劉 錫, 葛萃萃, 羅 倩, 王 瑩, 向 準, 劉忠玄 , 楊澍雨
(1.貴州農業(yè)職業(yè)學院, 貴陽 550018; 2.浙江公正檢驗中心有限公司, 浙江 杭州 310009;3.貴州師范學院, 貴陽 550012; 4.貴州省生物研究所, 貴陽 550009)
紅托竹蓀(DictyophoraRubrovolotaZang)是一種清香型大型食用真菌[1],是我國四大人工栽培竹蓀(紅托竹蓀,長裙竹蓀,棘托竹蓀和短裙竹蓀)中品質最好,價格最高,形態(tài)最美的一種,素有“蘑菇皇后,真菌之花,面紗女郎,林中之王”等美譽[2]。紅托竹蓀經濟價值極高,近年來相關產品價格也逐年增長,2016—2019年,貴州省紅托竹蓀干品產地批發(fā)價從500元·kg-1逐年上升到800元·kg-1。由于紅托竹蓀栽培難度較高,干品產量差異較大,產量從50~150 kg·(667 m2)-1不等,其較高的經濟效益吸引了不少企業(yè)和個人進行投資,廣東,四川,湖南,廣西等省均有從貴州省引種進行馴化栽培,但到目前為止,除貴州省外,其他地區(qū)沒有形成穩(wěn)定的規(guī)?;耘啵蚩赡芘c貴州省獨特的高涼地理氣候環(huán)境有關。
紅托竹蓀是貴州獨具特色的優(yōu)勢食用菌,其產量占全國紅托竹蓀總產量的90%以上,貴州省織金縣為中國紅托竹蓀之鄉(xiāng),織金紅托竹蓀于2010年獲得國家地理標志產品。紅托竹蓀在貴州省產業(yè)化生產進程中,其顯著的生物學特征表現有菌種生長速度慢,抗逆性較差,這導致紅托竹蓀菌種生產周期長[3],病蟲害(特別是紅托竹蓀的腐爛病)發(fā)生嚴重[4-5],這一技術瓶頸制約了紅托竹蓀產業(yè)的發(fā)展,致使其種植規(guī)模一直徘徊在330~670 hm2。增強紅托竹蓀菌種抗逆性和縮短菌種生產周期[6-8],在生產中采用栽培菌棒直接覆土栽培[9-12],改變傳統(tǒng)栽培模式,是促進紅托竹蓀產業(yè)發(fā)展的關鍵技術。為此,本研究擬優(yōu)化紅托竹蓀液體菌種配方,提高菌種生長速度,縮減菌種生產周期,降低菌種污染率,破除技術瓶頸,促進紅托竹蓀產業(yè)發(fā)展。
1.1.1供試菌株
紅托竹蓀HT-027,來源于貴州省生物研究所。
1.1.2儀 器
振蕩培養(yǎng)全溫搖床AHBS-E 200;電子天平BSA 224 S;智能型人工氣候箱RQX-400 B;單人凈化工作臺SW-CJ-1 F;超聲波清洗器JN-3200 DTS;電熱鼓風干燥箱101-1 BS;循環(huán)水多用真空泵SHB-3。
1.1.3玻璃器皿
錐形瓶,培養(yǎng)皿,試管,玻棒,移液槍,燒杯,玻璃漏斗,量筒,布氏漏斗等。
1.1.4藥品與其他材料
葡萄糖,白砂糖,蔗糖,蛋白胨, MgSO4·7 H2O,酵母膏,氯化銨,半乳糖,尿素,磷酸二氫鉀,硝酸鎂,羥甲基纖維素鈉,玉米面,小米面,紅薯,馬鈴薯, 瓊脂等。
1.2.1培養(yǎng)基制作
1) 母種制備:將紅托竹蓀試管種接種于不同配方培養(yǎng)基里,進行培養(yǎng)并觀察。待出現菌絲時,進行隔天觀察,記錄菌絲封面時間、菌絲長度及長勢等指標。計算菌絲平均滿管時間及生長速度。
制作方法:稱取200 g削皮馬鈴薯塊加水煮沸,用玻璃棒輕戳馬鈴薯塊,可呈粉狀脫落即可,煮液用四層紗布過濾后,在濾液中加入20 g瓊脂,加熱過程中用玻璃棒進行攪拌,直到瓊脂完全溶于水中,在溶液中加入白砂糖,MgSO4·7 H2O,磷酸二氫鉀,用玻棒攪拌至藥劑完全溶液后,用水定容至1 000 mL燒杯中,pH值不需要調節(jié),趁熱將培養(yǎng)基裝入錐形瓶中,用棉塞進行密封,在高溫條件下進行滅菌。將滅菌后的培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿內(約10 mL),待培養(yǎng)基凝固后,在培養(yǎng)皿中心位置接入紅托竹蓀菌種,以上操作均在超凈工作臺進行。隨后,將其放入溫度設置為26 ℃的人工氣候箱中進行恒溫培養(yǎng),待培養(yǎng)皿布滿菌絲后,用作液體培養(yǎng)基菌種。其他培養(yǎng)基制作方法同上。
2) 基礎液體培養(yǎng)基:馬鈴薯200 g,蔗糖20 g,蛋白胨2 g,磷酸二氫鉀1 g,MgSO4·7 H2O 0.5 g,用水定容至1 000 mL,pH自然[13]。制作方法同上。
1.2.2紅托竹蓀菌種液體培養(yǎng)
無菌條件下,用0.5 cm打孔器沿培養(yǎng)皿母種邊緣取菌塊若干,在每個裝有100 mL基礎液體培養(yǎng)基的三角瓶中加入4塊0.5 cm直徑母種菌塊,置于26 ℃條件下靜置培養(yǎng),48 h后,菌種塊在液體培養(yǎng)基表面開始萌發(fā),出現菌絲時,以120 r·min-1的轉速恒溫水浴振蕩器培養(yǎng),培養(yǎng)的第3天開始,每72 h取3瓶,觀察菌絲體顏色,稱量菌絲干重,共觀察30 d。
菌絲干重的測量方法:首先將濾紙在烘箱中干燥至恒重,用萬分之一電子天平稱量濾紙質量,再將濾紙放置在相應大小的布氏漏斗中,將培養(yǎng)液從三角瓶中全部倒出至布氏漏斗過濾,再用蒸餾水過濾清洗濾紙2次,將濾紙和附著在濾紙上的菌絲一起放入恒溫干燥箱(50 ℃)干燥至恒重,用萬分之一電子天平稱量干燥后濾紙質量,用過濾后濾紙質量減去過濾前濾紙質量,即是菌絲干重。
1.2.3碳源的篩選
以葡萄糖、半乳糖、白砂糖等為碳源各20 g,空白對照培養(yǎng)基不加白砂糖,每個處理設5個重復,接種后第18天,各處理經過過濾、無菌水濾洗、干燥、稱量,得到不同碳源培養(yǎng)條件下菌絲體干重[14]。
1.2.4氮源的篩選
以酵母膏、氯化銨的氮源分別代替基礎培養(yǎng)基中的蛋白胨,空白對照培養(yǎng)基不加氮源,各設5個重復,接種后第18天,各處理按照過濾、無菌水濾洗、干燥、稱量進行,得到各種氮源條件下菌絲體干重[15]。
1.2.5紅托竹蓀菌絲體液體發(fā)酵正交試驗
以蛋白胨(A),面粉(B),接菌量(C),發(fā)酵時間(D)為因子,設計L16(34)正交試驗,每個處理各設5個重復,試驗評價指標為菌絲體干重,根據結果探討并優(yōu)化紅托竹蓀菌絲體發(fā)酵技術條件。
2.1.1紅托竹蓀母種在不同培養(yǎng)基中的生長情況
由表3可知,紅托竹蓀母種在各種淀粉培養(yǎng)基和樺槁木屑培養(yǎng)基中均能生長,其中面粉培養(yǎng)基生長最旺盛,菌絲密度高(特濃密)。雖然在松針培養(yǎng)基中也可生長,但菌絲長勢較弱,菌絲密度不高,生長稀疏。
表3 紅托竹蓀母種在不同培養(yǎng)基中的生長情況Table 3 Growth of D. rubrovolota in different media
2.1.2紅托竹蓀母種在不同培養(yǎng)基中的生長速率
由圖1可知,紅托竹蓀母種在不同供試培養(yǎng)基中均能生長,其中面粉培養(yǎng)基生長速率最快,第15天菌落直徑為4.7 cm;在松針培養(yǎng)基中生長速率最慢,第15天菌落直徑為1.0 cm。試驗結果表明,紅托竹蓀母種在玉米,面粉,馬鈴薯及松針-馬鈴薯等淀粉類培養(yǎng)基中生長速率相對較快,在松針,樺槁的木屑類培養(yǎng)基中生長速率相對較慢。
由圖2 可知,菌絲在基礎培養(yǎng)基中培養(yǎng)第3天開始進入對數增長期,第21天菌絲干重達到最高,隨后菌絲干重開始下降。菌絲體顏色在第3天開始出現淡紫紅色,培養(yǎng)至21 d,瓶壁菌絲顏色漸漸變暗。結果表明,以基礎液體培養(yǎng)基為基質,紅托竹蓀HT-027作為母種,在溫度為26 ℃進行培養(yǎng)的時間以15~21 d為宜。
由表5可知,小麥粉和玉米粉是紅托竹蓀液體發(fā)酵過程中最容易吸收的供試碳源,以其作為碳源的菌絲體生長量(干重)分別為0.49 g和0.48 g。小麥粉和玉米粉在0.05和0.1水平上沒有顯著差異,但與其他供試碳源存在極顯著差異;其次容易被紅托竹蓀吸收的碳源分別是米粉,小米粉,葡萄糖,馬鈴薯粉,紅薯粉和蔗糖,在相同培養(yǎng)條件下,菌絲體生長量(干重)分別為0.42 g,0.41 g,0.39 g,0.38 g,0.32 g和0.24 g;紅托竹蓀菌絲體對羥甲基纖維素鈉,半乳糖,松針吸收很弱;菌絲體生長量(干重)僅為0.17 g,0.16 g和0.11 g;空白對照(ck)最弱,生長極其緩慢,菌絲生長量僅為0.10 g。
表4 不同碳源對紅托竹蓀菌絲體生長的影響Table 4 Effects of different carbon sources on mycelium growth of D. rubrovolota
表5 不同氮源對紅托竹蓀菌絲體生長的影響Table 5 Effects of different nitrogen sources on mycelium growth of D. rubrovolota
由表6可知,蛋白胨和酵母膏是紅托竹蓀在基礎液體培養(yǎng)基中最易吸收的供試氮源,菌絲體生長量分別為0.61 g和0.58 g。蛋白胨和酵母膏對其他供試的氮源在0.05和0.1水平上存在極顯著差異;其次是碳酸氫銨,磷酸二氫銨,硝酸銨,氯化銨和硝酸鎂,在相同培養(yǎng)條件下,菌絲體生長量(干重)分別為0.27 g,0.26 g,0.25 g,0.23 g和0.22 g;紅托竹蓀菌絲體對尿素吸收很弱;菌絲體生長量(干重)僅為0.11 g;空白對照(ck)最弱,菌絲體生長量(干重)為0.10 g,生長極其緩慢。統(tǒng)計分析結果表明,蛋白胨是供試氮源中紅托竹蓀液體培養(yǎng)基最佳氮源。
通過紅托竹蓀HT-027液體發(fā)酵正交試驗結果可知,菌株HT-027培養(yǎng)基的最優(yōu)組合是A3B1C3D2,即在蛋白胨0.1%,面粉1%,接菌量為8塊(直徑0.5 cm,圓形),培養(yǎng)時間為15 d的條件下,HL-027具有最好的菌絲生長量,100 mL液體培養(yǎng)基中菌絲干重為0.76 g(表6)。
表6 正交試驗結果與直觀分析Table 6 Orthogonal test results and intuitive analysis
1) 紅托竹蓀在液體基礎培養(yǎng)基中,第3天時進入對數生長期,第21天菌絲體干重達到最大,隨后小幅度下降。因此可以判斷制備紅托竹蓀液體菌種制備時間控制在12~18 d為宜。
2) 篩選的多種供試碳源中,面粉是紅托竹蓀最好的碳源,液體培養(yǎng)18 d后,紅托竹蓀菌絲體干重達到0.49×10-2g·mL-1;紅托竹蓀最適宜的氮源是蛋白胨和酵母膏,在相同條件下,菌絲體干重達到0.55×10-2g·mL-1和0.51×10-2g·mL-1。
3) 正交試驗結果表明,紅托竹蓀HT-27菌絲體液體發(fā)酵培養(yǎng)基的最優(yōu)組合是A3B1C3D2,即蛋白胨0.1%,玉米粉1%,接菌量為8塊(直徑0.5 cm,圓形),時間15 d條件下,HT-027具有最好的菌絲生長量,100 mL液體培養(yǎng)基中菌絲干重為0.76 g,在該條件下HT-027菌絲球長勢最好,菌球致密,大小均勻,數量眾多。
1) 紅托竹蓀菌絲體在受到光線,摩擦等因素的干擾下,菌絲會由白色變成淺紫紅色,這可能是菌種應急代謝的一種反應,通常情況下,這個特征明顯的紅托竹蓀菌種具有較好的抗逆性,出菇特性較好,將之作為衡量菌種質量的一個指標進行深入研究,對產業(yè)的發(fā)展具有較大意義。
2) 紅托竹蓀供試碳源篩選過程中,淀粉類碳源能為紅托竹蓀提供較好的營養(yǎng)供給,而其他碳源不容易被吸收;供試氮源中,生物質氮源(蛋白胨,酵母膏)普遍比較容易被紅托竹蓀菌種吸收,植物容易吸收的氨態(tài)氮和硝態(tài)氮紅托竹蓀不容易吸收,表明紅托竹蓀對營養(yǎng)物質的吸收具有一定選擇性,深入研究易被紅托竹蓀吸收的營養(yǎng)物質,可以提高紅托竹蓀的生產效率,獲得更好的經濟效益。