不同栽培原料对灵芝生长及其子实体营养品质的影响

刘艳玲，刘朋虎，李 晶，王 彤，齐 彬，林冬梅，林占熺 *

（1.国家菌草工程技术研究中心，福建 福州 350010；2.福建农林大学生命科学学院，福建 福州 350010）

0 引言

【研究意义】灵芝[Ganoderma lucidum（Leyss.ex Fr.）Krast]是担子菌纲多孔菌科灵芝属真菌，含三萜类化合物、多糖类、核苷类、生物碱类、氨基酸类等多种药理活性物质，是一种食药同源的名贵的药材。随着人工栽培灵芝规模的不断扩大，传统栽培原料所用到的林木资源日渐紧缺，栽培灵芝原料价格应势而起，因此寻找新的可利用原料是解决产业发展的关键。菌草是指可用做栽培食（药）用菌的野生和人工种植的草本植物的统称[1]。利用优质、高产的菌草代替木屑、棉籽壳等常规栽培原料栽培灵芝，亦可为灵芝生长提供所需营养的主要基质，并可一定程度地缓解“菌林矛盾”[2]。【前人研究进展】由于自然、人为等因素导致森林生态系统退化，森林资源日渐匮乏，木屑等一些常规栽培原料成本的增加，以及熟料栽培模式的日益成熟，作物秸秆[3]、玉米芯[4−5]、蔗渣[6]、中药渣[7]、菌糟[8−9]以及药用植物[10−11]等都可开发作为食药用菌的栽培原料。早在1983年，福建农林大学林占熺研究员开始利用巨菌草、象草、斑茅、类芦、五节芒、芒萁等高大的草本植物进行菌草栽培食药用菌的研究。近年来，利用菌草或菌草代料栽培食药用菌相关研究亦越来越多，比如菌草栽培平菇[12−13]、灰树花[14]、灵芝[15−17]、银耳[18]、秀珍菇[19]、黑木耳[20]、猴头菇[21]等多种食药用菌。林树钱等[22]筛选出菌草栽培灵芝子实体提取多糖肽的最优条件，发现利用菌草栽培灵芝子实体除了多糖肽主要的理化性质与段木栽培的灵芝相似外，多糖肽的含量亦比段木栽培灵芝的多糖肽含量高；林志彬等[23]人研究发现，菌草栽培的灵芝在免疫活性和药效方面都能替代段木灵芝。结果表明，这些菌草不仅可以替代杂木屑栽培和段木栽培灵芝，而且周期短、出芝快、产量高，栽培出的灵芝有效药用成分高[1]。【本研究切入点】在已筛选出50多种适合栽培食药用菌的菌草中，五节芒、芒萁属于野生草本植物，在已筛选出的栽培食药用菌的菌草配方中是非常重要的组分[2]，亦是目前国家菌草工程技术研究中心栽培灵芝的主要组分；巨菌草是一种可用于栽培多种食药用菌、高产、抗逆性强、适应性广且高产的狼尾草属植物。目前，巨菌草作为推广应用最为广泛的一种菌草，具有生长快、生物量大等优势，与传统木屑栽培以及研究中心常用的五节芒、芒萁相比，其作为主要栽培基质栽培食药用菌的效果如何，有待深入探讨。【拟解决的关键问题】本文分别以木屑、五节芒、芒萁、巨菌草等菌草为灵芝的主要栽培原料，对比不同菌草栽培原料对灵芝生长状况、子实体产量及子实体营养成分，为进一步探讨袋栽灵芝过程中栽培基质对灵芝生长的作用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 供试菌株

灵 芝 [Ganoderma lucidum（Leyss.ex Fr.）Krast]G0801菌株，由国家菌草工程技术研究中心菌种保藏实验室提供。将短期保存于4 ℃冰箱的G0801菌株，在无菌条件下将其接种在无菌马铃薯葡萄糖琼脂培养基（PDA）培养基上活化。

1.2 材料及试剂

木屑、麸皮和石膏购于农贸市场，巨菌草、五节芒、芒萁均为福建农林大学菌草工程技术研究中心旗山校区基地种植，粉碎、晒干后使用。

1.3 供试培养基的制备

1.3.1 母种 PDA 培养基 培养基配方：土豆 200 g，葡萄糖 20 g，蛋白胨 2 g，KH2PO31.5 g，MgSO40.5 g，琼脂 20 g，蒸馏水 1000 mL。

1.3.2 栽培种培养基 麦粒种：麦粒（煮熟）89%，草粉10%，碳酸钙1%。

1.3.3 栽培实验培养基配制 栽培基质按表1所示配置。配方A是木屑配方（本试验中对照组）， B、C、D组则分别是以菌草为主的配方，以下分别简称为五节芒配方、五节芒+芒萁配方和巨菌草配方。

按表1将栽培原料各成分混合均匀。选用23 cm×42 cm×0.03 cm 的聚乙烯袋，每袋装湿料 1000 g，121 ℃灭菌5 h，冷却至室温后，无菌条件下每袋按盖面接种接入栽培种，每个配方装袋100袋。

表1 栽培基质配方Table 1 Differently formulated substrates for G.lucidum cultivation

1.4 培养条件及栽培方法

灵芝菌丝生长阶段培养条件为：28 ℃，避光，湿度50%～60%；出芝阶段培养条件为光照800 lx，湿度90%，温度27 ℃，整个栽培过程均在国家菌草工程技术研究中心人工气候室内完成。

1.5 数据记录

栽培期间观测记录污染菌袋数、菌丝满袋时间、原基形成时间，采收第一茬灵芝后，称量灵芝子实体鲜质量，计算每袋平均产量；然后将第一茬采收的灵芝子实体烘干至恒重，根据公式计算生物转化率。生物转化率/%=（子实体干质量/栽培原料干质量）×100。

1.6 子实体营养物质含量及活性成分的测定

预处理：将收获新鲜灵芝子实体烘干，然后用植物粉碎机加工粉碎备用。

子实体营养物质的测定指标及测定方法如下：粗脂肪含量测定按照 GB 5009.6—2016[24]，粗蛋白含量测定参照 GB 5009.5—2016[25]，粗纤维测含量测定参照GB/T 5009.10—2003[26]，粗灰分含量测定参照 GB 5009.4—2016[27]，氨基酸的含量测定参照GB 5009.124 —2016[28]， 镉 含 量 的 测 定 参 照 GB 5009.15—2014[29]；铅含量的测定参照GB 5009.12—2017[30]；砷含量的测定参照 GB 5009.11—2014[31]；汞含量的测定参照GB 5009.17—2021[32]。

灵芝多糖提取、测定方法： 称取烘干粉碎的灵芝子实体样品，料液比m（灵芝样品）∶V（水）=1∶60，100 ℃浸提2 h，浸提2次，过滤，将滤液合并，绘制标准曲线，利用苯酚硫酸法测定多糖含量[33]。

三萜提取和含量测定参照Chen Y等[34]的方法。

1.7 数据处理

将收集的数据用SPSS 23.0软件对试验数据进行统计分析，采用ONE WAY ANOVA进行方差分析和显著性差异分析。

2 结果与分析

2.1 不同原料栽培灵芝对灵芝生长及子实体产量的对比

不同配方对灵芝生长的影响见表2，木屑、五节芒、五节芒+芒萁、巨菌草4种配方的污染率分别是8%、5%、4%和11%，100袋中有效袋数均在89袋及以上。4种配方之间的菌丝满袋时间和原基形成时间均不存在显著性差异（P＞0.05），其中五节芒配方菌丝满袋时间和原基形成时间均是4个配方中最短；与木屑配方相比，其他3种配方的子实体收获时间均极显著降低（P＜0.01）；五节芒配方的子实体的菌柄长度（2.69 cm）和菌盖直径（11.61 cm）均显著小于其他3种配方，而其他3种配方之间无显著差异，其中五节芒＋芒萁配方的菌柄长度和菌盖直径最大，分别是3.59 cm和13.13 cm。在4种配方中，五节芒+芒萁配方的灵芝子实体产量最高（27.03 g·袋−1），五节芒配方子实体产量最低（17.02 g·袋−1），且显著低于其他3种配方（P＜0.05）；五节芒配方的生物转化率是4种配方中最低（8.51%），五节芒+芒萁配方生物转化率最高（13.52%），显著高于五节芒和巨菌草配方，但与木屑配方相比无显著性差异。

表2 不同配方栽培料对灵芝生长的影响Table 2 Effect of differently formulated substrates on growth of G.lucidum

2.2 不同菌草栽培原料子实体营养成分含量的对比

4种不同配方为原料栽培的子实体主要成分如表3所示，由表3可知，4种配方子实体的粗脂肪和灰分含量均无明显差异，其中五节芒配方子实体粗脂肪和灰分含量最低；木屑配方子实体粗纤维含量最高，显著高于五节芒配方（P＜0.05）；3种菌草配方子实体中的粗蛋白和多糖含量均高于木屑配方，其中五节芒和巨菌草配方灵芝子实体粗蛋白显著高于木屑配方（P＜0.05）；五节芒＋芒萁和巨菌草配方的多糖显著高于木屑配方（P＜0.05）；且3种菌草配方栽培的灵芝子实体三萜含量均显著高于木屑组（P＜0.05），其中巨菌草配方三萜含量比木屑高27.28%。

表3 不同配方栽培料对灵芝子实体营养成分的影响Table 3 Effect of differently formulated substrates on nutrients in G.lucidum fruiting body

2.3 灵芝子实体中氨基酸含量

不同菌草配方对灵芝子实体中氨基酸含量的影响见表4，4种配方的灵芝子实体均检测到17种氨基酸 ， 其 中 7 种 必 需 氨 基 酸（Essential amino acid，EAA）均包括在内。配方A、B、C、D的氨基酸总量分别为11.342%、11.759%、12.262%、12.050%，必需氨基酸总占比分别为55.669%、54.137%、53.262%、52.224%。

表4 不同栽培原料对灵芝子实体氨基酸含量的影响Table 4 Effect of differently formulated substrates on amino acids in G.lucidum fruiting body （单位：%）

2.4 灵芝子实体中重金属含量

灵芝子实体中重金属检测结果见表5，4种配方栽培的灵芝子实体砷、铅、汞、镉等重金属含量均符合国家标准以及绿色食品标准。

表5 灵芝子实体重金属含量Table 5 Content of heavy metals in G.lucidum fruiting body 单位：mg·kg−1

3 讨论

牧草和野草被作为原料栽培食药用菌，从1996年开始已有报道，林占熺提出了以草代木、以草代粮的概念，为解决菌林矛盾和菌粮矛盾提供了一条新的思路和途径[35]。近年来，利用草料栽培食用菌的报道亦逐渐增多，比如：利用香根草栽培毛木耳[36]、黄蒿草栽培鸡腿菇[37]、五节芒栽培杏鲍菇[38]、百喜草栽培金针菇[39]、牧草栽培金针菇[40]等研究均证实了以草代木栽培食用菌的可行性。而随着人民生活水平的提高和灵芝保健作用的了解，灵芝类保健品和灵芝相关食品的需求也处于逐渐增加的趋势，同时灵芝栽培技术逐渐成熟，使得灵芝产品普及度也逐渐升高。

林占熺研究员自1987年开始利用芒萁、五节芒、类芦、斑茅、菅、象草、巨菌草、芦竹等高大的草本植物栽培灵芝，到目前为止，筛选出15种栽培灵芝菌草常用配方[2]。本文选择筛选出的15种配方中的五节芒、芒萁、巨菌草为主要栽培原料栽培灵芝，并与木屑配方做比较，研究结果表明3种菌草配方菌丝满袋时间和原基形成时间与木屑配方并无显著差异，但3种菌草配方菌丝满袋时间略短于木屑配方，而原基形成时间相差无几；三种菌草配方的子实体收获时间均明显缩短，子实体产量除了五节芒配方显著低于其他配方外，五节芒+芒萁配方和巨菌草配方的子实体产量与对照组木屑配方没有差异，其中五节芒+芒萁配方略高于木屑配方。研究结果表明，在林占熺研究员以五节芒+芒萁配方为主的灵芝栽培理论前提下，以五节芒为主以及以芒萁和巨菌草配方栽培灵芝亦是可行的，且五节芒配方、五节芒+芒萁配方和巨菌草配方的生长情况和生物转化率相当。这一结果与杨丽秋等[15]利用菌草栽培灵芝的研究结果相比，该生物转化率略低。灵芝生长与品种、温度、湿度、光质、光照、二氧化碳浓度、栽培原料和栽培方式等诸多因素[41−46]相关，推测该试验中所用菌株、栽培原料配比、栽培环境等均可直接影响灵芝生长以及子实体的产量。因此，找出最优栽培原料配比、最优栽培环境等亦是今后菌草栽培灵芝中重点研究方向。

配方C（五节芒48%、芒萁30%、麸皮20%、石膏2%）栽培的灵芝在产量、生物转化率、粗蛋白、多糖含量、氨基酸含量均高于对照木屑配方。3种菌草配方子实体中的灵芝多糖和三萜含量显著高于木屑配方，这与林树钱[22]、杨丽秋[15]等的研究结果一致。食（药）用菌子实体多糖均具有免疫、解毒和抗血凝等作用，有研究表明，灵芝菌糟菌丝体多糖具有提高畜禽免疫力和提高生产性能的作用[47−48]。苏德伟等[49]以菌草栽培的15种食药用菌为试验材料分析其氨基酸组成成分和营养价值评价结果表明，菌草栽培的食药用菌品种味觉氨基酸和药用氨基酸含量丰富，有望在特色风味产品的开发以及现代中医、中药领域发挥潜力。李波等曾报道，选择适宜的菌草代替常规栽培原料可提高食用菌子实体产量，改善食用菌品质，有利于提升食药用菌的食用价值，同时可降低生产成本[50]。此外，通过农艺性状结合子实体产量以及灵芝子实体中的主要活性成分分析，五节芒＋芒萁配方和巨菌草配方的子实体产量与木屑配方相当，且3种菌草配方栽培的灵芝子实体中的活性成分——灵芝多糖和三萜含量均高于木屑配方；加之与林木资源相比，五节芒、芒萁、巨菌草等菌草具有生长期短、生物量累积快（尤其巨菌草的生物量每667m2可达10～15t）的特点，代替木屑作为灵芝栽培原料可避免食药用菌栽培过程中木材消耗过大而造成的环境恶化问题。因此，利用生长期短、生物量累积快的菌草代替或者部分替代传统栽培灵芝的木屑是一个很好的探索方向，如何尽可能地利用和突显这一优势也是今后利用菌草栽培食药用菌相关研究中的重点。

目前，工农业生产中均存在重金属污染问题，且诸多研究表明植物或多或少都会吸附土壤中的重金属，比如前文提到的香根草[51]、百喜草[52]等。同样，食药用菌对重金属已有一定程度的累积作用。谢宝贵等研究结果表明，灵芝对砷、铅、汞、镉等重金属有一定的富集能力[53]。童金华等[54]研究表明菌草栽培的灵芝同样对砷、铅、汞、镉等重金属有一定的富集作用，但重金属含量均低于灵芝行业标准。本试验重金属测定结果显示，3种菌草配方子实体重金属含量均符合国家绿色食品要求。其中，菌草3种配方的砷含量均略低于木屑配方，而铅和汞的含量却高于木屑配方，镉含量几乎无明显区别。在菌草生长过程中以及利用菌草栽培灵芝的生长过程中，均会有一定程度重金属累积，因此，在选择菌草种植地、栽培灵芝的菌草以及栽培灵芝其他原料时，务必考虑重金属问题。

食药用菌生产规模不断扩大、菌林矛盾、原料短缺等问题导致灵芝生产成本大幅提高，同时也制约着产业的可持续发展。而菌草作为可再生资源，生产工艺绿色环保，且菌草栽培食药用菌亦有工厂化趋势[19]，因此，菌草替代部分木屑、棉籽壳等其他常规原料栽培灵芝有广阔的发展前景，且市场前景、经济效益和市场价值均十分可观。

4 结论

本文中，菌草配方的菌丝生长速度、菌丝满袋时间和原基形成时间与木屑配方相比，均无显著差异，五节芒+芒萁配方子实体产量和生物转化率均略高于木屑配方，但无显著性差异；五节芒配方和芒萁+巨菌草配方粗蛋白显著高于木屑配方，五节芒+芒萁配方粗蛋白含量略高于木屑，但无显著性差异；五节芒+芒萁多糖含量显著高于木屑配方；四种配方子实体中的氨基酸总量基本一致，且子实体中重金属含量均符合国家标准以及绿色食品标准。综上所述，菌草作为灵芝栽培基质与木屑作为灵芝栽培基质相比具有成本低、来源足等优越性，且品质几乎与木屑无异，但若要栽培出子实体产量更高、品质更好的灵芝，相关配方还需进一步优化，转化机理有待进一步研究，为菌草代替段木栽培灵芝提供更科学的理论支撑。