楊建杰，張桂香，劉明軍，楊 琴，李 通

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，甘肅 蘭州 730070）

平菇（Pleurotus ostreatus）是我國栽培廣泛的食用菌種類，其營養(yǎng)豐富，肉質(zhì)肥厚，味道鮮美，消費市場大，發(fā)展前景好[1-3]。據(jù)中國食用菌協(xié)會統(tǒng)計，2020年平菇總產(chǎn)量為6.83×106t，占全國食用菌總產(chǎn)量的16.82%[4]。平菇是甘肅省的第二大食用菌主栽種類，2020年平菇總產(chǎn)量達(dá)4.96×104t，占全省食用菌總產(chǎn)量的19.16%[5]。2021年全國玉米播種面積為4.3×107hm2，能產(chǎn)出約2.06×109t 的玉米秸稈[6]。相關(guān)研究表明，通過玉米秸稈培養(yǎng)料配方優(yōu)化，利用10%的玉米秸稈可生產(chǎn)出超過2.06×108t 的平菇，產(chǎn)值達(dá)1.24×104億元以上[5]。

栽培平菇最常用的原料為棉籽殼、玉米芯、麩皮、豆秸、雜木屑等多種農(nóng)業(yè)廢棄物[6]。鄭云峰等[7]研究表明，不同栽培料配方對平菇的品質(zhì)及產(chǎn)量有極大的影響。雷萍等[8]研究表明，玉米秸稈添加量為45%和60%的配方，平菇菌絲生長速度較快，生物學(xué)效率、營養(yǎng)成分含量及經(jīng)濟(jì)效益較高。玉米秸稈富含碳水化合物超過30%，蛋白質(zhì)超過2%，粗脂肪超過0.5%，且含有氮、鉀、鈣、鎂等元素，是食用菌栽培較理想的原料之一[9]。雖然玉米秸稈結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且木質(zhì)纖維素含量較高，但是平菇作為木腐菌，在培養(yǎng)料發(fā)酵過程中，可通過漆酶、木聚糖酶、纖維素酶等一系列酶系的共同作用，將木質(zhì)纖維素中的纖維素和半纖維素降解為單糖，將木質(zhì)素降解為多酚，以供菌絲生長利用[10-13]。隨著平菇栽培規(guī)模不斷擴(kuò)大，棉籽殼、木屑、玉米芯等傳統(tǒng)原料供應(yīng)日趨緊張，生產(chǎn)成本不斷增加導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益下滑，嚴(yán)重影響平菇產(chǎn)業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展[14-15]。研發(fā)能就地取材、節(jié)本增效的新型栽培基質(zhì)已迫在眉睫[16]。

因此，開展玉米秸稈栽培平菇的配方篩選、培養(yǎng)料中碳氮營養(yǎng)的吸收利用規(guī)律及胞外酶活性的研究，篩選出玉米秸稈替代棉籽殼栽培平菇的優(yōu)良配方，并探索平菇的生物學(xué)特性。通過試驗既可提高玉米秸稈資源化利用效率，又可有效緩解平菇生產(chǎn)原料短缺的問題。這不僅能達(dá)到就地取材、節(jié)本增效、保護(hù)環(huán)境、變廢為寶的目的，還能促進(jìn)食用菌產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展，同時為玉米秸稈栽培平菇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試菌株“平菇99”，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所提供。玉米秸稈，購買于甘肅省慶陽市西峰區(qū)，粉碎為約10 mm 長的絲片狀；中絨、無雜質(zhì)的棉籽殼，購買于甘肅省酒泉市瓜州縣；麩皮，購買于甘肅省蘭州市安寧區(qū)。

經(jīng)測定，玉米秸稈的全碳含量為38.31%，全氮含量為0.62%；棉籽殼的全碳含量為39.25%，全氮含量為0.71%；麩皮的全碳含量為39.65%，全氮含量為2.52%。

1.2 試驗方法

1.2.1 培養(yǎng)料配方設(shè)計

按照玉米秸稈與棉籽殼的比例，共設(shè)6 個培養(yǎng)料配方，詳見表1。

表1 培養(yǎng)料配方設(shè)計表Tab.1 Formula design table of substrate

1.2.2 栽培方法

按照6 個原料配方，稱取總干料100 kg，預(yù)濕24 h 后，加入麩皮、石灰粉和石膏粉，調(diào)節(jié)含水量為62%。攪拌均勻后，用規(guī)格為23 cm×45 cm×0.005 cm 的聚丙烯塑料袋裝料。裝袋后，將菌袋置于121 ℃條件下高壓滅菌2.5 h，自然降溫至30 ℃以下接種。然后移入培養(yǎng)室，在18～24 ℃條件下培養(yǎng)。待菌絲生長到1/4 時，采用劃線法測定菌絲生長速度。待菌絲滿袋后，進(jìn)行出菇管理。采用隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)計6 組處理，每處理設(shè)置3 個重復(fù)，每個重復(fù)30 袋。出菇溫度控制在15～25 ℃，每天噴水3次；間隔3 h 通風(fēng)1 次，每次30 min。完成接種到開始采收共45 d，采收統(tǒng)計期90 d。

1.2.3 取樣和測定方法

采用劃線法測定菌絲生長速度，統(tǒng)計四潮菇生物學(xué)效率并計算投入產(chǎn)出比。

分別在菌袋滅菌后、菌絲滿袋、一潮末、二潮末、三潮末、四潮末時，采用5 點取樣法對6 個處理進(jìn)行取樣，樣品風(fēng)干后測定碳、氮含量。全氮分析根據(jù)《植株全氮含量測定標(biāo)準(zhǔn)》（NY/T 2419-2013）[17]進(jìn)行，用自動定氮儀（上海晟聲，K12 型）測定。全碳分析采用高頻燃燒紅外吸收法，用高頻紅外碳硫分析儀（德陽市科瑞儀器，COREY-200 型）測定。

在菌絲階段、原基形成、一潮末、二潮末、三潮末、四潮末時，采用微量法酶活試劑盒（寶生物工程大連有限公司）測定羥甲基纖維素酶、漆酶、木聚糖酶活性，所用儀器為Rayto RT-6100 型酶標(biāo)分析儀（深圳雷杜生命科學(xué)股份有限公司）。

產(chǎn)品營養(yǎng)成分分析委托甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院測試中心分別按照《植株全氮含量測定》 （NY/T 2419-2013）[17]、《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》（GB 5009.3-2010）[18]、《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測定》（GB 5009.4-2010）[19]、《油料種籽含油量的測定》 （NY/T 1285-2007）[20]、《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》 （GB 5009.5-2010）[21]、《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中淀粉的測定》（GB 5009.9-2016）[22]、《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)植物類食品中粗纖維的測定》（GB 5009.10-2003）[23]等國標(biāo)方法進(jìn)行測定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016 軟件進(jìn)行分析、整理，使用SPSS 26.0 統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、差異顯著性檢驗（Duncan）。

生物學(xué)效率（E，%）的計算公式為：

式中：mf為鮮菇質(zhì)量（kg）；md為原料干質(zhì)量（kg）。投入產(chǎn)出比（R）的計算公式為：

式中：Y為產(chǎn)值（元）；C為總成本（元）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同培養(yǎng)料配方中碳、氮含量及對平菇生長的影響

不同培養(yǎng)料配方中營養(yǎng)物質(zhì)（碳氮比中氮含量以1.00 計）與平菇生長情況詳見表2。

表2 不同培養(yǎng)料配方營養(yǎng)物質(zhì)含量與平菇生長情況Tab.2 Nutrient content of different formulations and the growth of Pleurotus ostreatus

由表2 可知，隨著培養(yǎng)料中玉米秸稈添加量的增加，每袋培養(yǎng)料中干物質(zhì)的質(zhì)量逐漸降低。T1 配方較T6 配方中培養(yǎng)料干物質(zhì)的質(zhì)量顯著降低（P<0.05），減少了36.38%；隨著培養(yǎng)料中玉米秸稈添加量的增加，培養(yǎng)料中的全碳和全氮含量逐漸降低，碳氮比逐漸升高，T1 配方較T6 配方差異最顯著（P<0.05）。T1 配方中全碳（36.03%）和全氮（1.08%）含量最低，碳氮比（33.36∶1.00）最高；T6 配方中全碳（39.33%）和全氮（1.37%）含量最高，碳氮比（28.71∶1.00）最低。在所有配方中，T5 中菌絲生長速度最快，T4 配方次之，T1配方最慢，分別為4.15、4.07、3.41 mm·d-1；T6配方中出菇最早，T5 配方次之，T1 配方最遲，出菇時間分別為48.67、50.67、55.67 d；T3 配方、T4 配方、T5 配方、T6 配方中，平菇菌絲長勢強、顏色潔白，出菇整齊且集中。

2.2 平菇生長過程中培養(yǎng)料碳、氮含量的變化規(guī)律

不同配方處理中，平菇不同生長階段培養(yǎng)料中碳含量的變化情況詳見圖1。

圖1 平菇不同處理及生長階段培養(yǎng)料中的碳含量Fig.1 Carbon content in substrate at different treatments and growth stages of Pleurotus ostreatus

由圖1 可知，隨著玉米秸稈用量的減少，不同配方中相同時期培養(yǎng)料中的全碳含量均逐漸升高，但隨著平菇的生長，相同處理中平菇生長時期越長培養(yǎng)料中全碳含量越低。在所有生長時期均表現(xiàn)為T1 處理中的全碳含量最低，含量在四潮末達(dá)到最低（27.99%），且顯著低于T1 配方中其他時期（P<0.05）；T6 處理培養(yǎng)料中全碳含量最高，且在滅菌后最高（39.28%）。隨著玉米秸稈添加量的降低，T1～T6 處理在滅菌后全碳含量逐漸增加，但不明顯；而到四潮末時明顯增加，T6 處理較T1～T5 處理分別增加了28.40%、12.45%、4.81%、4.41%、3.99%。

不同配方中，平菇各生長階段培養(yǎng)料中氮含量的變化情況詳見圖2。

圖2 平菇不同處理及生長階段培養(yǎng)料中的氮含量Fig.2 Nitrogen content in substrate at different treatments and growth stages of Pleurotus ostreatus

由圖2 可知，隨著玉米秸稈用量的減少，不同配方中相同時期培養(yǎng)料的全氮含量均呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢；在所有配方平菇的不同生長階段中，T6 配方中培養(yǎng)料的全氮含量最高，且在一潮末達(dá)到最高（1.52%），并且T6 配方滅菌后的氮含量顯著低于一潮末氮含量（P<0.05）；T1 配方、T2 配方的培養(yǎng)料在四潮末時全氮含量達(dá)到最低，為1.02%。

不同配方中，平菇不同生長階段培養(yǎng)料中碳氮比的變化情況詳見圖3。

圖3 平菇不同處理及生長階段培養(yǎng)料碳氮比Fig.3 Carbon-nitrogen ratio in substrate at different treatments and growth stages of Pleurotus ostreatus

由圖3 可知，隨著平菇生長期的延長，T1、T3、T6 配方培養(yǎng)料中的碳氮比呈現(xiàn)先降低再升高再降低的趨勢，且均在滅菌后比值達(dá)到最高；T2、T4、T5 配方培養(yǎng)料中碳氮比呈現(xiàn)先降低后升高趨勢，且T2 配方培養(yǎng)料在滅菌后比值最高，T4、T5配方培養(yǎng)基碳氮比均在四潮后達(dá)到最高，在一潮末達(dá)到最低值。

2.3 平菇不同生長階段培養(yǎng)料中酶活性的變化規(guī)律

不同配方中，平菇不同生長階段培養(yǎng)料中酶活性的變化情況詳見圖4～圖6。

圖4 平菇不同處理及生長階段培養(yǎng)料中漆酶的活性Fig.4 Laccase activity in substrate at different treatments and growth stages of Pleurotus ostreatus

圖5 平菇不同處理及生長階段培養(yǎng)料中木聚糖酶的活性Fig.5 Xylanase activity in substrate at different treatments and growth stages of Pleurotus ostreatus

圖6 平菇不同處理及生長階段培養(yǎng)料中羧甲基纖維素酶的活性Fig.6 Carboxymethyl cellulose activity in substrate at different treatments and growth stages of Pleurotus ostreatus

由圖4 可知，T1～T6 配方中，平菇不同生長期培養(yǎng)料中漆酶的活性呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢，且均在菌絲階段時活性最低。菌絲階段T4 配方中漆酶活性最高，為0.711 U·g-1。從菌絲階段到三潮末漆酶活性逐漸上升，三潮末時達(dá)到最高，其中T5 配方中最高，為2.025 U·g-1；但到四潮末時，培養(yǎng)料中酶活性又降低。隨著玉米秸稈含量的增加，酶活性在平菇生長階段無明顯變化。

由圖5 可知，T1～T6 配方中，平菇不同生長期木聚糖酶的活性呈逐漸上升的趨勢，各處理中四潮末與菌絲階段相比，酶活性顯著增加（P<0.05）。隨著玉米秸稈含量的增加，木聚糖酶活性在平菇各生長階段無明顯變化。T3 配方培養(yǎng)料在四潮末時，木聚糖酶活性最高，為1.511 U·g-1。

由圖6 可知，羧甲基纖維素酶活性隨平菇生長期的延長呈逐漸升高的趨勢；菌絲生長階段羧甲基纖維素酶的活性最低，四潮菇結(jié)束時培養(yǎng)料中羧甲基纖維素酶的平均活性達(dá)到最高，為2.28 U·g-1。

2.4 玉米秸稈與棉籽殼不同配比對平菇子實體的影響

不同配方中，平菇子實體商品性情況見表3。

表3 玉米秸稈添加量對平菇商品性的影響Tab.3 Effect of corn straw addition amount on the commodity of Pleurotus ostreatus

由表3 可知， T1 配方中子實體單朵平均質(zhì)量最小，為166.39 g；T5 配方的單朵平均質(zhì)量最大，為199.24 g。經(jīng)方差分析，T1 與T3、T4、T5、T6 配方間差異顯著（P<0.05），T2、T3、T4、T5、T6 配方間差異不顯著。從朵形來看，隨著培養(yǎng)料配方中玉米秸稈添加量的增加，菌蓋直徑逐漸減小，菌蓋厚度和菌柄直徑先增加后減小，菌柄長度逐漸增加。其中，T3 配方的子實體大小適中、緊湊、肉厚，菌柄短粗，朵形好；平均菌蓋直徑為79.7 mm、菌蓋厚度為14.3 mm；平均菌柄長度為52.3 mm、菌柄直徑為27.0 mm。從子實體的顏色來看，隨著培養(yǎng)料配方中玉米秸稈添加量的增加，平菇子實體的顏色由黑灰色逐漸變?yōu)樯罨疑?/p>

玉米秸稈添加量對平菇子實體營養(yǎng)成分的影響情況詳見表4。

表4 玉米秸稈添加量對平菇子實體營養(yǎng)成分的影響Tab.4 Effect of corn straw addition amount on nutrient composition of Pleurotus ostreatus fruit bodies

由表4 可知，只用玉米秸稈（T1 配方）栽培的平菇子實體中蛋白質(zhì)、粗纖維、粗脂肪的含量，分別較棉籽殼（T6 配方）栽培的平菇高13.29%、13.95%、45.36%；可溶性糖和總灰分較棉籽殼培養(yǎng)料（T6 配方）栽培的平菇低4.11%和1.49%，差距不大。T3 配方中蛋白質(zhì)含量最高，較T6 配方高30.06%；T4 配方中粗纖維含量最高，較T6 配方高18.60%；T2 配方中粗脂肪含量最高，較T6 配方高48.45%；T4 配方中可溶性糖含量最高，較T6 配方高8.22%；T4、T5 配方中總灰分含量最高，較T6 配方高2.99%。

2.5 玉米秸稈與棉籽殼不同配比對平菇生物學(xué)效率和經(jīng)濟(jì)效益的影響

玉米秸稈添加量對平菇生物學(xué)效率和經(jīng)濟(jì)效益的影響情況詳見表5。

表5 玉米秸稈添加量對平菇生物學(xué)效率和經(jīng)濟(jì)效益的影響Tab.5 Effect of corn straw addition amount on biological efficiency and economic benefit of Pleurotus ostreatus

由表5 可知，玉米秸稈添加量對平菇生物學(xué)效率的影響具有極強的規(guī)律性，隨著培養(yǎng)料中玉米秸稈添加量的增加，呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。第1 潮菇中，T3 配方的生物學(xué)效率最高，達(dá)到44.04%，較T6（CK）提高65.63 %；T2 配方的生物學(xué)效率達(dá)到38.07%，較T6（CK）提高43.17%，經(jīng)方差分析T2、T3 配方與T1 和T6（CK）配方間差異顯著（P<0.05）。第2 潮菇中，T4 配方的生物學(xué)效率最高，達(dá)到27.06%，較T6（CK）配方提高10.75%。經(jīng)方差分析，T4、T5 配方與T1 配方間差異顯著（P<0.05）。第3 潮菇中，T1 配方的生物學(xué)效率最高，達(dá)到37.55%，較對照提高40.27%，經(jīng)方差分析T1配方與T5、T6（CK）配方間差異顯著（P<0.05）。第4 潮菇中，T1 配方的生物學(xué)效率最高，達(dá)到25.36%，較T6（CK）提高5.98%，經(jīng)方差分析，各處理間差異不顯著。T3 配方的前四潮菇生物學(xué)效率總和最高，達(dá)到127.66%；T2 處理配方的前四潮生物學(xué)效率達(dá)到122.74%；T1 處理的前四潮菇生物學(xué)效率最低，為101.22%。經(jīng)方差分析，T3 與T1、T6配方間差異顯著（P<0.05），T2、T3、T4 與T5 配方間差異不顯著。

總成本為主料成本、輔助生產(chǎn)成本與人工成本之和，主料成本為配方中棉籽殼和玉米秸稈的成本。根據(jù)甘肅省當(dāng)?shù)仄骄鶅r格，棉籽殼為1 700 元/t，玉米秸稈為800 元/t，輔助生產(chǎn)成本為0.50 元/袋，人工成本為1.75 元/袋，平菇產(chǎn)品按6 元/kg 計算，則平菇栽培的經(jīng)濟(jì)效益隨玉米秸稈添加量的增加呈先增加后降低的趨勢。T3 配方的經(jīng)濟(jì)效益最好，投入產(chǎn)出比為1.00∶2.07。以T3 配方生產(chǎn)平菇10 000 袋計算，可產(chǎn)菇10.9 t，產(chǎn)值達(dá)到6.54 萬元，純收入達(dá)到3.38 萬元。經(jīng)方差分析，T3 配方與T5、T6 配方間差異顯著（P<0.05），T1、T2、T3 配方與T4 配方差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

玉米作為我國主要的糧食作物之一，其秸稈產(chǎn)量大，并且在不同的領(lǐng)域中有巨大的利用潛力[24]。相關(guān)研究表明，平菇菌絲體具有很強的降解玉米秸稈的能力[25]。因此玉米秸稈可以被平菇高效轉(zhuǎn)化利用，并且使用玉米秸稈栽培平菇具有菌絲生長速度快、產(chǎn)品質(zhì)量好、生物學(xué)效率高等優(yōu)點[26-27]。玉米秸稈富含氮、磷、鉀及微量礦質(zhì)元素，其物質(zhì)組成包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、可溶性糖等，約占秸稈干質(zhì)量的80%[28]。

張玉鐸等[29]研究表明，培養(yǎng)料中的碳氮比與生物學(xué)效率存在相關(guān)性，最佳的碳氮比在40∶1 至50∶1 之間。本研究結(jié)果表明，培養(yǎng)料的碳氮比在28.71∶1.00 至33.36∶1.00 之間，這可能是由于添加的原料不同[30]。本試驗結(jié)果表明，隨著平菇生長時期的延長，培養(yǎng)料中的碳氮比呈先降低后升高的趨勢，這與雷錦桂等[31]的研究結(jié)果一致。

漆酶是銅氧化酶蛋白家族的重要成員之一，主要通過降解木質(zhì)素為真菌提供營養(yǎng)物質(zhì)；木聚糖酶是由β-1，4-內(nèi)切木聚糖酶、α-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶等多種酶組成的復(fù)合酶，可使木聚糖水解成低聚木糖或木糖[32-33]。羧甲基纖維素酶是食用菌菌絲在發(fā)育過程中用于降解木質(zhì)纖維素最重要的酶[34]。相關(guān)研究表明，平菇生長發(fā)育過程中菌絲體分泌大量羧甲基纖維素酶、木聚糖酶、漆酶等大量胞外酶類，可有效降解和利用培養(yǎng)料中的營養(yǎng)物質(zhì)，且羧甲基纖維素酶、木聚糖酶和漆酶活性的變化規(guī)律是一致的，不同基質(zhì)配方不影響平菇碳氮含量和胞外酶活性的變化趨勢，這與本研究結(jié)果一致[35-38]。

本試驗中不同處理間平菇子實體的大小、質(zhì)量，以及不同潮次間的生物學(xué)效率都存在差異。這是由于配方中玉米秸稈含量的改變，菌絲生長時可供降解的木質(zhì)纖維素含量不同，導(dǎo)致可供菌絲吸收利用的營養(yǎng)物質(zhì)不同，所以生長情況出現(xiàn)差異，還可能與玉米秸稈易吸水，易保水的特點有關(guān)，最終導(dǎo)致產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益具有較大差異[39-40]。所以利用玉米秸稈栽培平菇，不僅能降低栽培成本，還可實現(xiàn)玉米秸稈的多元化利用，有效緩解平菇生產(chǎn)原料短缺問題，達(dá)到保護(hù)環(huán)境，節(jié)本增效的目的，具有廣闊的應(yīng)用前景[41-42]。但本試驗中所篩選配方的優(yōu)化以及栽培技術(shù)還有待進(jìn)一步研究。

利用玉米秸稈栽培平菇的最佳配方為玉米秸稈52.2%、棉籽殼34.8%、麩皮10%、石灰2%、石膏1%。此配方栽培的平菇具有菌絲生長健壯，菌絲生長較快（生長速度平均可達(dá)4.04 mm·d-1），出菇整齊集中，形成的子實體朵形好、葉片緊湊、朵大肉厚（平均單朵質(zhì)量達(dá)到193.34 g），生物學(xué)效率高，生產(chǎn)周期短的優(yōu)點。一潮菇生物學(xué)效率達(dá)到44.04%，前四潮菇生物學(xué)效率達(dá)到127.66%，較對照增加24.90%；投入產(chǎn)出比達(dá)到1∶2。