苹果木屑栽培基质对平菇产量及子实体氨基酸营养价值的影响*

梁 然，郑静宜，尹淑丽，马 宏，刘昆昂，张根伟，李向前

（1.河北省科学院 生物研究所，河北 石家庄 050081；2.石家庄市鹿泉区农业技术推广中心，河北 石家庄 050200；3.河北省种子总站，河北 石家庄 050031）

河北省苹果的种植面积和产量均居全国前列，是我国主要种植基地之一，苹果产业是我省生态建设和乡村振兴的主导产业[1]。每年产量巨大的苹果果树残枝被随意丢弃或直接焚烧，造成严重的资源浪费和环境污染，亟需寻求高效的资源化利用途径[2-4]。

平菇 （Pleurotus ostreatus） 隶属于担子菌门（Basidio-mycota） 伞菌目 （Agaricales） 侧耳科（Pleurotaceae），是我国栽培量、消费量较大的食用菌之一[5]。随着栽培规模的扩大，对阔叶木屑的需求量也急剧增加，为缓解“菌林矛盾”，目前已采用枸杞木屑、桑枝木屑、桉木屑等替代阔叶木屑来栽培平菇[6-8]。

已有研究表明，使用苹果木屑可栽培香菇（Lentinus edodes）、大球盖菇 （Stropharia rugosoannulata）、黑木耳（Auricularia auricula）等食用菌[9-13]。且使用苹果木屑栽培黑木耳时可提高其菌丝生长速度，生物学效率高达117.42%，污染率降低1.43%，出耳周期缩短至76 d[12-14]。已有学者使用苹果枝木屑与玉米芯混合的培养料栽培平菇，但尚未发现以苹果木屑为主料栽培平菇并对子实体营养价值进行评价的相关报道[15]。因此，通过探究苹果木屑与不同基质混配后对平菇产量、子实体氨基酸的组成及含量、营养价值的影响，为苹果木屑的食用菌栽培高效利用提供理论基础和指导。

1 材料与方法

1.1 供试菌株

平菇“冀杂26”，为河北省科学院生物研究所自主选育的品种[16]。

1.2 培养料配方及养分含量测定

苹果剪枝木屑，采集于河北省石家庄鹿泉区大河镇；玉米芯、棉籽皮、麸皮、石膏，购买于石家庄市场。试验设计了以苹果木屑作为主料的4种培养料配方，详见表1。

表1 培养料的不同配比Tab.1 Different proportions of substrates

如表1所示，按各配方的原料配比进行培养料的配制。培养料中的全氮根据改进后的植物全氮H2SO4-H2O2消煮法进行测定[17]。全磷、全钾、全铁、总铜、全锰、全锌、全钙、全镁按照行业标准《森林植物与森林枯枝落叶层全硅、铁、铝、钙、镁、钾、钠、磷、硫、锰、铜、锌的测定》（LY/T 1270-1999）[18]方法进行测定。

1.3 栽培方法

苹果木屑在配料前需提前预湿并堆置2 d，然后按照表1配方进行配料，拌料混匀。采用聚乙烯塑料袋（20 cm×50 cm×0.025 cm），每个配方装400袋，每袋培养料干质量约1.5 kg，常压灭菌，100℃维持24 h。待菌袋冷却至常温后接种，接种量为5%。

菌丝满袋1周后，均移至暖棚中，菌袋摆放3层～4层。出菇温度为15℃～28℃，棚内湿度为85%～90%。随机采集第1潮子实体共5 kg，40℃烘箱中烘干至质量恒定（约4 h），用多功能粉碎机粉碎成粉末后过40目筛备用。测定每潮平菇的鲜质量，并统计总产量。

1.4 平菇子实体氨基酸含量测定

依据《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》（GB 5009.124-2016）[19]进行氨基酸含量测定。

1.5 营养价值分析

利用联合国粮食及农业组织FAO（Food and A－griculture Organization of the United Nations） 和世界卫生组织WHO（World Health Organization） 的必需氨基酸模式，计算样品中必需氨基酸比值（RAA）、氨基酸比值系数（RC）、比值系数分（SRC），分析样品的营养价值[20]。

必需氨基酸比值（RAA）的计算公式为：

式中：mEAA为样品中某一必需氨基酸的含量；MEAA为FAO/WHO模式谱相应必需氨基酸的含量。

氨基酸比值系数（RC）的计算公式为：

比值系数分（SRC）的计算公式为：

式中：RSD为RC的相对标准差。

1.6 主要仪器

DH-101-2BY电热恒温鼓风干燥箱，北京君方科仪科技发展有限公司；L-8900氨基酸分析仪，日本日立公司。

1.7 数据分析

用Excel对数据进行初步整理，用SPSS 17.0对数据进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同配方原料的营养物质含量分析

4种不同配方的营养物质含量见表2。

表2 不同配方的营养物质含量Tab.2 Nutritional contents of different formulations

如表2所示，配方1栽培基质中全钾、全铁的含量最高；配方2栽培基质中全镁含量最高；配方3栽培基质中全锰、全锌的含量最高；配方4栽培基质中全氮、全磷、总铜、全钙的含量最高。

2.2 不同配方原料的产量及生物学效率

不同配方原料的产量及生物学效率见图1。

如图1所示，平菇冀杂26采用配方2栽培时其产量及生物学效率最高，与配方1、配方3和配方4相比，产量分别提高16.29%、35.89%和36.17%。可见，苹果木屑的添加比例及辅料不同会影响平菇的产量及生物学效率。

图1 不同配方栽培平菇的产量及生物学效率Fig.1 Yield and biological efficiency of Pleurotus ostreatus cultivated with different formulas

2.3 不同配方的营养条件与产量的相关性分析

栽培基质营养条件与产量的相关系数见表3。

表3 栽培基质营养条件与产量的相关系数Tab.3 Correlation coefficient between yield and nutrient condition of cultivation substrate

如表3所示，栽培基质的营养条件与产量的相关性不同。平菇冀杂26的产量与全氮含量、碳氮比不相关；与全磷含量、全铁含量、全钙含量弱负相关；与全锰含量、总铜含量中等程度负相关；与全锌含量极强负相关；与全钾含量、全镁含量中等程度正相关。可见，栽培基质中全钾和全镁的含量具有提高产量的潜力。

2.4 子实体氨基酸组分分析

检测出的17种氨基酸包括必需氨基酸（EAA）和非必需氨基酸（NEAA），以此统计总氨基酸（TAA）、总必需氨基酸（TEAA）、总非必需氨基酸（TNEAA）、总药用氨基酸（TMAA） 的含量。4种配方栽培的平菇子实体所含氨基酸组分及含量的结果见表4。

表4 平菇子实体氨基酸组成及含量Tab.4 Compositions and contents of amino acid in Pleurotus ostreatus fruit bodies

如表4所示，使用4个不同的配方栽培平菇，其子实体中氨基酸的种类齐全，均含有17种氨基酸。药用氨基酸包括天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、精氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸。配方4栽培的平菇子实体中总药用氨基酸含量最高；配方4栽培的平菇子实体中，除蛋氨酸外其他必需氨基酸含量均高于另外3个配方；且总氨基酸含量最高，较配方1、配方2、配方3分别提高57.50%、44.80%、42.03%。

2.5 子实体呈味氨基酸分析

非挥发性的滋味物质和挥发性的香味物质的共同作用使食用菌味道鲜美，风味独特[21]。呈味氨基酸（DAA）属于非挥发性滋味物质，分为鲜味氨基酸 （UAA）、甜味氨基酸 （SAA）、苦味氨基酸（BAA）[22]。在检测出的17种氨基酸中，DAA包括谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、苏氨酸、丝氨酸、赖氨酸、脯氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸；UAA包括谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸；SAA包括苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、赖氨酸、脯氨酸；BAA包括缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、精氨酸。分析（UAA+SAA）/BAA的比值，若比值低于1，则苦味氨基酸含量高；如果比值高于1，代表鲜甜味氨基酸含量高。4种配方栽培的平菇子实体呈味氨基酸的含量及分析见表5。

表5 平菇子实体呈味氨基酸分析Tab.5 Analysis of flavored amino acids in Pleurotus ostreatus fruit bodies

如表5所示，配方4栽培的平菇子实体中鲜味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸、呈味氨基酸含量最高，分别占总氨基酸（TAA） 含量的44.74%、32.28%、36.82%、95.99%，苦味氨基酸在氨基酸总量中的占比最大，为36.82%。配方2栽培的平菇子实体中鲜味氨基酸在氨基酸总量中占比最大，为48.03%；配方3栽培的平菇子实体中甜味氨基酸在氨基酸总量中的占比最大，为42.86%；4种配方栽培的平菇子实体中（UAA+SAA）/BAA的比值为2.03～3.73，表明平菇子实体的氨基酸以鲜甜味氨基酸为主。

2.6 子实体氨基酸的营养价值评价

2.6.1 必需氨基酸与FAO/WHO、全鸡蛋模式谱比较

平菇子实体必需氨基酸与模式谱比较见表6。

如表6所示，4个配方栽培的平菇子实体中必需氨基酸占总氨基酸的质量分数之和与FAO/WHO模式更接近，远低于全鸡蛋模式，因此选用FAO/WHO模式进行氨基酸营养评价。

表6 平菇子实体必需氨基酸质量分数与模式谱比较Tab.6 Comparison of mass fraction of essential amino acids in total amino acids and pattern spectrum of the Pleurotus ostreatus fruit bodies

2.6.2 氨基酸比值系数

利用FAO/WHO的必需氨基酸模式，根据公式（1） ～公式（3） 计算样品中氨基酸的RAA、RC、SRC。其中，RC>1表示氨基酸相对过剩，RC<1表示氨基酸相对不足；RC值最小的氨基酸则为限制氨基酸[20]。RAA、RC及SRC的计算结果详见表7。

表7 不同配方栽培平菇子实体中必需氨基酸的RAA、RC及SRCTab.7 RAA,RC and SRC of essential amino acids of Pleurotus ostreatus fruit bodies cultivated with different formulas

由表7可知，配方1栽培的平菇子实体中苏氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸含量相对过剩；配方2栽培的平菇子实体中苏氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸、赖氨酸的含量相对过剩；配方3栽培的平菇子实体中的苏氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸的含量相对过剩；配方4栽培的平菇子实体中除蛋氨酸+半胱氨酸、赖氨酸、亮氨酸含量不足外，其他的氨基酸相对过剩。配方1、配方3、配方4栽培的平菇子实体必需氨基酸中第一限制性氨基酸为蛋氨酸+半胱氨酸，配方2栽培的平菇子实体必需氨基酸中第一限制性氨基酸为亮氨酸。

SRC越接近100，食物蛋白质的营养价值越高[20]。4种配方栽培的平菇子实体SRC为64.82～88.80，大小顺序为配方2>配方4>配方1>配方3；其中配方2栽培的平菇子实体必需氨基酸的SRC最大。

2.6.3 不同配方原料的营养条件与SRC的相关性分析

栽培基质营养条件与SRC的相关系数见表8。

如表8所示，不同配方培养料的营养条件与SRC的相关性不同。平菇冀杂26的SRC与全钾含量不相关；与碳氮比、全锰含量中等程度负相关，与全铁含量强负相关，与全锌极强负相关；与全磷含量、总铜含量、全钙含量弱正相关，与全氮含量中等程度正相关，与全镁含量极强正相关。可见，栽培基质中全氮和全镁的含量有提高平菇子实体中SRC的潜力。

表8 栽培基质营养条件与SRC的相关系数Tab.8 Correlation coefficient between SRC and nutrient condition of cultivation substrate

3 讨论

研究4种不同配方栽培平菇的产量、子实体氨基酸种类及含量、子实体蛋白质营养价值的结果表明，配方2栽培的平菇产量最大、生物学效率最高，子实体的氨基酸比值系数分最大，蛋白质营养价值最高。平菇子实体中均含有17种氨基酸，以鲜甜味氨基酸为主；配方1、配方3、配方4栽培的平菇子实体必需氨基酸中第一限制性氨基酸为蛋氨酸+半胱氨酸；配方2栽培的平菇子实体必需氨基酸中第一限制性氨基酸为亮氨酸。

不同培养料对平菇产量及蛋白质营养价值的影响不同。棉籽皮与玉米芯相比，棉籽皮有利于提高平菇的产量及子实体的蛋白质营养价值；与胡素娟等[23]以棉籽壳为基质栽培平菇，品质和产量高于玉米芯的结果相一致。苹果木屑替代玉米芯，有利于提高平菇的产量及子实体的蛋白质营养价值；替代棉籽皮，平菇产量及子实体蛋白质营养降低；完全替代玉米芯和棉籽皮后，平菇产量降低，子实体蛋白质营养提高。可见，棉籽皮、苹果木屑的添加有利于提高平菇的产量及子实体的蛋白质营养，与苹果木屑栽培糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus），子实体营养价值高的结果一致[24]。

不同培养料对平菇子实体中氨基酸种类及含量的影响不同。与玉米芯相比，棉籽皮更利于提高平菇子实体中必需氨基酸、总氨基酸、药用氨基酸及鲜味氨基酸的含量；苹果木屑替代玉米芯有利于提高平菇子实体中必需氨基酸、总氨基酸、药用氨基酸、鲜味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸和呈味氨基酸的含量，替代棉籽皮有利于非必需氨基酸、总氨基酸含量、甜味氨基酸和呈味氨基酸的提高，完全替代玉米芯和棉籽皮，有利于提高平菇子实体中必需氨基酸、非必需氨基酸、氨基酸总量、药用氨基酸、鲜味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸和呈味氨基酸的含量。与苹果木屑栽培的糙皮侧耳中鲜味氨基酸和甜味氨基酸含量高的结果一致[24]。可见，棉籽皮、苹果木屑的添加有利于增加平菇子实体中氨基酸的含量。

矿质元素能影响食用菌的生长及产量[25]。培养料中全钾和全镁的含量与平菇产量正相关，与熊阅斌[26]、张萍[27]、吕军[28]等适量施用钾肥可以使平菇增产的结果一致；全氮和全镁与氨基酸比值系数分SRC正相关，具有提高子实体蛋白质营养的潜力，与氮素可在一定程度上提高平菇品质的结果一致[29]。

综上，平菇培养料中添加苹果剪枝木屑和棉籽皮，适量提高培养料中的全氮、全镁和全氮的含量，利于提高平菇的产量、增加子实体中的氨基酸含量、提高子实体的蛋白质营养价值。本研究试验结果可为平菇的高产、高品质提供一定的理论基础及依据。