué)效率。