雷雅婷 ,陈 敏,刘欣怡 ,李 晶,刘 斌,,林占熺 **
(1.福建农林大学生命科学学院,福建 福州 350002;2.国家菌草工程技术研究中心,福建 福州 350002;3.福建农林大学食品科学学院,福建 福州 350002)
巨菌草 (Pennisetum giganteumz.x.lin) 是多年生狼尾草属(Pennisetum)菌草,最初由林占熺研究员引入我国,经过35年的努力,成功培育出适合我国环境的草种[1]。在较适宜环境条件下,巨菌草的年产量为300 t·hm-2以上[2];而在各条件均符合巨菌草习性的最适环境条件下,巨菌草的年产量可达到450 t·hm-2以上[2]。目前巨菌草已广泛种植于宁夏、浙江、广西、福建等地区。巨菌草含有丰富的木质纤维素,含量约86%[3]。郭新红等[4]研究发现,巨菌草生长9个月时纤维素、半纤维素、木质素的含量分别为 24.17%、15.24%、14.46%。研究表明,木质纤维素中的木质素、纤维素、半纤维素等物质可通过一系列方式分解产生乙醇,从而缓解能源物质日益紧缺的危机[5]。
平菇(Pleurotus ostreatus) 又名侧耳,其肉质鲜美、营养丰富。研究发现,平菇干蛋白质含量比鸡蛋高近2倍、比猪肉高近3倍,比菠菜高近14倍,约占总重量的20%[6-8]。平菇含有18种氨基酸,包括人体所必须的8种氨基酸,含量约为8%,属优质蛋白[9]。由于平菇中氨基酸含量丰富且氨基酸比例适当,使得平菇味美鲜甜,与味精、鸡精中只含有谷氨酸钠相比更加可口。除了鲜美的口感,平菇还含有丰富的维生素、矿物质等其他营养及药理成分。研究发现,平菇中含有大量蛋白糖、酸性多糖以及核糖酸,诱导机体产生干扰素等物质,能起到抗病毒、增强免疫、抗癌、抗氧化等功效,延长人类寿命[10]。因此,经常食用平菇可以增强机体的免疫能力,减少常见疾病的威胁。
平菇栽培广泛、产量高,在我国每个地方都有栽培。平菇在食用菌产业中占比7成。然而,由于平菇培养料单一,存在一定的供应、价格波动等问题,对平菇最终产值有较大影响。此外,由于技术的不完善,平菇的生产以及营养价值还有很大的提升空间。
平菇的生长受各种条件影响,适宜的生长环境是决定平菇品质的关键因素。在平菇的各个生长阶段,其所需的最适生长条件也不尽相同。传统的平菇栽培方法易造成菌林矛盾,林占熺研究员在1987年发明了利用菌草栽培食用菌的技术,但该方法使用的菌草往往需先花费时间晒干后,才能作为培养料使用。本次试验中采用不需晒干的新鲜巨菌草作为栽培料,既缩短了准备时间,又节省了拌料时的水资源。
1.1.1 供试菌株
本试验中所用平菇(Pleurotus ostreatus) 菌株969,由国家菌草工程技术研究中心提供。
1.1.2 栽培料的原料
本试验中所用的木屑、麦麸、石膏均由市场购买。巨菌草 (Pennisetum giganteumz.x.lin) 鲜草由国家菌草工程技术研究中心提供,经研究所提供的鲜草粉碎机粉碎后使用。巨菌草干草经日晒后,经由研究所提供的干草粉碎机粉碎后使用。
1.1.3 培养基的配制
PDA培养基:去皮马铃薯200 g,沸水煮20 min,8层纱布过滤,加入葡萄糖20 g、琼脂20 g,定容至 1 000 mL,pH 6.5~7.0。
PDA液体培养基:去皮马铃薯200 g,沸水煮20 min,8层纱布过滤,加入葡萄糖20 g、酵母提取液 2 g、KH2PO41.0 g、MgSO4·7H2O 0.5 g,溶解定容至 1 000 mL,pH 6.5~7.0。
1.2.1 平菇的栽培
1) 母种的培养
采用1.1.3中的PDA固体培养基,分装到 20 cm×20 cm的试管中,进行试管的斜面培养。待菌丝长满,放入4℃冰箱中待用。
2)液体菌种的培养
采用1.1.3中的PDA液体培养基,分装到250 mL的锥形瓶中,每个锥形瓶装入100 mL液体培养基。放入高压灭菌锅中灭菌,用接种铲切下3块大小适中的布满浓白菌丝的琼脂块,放入锥形瓶中。在摇床中培养,温度设置为25℃,转速为150 r·min-1,培养7 d。
3) 栽培料的配置
栽培料制作方法见表1。
挑选生长适中的巨菌草鲜草,干燥、无霉变、健康的麸皮,按栽培料配方均匀堆晒,用2%的石灰拌料,一边加水一边搅拌,使各种栽培料原料能够充分混匀,即五指握紧搅拌料,可在指缝中看到水滴却不落下时,即可停止继续加水。
4) 栽培料装袋
将搅拌好的栽培料装入 44.00 cm×22.00 cm×0.04 cm的聚乙烯筒袋内,每袋装入栽培料360 g,相同栽培料设置12个重复。装袋完成,将聚乙烯袋擦拭干净,袋口扎紧,为下一步灭菌做准备。
5) 灭菌
将准备好的菌袋和接种工具放置在高压灭菌锅中灭菌,灭菌温度设置为121℃,灭菌120 min。灭菌结束后,待气压下降,将菌袋取出。
6) 接种
在超净工作台中接种,菌袋放入前先将超净工作台中的紫外灯打开20 min,之后将灭好菌的菌袋和接种工具放入,继续在紫外灯光下灭菌20 min。接种前用85%的酒精消毒双手,在酒精灯下进行接种工作。使用液体菌种接种,每袋接种量15 mL。
7) 菌丝生长
将接种后的菌袋放在室内培养,温度控制在25℃左右,期间保持房间的干净和通风。在1个月左右的培养后,菌丝基本可长满菌袋。
8)出菇
将长满菌丝的袋口割开,此时要保持室内的空气相对湿度为90%~95%,室内温度保持在15℃~20℃,注意通风。
9)采收
在平菇菌盖的边缘稍微有内卷、菇伞未完全张开时即可采摘。
1.2.2 对平菇菌丝体生长速度的测定
将接种后的菌袋放在干净、通风的房间,分别测定各个菌袋的菌丝吃料厚度,记录菌丝萌发、菌丝长满袋、采摘子实体的时间。生长速度(V,mm·d-1)[11]计算公式为:
式中:L为菌丝吃料厚度(mm);T为吃料时间(d)。
1.2.3 对平菇产量的测定
共采收三潮平菇,每天记录每个菌袋的新鲜平菇的产量,最后处理数据,计算不同栽培料的平菇的总产量。生物学效率(BE,%)[12]计算公式为:
式中:m1为鲜菇重(g);m2为干料重(g)。
1.2.4 对平菇子实体物理指标的测定
用游标卡尺测量评估子实体菌盖的厚度与直径,用刻度尺测量平菇菌柄的长度与直径,用电子天平称量平菇子实体的单菇重量,用排水法[13]计算平菇子实体单菇的体积,子实体容重(Y,g·mL-1)公式[14]为:
式中:M为单菇质量(g);V为单菇体积(mL)。
1.2.5 对平菇子实体营养成分的测定
选择合适的平菇子实体,放入烘箱中,温度设置为55℃,待其干燥至可用手指轻轻捏碎时,用中药粉碎机将其粉碎。粉碎后的菇粉过40目筛,之后将筛过的菇粉放入干燥器中。
1)对平菇子实体含水量的测定。
利用烘箱干燥法[15]来测定平菇子实体中的含水量。将恒温干燥箱的温度设置为105℃,把干净的称量皿放置在烘箱中1 h,然后取出放置在干燥器中冷却称重,重复以上步骤直至称量皿重量恒定;用电子分析天平精准称量5 g新鲜平菇子实体于称量皿中,恒温干燥箱温度设定为105℃,将称量皿放置在恒温干燥箱中3 h,然后在干燥器中冷却称量质量;将上述样品放入恒温干燥箱中,温度设置为105℃,时间为1 h,然后再次放到干燥器中冷却并称重;若2次称量的重量之差不超过2 mg,即所得重量为恒重,否则重复该步骤。含水量(C,%)公式为:
式中:M2为恒重时的称量皿和样品的质量之和(g);M1为恒重时的称量皿的质量(g);W为样品质量(g)
2) 其他成分测定
参照GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》测定粗蛋白含量[16];参照GB 5009.6-2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》测定粗脂肪含量[17];参照NY/T 1676-2008《食用菌中粗多糖含量的测定》测定粗多糖含量[18];参照GB/T 5009.10-2003《植物类食品中粗纤维的测定》 测定粗纤维含量[19];参照 GB 5009.268-2016《食品安全国家标准食品中多元素的测定》分别测定砷含量、镉含量、汞含量、铅含量[20]。
2.1.1 不同栽培料对平菇生长的影响
平菇的菌丝体在不同的栽培料上均能成长,但生长的速度有差异。不同栽培料平菇菌丝满袋时间和采收时间有差异,试验结果见表2。
表2 不同栽培料对平菇菌丝生长速度和生长周期的影响Tab.2 Effects of different cultivation materials on growth rateand growth cycle of Pleurotus ostreatus mycelia
由表2可知,木屑为栽培料的菌丝满袋时间最短,基本30 d可以长满菌袋;巨菌草干草次之,平均满袋时间为33 d;巨菌草鲜草为培养料菌丝生长最慢,满袋时间为34 d左右。巨菌草干草和巨菌草鲜草中菌丝满袋时间间差异显著,菌丝生长速度差异显著。以巨菌草鲜草为栽培料与以木屑为栽培料相比菌丝满袋时间和采收时间差异显著。
2.1.2 不同栽培料对平菇产量的影响
不同栽培料到产量与生物学效率试验结果见表3。
由表3可知,栽培料为木屑时平菇总产量最高,为0.332 kg,生物学效率也最高,为92.323%;巨菌草鲜草为栽培料次之,巨菌草干草为栽培料的生物学效率最低。但是以巨菌草干草和巨菌草鲜草为栽培料的平菇总产量与木屑栽培平菇相比总产量差异不大,而生物学效率也仅相差2%,因此不同栽培料对平菇产量的影响较小。
表3 不同栽培料对平菇产量的影响Tab.3 Effect of different cultivation materials on yield of Pleurotus ostreatus
2.2.1 不同培养料对平菇子实体菌盖厚度的影响
不同栽培料中平菇子实体的菌盖厚度情况见图1。
图1 不同栽培料中子实体菌盖厚度Fig.1 The pileus thickness of fruiting body in different cultivation materials
由图1可知,不同栽培料间平菇子实体的菌盖厚度差异不明显。其中木屑为栽培料时平菇子实体菌盖厚度最厚,为5.91 mm;鲜草为栽培料时平菇子实体的菌盖厚度次之,为5.82 mm;干草为栽培料时平菇子实体的菌盖厚度最小,为5.85 mm。
2.2.2 不同培养料对平菇子实体菌盖直径的影响
不同栽培料中平菇子实体菌盖直径情况见图2。
由图2可知,不同栽培料培养的平菇子实体的菌盖直径存在差异。以巨菌草干草为栽培料时平菇子实体菌盖直径最大,为64.91 mm;以木屑为栽培料时平菇子实体菌盖直径次之,为61.12 mm;以巨菌草鲜草为栽培料时平菇子实体菌盖直径稍小,为60.89 mm。
图2 不同栽培料的平菇子实体菌盖直径Fig.2 The pilens diameter of Pleurotus ostreatus fruiting body in different cultivation materials
2.2.3 不同培养料对平菇子实体菌柄长度的影响
不同栽培料中平菇子实体菌柄长度情况见图3。
图3 不同栽培料中平菇子实体菌柄长度Fig.3 The stipe length of Pleurotus ostreatus fruiting body in different cultivation materials
由图3得知,不同栽培料间平菇子实体的菌柄长度存在差异。巨菌干草为栽培料时平菇子实体的菌柄长度最长,为58.48 mm;巨菌草鲜草为栽培料时菌柄长度次之,为56.25 mm;木屑的菌柄长度最小,为 55.05 mm。
2.2.4 不同培养料对平菇子实体菌柄直径的影响
不同栽培料中平菇子实体菌柄直径情况见图4。
图4 不同栽培料中平菇子实体菌柄直径Fig.4 The stipe diameter of Pleurotus ostreatus fruiting body in different cultivation materials
由图4可知,不同栽培料间平菇子实体菌柄直径存在差异。木屑为栽培料时平菇子实体菌柄直径最大,为13.10 mm;巨菌草鲜草为栽培料时平菇子实体菌柄直径次之,为12.48 mm;巨菌草干草为栽培料时平菇子实体菌柄直径最小,为11.76 mm。
2.2.5 不同培养料对平菇子实体单菇质量的影响
不同栽培料中平菇子实体单菇质量情况见图5。
图5 不同栽培料中平菇子实体单菇重量Fig.5 The weight of single Pleurotus ostreatus fruiting body with different cultivation materials
由图5可知,不同栽培料间平菇子实体单菇重量存在差异。以木屑为栽培料时平菇子实体的单菇重量最大,为14.34 g;以巨菌草鲜草为栽培料时平菇子实体的单菇重量次之,为13.48 g;以巨菌草干草为栽培料时平菇子实体的单菇重量最小,为13.37 g。
2.2.6 不同培养料对平菇子实体单菇体积的影响
不同栽培料中平菇子实体的单菇体积情况见图6。
图6 不同栽培料中平菇子实体单菇体积Fig.6 The volume of Pleurotus ostreatus fruiting body in different cultivation materials
由图6可知,不同栽培料间平菇子实体,单菇体积的差异不大。木屑为栽培料时平菇子实体单菇体积最大,为17.79 mL;巨菌草鲜草为栽培料时平菇子实体单菇体积次之,为17.40 mL;巨菌草干草为栽培料时平菇子实体单菇体积最小,为16.95 mL。
2.2.7 不同培养料对平菇子实体容重的影响
不同栽培料中平菇子实体容重情况见图7。
图7 不同栽培料的平菇子实体容重Fig.7 The bulk density of Pleurotus ostreatus fruiting body in different cultivation materials
由图7可得,不同栽培料间平菇子实体的容重,差异不显著。木屑为栽培料时平菇子实体容重最大,为0.81 g·mL-1;巨菌草干草为栽培料时平菇子实体容重次之,为0.79 g·mL-1;巨菌草鲜草为栽培料时平菇子实体容重最小,为 0.78 g·mL-1。
不同栽培料对平菇子实体营养成分的影响见表4。
表4 不同栽培料的平菇子实体营养成分Tab.4 Nutrient composition of Pleurotus ostreatus fruiting body in different cultivation materials
由表4可知,不同栽培料间平菇子实体的粗纤维含量、粗脂肪含量、粗蛋白含量、灰分含量均存在差异。
2.3.1 不同培养料对平菇子实体含水量的影响
平菇子实体的含水量是一个重要指标,含水量的多少可以直接影响到其鲜度、嫩度和口感[21]。从表4可以看出,不同栽培料中平菇子实体的水分含量并没有差异。说明用巨菌草鲜草、巨菌草干草、木屑为栽培料对平菇子实体含水量影响较小。
2.3.2 不同培养料对平菇子实体粗纤维含量的影响
粗纤维又名膳食纤维,其虽不能被肠道吸收,但能有效地促进肠道运动,从而达到帮助消化的作用[22]。从表4中可以看出,粗纤维含量最高的是以巨菌草鲜草为栽培料的平菇。可以推断平菇的粗纤维含量是与不同栽培料配方有关系的,巨菌草鲜草有助于提升其粗纤维含量。
2.3.3 不同培养料对平菇子实体粗脂肪含量的影响
脂肪是人类储存能量的场所,也是人类获得能量的来源之一。适当的粗脂肪对食用菌是必要的,但是过多的脂肪会影响食用菌的口感和味道。一般来说,食用菌中的脂肪含量较少。由表4可得出,不同栽培料配方对平菇子实体粗脂肪的含量基本没有影响。
2.3.4 不同培养料对平菇子实体粗多糖含量的影响
平菇多糖拥有很多药理作用,其抗肿瘤、抗癌的药理作用[23-25]已经被多人研究验证。故食用菌中粗多糖的含量越高,对人体的健康越有益。由表4中可以看出,巨菌草鲜草栽培的平菇粗多糖含量最高,粗多糖含量最低的是木屑为栽培料的平菇,且差异较大。可以推断平菇子实体粗多糖的含量是与不同栽培料配方有关系的,巨菌草可以提高平菇中粗多糖的含量。
2.3.5 不同培养料对平菇子实体粗蛋白含量的影响
人体每天都需要一定量的蛋白质,同时蛋白质也会给食物带来鲜美的味道。由表4可得,粗蛋白含量最高的是以木屑为栽培料的平菇。可以推断平菇子实体粗蛋白的含量是与不同栽培料配方有关系的,木屑有助于提升平菇子实体粗蛋白含量。
2.3.6 不同培养料对平菇子实体灰分含量的影响
灰分是食物烘到极干的残留物,一般来说,灰分的含量和食品的卫生状况有所联系,若食品中灰分含量超过一定范围,说明该食品在生产加工过程中有可能卫生没有达到标准[26]。由表4可知,灰分含量最少的是巨菌草干草为栽培料的平菇。故可以推断平菇子实体灰分的含量是与不同栽培料配方有关系的,以巨菌草为栽培料有助于降低平菇子实体灰分含量。
2.3.7 不同培养料对平菇子实体重金属元素的影响
不同栽培料对平菇子实体中重金属含量的影响见表5。
由表5可知,试验中平菇子实体的重金属含量均未超标,且所有的重金属含量都达到了绿色食品的标准。
表5 不同栽培料中平菇子实体的重金属含量Tab.5 Heavy metal content of Pleurotus ostreatus fruiting body in different cultivation materials
在不同栽培料中,平菇菌丝体皆能生长,且都能长出子实体,说明新鲜巨菌草用于栽培平菇是可行的。木屑中平菇菌丝体生长会更快一些,巨菌草干草栽培料中平菇菌丝体生长速度次之,巨菌草鲜草栽培料中平菇菌丝体的生长速度稍慢。推测因为木屑的蛋白质含量比较高,碳氮比适中,故其菌丝满袋时间较短,采收时间也较其他2个配方短。不同栽培料对平菇菌丝体的生长速度和产量影响较小,木屑为栽培料时平菇生物学效率最高,为92.323%,但是巨菌草鲜草为培养料时生物学效率为90.62%,且无显著性差异。已有研究发现,不同栽培料对食用菌子实体的物理指标产生影响[27-29]。平菇子实体的菌柄长度、菌盖厚度、菌柄直径和菌盖直径均会受到栽培料碳氮比的影响[30-31]。
本试验中,对平菇子实体不同营养成分的含量进行了测定。粗纤维含量最高的是巨菌草鲜草为栽培料的平菇,巨菌草干草为栽培料的平菇粗纤维含量稍低于巨菌草鲜草。而木屑为栽培料的平菇粗纤维含量最低。造成这种结果可能的原因是,巨菌草是一种多年生狼尾草属菌草,含有丰富的纤维素,含量约为86%,故以巨菌草为栽培料的配方粗纤维含量更高。一般来说食用菌的脂肪含量均较低,本试验中的平菇粗脂肪含量均小于0.5,低脂肪含量的食品有益于健身减肥人群的使用。粗多糖含量最高的是巨菌草鲜草为栽培料的平菇,巨菌草干草栽培料的平菇粗多糖含量次之,粗多糖含量最低的是木屑为栽培料的平菇,且差异较大。产生这种结果的原因可能是因为巨菌草本身的纤维素、半纤维素含量比较丰富,促进了平菇子实体中粗多糖的合成。粗蛋白含量最高的是木屑为栽培料的平菇,这有可能是因为木屑中含有的蛋白质含量较高,所以在平菇子实体中蛋白质的含量会偏高。平菇子实体灰分含量最高的是以木屑为栽培料的平菇,这有可能是因为栽培料营养成分含量不同造成的。
食品中的重金属含量是检验食品是否合格的途径之一。在本试验中,所检测的4种重金属均未超标,且全都达到绿色食品的标准。说明用新鲜巨菌草栽培平菇在食品安全上是没有问题的。其中巨菌草干草的4种重金属含量更是比其他2种栽培料明显要低,推测可能是因为巨菌草干草需要经过日光暴晒,在暴晒的过程中会对重金属产生影响,从而影响其平菇子实体的重金属含量。
综上所述,使用巨菌草鲜草作为平菇的栽培料是可行的,且在缩短栽培料准备时间和节省能源上都明显优于传统的栽培料。