基于桃木屑的配方与工艺对平菇生长的影响

熊嘉莹，丁红伟，陈青君，张国庆，刘桂平

（1农业应用新技术北京市重点实验室/北京农学院植物科学技术学院，北京 102206；2北京仟佰家食用菌种植专业合作社，北京 101207）

0 引言

平菇(Pleurotus ostreatus)，学名糙皮侧耳，是世界上广泛栽培的食用菌，同时也是中国重要的商业化食用菌之一[1]。据报道，其产量在中国所有食用菌中占据第三位[2]。平菇具有较高的营养价值，含丰富的蛋白质、维生素、海藻糖及矿物质元素，其蛋白多糖体对癌细胞具有较强的抑制作用，能够增强人体的免疫功能[3]。平菇生产中多采用发酵料或熟料栽培[4]，发酵料栽培生产成本较低，便于农家种植，熟料栽培灭菌成本高，环境卫生要求严格，适合于标准化周年种植。北京近年采用的发酵料加短时高温制棒工艺，在降低能源成本和有效杀灭病虫的同时也提高了后期蘑菇的质量[4]。基于北京平谷地区丰富的桃树枝杈资源结合不同的配方和工艺研究平菇种植，对当地桃木屑利用具有指导意义。中国木屑栽培平菇起步于20世纪40年代初期[5]，1936年前后，中国食用菌专家黄范希进行了瓶栽平菇试验[6]。20世纪初期意大利人首次采用木屑为原料进行平菇栽培的试验研究，20世纪初欧洲的一些国家和日本开始采用锯木屑来栽培平菇并获得了成功[7]。中国北方大量种植杨树，砍伐后一些树枝和根段，经晒干粉碎可用作栽培平菇的培养料，据高继俊等[8]的试验结果表明主料木屑78%的试验配方生物转化率为92%，栽培成功率和转化率都较低。野生构树耐干旱、贫瘠，由于其速生不能成才，砍伐后用构树木屑为主料用于平菇栽培，平菇菌丝洁白健壮，发菌速度快，污染率低，生物转化率达到105.77%～110.20%[9]。党兆霞等[10]以葡萄一年生枝条采用袋栽法栽培平菇，葡萄枝条木屑为62%～67%是平菇袋栽培养料的最佳添加量。平谷是北京大桃的主产地，桃树面积约1466.67 hm2，年产桃枝约150000 t，桃树枝杈的利用成为当地政府循环农业重点工作之一[11]。平菇是一种典型的白腐型真菌，具有选择性降解木质纤维素中木质素成分的能力[12]，但对于利用桃木屑种植平菇的研究鲜有报道。本研究采用不同桃木屑的配方，结合熟料、发酵料加短时高温2种制棒工艺，研究栽培基质理化特性、子实体产量和品质，为当地的平菇高效栽培方式提供新的策略。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 实验配方和制棒工艺设计 如表1所示。

表1 平菇配方与工艺实验设计 %

1.1.2 供试菌株‘平菇灰美2号’引自北京市农林科学院植保所。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程 熟料灭菌工艺：按配方比例称重，充分预湿，用装袋机装袋，单方向套环袋口，单袋湿重2 kg，每个配方450袋，高压灭菌，当温度升至126℃计时2 h；冷却接种，养菌，日光温室出菇。

发酵料短时高温工艺：按配方比例称重，混合后充分预湿发酵6天，当料温不再升高，看到大量放线菌时，用拌料机混合均匀，适量补水，装袋机装袋，每个配方450袋，常压灭菌100℃、4 h，冷却后接种，养菌，日光温室出菇。

1.2.2 样品采集 分别在2种工艺混料后的建堆期(BM)、灭菌期(Ster-p)、菌丝长满(Filling)、原基形成(Pinning)、一潮菇结束(1stFlush)、二潮菇结束(2ndFlush)等6个时期采集培养料样品。建堆期取样方法为多点取样，其他时期为随机选取3个菌棒打碎混匀取样。

1.2.3 培养料理化性质测定 pH计测定培养料pH；干燥称重法测定样品的含水量；凯氏定氮仪测定含氮量；灼烧法计算样品的灰分；所有样品重复3次。

1.2.4 培养料木质纤维素酶活测定 使用DNS法测定粗酶液的滤纸纤维素酶活性和木聚糖酶活性[13]；ABTS法[14]检测粗酶液的漆酶活性。粗酶液提取：取3.0 g样品，加入30 mL的生理盐水，25℃、220 r/min振荡摇2 h，4层纱布过滤后，12000 r/min、4℃离心10 min，收集上清即为粗提酶液。

1.2.5 子实体农艺性状及产量测定 子实体八九分熟时，测定第一、二潮菇的产量，游标卡尺记录菌盖直径、厚度；菌柄长度、直径；单朵横径、纵径；电子秤称子实体重量。

1.2.6 子实体的品质分析方法 干重法测定子实体的含水量；索氏提取法测定粗脂肪含量[15]；全凯氏定氮法[16]测定粗蛋白含量；茚三酮法[17]测定氨基酸含量。

上述实验数据用SPSS19.0进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同配方和工艺在不同时期的培养料理化性状

培养料中的水分是基质有机物分解的保障。由图1可知，从混料建堆到满袋，3个配方和2种工艺的培养料基质含水量均保持平稳，满袋时期达到最大值。从满袋时期到一潮菇结束含水量逐渐降低，表明出菇消耗了基质内的水分。添加木屑配方水分降低幅度较大，尤其是添加70%木屑的配方一潮菇时期含水量仅为50%左右，显著的低于对照配方的58%，表明木屑的保水性较差。

图1 不同配方工艺在不同时期的理化性质变化

各配方和工艺的含氮量在0.84%～1.54%范围，以预湿建堆时期最大、灭菌时显著降低，发酵料工艺略高于熟料工艺。

灰分含量从混料期到一潮菇出菇结束呈现递增趋势，以发酵料工艺显著高于熟料工艺，这可能与早期发酵过程培养料有机物损失有关；熟料工艺中S-5灰分高于S-7，发酵料工艺中也是同样规律，这可能与一潮菇的产量高低有关。

不同配方工艺的pH在混料期最高，在8.06～9.06之间，以发酵料工艺略高于熟料工艺，灭菌时期、满袋时期均显著降低；满袋时期至一潮菇时期pH变化不大，均在5.5左右。

综上所述，发酵工艺培养料的含氮量、pH以及灰分都比较高，添加木屑的配方在培养料保水性能上有所降低。

2.2 不同配方和工艺培养料木质纤维素酶活的变化

图2表明，在混料期和灭菌期没有检测出不同配方和工艺的木质纤维素酶活性。当接种平菇后，菌丝长满袋时各处理的漆酶活性达到最高，纤维素酶活随着菌丝满袋后呈波动式上升的趋势，木聚糖酶活也呈波动式变化。同一个配方下熟料工艺的纤维素酶活要高于发酵工艺，木聚糖酶活的变化没有明显的规律，而漆酶酶活则以发酵工艺显著高于熟料工艺，表明平菇菌丝对发酵后的培养料的木质素利用能力显著提高；熟料工艺不同的配方以添加50%、70%木屑配方的纤维素酶活和木聚糖酶活要高于对照配方，但发酵料工艺这两种酶活在配方之间没有明显规律。对照配方无论采用哪种工艺，在菌丝满袋时其漆酶的活性都表现较高的水平，而木屑配方显著低于对照。综合分析，以桃木屑为主料的配方，纤维素酶活和木聚糖酶活显著提高，对照则以漆酶活性在菌袋发满期活性最高。发酵工艺的平菇培养料表现出较高的漆酶活性，有助于平菇对木质素的利用。

图2 不同配方不同时期木质纤维素酶活的变化

2.3 不同配方和工艺子实体的农艺性状

表2是一潮菇子实体的农艺性状，平菇子实体分支数除了F-7其他的都在9.24～10.53个之间，F-7仅有6.82个，可能与其配方中木屑比例较高有关；单朵重最大为S-7、S-5均为0.17 kg，最小是F-7为0.1 kg，熟料工艺优于发酵料工艺；菌盖直径F-7、S-7、S-5最为大，分别为5.5、5.4、5.4 cm，F-CK菌盖直径最小为3.7 cm，菌盖直径以添加木屑的配方大于对照配方。

表2 不同工艺和配方平菇一潮菇子实体农艺性状

菌盖厚度不同配方和工艺之间差异不显著，变化范围在1.1 cm～1.2 cm。菌柄长度熟料工艺大于发酵料工艺，熟料工艺的3个配方范围为4.6 cm～5.8 cm，发酵工艺范围为4.1 cm～4.7 cm之间。2种工艺菌柄直径在1.2 cm～1.3 cm，差异不显著。单朵纵径最大值为FCK12cm、最小值为F-79.5cm，其他处理为10cm～11cm差异不显著。单朵横径最大值为S-7、最小为F-7，其他实验组为12 cm～13 cm差异不显著。总体上，菌盖厚度、菌柄直径、单朵纵横经在不同配方和工艺中变化不大。

图3是不同配方工艺的第一、二潮菇产量与生物学效率，可以看出，熟料工艺S-5和发酵料工艺的F-5产量都高于对照，产量分别为132.7 kg和137.6 kg，生物转化效率分别为60.1%和63.1%，表明添加55%木屑的配方采用两种工艺均获得了较高的产量，但随着F-7、S-7配方木屑比例增加至70%时，产量有所下降。

图3 不同配方和工艺平菇产量和生物学效率

2.4 不同配方和工艺子实体的品质分析

图4表明，平菇子实体含水量熟料工艺S-CK、S-5、S-7在88%～89%范围，发酵工艺组在83%～89%范围，熟料工艺比发酵料工艺更有助于维持子实体的含水量。

图4 不同配方和工艺平菇子实体的品质分析

粗脂肪含量最高的是S-7、F-7分别达到2.05%和2.1%，远高于S-5、F-5以及对照，表明添加桃木屑越多粗脂肪的含量也越高；S-5、F-5和S-CK、F-CK对照组相比差异不显著，表明添加桃木屑在55%水平时对子实体粗脂肪含量影响不显著。粗蛋白含量在不同配方工艺中变化范围为19.1%～21.57%，差异不显著。熟料工艺中总氨基酸含量为S-7>S-5>S-CK在14.89%～10.75%范围，发酵料工艺中总氨基酸含量为F-5>F-7>F-CK在15.36%～11.54%范围，表明添加木屑可以显著提高子实体氨基酸含量，采用发酵料工艺的子实体总氨基酸略高于熟料工艺。

另外，Glu、Val、Asp三种氨基酸在添加木屑后显著提高，谷氨酸是生物机体氮代谢的产物之一，也是人体所需的必要氨基酸，子实体的风味与谷氨酸含量多少有关，由图5可知，熟料工艺中谷氨酸含量S-7>S-5>S-CK，发酵料工艺中F-7>F-5>F-CK，与总氨基酸含量排序基本一致，无论哪种工艺，只要添加桃木屑的配方都有助于增加平菇子实体的谷氨酸含量。

图5 不同配方和工艺平菇子实体氨基酸含量分析

3 讨论

本实验采用熟料工艺、发酵料短时高温工艺，以添加55%桃木屑栽培平菇获得了良好的栽培效果，一、二潮菇生物转化效率达到60.1%和63.1%。发酵工艺有利于培养料含氮量、pH以及灰分的提高，由于发酵，木屑培养料软化，降低了装袋时对塑料膜的扎破率，但随着添加木屑比例的增加，培养料保水性能有所降低，一潮菇时70%木屑配方的含水量降至55%。研究表明培养料的水分含量与产量密切相关[18]，木屑的保水性能较差，生产中需要充分预湿和调整配方比例。另外，基质的颗粒大小也会影响持水保水的性能[19]，本实验采用木屑为长6 mm～15 mm、宽1 mm～3 mm、厚1 mm～3 mm大小的颗粒，尚有改进的空间，合适的木屑粒径还有待于筛选。

培养料的活力除了与基质理化性状有关，还与菌丝降解基质的各种酶活性密切相关。本实验以桃木屑为主料的配方采用熟料工艺，其满袋期、一潮菇期的纤维素酶和半纤维素酶的活性较高，这与刘朝贵等[20]研究滤纸纤维素酶在菇蕾时期酶活性出现峰值、张瑞等[21]研究木聚糖酶在幼菇期达致峰值的结果基本一致。申进文等[13]对平菇漆酶的研究证实，平菇在菌丝生长的满袋期漆酶活性最高，进而在第一、二潮菇的间期漆酶活性出现次高峰。本实验的两种工艺三个配方的满袋期均表现出较高的漆酶活性，但第一、二潮菇时没有高峰，这可能与原料、取样节点等有关。

通常培养料成分会影响到子实体的性状，王庆武等[22]研究表明，不同豆秸添加量平菇出菇农艺性状差别明显。本实验表明子实体单朵重以熟料工艺大于发酵料工艺，菌盖直径以添加木屑的配方大于对照配方，但菌盖厚度、菌柄直径、单朵纵横经在不同配方和工艺中变化不大。当木屑添加量为50%时，熟料工艺和发酵料工艺都可获得较高的产量，但随着木屑比例添加至70%时，产量都有所下降。

在平菇的栽培过程中，因栽培原料的不同对子实体品质影响的报道有许多，据胡燕[23]的报道，添加花椒子渣70%时其子实体的粗脂肪含量最低1.7%，覃宝山等[24]的研究发现采用板栗苞壳为主料栽培平菇时，添加棉籽壳比添加稻草更有助于平菇粗脂肪含量的提高。根据王治江等[25]的报道当马铃薯渣的添加量为1%时，与对照相比，平菇子实体的总糖、粗蛋白、Vc含量提高，粗脂肪、粗纤维、粗灰分等含量降低。本实验研究发现，不同配方中添加桃木屑越多子实体粗脂肪含量越多，添加70%的桃木屑其子实体粗脂肪含量高达2%左右，总氨基酸含量也是随着桃木屑比例增加而增加，尤其是谷氨酸含量。不同工艺中以发酵料工艺的品质指标略高于熟料工艺。因此，适当添加桃木屑并以发酵料工艺生产菌棒是当地平菇发展的一个技术策略。

4 结论

桃木屑用于平菇生产的最佳配方和生产工艺为：添加55%的桃木屑结合熟料或发酵料短时高温工艺制作平菇菌棒，其产量、品质均佳。