基料添加艾草秸稈對(duì)平菇生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響

饒中秀， 孫繼民， 張娜， 李龍濤， 董春華， 楊曾平， 黃鳳球

（湖南省土壤肥料研究所，長(zhǎng)沙 410125）

秸稈綜合利用存在資源分散、運(yùn)輸貯藏難、綜合效益低、還田利用腐熟降解難等問(wèn)題[1]?；匣每蓪?shí)現(xiàn)就近就地高值利用，有利于提高秸稈資源的利用效率，是延長(zhǎng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈和發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的重要步驟[2]。我國(guó)秸稈以肥料化利用為主，基料化利用比例較小，約占秸稈可收集資源量的4.0%，且秸稈廢棄量約占可收集利用量的20%[3-4]。當(dāng)前，食用菌產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)僅次于糧、油、果、菜的第五大種植產(chǎn)業(yè)[5]，對(duì)基料有相當(dāng)大的需求量。因此，秸稈的基料化具有較好利用前景。

水稻和玉米是我國(guó)典型大宗農(nóng)作物，其秸稈含有豐富的木質(zhì)素、纖維素及碳、氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)，且資源豐富、價(jià)格低廉，在飼料、肥料、燃料、食用菌基料、加工原料等方面應(yīng)用廣泛[6-7]。艾草（Artemisia argyiH.Lév.＆Vaniot）為多年生半灌木狀菊科蒿屬草本植物，其適應(yīng)性強(qiáng)，主要分布于亞洲東部[8]，在我國(guó)湖北、河南等地大量種植，并形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，每年產(chǎn)值達(dá)千億元[9]。艾葉在藥用、保健、食用及文化傳統(tǒng)上占有重要位置，但對(duì)艾草秸桿的利用鮮有報(bào)道。合理利用艾草秸稈和水稻、玉米等大宗農(nóng)作物秸稈有利于實(shí)現(xiàn)秸稈資源的循環(huán)、高效、增值利用。

平菇（Pleurotus ostreatus）學(xué)名糙皮側(cè)耳，是一種對(duì)基料、溫度等條件適應(yīng)性較強(qiáng)的菇種，其蛋白質(zhì)、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，產(chǎn)量位居前列，是我國(guó)主要栽培的食用菌品種之一[10-11]。利用平菇等食用菌高效降解農(nóng)作物秸稈，可將其中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化形成高蛋白食品[2]，剩余菇渣（菌糠）還可作為有機(jī)肥料、育苗基質(zhì)、動(dòng)物飼料原料等進(jìn)一步利用[12]。本研究設(shè)置水稻秸稈、玉米秸稈和艾草秸稈的單一物料和不同配比，對(duì)比研究其對(duì)平菇生長(zhǎng)發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，明確其基料化利用的適宜性，以期為秸稈資源化利用和食用菌栽培提供理論和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以平菇為栽培對(duì)象，其菌種購(gòu)自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)；栽培基料為秸稈混合物，由稻草、玉米秸稈、艾草秸稈組成，其中，稻草與玉米秸稈由常規(guī)種植基地提供，艾草秸稈由某艾草種植加工企業(yè)提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)不同秸稈配比處理：100%稻草（CK1），100%玉米秸稈（CK2），100%艾草秸稈（CK3），稻草60%+玉米秸稈20%+艾草秸稈20%（T1），稻草20%+玉米秸稈60%+艾草秸稈20%（T2），稻草20%+玉米秸稈20%+艾草秸稈60%（T3），稻草33%+玉米秸稈33%+艾草秸稈33%（T4），詳見(jiàn)表1。

表1 各處理秸稈配比Table 1 Ratio of straw in different treatments

秸稈風(fēng)干并粉碎成長(zhǎng)度2～5 cm的秸稈段，按比例稱(chēng)取秸稈進(jìn)行配料，每個(gè)處理10 kg秸稈，調(diào)節(jié)水分后堆放預(yù)腐熟1 d，裝袋后高壓滅菌鍋消毒滅菌，冷卻后接種平菇菌種進(jìn)行培養(yǎng)。每日觀測(cè)生長(zhǎng)情況，記錄菌絲生長(zhǎng)情況和子實(shí)體生長(zhǎng)情況。

1.3 樣品采集

待平菇生長(zhǎng)至菌蓋顏色變淺、菌蓋邊沿變薄時(shí)進(jìn)行采收，僅采收第1潮菇。因每類(lèi)秸稈蓬松度和體積不同，裝袋后的菌包數(shù)量有所不同，因此采取用料總量控制的原則，將每個(gè)處理的菌包數(shù)量平均分為3部分，每個(gè)菌包生長(zhǎng)的平菇均進(jìn)行采樣，最終混合為3個(gè)樣品重復(fù)。

1.4 指標(biāo)測(cè)定與方法

1.4.1 菌絲長(zhǎng)勢(shì)和色澤判斷 采用直接觀測(cè)法判斷菌絲濃密程度和潔白程度，用+、++、+++、++++、+++++表示其狀態(tài)由弱到強(qiáng)，“+”越多則菌絲色澤越潔白、長(zhǎng)勢(shì)越濃密。

1.4.2 菌絲平均生長(zhǎng)速度 每日觀測(cè)記錄菌絲生長(zhǎng)長(zhǎng)度，通過(guò)生長(zhǎng)滿袋天數(shù)計(jì)算其平均生長(zhǎng)速度，計(jì)算公式如下。

1.4.3 出菇所需時(shí)間 通過(guò)觀測(cè)記錄法獲取栽培袋出現(xiàn)平菇子實(shí)體原基的日期。

1.4.4 平菇生物量及生物學(xué)效率 平菇生物量采取直接稱(chēng)量法，每個(gè)栽培袋均記錄平菇重量，并用于計(jì)算生物學(xué)效率，每部分重量總和為平菇總生物量；生物學(xué)效率的計(jì)算，剔除感染雜菌未出菇的菌包，按實(shí)際出菇菌包的基料重量計(jì)算，計(jì)算公式如下。

1.4.5 平菇品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定 可溶性蛋白采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定[11]；還原糖含量采用3,5-二硝基水楊酸法測(cè)定[11]；異亮氨酸、亮氨酸、賴(lài)氨酸含量測(cè)定參考GB 5009.124—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測(cè)定》[13]，總酚和多酚氧化酶活性采用酶標(biāo)試劑盒-酶標(biāo)儀法。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理并制圖，采用SPSS軟件進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，顯著水平P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同秸稈配比下平菇的生長(zhǎng)特征分析

2.1.1 菌絲體生長(zhǎng)狀態(tài) 由表2可知，CK1的菌絲體長(zhǎng)勢(shì)最弱，十分稀疏且潔白度最差，其菌絲生長(zhǎng)速度也較低；CK2菌絲潔白度稍弱，且菌絲長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)稀疏，其菌絲生長(zhǎng)速度最低；CK3的菌絲體生長(zhǎng)均勻、濃厚、長(zhǎng)勢(shì)十分旺盛且潔白度最高，其菌絲的生長(zhǎng)速度也最高，T3處理次之，菌絲生長(zhǎng)均勻、濃密、長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)，生長(zhǎng)速度僅次于CK3，約為CK1或CK2的2倍；T4、T2、T1稍稀疏但色澤尚可，菌絲生長(zhǎng)速度在0.47 cm·d-1左右。整體上混合基料處理（T1～T4）菌絲的生長(zhǎng)速度均高于CK1或CK2。結(jié)果表明，菌絲在純稻草或玉米秸稈處理中生長(zhǎng)受限，而其與艾草秸稈的混合基料可提高其生長(zhǎng)速率。

表2 各處理菌絲形態(tài)及生長(zhǎng)情況Table 2 Mycelium morphology and growth characteristic in treatments

菌絲體滿袋時(shí)間在各處理中相差較大（圖1），其中，CK3菌絲體生長(zhǎng)最快，在30 d左右完全長(zhǎng)滿菌包；其次為T(mén)3處理，在35 d左右滿袋；T4處理菌絲體滿袋所需時(shí)間稍長(zhǎng)，在41 d左右；T1處理滿袋所需時(shí)間較長(zhǎng)；100%稻草（CK1）和100%玉米秸稈（CK2）處理菌絲體生長(zhǎng)滿袋所需時(shí)間最長(zhǎng)?？梢?jiàn)，艾草秸稈比例高的處理更有利于菌絲體生長(zhǎng)。

圖1 各處理菌絲體生長(zhǎng)速度Fig.1 Growth rate of mycelium in different treatments

2.1.2 現(xiàn)蕾出菇時(shí)間 從接種后到菌絲基料出現(xiàn)子實(shí)體為現(xiàn)蕾出菇所需時(shí)間。CK1所需現(xiàn)蕾時(shí)間最長(zhǎng)、出菇最晚（圖2），且平菇生長(zhǎng)到采摘所需時(shí)間最長(zhǎng)；相比CK1，100%艾草秸稈處理（CK3）出菇最快，所需時(shí)間最短，但其出菇的整齊度較低；CK2出菇所需時(shí)間僅次于CK3，且整齊度較好。T1、T2、T3、T4處理出菇時(shí)間較為相近?？梢?jiàn)，100%稻草處理（CK1）對(duì)平菇的現(xiàn)蕾所需時(shí)間影響最大，不利于出菇和生長(zhǎng)。

圖2 不同秸稈配比處理出菇時(shí)間Fig.2 Fruiting time of Pleurotus ostreatus under different ratio of straws

2.2 平菇生物量及生物學(xué)效率分析

由表3可知，CK1產(chǎn)量最低且生物學(xué)效率最低，單一玉米秸稈或艾草秸稈處理總生物量較單一稻草處理顯著升高；3種秸稈配料處理（T1～T4）的總生物量分別較CK1顯著提升了112%、188%、156%和134%，且隨著稻草占比的降低而增高，其中T2生物量和生物學(xué)效率皆為最高；T1、T2、T3和T4處理生物量較CK2分別顯著增加38.9%、88.9%、67.9%和53.5%，與CK3無(wú)顯著差異，但玉米秸稈與其他秸稈的配料處理（T1、T4、T2處理）平菇生物量隨玉米秸稈比例的增加而升高。各處理生物學(xué)效率在12.07%～23.71%。以上說(shuō)明，3種秸稈不同配比使用比單一的稻草或玉米秸稈使用效果優(yōu)良，更有利于平菇進(jìn)行生物學(xué)轉(zhuǎn)化。

表3 平菇生物量及其生物學(xué)效率Table 3 Biomass and biological efficiency of Pleurotus ostreatus

2.3 不同秸稈配比下平菇的品質(zhì)指標(biāo)變化分析

2.3.1 可溶性蛋白和還原糖 可溶性蛋白含量在T1處理中最高（圖3），為2.88 mg·g-1，其次為CK1和CK2，而CK3和T3處理可溶性蛋白含量顯著低于其他處理。T1、T2、T4處理可溶性蛋白含量與CK1無(wú)顯著差異，但較單一艾草秸稈處理分別顯著提升52.93%、32.18%和38.03%?？梢?jiàn)，平菇中可溶性蛋白含量并不隨艾草比例的增加而升高，相較艾草高比例處理（60%、100%），適量比例（20%、33%）添加艾草秸稈更有利于提升平菇可溶性蛋白含量。

圖3 各處理平菇可溶性蛋白及還原糖含量Fig.3 Content of soluble protein and reducing sugar in different treatments

單一秸稈處理的平菇中還原糖含量較低，且3種秸稈間無(wú)顯著差異。3種秸稈的不同配比處理可不同程度提高平菇還原糖含量，其含量高低依次為T(mén)4＞T1＞T2＞T3，與CK1相比分別提升103.3%、73.3%、70.0%和10.0%，較CK2和CK3處理分別增加26.9%～134.6%和32.0%～144.0%，且適量（20%、33%）艾草秸稈比例處理的增加幅度大于高比例（60%）艾草處理。結(jié)果表明，3種秸稈的混合基料較其單一秸稈基料更有利于提升平菇還原糖含量，且適量添加艾草秸稈提升效果較好。

2.3.2 氨基酸含量 賴(lài)氨酸和亮氨酸是組成人體蛋白質(zhì)的必需氨基酸。由圖4可知，平菇中亮氨酸、異亮氨酸和賴(lài)氨酸含量整體表現(xiàn)為賴(lài)氨酸＞亮氨酸＞異亮氨酸。在各處理中，異亮氨酸、亮氨酸和賴(lài)氨酸含量大小表現(xiàn)為CK1＞T1＞T4＞CK2＞T2＞CK3＞T3，艾草秸稈比例高（100%、60%）的處理（CK3、T3處理）3種氨基酸含量較低，而相較單一艾草秸稈處理，適量艾草比例（20%、33%）的處理（T1、T2和T4處理）3種氨基酸含量有所提升。

圖4 各處理異亮氨酸、亮氨酸及賴(lài)氨酸含量Fig.4 Contents of isoleucine， leucine and lysine in treatments

2.3.3 多酚氧化酶和總酚 由圖5可知，各處理多酚氧化酶活性表現(xiàn)為T(mén)4＞T3＞T1＞T2＞CK3＞CK2＞CK1，整體而言，單一秸稈基料的3個(gè)處理（CK1、CK2、CK3）多酚氧化酶較低，混合基料處理可不同程度提高多酚氧化酶活性，較CK1增加36.9%～58.7%、較CK2增加30.3%～51.0%、較CK3增加6.2%～23.0%。各處理總酚含量高低順序依次為CK2＞CK1＞T1＞T4＞CK3＞T2＞T3，隨基料中稻草比例的減少而降低；適量艾草比例處理T1總酚含量雖與CK1無(wú)顯著差異，但卻顯著高于CK3，說(shuō)明適量艾草比例的混合基料較單一艾草處理更能提高平菇機(jī)體抗氧化能力。

圖5 各處理平菇總酚和多酚氧化酶活性Fig.5 Total phenol and polyphenol oxidase activity of Pleurotus ostreatus in treatments

3 討論

本研究中，各處理菌絲生長(zhǎng)狀態(tài)差異較大，菌絲在純稻草處理中生長(zhǎng)受限，其原因?yàn)榫谢陷^致密，透氣性與透水性較差，影響了菌絲的生長(zhǎng)并進(jìn)一步影響其出菇，這與江可等[14]研究結(jié)果一致。而添加艾草秸稈有利于提升菌絲平均生長(zhǎng)速度，艾草秸稈比例高的處理可能由于增加基料孔隙和透氣性而更有利于菌絲體快速生長(zhǎng)。趙瑞華等[15]對(duì)海鮮菇的研究表明，艾草提取物對(duì)海鮮菇菌絲生長(zhǎng)速度無(wú)顯著影響，但對(duì)其競(jìng)爭(zhēng)性霉菌有抑制效果。吳楠等[16]認(rèn)為，栽培基料配方的碳氮比會(huì)顯著影響菌絲生長(zhǎng)速率。因此，研究中各個(gè)處理基料碳氮比的異同可能是導(dǎo)致平菇菌絲體長(zhǎng)勢(shì)差異的原因之一。

3種秸稈配比基料比單一秸稈使用效果優(yōu)良，更有利于平菇進(jìn)行生物學(xué)轉(zhuǎn)化。純稻草或玉米秸稈處理的平菇產(chǎn)量和生物學(xué)效率均較低，可能與基料中碳氮比失衡、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)不佳有關(guān)。本研究中，各處理的生物學(xué)效率均低于崔永峰等[17]的研究結(jié)果，其原因可能為采摘潮數(shù)和用料差異，研究設(shè)置的秸稈配比為不完全設(shè)計(jì)，基料中未額外添加營(yíng)養(yǎng)成分，且只采收了一潮平菇計(jì)算生物量和生物學(xué)效率，因此生物學(xué)效率整體較低。后續(xù)研究可在適宜的艾草比例下細(xì)化各秸稈占比，并延長(zhǎng)平菇采收時(shí)間，以更充分利用秸稈基料，提升生物學(xué)效率。

蛋白質(zhì)和糖類(lèi)含量是體現(xiàn)平菇品質(zhì)的主要營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)。單一的稻草、玉米秸稈或艾草秸稈不能滿足平菇蛋白質(zhì)和糖類(lèi)累積需求，3種秸稈的混合基料處理對(duì)平菇的品質(zhì)提升效果優(yōu)于單一秸稈處理，且混合基料中適量的艾草秸稈比例（20%、33%）可顯著提升平菇可溶性蛋白含量，也更有利于平菇還原糖累積；同樣，適量添加艾草較全量艾草處理的異亮氨酸、亮氨酸和賴(lài)氨酸有一定程度提升，3種氨基酸均是人體必需氨基酸，并且是平菇中的重要藥用氨基酸，也是其呈味（鮮味）氨基酸[18]，說(shuō)明該3種基料配比下，適量艾草秸稈有利于提升平菇風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)水平。相反，較高艾草比例（60%、100%）處理則降低平菇中可溶性蛋白和還原糖含量，其氨基酸含量也較低，可能是因?yàn)榕囵B(yǎng)基料營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)降低而不利于平菇營(yíng)養(yǎng)元素累積。

總酚物質(zhì)含量與平菇的品質(zhì)風(fēng)味、抗逆性代謝等有關(guān)，混合基料中適當(dāng)增加稻草含量并適量添加艾草有利于提高平菇總酚含量。楊洋等[19]以葡萄籽和朝鮮薊葉代替?zhèn)鹘y(tǒng)棉籽殼培育平菇，提高了其總酚和氨基酸含量，從而提升了平菇的活性成分和對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的富集能力。多酚氧化酶在混合基料處理中有不同程度提高，其活性與培養(yǎng)基料的選擇、組配比例等有關(guān)，研究中相同比例物料（即艾草占比33%）處理多酚氧化酶活性最高。權(quán)泉等[20]研究油菜、玉米、花生、小麥等多種秸稈及雜木屑等材料不同組配對(duì)黑木耳的影響，發(fā)現(xiàn)油菜秸稈對(duì)其多酚氧化酶酶活影響最大，其次為大豆秸稈。多酚氧化酶有助于改善平菇機(jī)體抗性，但由于多酚氧化酶是引起平菇酶促褐變反應(yīng)的主要酶類(lèi)，可能影響平菇采摘后的外觀質(zhì)量，因此需要適宜的貯藏、加工方法?？梢悦鞔_的是，艾草秸稈可作為栽培基料中的調(diào)節(jié)材料改善平菇品質(zhì)，研究結(jié)果為艾草綜合利用拓展了生態(tài)增值途徑。