利用杏鲍菇菌渣栽培猪肚菇的配方优化*

张志鸿

（漳州市农业科学研究所，福建 漳州 363000）

巨大革耳[Panus giganteus（Berk.） Comer] 又被称作大杯蕈、大杯伞、猪肚菇、笋菇等，隶属于担子菌门（Basidiomycota） 担子菌纲（Basidiomycetes）多孔菌目（Polyporales） 多孔菌科（Polyporaceae）革耳属（Panus）[1-2]。猪肚菇味道鲜美，营养丰富，蛋白质的含量高达18.5%；含16 种以上氨基酸，其中包含所有的必需氨基酸，且必需氨基酸总量高达43%；同时富含钠（Na）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、铁（Fe）、锌（Zn） 等元素[3-4]。

猪肚菇野外发生于25 ℃～30 ℃气温条件中，常见于土壤潮湿、空气湿润凉爽的林间空地上，最早由福建省三明真菌研究所从野生菌株分离而得，经过多年驯化，已成为1 个人工栽培品种[5]。目前国内对猪肚菇栽培技术、菌株筛选及营养生化等方面都进行了一定的研究[6-9]。猪肚菇具较高的营养价值，是良好的菌类蛋白源，有很好的开发利用前景。

混料设计在冶炼、制药等工业和食品加工中都被广泛应用。通过混料试验设计，可以得到最佳的混合比例，使目标特性增强，达到理想效果。在一些食用菌生产相关研究中报道过混料试验设计，通过试验分析确定最佳配方以指导生产[10-12]。

杏鲍菇菌渣是工厂化生产杏鲍菇的剩余产物。杏鲍菇生产通常采用高营养配方，人工温控精细化管理，只收获一潮菇，菌渣中的营养剩余较多，是可再次利用的优良原料。而且杏鲍菇生产量较大，并已实现周年化生产，因此菌渣的产生不受生产季节的影响，原料收集简单。用杏鲍菇菌渣栽培毛木耳、草菇和双孢蘑菇已有较多的报道[13-15]，而用其栽培猪肚菇还未见报道。利用混料试验设计的方法，研究杏鲍菇菌渣栽培猪肚菇的可行性和最佳混合比例，可以提高资源利用率，同时降低生产成本，提高效益，增加收入。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 培养料

杏鲍菇栽培配方中各组分的质量分数分别为：木屑32%、玉米芯32%、麦皮20%、玉米粉8%、豆粕8%。

1） 杏鲍菇采收后，将清出库房的菌包经脱袋、粉碎，直接作为栽培猪肚菇的原料。

2） 木屑为木材厂生产家具的下脚料，原材料是阔叶树种。

3） 棉籽壳是新疆棉花采收后的剩余物，于经销商处购买。

4） 麦皮和豆粕均为饲料品，从市场中购买。玉米粉是由玉米颗粒粉碎、加工所得。

5） 轻质碳酸钙由福建龙岩石灰厂生产。

1.1.2 供试菌株

试验菌株为漳州市农业科学研究所保藏的猪肚菇5 号菌株。

1.2 方法

1.2.1 配方设计方法

采用有上、下限控制的极端顶点混料试验设计方法，利用DPS 软件计算，得到混料试验方案[16]。根据生产实践设定各因子的上限、下限值（配方中各组分均以质量分数表示）：X1为杏鲍菇菌渣0～50%，X2为棉籽壳0～25%，X3为木屑10%～45%，X4为麦皮10%～25%，X5为玉米粉0～5%，X6为豆粕0～5%。共设计18 个处理进行试验。

1.2.2 培养料配制及菌袋制作

1） 培养料配制

杏鲍菇菌渣、麦皮、豆粕和玉米粉的含水量经烘干后直接测得；棉籽壳和木屑的含水量检测需先于使用前1 天将原料浸湿，当晚过滤多余的水，再于使用时经烘干测得。

按照每个处理的培养料干质量为10 kg，对应试验设计中各组分的质量分数计算得到每个处理中各组分的干质量，利用已测得的各原料含水量数据计算得到各处理中各组分的质量。

按照每个处理的配方设计，混合各组分制作培养料，称量各处理培养料加水前的质量。以培养料含水量为64%进行计算，干质量为10 kg 的培养料所需加水量为17.8 L。则以各处理培养料加水前的质量计算出培养料中所含水分的体积，并计算出应加水量。各处理培养料应加水量（Va，L） 的计算公式为：

式中：17.8 为各处理培养料的所需加水量（L）；Vi为各处理培养料中所含水分的体积（L）。

2） 菌袋制作

按各处理配方称取各组分，放入塑料桶中，加入轻质碳酸钙0.2 kg，搅拌均匀；按照各处理计算得到的培养料应加水量加入水，再次搅拌均匀；用机械制菌包，无法制出完整菌包的，用手工均分制作完整菌包；统计各处理的装袋数量。

1.2.3 菌丝培养、出菇管理和数据收集

菌包经灭菌、冷却后进行接种，于24 ℃空调房进行菌丝培养，培养42 d 菌丝全部满袋；相同条件下进行菌丝后熟培养，培养10 d；开袋、覆土，保温出菇房温度为24 ℃～28 ℃，湿度＞85%，出菇管理30 d；采收子实体至一潮菇生产基本结束，统计产量。

1.2.4 数据的统计和分析

单位产量为500 g 干料所生产的商品菇（商品菇即猪肚菇的菌盖部分） 鲜质量。

以单位产量作为响应值，采用DPS 数据处理系统进行数据的处理，进行二次多项式逐步回归分析[16]。

2 结果与分析

2.1 混料试验设计结果

选择试验设计中混料试验设计的有上、下限约束的设计，得到各处理配方并开展试验，结果保留3 位小数，详见表1。

如表1 所示，按配方混料栽培猪肚菇，处理结果各不相同，以表1 中单位产量结果进行回归分析。

表1 混料试验设计及结果Tab.1 Design and results of mixture experiment

2.2 试验结果的回归分析

配方各组分的数据及对应的产量结果利用二次多项式逐步回归分析，通过引入显著因子和剔除不显著因子后，建立回归模型方程。产量与原料配方之间的回归模型方程为：

2.2.1 回归模型的分析

回归方程的方差分析结果见表2。

表2 方差分析表Tab.2 Analysis of variance

由表2 可知，回归项的F 值为713 822，P 值为0，达到了极显著水平，建立的方程可很好地拟合试验的结果。为了解决拟合优良度与可靠性之间的矛盾，采用自由度调整了的复相关系数Radj描述方程的拟合程度。方程的调整决定系数R2adj=0.999 983，表明该方程很好地反应产量的试验值，可采用此回归模型来分析产量的变化。

各变量间的相关系数及显著性见表3。

表3 各变量间的相关系数及显著水平Tab.3 Correlation coefficients and significance levels among variables

由表3 可知，变量X1、X4、X22、X32、X42、X52、X62、X1X6、X2X4、X2X6、X3X5、X3X6、X4X5、X4X6、X5X6的P 值均小于0.01，说明各因子对产量的影响达到极显著水平。标准回归系数是对自变量的数据进行标准化后计算得到的相关系数，消除了量纲影响、变异大小和数值大小的影响。各因子对产量的影响为X62＞X4X5＞X22＞X42＞X2X6＞X52＞X4X6＞X2X4＞X3X6＞X1＞X1X6＞X3X5＞X5X6＞X4＞X32，其中X42、X1X6、X2X4、X2X6、X3X6、X4X5和X5X6是正向影响，其余的8 个因子是负向影响。各因子的偏相关均达到0.999 以上，可看出自变量和因变量间有强相关性。

试验各个处理的观测值、拟合值和拟合误差分析结果见表4。

表4 各处理的观测值、拟合值和拟合误差Tab.4 Observed values, fitting values and fitting errors of each treatment

由表4 可知，该模型回归方程对各处理的拟合效果好，所有处理的拟合值与观察值均非常接近；拟合误差均很小，拟合误差最大的处理3 也仅为0.016 4。

此外，Durbin-Waston 统计量是残差诊断的另一重要指标，用于检验残差的自相关性。计算得其统计量d=1.920 2，说明残差相互独立，服从正态分布，所构建模型的解释能力强。

2.2.2 回归方程相关系数的通径分析

通径分析是在相关分析与回归分析的基础之上，进一步研究因变量与自变量之间的数量关系，并将相关系数分解为直接作用系数和间接作用系数，以揭示各个因素对因变量的相对重要性。其绝对值的大小代表着对因变量的影响程度，值越大，说明影响作用越显著；通径系数正值表示影响正相关，负值表示影响负相关[17-18]。对此回归方程相关系数的通径分析结果见表5。

如表5 所示，从直接通径系数可以看出变量X4、X1X6、X2X4、X2X6、X3X6、X4X5和X5X6是 正 相 关，其余变量是负相关，说明添加麦皮、菌渣+豆粕、棉籽壳+麦皮、棉籽壳+豆粕、木屑+豆粕、麦皮+玉米粉、玉米粉+豆粕都对猪肚菇的产量有增效作用。回归模型的4 个对产量影响较大的变量（X62、X4X5、X22、X42） 中，只有X4X5的影响是正相关，其余均为负相关；由此可知在配方中同时使用麦皮和玉米粉对猪肚菇产量的增效最明显。X62对产量影响的间接作用效果大于变量X1X6、X3X6、X4X6、X5X6直接作用效果，但其影响表现为负相关；X4X5对产量的间接作用也大于变量X4、X52、X3X5、X5X6直接作用，但为正相关；说明利用杏鲍菇菌渣、木屑栽培猪肚菇时，添加麦皮、玉米粉和豆粕对产量有增效作用，但豆粕的大量使用和同时添加麦皮、豆粕都会造成较大的减产，而同时使用麦皮和玉米粉对产量有增产效果。同样X22的间接作用大于X1的直接作用，且为正相关，说明棉籽壳的增量对利用杏鲍菇菌渣栽培猪肚菇有增产效果。X1对产量影响的间接作用效果大于变量X32的直接作用效果，且为正相关，说明猪肚菇生产中杏鲍菇菌渣效果优于大量使用木屑的效果。由此说明在猪肚菇栽培中，利用杏鲍菇菌渣优于大量使用木屑的效果；添加麦皮可增加产量，但添加量过多反而会造成减产；同时使用棉籽壳和玉米粉均可以达到增产效果。决定系数R2=1 也表明了通径分析没有遗漏主要相关变量。

表5 相关系数的通径分析Tab.5 Path analysis of correlation coefficients

2.3 自变量与产量的关系

培养料为食用菌栽培提供了生长所需的营养，但组成培养料的各成分对产量的影响不同。木屑、棉籽壳等主要以提供碳源为主，而麦皮、玉米粉和豆粕提供的氮源居多，麦皮等作为氮源对产量的影响显著。菌渣是经菌丝分解过培养料，其成分碳、氮的含量均较丰富，经灭菌后可被新的菌丝体直接利用。经分析，猪肚菇栽培培养料的6 个自变量因素与产量的关系见图1。

图1 自变量与产量的关系图Fig.1 Relationship between independent variables and output

由图1A 和图1C 可知，杏鲍菇菌渣和木屑分别与产量的关系均表现为随添加量的增加而降低；如图1B、1D、1E、1F 所示，其余4 个成分与产量的关系均表现为，产量先随添加量的增加而增加，再出现一个平缓的最高值，最后呈现下降趋势。经分析，最佳优化配方中各组分的质量分数分别为：杏鲍菇菌渣（X1） 45%、棉籽壳（X2） 15%、木屑（X3）10%、麦皮（X4） 23%、玉米粉（X5） 5%、豆粕（X6）2%；此时产量（Y） 达最大值，为202.1 g。

2.4 各因子的主料成分互作效应对产量的影响

其他因子的添加量为0 时，在设限的添加量范围内各因子间两两交互效果见图2、图3。

由图2、图3 可知，15 个交互效果图中均有一个最高点，两两的交互效果显著，最高产量均可达250 g 以上。

图2 部分因素之间两两相互作用对猪肚菇产量影响的三维图（A～I）Fig. 2 Three-dimensional diagrams of the effects of pairwise interaction between part of the factors on yield of Panus giganteus (A～I)

图3 部分因素之间两两相互作用对猪肚菇产量影响的三维图（J～O）Fig. 3 Three-dimensional diagrams of the effects of pairwise interaction between part of the factors on yield of Panus giganteus(J～O)

如图2A、2B、2C、2D、2E 所示，对杏鲍菇菌渣分别与棉籽壳、木屑、麦皮、玉米粉、豆粕5 个原料的交互作用结果进行分析可知，产量最高点出现在杏鲍菇菌渣添加量最少，而棉籽壳、木屑、麦皮、玉米粉、豆粕等添加量最大时，反之产量最低。其中杏鲍菇菌渣与棉籽壳的交互效果对产量的影响最显著，与麦皮的交互效果次之，与豆粕和玉米粉的效果再次之，与木屑的互作效应最不显著。说明单独利用杏鲍菇菌渣栽培猪肚菇的效果不好，但通过添加棉籽壳、麦皮、玉米粉、豆粕可以达到较好的增产效果；设置木屑添加量为10%～45%时，木屑栽培猪肚菇的效果优于杏鲍菇菌渣。

如图2F、2G、2H、2I 所示，对棉籽壳分别与木屑、麦皮、玉米粉、豆粕4 个原料交互作用结果进行分析可知，产量的最高点出现在棉籽壳添加量最少，而木屑、麦皮、玉米粉、豆粕的添加量最大时，说明在设计的添加量范围内，木屑、麦皮、玉米粉和豆粕对猪肚菇产量的影响好于棉籽壳。棉籽壳与玉米粉、木屑交互作用对产量的影响效果最显著，随着棉籽壳添加量的增加，产量显著下降；与豆粕和麦皮的效果较不明显，且棉籽壳的使用量呈现一个开口向下抛物线；说明对猪肚菇产量的影响，在棉籽壳与麦皮、棉籽壳与豆粕的配合使用中，棉籽壳都有一个较合理的定量范围。

如图3J、3K、3L 所示，对木屑分别与麦皮、玉米粉、豆粕3 个原料的交互作用结果进行分析可知，产量最高点均出现在木屑添加量最少，而其他原料的添加量最大时；与麦皮、玉米粉交互作用的产量最低点均是木屑添加量最大，而麦皮、玉米粉添加量最少时；与豆粕的交互效果产量最低点却出现在其添加量均最少时。木屑与玉米粉的交互作用对产量的影响最显著，与麦皮次之，与豆粕的交互效果最差。说明麦皮、玉米粉、豆粕对猪肚菇产量的影响大于木屑；在利用木屑栽培猪肚菇时，玉米粉、麦皮2 种原料的添加量对产量影响显著，添加豆粕对增产效果好，但添加量的大小对产量影响较小。

由图3M 麦皮与玉米粉的交互作用结果可知，产量随2 个原料添加量的增加而下降，最低点出现在2 个原料的添加量最大时。二者的交互效果对产量的影响非常显著。说明麦皮和玉米粉的添加量过多均会造成猪肚菇显著减产。

由图3N 麦皮与豆粕的交互作用结果可知，随着麦皮添加量增大产量大幅度下降，而豆粕的作用相反，随豆粕添加量的增加产量增加；二者的交互效果显著。说明麦皮和豆粕2 个因素对猪肚菇产量的影响效果相比，豆粕好于麦皮。

由图3O 玉米粉与豆粕的交互作用结果可知，玉米粉添加量增加时产量轻微下降，豆粕则随添加量的增加产量提高，豆粕的效果好于玉米粉。

3 结论与讨论

通过试验建立的方程模型可以较好地解释猪肚菇配方的栽培效果。此方程可准确可靠地反映试验值，拟合试验结果，以分析不同原料配方下猪肚菇产量的变化。对相关系数的分析结果显示，各因子与产量的相关性强；通径分析结果显示该模型未遗漏显著的相关因子；同时，残差诊断也可说明所构建模型的解释能力强。

综合上述结论，该方程阐释了6 种原料与猪肚菇产量的关系。通过方程可以得出最佳的栽培配方，即杏鲍菇菌渣45%、棉籽壳15%、木屑10%、麦皮23%、玉米粉5%、豆粕2%。但方程所构建的模型只是理论数值的对应关系，现实生产中受到的影响因素很多，比如生产的季节、气候条件、栽培方法和人为管理技术等因素，所以需进一步在试验栽培时的相同条件下进行验证，确认高产配方的结果是否符合推论。

杏鲍菇菌渣是较好的猪肚菇栽培材料。经分析杏鲍菇菌渣在猪肚菇的栽培中效果显著，相关系数的影响力与玉米粉、豆粕相差不大，虽然次于木屑和麦皮，但大于棉籽壳，且相关性为正向；交互作用的结果显示可以通过添加棉籽壳、麦皮、玉米粉和豆粕的量来实现高产的目标。同时杏鲍菇在全国的工厂化栽培量大，原料来源简单，能实现原材料循环利用，降低环境污染，提升资源利用率，为保护环境作出贡献。

根据本次试验结果，下一步将使用杏鲍菇菌渣替代木屑进行猪肚菇栽培试验，对其栽培配方进一步优化，尝试追求更加高效的生产效果。