2種玉米芯菌糠的營養成分測定及平菇栽培試驗

馮小飛 楊青青 熊建輝 劉桂芹 趙 寧 楊 斌

( 1. 西南林業大學生命科學學院，云南 昆明 650233；2. 云南省曲靖市林業局，云南 曲靖 655000；3. 曲靖市面店坡聯營林場，云南 曲靖 655000；4. 西南林業大學云南省森林災害預警與控制重點實驗室，云南 昆明 650233)

隨著人們生活水平的提高，日常飲食結構的調整，食用菌因其味道鮮美，營養豐富兼有保健功效而日益受到人們的歡迎[1]。我國是一個食用菌栽培，消費及出口大國，自20個世紀70年代以來，食用菌的菌種生產、人工接種、出菇分化等技術條件的成熟和推廣，促進了國內食用菌栽培產業的發展。除了多種食用菌菌種被馴化成功以外，栽培基質的利用也呈現了多樣化[2-3]，從傳統的雜木屑、棉籽殼、甘蔗渣等材料，發展到了玉米芯、作物秸稈和果樹枝條等農廢資源的利用[4-5]。食用菌栽培產業的發展滿足了人類對不同品種食用菌產品的需求，同時也帶來了大量的食用菌廢棄物-菌糠，研究調查顯示，培養1 kg的食用菌約產生3 kg左右的菌糠[6]。食用菌采摘后剩余的菌糠，其中大部分在生產后被隨意丟棄，腐爛后的菌糠容易生長各種微生物和吸引蠅類昆蟲，造成資源浪費的同時還給環境帶來了嚴重的污染[7]。所以加強對菌糠綜合利用的研究和開發，實現菌糠資源的循環利用，是食用菌產業良性發展的需要[8]。

菌糠，又叫菌渣，是食用菌采摘后的固體培養基質剩余物，主要由栽培材料的分解剩余物，菌絲體和菌絲體代謝產物組成[9]。食用菌在生長發育的過程中，通過分泌多種酶對基質中的木質素、纖維素和半纖維素進行水解，為食用菌生長發育的不同階段提供營養物質，一部分營養物質轉化為子實體供給食用者，一部分以多糖、蛋白質、脂肪等營養物質的形式儲存在菌糠的菌絲體中[10]。此外，菌絲體在生長發育的過程中能夠分泌多糖、氨基酸、萜類等多種具有營養價值和活性功能的次生代謝產物[11-12]。前期研究報道已經證明，菌糠是一種營養價值較高的農業生產廢棄物，具有一定二次利用價值[13-14]。目前針對菌糠的利用主要集中于畜牧飼料的開發[15]，發酵有機肥料的生產，土壤改良[16]等方面。玉米芯是我國主要的農廢資源之一，也是木耳（Auricularia auricula）、香菇（Lentinus edodes）、裂褶菌（Schizophyllum commune）等食用菌栽培的利用基質之一。本研究以玉米（Zea mays）芯為主要基質栽培的香菇和裂褶菌菌糠為研究材料，測定了2種玉米芯菌糠中的主要營養成分，同時利用不同的玉米芯混合菌糠開展平菇的袋料栽培研究，為玉米芯菌糠營養價值的評價及在食用菌栽培中的二次利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 主要材料

玉米芯，香菇菌糠，裂褶菌菌糠，闊葉木雜木屑，平菇、香菇、裂褶菌菌種由西南林業大學生命科學學院生物化學教研室提供，保存于4 ℃冰箱。

1.1.2 材料處理

玉米芯、雜木屑經粉碎機粉碎后（顆粒小于5 mm）備用；香菇和裂褶菌菌糠（主要配比為80%玉米芯，15%麥麩，2%大豆粉，1%蔗糖，1%石膏粉）經采菇三茬干燥粉碎，二者按質量比1∶1混合后備用。

1.2 試驗方法

1.2.1 玉米芯菌糠營養成分測定方法

多糖含量：采用硫酸-苯酚法[15]對樣品進行測定，1 mg/mL葡萄糖溶液作標準曲線，用紫外可見分光光度計（TU-1901）于490 nm波長處測定吸光值，按下面公式計算多糖含量。

式中：m為標準曲線查得濃度（mg），V為樣品提取液的體積（mL），N為樣品稀釋倍數，M為菌糠干質量，0.9為葡萄糖轉換系數。

總蛋白與粗脂肪含量：凱氏定氮法[17-18]采用自動凱氏定氮儀（Foss-2300）測定樣品中總蛋白含量，葡萄糖作為空白樣品；采用索氏提取法[19]對樣品粗脂肪進行測定，并按照下列公式計算粗脂肪含量。

式中：m1為抽提瓶質量（g），m2為抽提瓶和油脂的總質量（g），m為菌糠樣品質量（g）。

粗纖維含量：參照標準GB/T 5009.10—2003，采用酸堿消解法[20]測定，并按下列公式計算粗纖維含量。

式中：m1為130 ℃恒質量后坩堝和樣品殘渣質量（g），m2為500 ℃灼燒后坩堝和樣品殘渣質量（g），m為樣品質量（g）。

1.2.2 混合菌糠袋料栽培平菇的基質配比

香菇和裂褶菌組成的混合菌糠與雜木屑、玉米芯按表1比例配制成6種不同的基質，進行平菇袋料栽培實驗，每袋基質干料250 g，料水質量比1∶1.5，加水混勻裝袋（菌袋規格8 cm×30 cm），每組配方3個平行，滅菌后備用。

表1 混合菌糠袋料栽培平菇基質配比Table 1 The proportion of the cultivation substrates mixed the mushroom residues

1.2.3 平菇袋料栽培接種培養

無菌條件下，按照體積質量比1/10的接種量對供試基質菌包接種25 mL平菇液體菌種，25 ℃條件下避光發菌培養，采用“劃線法”記錄菌絲體在不同配比基質上的萌發時間、生長速度、菌絲形態等指標。菌絲長滿菌包后，打開出菇環，保證光照和濕度（80%～85%）催化出菇，子實體成熟后按時進行采收和稱量，并按下面公式計算不同基質的生物轉化率。

1.3 數據處理

采用SPSS 19軟件的Duncan方法對數據進行單因素分析，比較各組處理數據間差異的顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同菌糠營養成分測定

不同菌糠營養成分測定結果見表2。

表2 不同菌糠營養成分對比分析Table 2 The content of main nutritious ingredients in the different mushroom residues

由表2可知，2種菌糠中多糖、總蛋白和粗脂肪3種營養物質的含量顯著大于玉米芯材料，其中裂褶菌菌糠多糖和粗脂肪含量都較高，分別達到了0.63%和1.24%，特別是多糖含量，約是香菇菌糠含量的2倍，遠超過了供試的其他材料。香菇菌糠中總蛋白含量最高，達到了7.46%，與裂褶菌菌糠和玉米芯相比，含量差異顯著。2種菌糠中粗纖維的含量均小于玉米芯中的含量（50.89%），裂褶菌菌糠中粗纖維含量最小，為30.98%，與玉米芯原材料相比粗纖維含量約降低了20%。比較3種實驗材料的營養成分差異可知，玉米芯栽培香菇和裂褶菌后多糖、總蛋白、粗脂肪3種營養物質的含量均顯著增加，粗纖維的含量明顯降低。說明裂褶菌和香菇在玉米芯基質上生長時，分泌一種或者多種酶，通過水解作用將纖維素轉化為食用菌自身所需營養物質。其次，玉米芯做為基質供給食用菌營養物質時，自身也富集了食用菌在生長發育過程中分泌的多種營養物質，以及食用菌采摘后剩余的菌絲體，所以玉米芯在食用菌栽培結束后菌糠中多糖、總蛋白、脂肪等營養成分的含量顯著增加。

2.2 不同基質對平菇菌絲體生長和形態的影響

不同基質配方對平菇菌絲生長、形態和子實體產量測定結果見表3。由表3可知，平菇能在供試的菌糠基質上正常生長和出菇分化，混合菌糠添加的比例能夠影響平菇的菌絲形態、生長速度以及子實體的產量。菌絲體生長最快的基質為配方F，其次是配方E，二者菌絲體生長速度分別達到了1.04、0.97 cm/d，且差異不顯著。配方D菌絲體生長速度為0.65 cm/d，略大于配方A、B和C的菌絲生長速率，但4種混合基質對平菇菌絲體生長影響差異不顯著。配方E和F菌絲雖然長得快，但是菌絲形態較為纖細，配方F到了生長后期，隨著菌絲生物量的增加，菌絲體生長逐漸密實變粗壯。添加了香菇和裂褶菌混合菌糠的培養基質，雖然菌絲體生長較慢，但是菌絲體形態總體較為粗壯，比本實驗的其他培養基菌絲體生長更為密實。根據營養成分測定分析可知，添加了混合菌糠的平菇栽培基質，碳源、氮源和粗脂肪等營養成分含量較高，有利于食用菌菌絲體的生長和發育，是本次栽培實驗中菌絲體生長密實和粗壯的主要原因。

表3 不同基質配方對平菇菌絲生長、形態和子實體產量的影響Table 3 The affection of different substrates on the mycelium morphology, growth rate and fruiting quality of P. ostreatus

本研究分別對每個基質配方采菇3茬，記錄每種基質子實體總質量。表3中，配方B子實體產量最高，平均產量達到了176.73 g/袋，配方F子實體產量次之，為175.07 g/袋，二者子實體產量顯著大于其他基質的產量。配方E子實體產量最低，僅為131.00 g/袋，與其他配方相比差異顯著。配方D子實體產量為141.13 g/袋，略高于配方E，但是小于本次實驗的其他配方產量。通過實驗結果可知，以玉米芯和菌糠為主要材料的栽培基質配方，平菇產量均較低；在基質中添加50%的雜木屑，平菇子實體產量明顯增加，與配方F的產量差異不顯著，說明雜木屑在基質中的比例能夠影響平菇袋料栽培子實體的產量。

2.3 不同混合菌糠對平菇子實體生物轉化率的影響

從圖1可知，配方B生物轉化率最大，達到了70.69%，配方E其次，生物轉化率為70.03%，二者生物轉化率差異不顯著，但是明顯高于供試的其他基質的生物轉化率。配方D生物轉化率為56.45%，配方F生物轉化率最低，為52.40%。添加了混合菌糠的平菇培養基，子實體生物轉化率均超過了55.00%，最高達到了70.00%，實驗結果與表3中子實體質量的測定結果相對應。

圖1 不同配方基質對平菇菌絲體生長和形態的影響Fig. 1 The affection of different substrates on the mycelium morphology, growth rate and of P. ostreatus

3 結論與討論

玉米是云南地區主要栽培的農作物品種之一，利用農業生產剩余的玉米芯作為食用菌栽培的基質，促進了農廢資源的循環利用，同時降低了食用菌栽培生產的成本。此外，玉米芯栽培食用菌后，菌糠中多糖、總蛋白和粗脂肪3種主要營養物質的含量均顯著增加，粗纖維的含量明顯降低，食用菌在玉米芯基質上生長結束后，產生了大量的營養物質，其原因主要是：菌糠中含有大量的食用菌菌絲體，菌絲是微生物生長發育過程中的主要營養供給體，其自身組織中含有大量的多糖、單糖、氨基酸等營養物質，所以菌糠中大量菌絲體的存在，是其營養成分增加的主要原因之一；其次食用菌在利用基質進行生長發育的同時，菌絲體會向基質中分泌一系列的酶類、多糖和其他有營養的次生代謝產物，生物酶主要是由蛋白質構成，含有大量的氮源，所以食用菌菌絲體的次生代謝產物也是菌糠中營養物質的主要來源。玉米芯菌糠中較高的營養價值是其具有循環利用價值的基礎，無論是飼料開發、新能源生產，還是食用菌栽培的利用[21-22]，明確不同菌糠中營養物質的組成，有利于指導菌糠后續循環利用和開發的研究。

本研究以香菇和裂褶菌混合菌糠開展平菇的袋料栽培實驗，實現了平菇在不同配比的混合菌糠上的生長和子實體的分化出菇。50%雜木屑中添加40%混合菌糠的袋料栽培基質（配方B），在本實驗中效果較好，不僅菌絲體形態粗壯密實，而且子實體生物轉化率最高（70.69%），產量達到了176.73 g/袋。與產量較高的雜木屑培養基（配方F）相比，生物轉化率差異不顯著，說明配方B可以代替純雜木屑基質進行平菇種植，促進玉米芯菌糠的循環利用。90%菌糠培養基（配方D）也能夠再次利用于平菇的袋料栽培生產，雖然生物轉化率不夠理想（56.45%），但是真正實現了玉米芯農廢資源的深度循環利用，減少了平菇栽培對木屑的依賴，以及降低了栽培基質處理過程中的能源損耗。由于玉米芯菌糠中營養含量豐富，平菇袋料栽培基質僅添加了9%的麥麩和1%的石膏粉做為輔料，以玉米芯菌糠廢棄物進行平菇菌的栽培利用，材料容易處理，同時降低袋料栽培的成本，在平菇規模栽培生產中能夠創造更多的經濟利潤。