基料添加艾草秸稈對平菇生長及品質(zhì)的影響

饒中秀， 孫繼民， 張娜， 李龍濤， 董春華， 楊曾平， 黃鳳球

（湖南省土壤肥料研究所，長沙 410125）

秸稈綜合利用存在資源分散、運輸貯藏難、綜合效益低、還田利用腐熟降解難等問題[1]。基料化利用可實現(xiàn)就近就地高值利用，有利于提高秸稈資源的利用效率，是延長農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈和發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的重要步驟[2]。我國秸稈以肥料化利用為主，基料化利用比例較小，約占秸稈可收集資源量的4.0%，且秸稈廢棄量約占可收集利用量的20%[3-4]。當前，食用菌產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國僅次于糧、油、果、菜的第五大種植產(chǎn)業(yè)[5]，對基料有相當大的需求量。因此，秸稈的基料化具有較好利用前景。

水稻和玉米是我國典型大宗農(nóng)作物，其秸稈含有豐富的木質(zhì)素、纖維素及碳、氮、磷、鉀、有機質(zhì)等物質(zhì)，且資源豐富、價格低廉，在飼料、肥料、燃料、食用菌基料、加工原料等方面應用廣泛[6-7]。艾草（Artemisia argyiH.Lév.＆Vaniot）為多年生半灌木狀菊科蒿屬草本植物，其適應性強，主要分布于亞洲東部[8]，在我國湖北、河南等地大量種植，并形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，每年產(chǎn)值達千億元[9]。艾葉在藥用、保健、食用及文化傳統(tǒng)上占有重要位置，但對艾草秸桿的利用鮮有報道。合理利用艾草秸稈和水稻、玉米等大宗農(nóng)作物秸稈有利于實現(xiàn)秸稈資源的循環(huán)、高效、增值利用。

平菇（Pleurotus ostreatus）學名糙皮側耳，是一種對基料、溫度等條件適應性較強的菇種，其蛋白質(zhì)、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，產(chǎn)量位居前列，是我國主要栽培的食用菌品種之一[10-11]。利用平菇等食用菌高效降解農(nóng)作物秸稈，可將其中營養(yǎng)物質(zhì)轉化形成高蛋白食品[2]，剩余菇渣（菌糠）還可作為有機肥料、育苗基質(zhì)、動物飼料原料等進一步利用[12]。本研究設置水稻秸稈、玉米秸稈和艾草秸稈的單一物料和不同配比，對比研究其對平菇生長發(fā)育和營養(yǎng)品質(zhì)的影響，明確其基料化利用的適宜性，以期為秸稈資源化利用和食用菌栽培提供理論和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗以平菇為栽培對象，其菌種購自湖南農(nóng)業(yè)大學；栽培基料為秸稈混合物，由稻草、玉米秸稈、艾草秸稈組成，其中，稻草與玉米秸稈由常規(guī)種植基地提供，艾草秸稈由某艾草種植加工企業(yè)提供。

1.2 試驗設計

試驗共設7個不同秸稈配比處理：100%稻草（CK1），100%玉米秸稈（CK2），100%艾草秸稈（CK3），稻草60%+玉米秸稈20%+艾草秸稈20%（T1），稻草20%+玉米秸稈60%+艾草秸稈20%（T2），稻草20%+玉米秸稈20%+艾草秸稈60%（T3），稻草33%+玉米秸稈33%+艾草秸稈33%（T4），詳見表1。

表1 各處理秸稈配比Table 1 Ratio of straw in different treatments

秸稈風干并粉碎成長度2～5 cm的秸稈段，按比例稱取秸稈進行配料，每個處理10 kg秸稈，調(diào)節(jié)水分后堆放預腐熟1 d，裝袋后高壓滅菌鍋消毒滅菌，冷卻后接種平菇菌種進行培養(yǎng)。每日觀測生長情況，記錄菌絲生長情況和子實體生長情況。

1.3 樣品采集

待平菇生長至菌蓋顏色變淺、菌蓋邊沿變薄時進行采收，僅采收第1潮菇。因每類秸稈蓬松度和體積不同，裝袋后的菌包數(shù)量有所不同，因此采取用料總量控制的原則，將每個處理的菌包數(shù)量平均分為3部分，每個菌包生長的平菇均進行采樣，最終混合為3個樣品重復。

1.4 指標測定與方法

1.4.1 菌絲長勢和色澤判斷 采用直接觀測法判斷菌絲濃密程度和潔白程度，用+、++、+++、++++、+++++表示其狀態(tài)由弱到強，“+”越多則菌絲色澤越潔白、長勢越濃密。

1.4.2 菌絲平均生長速度 每日觀測記錄菌絲生長長度，通過生長滿袋天數(shù)計算其平均生長速度，計算公式如下。

1.4.3 出菇所需時間 通過觀測記錄法獲取栽培袋出現(xiàn)平菇子實體原基的日期。

1.4.4 平菇生物量及生物學效率 平菇生物量采取直接稱量法，每個栽培袋均記錄平菇重量，并用于計算生物學效率，每部分重量總和為平菇總生物量；生物學效率的計算，剔除感染雜菌未出菇的菌包，按實際出菇菌包的基料重量計算，計算公式如下。

1.4.5 平菇品質(zhì)指標測定 可溶性蛋白采用考馬斯亮藍法測定[11]；還原糖含量采用3,5-二硝基水楊酸法測定[11]；異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸含量測定參考GB 5009.124—2016《食品安全國家標準食品中氨基酸的測定》[13]，總酚和多酚氧化酶活性采用酶標試劑盒-酶標儀法。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel軟件進行數(shù)據(jù)整理并制圖，采用SPSS軟件進行差異顯著性檢驗，顯著水平P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 不同秸稈配比下平菇的生長特征分析

2.1.1 菌絲體生長狀態(tài) 由表2可知，CK1的菌絲體長勢最弱，十分稀疏且潔白度最差，其菌絲生長速度也較低；CK2菌絲潔白度稍弱，且菌絲長勢相對稀疏，其菌絲生長速度最低；CK3的菌絲體生長均勻、濃厚、長勢十分旺盛且潔白度最高，其菌絲的生長速度也最高，T3處理次之，菌絲生長均勻、濃密、長勢較強，生長速度僅次于CK3，約為CK1或CK2的2倍；T4、T2、T1稍稀疏但色澤尚可，菌絲生長速度在0.47 cm·d-1左右。整體上混合基料處理（T1～T4）菌絲的生長速度均高于CK1或CK2。結果表明，菌絲在純稻草或玉米秸稈處理中生長受限，而其與艾草秸稈的混合基料可提高其生長速率。

表2 各處理菌絲形態(tài)及生長情況Table 2 Mycelium morphology and growth characteristic in treatments

菌絲體滿袋時間在各處理中相差較大（圖1），其中，CK3菌絲體生長最快，在30 d左右完全長滿菌包；其次為T3處理，在35 d左右滿袋；T4處理菌絲體滿袋所需時間稍長，在41 d左右；T1處理滿袋所需時間較長；100%稻草（CK1）和100%玉米秸稈（CK2）處理菌絲體生長滿袋所需時間最長。可見，艾草秸稈比例高的處理更有利于菌絲體生長。

圖1 各處理菌絲體生長速度Fig.1 Growth rate of mycelium in different treatments

2.1.2 現(xiàn)蕾出菇時間 從接種后到菌絲基料出現(xiàn)子實體為現(xiàn)蕾出菇所需時間。CK1所需現(xiàn)蕾時間最長、出菇最晚（圖2），且平菇生長到采摘所需時間最長；相比CK1，100%艾草秸稈處理（CK3）出菇最快，所需時間最短，但其出菇的整齊度較低；CK2出菇所需時間僅次于CK3，且整齊度較好。T1、T2、T3、T4處理出菇時間較為相近。可見，100%稻草處理（CK1）對平菇的現(xiàn)蕾所需時間影響最大，不利于出菇和生長。

圖2 不同秸稈配比處理出菇時間Fig.2 Fruiting time of Pleurotus ostreatus under different ratio of straws

2.2 平菇生物量及生物學效率分析

由表3可知，CK1產(chǎn)量最低且生物學效率最低，單一玉米秸稈或艾草秸稈處理總生物量較單一稻草處理顯著升高；3種秸稈配料處理（T1～T4）的總生物量分別較CK1顯著提升了112%、188%、156%和134%，且隨著稻草占比的降低而增高，其中T2生物量和生物學效率皆為最高；T1、T2、T3和T4處理生物量較CK2分別顯著增加38.9%、88.9%、67.9%和53.5%，與CK3無顯著差異，但玉米秸稈與其他秸稈的配料處理（T1、T4、T2處理）平菇生物量隨玉米秸稈比例的增加而升高。各處理生物學效率在12.07%～23.71%。以上說明，3種秸稈不同配比使用比單一的稻草或玉米秸稈使用效果優(yōu)良，更有利于平菇進行生物學轉化。

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

2.3 不同秸稈配比下平菇的品質(zhì)指標變化分析

2.3.1 可溶性蛋白和還原糖 可溶性蛋白含量在T1處理中最高（圖3），為2.88 mg·g-1，其次為CK1和CK2，而CK3和T3處理可溶性蛋白含量顯著低于其他處理。T1、T2、T4處理可溶性蛋白含量與CK1無顯著差異，但較單一艾草秸稈處理分別顯著提升52.93%、32.18%和38.03%。可見，平菇中可溶性蛋白含量并不隨艾草比例的增加而升高，相較艾草高比例處理（60%、100%），適量比例（20%、33%）添加艾草秸稈更有利于提升平菇可溶性蛋白含量。

圖3 各處理平菇可溶性蛋白及還原糖含量Fig.3 Content of soluble protein and reducing sugar in different treatments

單一秸稈處理的平菇中還原糖含量較低，且3種秸稈間無顯著差異。3種秸稈的不同配比處理可不同程度提高平菇還原糖含量，其含量高低依次為T4＞T1＞T2＞T3，與CK1相比分別提升103.3%、73.3%、70.0%和10.0%，較CK2和CK3處理分別增加26.9%～134.6%和32.0%～144.0%，且適量（20%、33%）艾草秸稈比例處理的增加幅度大于高比例（60%）艾草處理。結果表明，3種秸稈的混合基料較其單一秸稈基料更有利于提升平菇還原糖含量，且適量添加艾草秸稈提升效果較好。

2.3.2 氨基酸含量 賴氨酸和亮氨酸是組成人體蛋白質(zhì)的必需氨基酸。由圖4可知，平菇中亮氨酸、異亮氨酸和賴氨酸含量整體表現(xiàn)為賴氨酸＞亮氨酸＞異亮氨酸。在各處理中，異亮氨酸、亮氨酸和賴氨酸含量大小表現(xiàn)為CK1＞T1＞T4＞CK2＞T2＞CK3＞T3，艾草秸稈比例高（100%、60%）的處理（CK3、T3處理）3種氨基酸含量較低，而相較單一艾草秸稈處理，適量艾草比例（20%、33%）的處理（T1、T2和T4處理）3種氨基酸含量有所提升。

圖4 各處理異亮氨酸、亮氨酸及賴氨酸含量Fig.4 Contents of isoleucine， leucine and lysine in treatments

2.3.3 多酚氧化酶和總酚 由圖5可知，各處理多酚氧化酶活性表現(xiàn)為T4＞T3＞T1＞T2＞CK3＞CK2＞CK1，整體而言，單一秸稈基料的3個處理（CK1、CK2、CK3）多酚氧化酶較低，混合基料處理可不同程度提高多酚氧化酶活性，較CK1增加36.9%～58.7%、較CK2增加30.3%～51.0%、較CK3增加6.2%～23.0%。各處理總酚含量高低順序依次為CK2＞CK1＞T1＞T4＞CK3＞T2＞T3，隨基料中稻草比例的減少而降低；適量艾草比例處理T1總酚含量雖與CK1無顯著差異，但卻顯著高于CK3，說明適量艾草比例的混合基料較單一艾草處理更能提高平菇機體抗氧化能力。

圖5 各處理平菇總酚和多酚氧化酶活性Fig.5 Total phenol and polyphenol oxidase activity of Pleurotus ostreatus in treatments

3 討論

本研究中，各處理菌絲生長狀態(tài)差異較大，菌絲在純稻草處理中生長受限，其原因為菌袋中基料較致密，透氣性與透水性較差，影響了菌絲的生長并進一步影響其出菇，這與江可等[14]研究結果一致。而添加艾草秸稈有利于提升菌絲平均生長速度，艾草秸稈比例高的處理可能由于增加基料孔隙和透氣性而更有利于菌絲體快速生長。趙瑞華等[15]對海鮮菇的研究表明，艾草提取物對海鮮菇菌絲生長速度無顯著影響，但對其競爭性霉菌有抑制效果。吳楠等[16]認為，栽培基料配方的碳氮比會顯著影響菌絲生長速率。因此，研究中各個處理基料碳氮比的異同可能是導致平菇菌絲體長勢差異的原因之一。

3種秸稈配比基料比單一秸稈使用效果優(yōu)良，更有利于平菇進行生物學轉化。純稻草或玉米秸稈處理的平菇產(chǎn)量和生物學效率均較低，可能與基料中碳氮比失衡、營養(yǎng)結構不佳有關。本研究中，各處理的生物學效率均低于崔永峰等[17]的研究結果，其原因可能為采摘潮數(shù)和用料差異，研究設置的秸稈配比為不完全設計，基料中未額外添加營養(yǎng)成分，且只采收了一潮平菇計算生物量和生物學效率，因此生物學效率整體較低。后續(xù)研究可在適宜的艾草比例下細化各秸稈占比，并延長平菇采收時間，以更充分利用秸稈基料，提升生物學效率。

蛋白質(zhì)和糖類含量是體現(xiàn)平菇品質(zhì)的主要營養(yǎng)指標。單一的稻草、玉米秸稈或艾草秸稈不能滿足平菇蛋白質(zhì)和糖類累積需求，3種秸稈的混合基料處理對平菇的品質(zhì)提升效果優(yōu)于單一秸稈處理，且混合基料中適量的艾草秸稈比例（20%、33%）可顯著提升平菇可溶性蛋白含量，也更有利于平菇還原糖累積；同樣，適量添加艾草較全量艾草處理的異亮氨酸、亮氨酸和賴氨酸有一定程度提升，3種氨基酸均是人體必需氨基酸，并且是平菇中的重要藥用氨基酸，也是其呈味（鮮味）氨基酸[18]，說明該3種基料配比下，適量艾草秸稈有利于提升平菇風味和營養(yǎng)水平。相反，較高艾草比例（60%、100%）處理則降低平菇中可溶性蛋白和還原糖含量，其氨基酸含量也較低，可能是因為培養(yǎng)基料營養(yǎng)結構降低而不利于平菇營養(yǎng)元素累積。

總酚物質(zhì)含量與平菇的品質(zhì)風味、抗逆性代謝等有關，混合基料中適當增加稻草含量并適量添加艾草有利于提高平菇總酚含量。楊洋等[19]以葡萄籽和朝鮮薊葉代替?zhèn)鹘y(tǒng)棉籽殼培育平菇，提高了其總酚和氨基酸含量，從而提升了平菇的活性成分和對營養(yǎng)物質(zhì)的富集能力。多酚氧化酶在混合基料處理中有不同程度提高，其活性與培養(yǎng)基料的選擇、組配比例等有關，研究中相同比例物料（即艾草占比33%）處理多酚氧化酶活性最高。權泉等[20]研究油菜、玉米、花生、小麥等多種秸稈及雜木屑等材料不同組配對黑木耳的影響，發(fā)現(xiàn)油菜秸稈對其多酚氧化酶酶活影響最大，其次為大豆秸稈。多酚氧化酶有助于改善平菇機體抗性，但由于多酚氧化酶是引起平菇酶促褐變反應的主要酶類，可能影響平菇采摘后的外觀質(zhì)量，因此需要適宜的貯藏、加工方法。可以明確的是，艾草秸稈可作為栽培基料中的調(diào)節(jié)材料改善平菇品質(zhì)，研究結果為艾草綜合利用拓展了生態(tài)增值途徑。