葡萄木屑栽培香菇配方筛选及胞外酶活性研究*

贺春玲，李 明，田景花，董亚楠，李守勉**

（1.河北省秦皇岛市蔬菜管理中心，河北 秦皇岛 066000；2.河北农业大学园艺学院，河北 保定 071001）

香菇（Lentinus edodes） 味道鲜美、营养丰富，被世界公认为健康食品，深受消费者青睐[1]。香菇栽培主要原料为栎树、桦树等阔叶树硬杂木木屑。随着香菇产业的快速发展，对栽培原料的需求量逐年增加，“菌林矛盾”日趋严重，传统栽培原料已不能满足产业需求，且价格不断攀升，制约了香菇产业的发展[2]。近年来，随着我国葡萄种植面积不断扩大，葡萄修剪枝条越来越多，随意堆放或焚烧造成资源严重浪费和环境污染。葡萄枝条资源化利用成为研究的热点[3]。葡萄枝资源丰富，纤维化程度高、营养成分丰富，可以用作食用菌栽培基质[4]。目前有关葡萄枝屑栽培杏鲍菇、平菇、白玉菇的尝试均已获得成功[5]，且取得了较好的栽培效果。针对以上问题，本试验对葡萄木屑栽培香菇进行了研究，旨在筛选出葡萄枝屑栽培香菇高效配方，将葡萄木屑变废为宝，从而为香菇产业提供新型栽培原料，促进香菇产业可持续发展，并可有效缓解农业废弃物污染环境的问题，对改善生态环境具有重要意义。

1 试验材料

1.1 供试菌株

供试菌株为中香68，由承德绿马农业科技有限公司提供。

1.2 供试培养料

葡萄枝屑、栎木屑，粒径5 mm~12 mm，干燥无霉变；麸皮、石膏、菌袋等购买于平泉市兴科食用菌专用物品门市部。

2 试验方法

2.1 香菇菌棒制作

试验地点：承德市绿马食用菌有限公司香菇生产基地。

栽培时间：春季设置层架栽培，2017年4月10日接种，4月10日~8月下旬养菌管理，8月~12月出菇管理。

栽培袋采用规格为15 cm×55 cm×0.05 cm的高密度聚乙烯袋，采用装袋机装袋，每袋装干料1 kg，每个处理500袋，常压灭菌12 h，冷却至28℃以下后采用双侧打孔接种法于无菌条件下接种，接种后于22℃~25℃条件避光培养。养菌、转色及出菇均采用常规管理方法。

2.2 葡萄木屑栽培香菇配方设计

以常用香菇配方为对照，设置添加不同比例葡萄木屑替代栎木屑，共设置5个配方，试验配方详见表1，培养料含水量为63%，调节pH值至7~7.5。

表1 葡萄木屑栽培配方试验设计Tab.1 Experiment design of cultivation formula of Lentinus edodes with grape sawdust

2.3 葡萄木屑营养成分分析

将培养料放在鼓风干燥箱中50℃烘干，粉碎后过40目筛备用。对全氮、全碳、粗蛋白、粗纤维、粗灰分、粗脂肪含量进行测定，并计算碳氮比，全氮含量消化后用流动分析仪测得[6]，全碳含量测定采用重铬酸钾法[7]，粗蛋白含量以全氮含量乘以换算系数6.25，粗纤维含量测定采用酸碱洗涤法[8]，粗灰分含量的测定采用直接灰化法[9]，粗脂肪测定采用索氏提取法[10]，粗多糖含量测定采用苯酚-硫酸法[11]。

2.4 生物学相关指标及酶活性测定

2.4.1 营养生长阶段相关指标测定

测定菌丝生长速度、生长势、菌丝颜色、菌丝连片时间、满袋时间、转色时间、现蕾时间、采收时间，以及各栽培配方接种15 d、半袋期、满袋期3个时期漆酶[12]、纤维素酶[13]、半纤维素酶[14]、淀粉酶[15]、酸性蛋白酶酶活性[16-17]。

2.4.2 生殖生长阶段相关指标测定

达到香菇采收标准后进行采收，统计各处理前4潮菇产量，并计算相对生物学效率（BE，%），公式为：

式中：m1表示子实体鲜重；m2表示培养料干重。

2.4.3 子实体农艺性状测定

各处理随机选取第2潮菇50个采收的子实体，测其单菇重、菌盖厚度、菌盖直径、菌柄直径、菌柄长度、菌盖与菌柄比值、菌盖硬度等，综合评价子实体农艺性状。

2.4.4 子实体营养成分测定

各处理均选取第2潮子实体进行测定，各处理随机选取15个采收的子实体，用蒸馏水洗净，置于50℃鼓风干燥箱中烘干，粉碎后过40目筛备用。测定各处理香菇子实体粗纤维、粗灰分、粗脂肪、粗多糖含量，测定方法参见2.3，评估子实体营养品质。

2.5 数据分析

采用SPSS 20软件进行试验数据分析。

3 结果与分析

3.1 葡萄木屑营养成分分析

葡萄木屑营养成分测定结果见表2。

表2 葡萄木屑、栎木屑营养成分比较Tab.2 Comparison of nutrient content of oak sawdust and grape sawdust

从表2可以看出，葡萄木屑全碳含量略低于栎木屑，全氮含量高于栎木屑，碳氮比为53.17∶1，粗纤维和粗灰分含量均略低于栎木屑，粗脂肪含量高于栎木屑。综合分析测定结果，葡萄木屑可做为香菇栽培原料。

3.2 葡萄木屑不同配方菌丝体生长情况比较

葡萄木屑栽培香菇不同配方菌丝生长情况见表3。

表3 葡萄木屑不同配方菌丝生长情况比较Tab.3 Growth of mycelium in different grape sawdust formulas

从表3可以看出，各处理菌丝生长速度均比对照慢，且随着葡萄木屑添加量的增加菌丝生长速度呈降低趋势，除了配方D1菌丝生长速度显著慢于对照外，其他处理均与对照无显著差异；配方D4、配方D5菌丝生长势强，表现为菌丝洁白浓密，菌丝边缘整齐，与对照无差异，配方D1~配方D3菌丝长势较对照差，表现为菌丝稀疏，颜色较白。

3.3 不同配方菌丝生长过程胞外酶活性比较

3.3.1 不同配方菌丝生长过程漆酶活性比较

不同配方菌丝生长过程漆酶活性比较情况见图1。

图1 葡萄木屑不同配方3个时期漆酶活性变化Fig.1 Changes of laccase activity of different grape sawdust formulas in 3 periods

由图1可见，3个时期不同处理漆酶活性均不同程度低于对照，随着葡萄木屑添加量的减少，漆酶活性呈降低趋势；接种15 d时各处理漆酶活性低于半袋期和满袋期，配方D4、配方D5漆酶活性与对照无显著差异，其他处理均显著低于对照；半袋期各处理漆酶活性均显著低于对照；满袋期配方D5漆酶活性与对照无显著差异，其他处理均显著低于对照。

3.3.2 不同配方菌丝生长过程纤维素酶活性比较

不同配方菌丝生长过程纤维素酶活性比较情况见图2。

图2 葡萄木屑不同配方3个时期纤维素酶活性变化Fig.2 Changes of cellulase activity of different grape sawdust formulas in 3 periods

由图2可见，接种15 d时各处理纤维素酶活性高于半袋期和满袋期，各处理3个时期纤维素酶活性均与对照相比无显著差异。

3.3.3 不同配方菌丝生长过程半纤维素酶活性比较

不同配方菌丝生长过程半纤维素酶活性比较情况见图3。

图3 葡萄木屑不同配方3个时期半纤维素酶活性变化Fig.3 Changes of hemicellulase activity of different grape sawdust formulas in 3 periods

由图3可见，接种15 d时，配方D5的半纤维素酶活性显著低于对照，其他配方半纤维素酶活性与对照均无显著差异；半袋期时，除配方D4的半纤维素酶活性显著高于对照外，其它处理均与对照无显著差异；满袋期各处理与对照均无显著差异。

3.3.4 葡萄木屑不同配方淀粉酶活性比较

葡萄木屑不同配方淀粉酶活性比较情况见图4。

图4 葡萄木屑不同配方3个时期淀粉酶活性变化Fig.4 Changes of amylase activity of different grape sawdust formulas in 3 period

由图4可见，接种15 d、半袋期及满袋期各处理淀粉酶活性与对照相比均无显著差异，除配方D1和配方D5外，各处理3个时期淀粉酶活性均不同程度高于对照。

3.3.5 葡萄木屑不同配方酸性蛋白酶活性比较

葡萄木屑不同配方酸性蛋白酶活性比较情况见图5。

由图5可见，接种15 d和半袋期酸性蛋白酶活性与对照均无显著差异，各处理间也无显著差异；满袋期各处理酸性蛋白酶活性均不同程度高于对照，除配方D4酸性蛋白酶活性显著高于对照外，其他处理均与对照无显著差异。

图5 葡萄木屑不同配方3个时期酸性蛋白酶活性变化Fig.5 Changes of acid protease activity of different grape sawdust formulas in 3 periods

3.4 葡萄木屑不同配方生育周期比较

葡萄木屑不同配方生育周期比较情况见表4。

表4 葡萄木屑不同配方生育周期比较Tab.4 Comparison of reproductive cycle of different grape sawdust formulas

由表4可见，菌丝连片时间、满袋时间、转色时间、现蕾时间、采收时间配方D1所用时间均显著长于对照，配方D2、配方D3、配方D5均与对照差异不显著，配方D4显著短于对照。各处理菌丝连片时间为31 d～36 d，配方D1较对照慢2 d，时间最短的配方D4较对照快3 d；各处理满袋时间范围为在49 d～55 d，时间最长的配方D1较对照慢3 d，时间最短的配方D4较对照快3 d左右；各处理转色时间范围为在73 d～78 d，时间最长的配方D1较对照慢2 d左右，时间最短的配方D4较对照快3 d左右；各处理现蕾时间范围为136 d～139 d，时间最长的配方D1较对照慢1 d左右，时间最短的配方D4较对照快2 d左右；各处理采收时间139 d～143 d，时间最长的配方D1较对照慢2 d左右，时间最短的配方D4较对照快2 d左右。

3.5 葡萄木屑不同配方产量比较

葡萄木屑栽培香菇不同配方产量及生物学效率见表5和图6。

表5 葡萄木屑不同配方产量比较Tab.5 Comparison of yield of different grape sawdust formulas

图6 葡萄木屑不同配方产量比较Fig.6 Comparison of yield of different grape sawdust formulas

各配方前4潮菇总产均显著性低于对照，其中配方D1、配方D2、配方D3配方产量较高，分别为656 g/袋、656 g/袋、654 g/袋，生物学效率分别为65.60%、65.60%、65.40%，较对照产量降低了93 g/袋～95 g/袋，配方D4、配方D5总产最低，分别为623 g/袋和640 g/袋，生物学效率62.30%和64.00%。

表6 葡萄木屑不同配方子实体农艺性状比较Tab.6 Comparison of agronomic characters of different grape sawdust formulas

图7 葡萄木屑不同配方子实体农艺性状比较Fig.7 Comparison of agronomic characters of different grape sawdust formulas

3.6 葡萄木屑不同配方子实体农艺性状比较

葡萄木屑不同配方子实体农艺性状见表6、图7。

各配方与对照之间单菇重均无显著性差异，但随葡萄木屑添加量的增加单菇重呈上升趋势，单菇重30.33 g～33.57 g；各处理随葡萄木屑添加量的增加菌盖厚度呈上升趋势，其中配方D1~配方D3菌盖最厚与对照相比无显著性差异，其中配方D1菌盖厚度最大，为23.39 mm，配方D4、配方D5菌盖厚度显著小于对照；各处理菌盖直径与对照均无显著差异，各处理菌盖直径在57.45 mm～60.63 mm；各处理菌柄直径均小于对照，配方D1、配方D2和配方D5与对照差异相比不显著，配方D3、配方D4菌柄直径显著小于对照，分别为18.74 mm、18.71 mm，但各处理间差异不显著；配方D2和D3菌柄显著长于其它处理，分别为54.49 mm、51.99 mm，其他处理与对照相比无显著性差异；各处理盖柄比均小于对照，在1.07∶1～1.27∶1之间，配方D1、配方D4和对照无显著差异；配方D1、配方D5子实体硬度和对照无显著差异，其他各处理子实体硬度均显著小于对照；各处理菌盖颜色均为灰褐色，与对照无明显差异。

3.7 葡萄木屑不同配方子实体营养品质比较

葡萄木屑不同配方子实体营养品质见表7。

表7 葡萄木屑不同配方子实体营养品质比较Tab.7 Comparison of nutritional quality of different grape sawdust formulas

各配方粗纤维、粗灰分、粗脂肪、粗多糖含量均与对照无显著差异，粗纤维含量为14.19%～17.75%，粗灰分含量为3.01%～3.96%，粗脂肪含量为3.27%～5.33%，粗多糖含量为7.05%～9.66%。

3.8 葡萄木屑不同配方子实体矿质元素及重金属Cr含量比较

葡萄木屑不同配方子实体矿质元素及重金属Cr含量见表8。

各处理子实体矿物质除Fe含量随葡萄木屑添加量的增加呈下降趋势外，其他矿物质含量均随葡萄木屑添加量的增加呈上升趋势。配方D1~配方D3子实体Ca、K含量均显著高于对照，配方D4、配方D5含量与对照无显著差异；Mg含量除配方D5与对照无显著差异外，其他配方子实体Mg含量均显著高于对照；各处理Fe含量与对照均无显著差异；各处理Cu含量均高于对照，除配方D5与对照相比无显著差异外，其他配方均显著性高于对照；各处理Zn含量均高于对照，其中D1配方子实体Zn含量显著高于对照，为198.33 mg·kg-1，其他处理与对照均无显著差异；各处理B含量均显著高于对照，各处理间差异不显著；Mn含量除配方D5子实体含量显著低于对照外，其他配方均显著高于对照。各处理重金属Cr含量均显著低于对照，且随葡萄木屑添加量的增加Cr含量呈下降趋势，Cr含量范围为0.67 mg·kg-1～0.95 mg·kg-1，均符合无公害食品食用菌中 Cr含量标准 （GB/T 19087-2008）。

表8 葡萄木屑不同配方子实体矿质元素及重金属Cr含量比较Tab.8 Comparison of mineral elements and Cr content of different grape sawdust formulas

表9 葡萄木屑不同配方经济效益比较Tab.9 Comparison of economic benefits of different grape sawdust formulas

3.9 葡萄木屑不同配方经济效益比较

葡萄木屑不同配方栽培香菇的经济效益见表9。

按照2017年食用菌原料及香菇鲜菇平均价格计算经济效益，香菇市场批发平均价格8元/kg。各配方净产值均低于对照，净产值为4.34元/袋～4.72元/袋，5个处理中配方D1净产值最高，为4.72元/袋，配方D4净产值最低，4.34元/袋。

4 讨论

在香菇生长发育过程中，菌丝可向培养基中分泌多种胞外酶，通过这些胞外酶将培养基中的纤维素、半纤维素、淀粉、木质素、果胶等大分子物质水解成小分子物质供菌丝吸收利用。胞外酶活性与香菇菌丝生长和子实体发生有密切关系，酶活性的大小直接影响生物降解的能力[18]。倪新江[19]在研究香菇生长过程中几种胞外酶活性变化规律时发现，培养料成分的不同只影响酶活性的相对大小，而不影响酶活性变化的规律性。在葡萄木屑栽培香菇试验中，各葡萄木屑配方漆酶活性均低于对照，漆酶为分解木质素的主要降解酶，可能由于葡萄木屑中木质素含量低于栎木屑，而导致基质漆酶活性均有所降低；其他胞外酶活性与对照无显著差异。因此，胞外酶活性的大小在一定程度上可以反映栽培基质的降解特点。

本试验用葡萄木屑替代常用栎木屑栽培香菇，葡萄木屑栽培香菇虽经济效益低于栎木屑，但净产值可达4.72元/袋，并且Cr含量显著下降。随葡萄木屑添加量的增加，香菇子实体中Cr含量呈下降趋势，说明葡萄木屑可降低香菇子实体中重金属Cr含量，从源头控制重金属Cr含量。葡萄木屑Cr含量可能与产地有关，栽培生产中应对原料进行检测后使用。栎木屑虽经济效益高于葡萄木屑，但栎木屑资源逐年减少，价格也升高，经济效益会逐降低，并且对森林资源破坏严重，与生态环境保护背道而驰。而葡萄木屑资源丰富，葡萄木屑栽培香菇可解决葡萄枝屑污染环境的问题，并可保障香菇产业的原料稳定性。因此，葡萄木屑作为香菇栽培原料切实可行。

5 结论

葡萄木屑各配方随着葡萄木屑添加量的增加，菌丝生长过程中漆酶活性呈逐渐降低趋势，纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶、酸性蛋白酶活性与对照均无显著差异。筛选出葡萄木屑栽培香菇高效配方为葡萄木屑79%、麸皮20%、石膏1%，含水量63%。该配方生育期比对照晚2 d~3 d，产量及生物学效率较对照低，子实体农艺性状及营养品质均与对照无显著差异，矿质元素含量显著高于对照，重金属Cr含量显著低于对照，净产值为4.72元/袋。