基料添加艾草秸秆对平菇生长及品质的影响

饶中秀， 孙继民， 张娜， 李龙涛， 董春华， 杨曾平， 黄凤球

（湖南省土壤肥料研究所，长沙 410125）

秸秆综合利用存在资源分散、运输贮藏难、综合效益低、还田利用腐熟降解难等问题[1]。基料化利用可实现就近就地高值利用，有利于提高秸秆资源的利用效率，是延长农业产业链和发展生态农业的重要步骤[2]。我国秸秆以肥料化利用为主，基料化利用比例较小，约占秸秆可收集资源量的4.0%，且秸秆废弃量约占可收集利用量的20%[3-4]。当前，食用菌产业已经成为我国仅次于粮、油、果、菜的第五大种植产业[5]，对基料有相当大的需求量。因此，秸秆的基料化具有较好利用前景。

水稻和玉米是我国典型大宗农作物，其秸秆含有丰富的木质素、纤维素及碳、氮、磷、钾、有机质等物质，且资源丰富、价格低廉，在饲料、肥料、燃料、食用菌基料、加工原料等方面应用广泛[6-7]。艾草（Artemisia argyiH.Lév.＆Vaniot）为多年生半灌木状菊科蒿属草本植物，其适应性强，主要分布于亚洲东部[8]，在我国湖北、河南等地大量种植，并形成产业化规模，每年产值达千亿元[9]。艾叶在药用、保健、食用及文化传统上占有重要位置，但对艾草秸杆的利用鲜有报道。合理利用艾草秸秆和水稻、玉米等大宗农作物秸秆有利于实现秸秆资源的循环、高效、增值利用。

平菇（Pleurotus ostreatus）学名糙皮侧耳，是一种对基料、温度等条件适应性较强的菇种，其蛋白质、氨基酸等营养物质含量丰富，产量位居前列，是我国主要栽培的食用菌品种之一[10-11]。利用平菇等食用菌高效降解农作物秸秆，可将其中营养物质转化形成高蛋白食品[2]，剩余菇渣（菌糠）还可作为有机肥料、育苗基质、动物饲料原料等进一步利用[12]。本研究设置水稻秸秆、玉米秸秆和艾草秸秆的单一物料和不同配比，对比研究其对平菇生长发育和营养品质的影响，明确其基料化利用的适宜性，以期为秸秆资源化利用和食用菌栽培提供理论和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验以平菇为栽培对象，其菌种购自湖南农业大学；栽培基料为秸秆混合物，由稻草、玉米秸秆、艾草秸秆组成，其中，稻草与玉米秸秆由常规种植基地提供，艾草秸秆由某艾草种植加工企业提供。

1.2 试验设计

试验共设7个不同秸秆配比处理：100%稻草（CK1），100%玉米秸秆（CK2），100%艾草秸秆（CK3），稻草60%+玉米秸秆20%+艾草秸秆20%（T1），稻草20%+玉米秸秆60%+艾草秸秆20%（T2），稻草20%+玉米秸秆20%+艾草秸秆60%（T3），稻草33%+玉米秸秆33%+艾草秸秆33%（T4），详见表1。

表1 各处理秸秆配比Table 1 Ratio of straw in different treatments

秸秆风干并粉碎成长度2～5 cm的秸秆段，按比例称取秸秆进行配料，每个处理10 kg秸秆，调节水分后堆放预腐熟1 d，装袋后高压灭菌锅消毒灭菌，冷却后接种平菇菌种进行培养。每日观测生长情况，记录菌丝生长情况和子实体生长情况。

1.3 样品采集

待平菇生长至菌盖颜色变浅、菌盖边沿变薄时进行采收，仅采收第1潮菇。因每类秸秆蓬松度和体积不同，装袋后的菌包数量有所不同，因此采取用料总量控制的原则，将每个处理的菌包数量平均分为3部分，每个菌包生长的平菇均进行采样，最终混合为3个样品重复。

1.4 指标测定与方法

1.4.1 菌丝长势和色泽判断 采用直接观测法判断菌丝浓密程度和洁白程度，用+、++、+++、++++、+++++表示其状态由弱到强，“+”越多则菌丝色泽越洁白、长势越浓密。

1.4.2 菌丝平均生长速度 每日观测记录菌丝生长长度，通过生长满袋天数计算其平均生长速度，计算公式如下。

1.4.3 出菇所需时间 通过观测记录法获取栽培袋出现平菇子实体原基的日期。

1.4.4 平菇生物量及生物学效率 平菇生物量采取直接称量法，每个栽培袋均记录平菇重量，并用于计算生物学效率，每部分重量总和为平菇总生物量；生物学效率的计算，剔除感染杂菌未出菇的菌包，按实际出菇菌包的基料重量计算，计算公式如下。

1.4.5 平菇品质指标测定 可溶性蛋白采用考马斯亮蓝法测定[11]；还原糖含量采用3,5-二硝基水杨酸法测定[11]；异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸含量测定参考GB 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》[13]，总酚和多酚氧化酶活性采用酶标试剂盒-酶标仪法。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel软件进行数据整理并制图，采用SPSS软件进行差异显著性检验，显著水平P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 不同秸秆配比下平菇的生长特征分析

2.1.1 菌丝体生长状态 由表2可知，CK1的菌丝体长势最弱，十分稀疏且洁白度最差，其菌丝生长速度也较低；CK2菌丝洁白度稍弱，且菌丝长势相对稀疏，其菌丝生长速度最低；CK3的菌丝体生长均匀、浓厚、长势十分旺盛且洁白度最高，其菌丝的生长速度也最高，T3处理次之，菌丝生长均匀、浓密、长势较强，生长速度仅次于CK3，约为CK1或CK2的2倍；T4、T2、T1稍稀疏但色泽尚可，菌丝生长速度在0.47 cm·d-1左右。整体上混合基料处理（T1～T4）菌丝的生长速度均高于CK1或CK2。结果表明，菌丝在纯稻草或玉米秸秆处理中生长受限，而其与艾草秸秆的混合基料可提高其生长速率。

表2 各处理菌丝形态及生长情况Table 2 Mycelium morphology and growth characteristic in treatments

菌丝体满袋时间在各处理中相差较大（图1），其中，CK3菌丝体生长最快，在30 d左右完全长满菌包；其次为T3处理，在35 d左右满袋；T4处理菌丝体满袋所需时间稍长，在41 d左右；T1处理满袋所需时间较长；100%稻草（CK1）和100%玉米秸秆（CK2）处理菌丝体生长满袋所需时间最长。可见，艾草秸秆比例高的处理更有利于菌丝体生长。

图1 各处理菌丝体生长速度Fig.1 Growth rate of mycelium in different treatments

2.1.2 现蕾出菇时间 从接种后到菌丝基料出现子实体为现蕾出菇所需时间。CK1所需现蕾时间最长、出菇最晚（图2），且平菇生长到采摘所需时间最长；相比CK1，100%艾草秸秆处理（CK3）出菇最快，所需时间最短，但其出菇的整齐度较低；CK2出菇所需时间仅次于CK3，且整齐度较好。T1、T2、T3、T4处理出菇时间较为相近。可见，100%稻草处理（CK1）对平菇的现蕾所需时间影响最大，不利于出菇和生长。

图2 不同秸秆配比处理出菇时间Fig.2 Fruiting time of Pleurotus ostreatus under different ratio of straws

2.2 平菇生物量及生物学效率分析

由表3可知，CK1产量最低且生物学效率最低，单一玉米秸秆或艾草秸秆处理总生物量较单一稻草处理显著升高；3种秸秆配料处理（T1～T4）的总生物量分别较CK1显著提升了112%、188%、156%和134%，且随着稻草占比的降低而增高，其中T2生物量和生物学效率皆为最高；T1、T2、T3和T4处理生物量较CK2分别显著增加38.9%、88.9%、67.9%和53.5%，与CK3无显著差异，但玉米秸秆与其他秸秆的配料处理（T1、T4、T2处理）平菇生物量随玉米秸秆比例的增加而升高。各处理生物学效率在12.07%～23.71%。以上说明，3种秸秆不同配比使用比单一的稻草或玉米秸秆使用效果优良，更有利于平菇进行生物学转化。

表3 平菇生物量及其生物学效率Table 3 Biomass and biological efficiency of Pleurotus ostreatus

2.3 不同秸秆配比下平菇的品质指标变化分析

2.3.1 可溶性蛋白和还原糖 可溶性蛋白含量在T1处理中最高（图3），为2.88 mg·g-1，其次为CK1和CK2，而CK3和T3处理可溶性蛋白含量显著低于其他处理。T1、T2、T4处理可溶性蛋白含量与CK1无显著差异，但较单一艾草秸秆处理分别显著提升52.93%、32.18%和38.03%。可见，平菇中可溶性蛋白含量并不随艾草比例的增加而升高，相较艾草高比例处理（60%、100%），适量比例（20%、33%）添加艾草秸秆更有利于提升平菇可溶性蛋白含量。

图3 各处理平菇可溶性蛋白及还原糖含量Fig.3 Content of soluble protein and reducing sugar in different treatments

单一秸秆处理的平菇中还原糖含量较低，且3种秸秆间无显著差异。3种秸秆的不同配比处理可不同程度提高平菇还原糖含量，其含量高低依次为T4＞T1＞T2＞T3，与CK1相比分别提升103.3%、73.3%、70.0%和10.0%，较CK2和CK3处理分别增加26.9%～134.6%和32.0%～144.0%，且适量（20%、33%）艾草秸秆比例处理的增加幅度大于高比例（60%）艾草处理。结果表明，3种秸秆的混合基料较其单一秸秆基料更有利于提升平菇还原糖含量，且适量添加艾草秸秆提升效果较好。

2.3.2 氨基酸含量 赖氨酸和亮氨酸是组成人体蛋白质的必需氨基酸。由图4可知，平菇中亮氨酸、异亮氨酸和赖氨酸含量整体表现为赖氨酸＞亮氨酸＞异亮氨酸。在各处理中，异亮氨酸、亮氨酸和赖氨酸含量大小表现为CK1＞T1＞T4＞CK2＞T2＞CK3＞T3，艾草秸秆比例高（100%、60%）的处理（CK3、T3处理）3种氨基酸含量较低，而相较单一艾草秸秆处理，适量艾草比例（20%、33%）的处理（T1、T2和T4处理）3种氨基酸含量有所提升。

图4 各处理异亮氨酸、亮氨酸及赖氨酸含量Fig.4 Contents of isoleucine， leucine and lysine in treatments

2.3.3 多酚氧化酶和总酚 由图5可知，各处理多酚氧化酶活性表现为T4＞T3＞T1＞T2＞CK3＞CK2＞CK1，整体而言，单一秸秆基料的3个处理（CK1、CK2、CK3）多酚氧化酶较低，混合基料处理可不同程度提高多酚氧化酶活性，较CK1增加36.9%～58.7%、较CK2增加30.3%～51.0%、较CK3增加6.2%～23.0%。各处理总酚含量高低顺序依次为CK2＞CK1＞T1＞T4＞CK3＞T2＞T3，随基料中稻草比例的减少而降低；适量艾草比例处理T1总酚含量虽与CK1无显著差异，但却显著高于CK3，说明适量艾草比例的混合基料较单一艾草处理更能提高平菇机体抗氧化能力。

图5 各处理平菇总酚和多酚氧化酶活性Fig.5 Total phenol and polyphenol oxidase activity of Pleurotus ostreatus in treatments

3 讨论

本研究中，各处理菌丝生长状态差异较大，菌丝在纯稻草处理中生长受限，其原因为菌袋中基料较致密，透气性与透水性较差，影响了菌丝的生长并进一步影响其出菇，这与江可等[14]研究结果一致。而添加艾草秸秆有利于提升菌丝平均生长速度，艾草秸秆比例高的处理可能由于增加基料孔隙和透气性而更有利于菌丝体快速生长。赵瑞华等[15]对海鲜菇的研究表明，艾草提取物对海鲜菇菌丝生长速度无显著影响，但对其竞争性霉菌有抑制效果。吴楠等[16]认为，栽培基料配方的碳氮比会显著影响菌丝生长速率。因此，研究中各个处理基料碳氮比的异同可能是导致平菇菌丝体长势差异的原因之一。

3种秸秆配比基料比单一秸秆使用效果优良，更有利于平菇进行生物学转化。纯稻草或玉米秸秆处理的平菇产量和生物学效率均较低，可能与基料中碳氮比失衡、营养结构不佳有关。本研究中，各处理的生物学效率均低于崔永峰等[17]的研究结果，其原因可能为采摘潮数和用料差异，研究设置的秸秆配比为不完全设计，基料中未额外添加营养成分，且只采收了一潮平菇计算生物量和生物学效率，因此生物学效率整体较低。后续研究可在适宜的艾草比例下细化各秸秆占比，并延长平菇采收时间，以更充分利用秸秆基料，提升生物学效率。

蛋白质和糖类含量是体现平菇品质的主要营养指标。单一的稻草、玉米秸秆或艾草秸秆不能满足平菇蛋白质和糖类累积需求，3种秸秆的混合基料处理对平菇的品质提升效果优于单一秸秆处理，且混合基料中适量的艾草秸秆比例（20%、33%）可显著提升平菇可溶性蛋白含量，也更有利于平菇还原糖累积；同样，适量添加艾草较全量艾草处理的异亮氨酸、亮氨酸和赖氨酸有一定程度提升，3种氨基酸均是人体必需氨基酸，并且是平菇中的重要药用氨基酸，也是其呈味（鲜味）氨基酸[18]，说明该3种基料配比下，适量艾草秸秆有利于提升平菇风味和营养水平。相反，较高艾草比例（60%、100%）处理则降低平菇中可溶性蛋白和还原糖含量，其氨基酸含量也较低，可能是因为培养基料营养结构降低而不利于平菇营养元素累积。

总酚物质含量与平菇的品质风味、抗逆性代谢等有关，混合基料中适当增加稻草含量并适量添加艾草有利于提高平菇总酚含量。杨洋等[19]以葡萄籽和朝鲜蓟叶代替传统棉籽壳培育平菇，提高了其总酚和氨基酸含量，从而提升了平菇的活性成分和对营养物质的富集能力。多酚氧化酶在混合基料处理中有不同程度提高，其活性与培养基料的选择、组配比例等有关，研究中相同比例物料（即艾草占比33%）处理多酚氧化酶活性最高。权泉等[20]研究油菜、玉米、花生、小麦等多种秸秆及杂木屑等材料不同组配对黑木耳的影响，发现油菜秸秆对其多酚氧化酶酶活影响最大，其次为大豆秸秆。多酚氧化酶有助于改善平菇机体抗性，但由于多酚氧化酶是引起平菇酶促褐变反应的主要酶类，可能影响平菇采摘后的外观质量，因此需要适宜的贮藏、加工方法。可以明确的是，艾草秸秆可作为栽培基料中的调节材料改善平菇品质，研究结果为艾草综合利用拓展了生态增值途径。