槟榔茎秆栽培基质对灵芝营养利用规律及生理特性的影响

刘宏宇， 丁 野

(1.贵州省农作物品种资源研究所， 贵阳 550006；2.中国热带农业科学院环境与植物保护研究所， 海口 570100；3.海南省热带生态循环农业重点实验室， 海口 570100)

槟榔是我国重要的经济作物，也是重要的南药资源，位于四大南药之首。槟榔种植业是我国南方作物中的一大支柱产业，是海南、广西、湖南等地农民重要的收入来源。槟榔秸秆在栽培土壤内自然腐烂会导致侵染槟榔的有害菌增殖，引起槟榔黄化病，已在大部分槟榔种植区爆发[1-2]。但槟榔秸秆可开发用于食用菌的栽培，降低食用菌的栽培成本，实现减本增效。同时扩宽了栽培原材料的选择范围，形成产业循环，为农林废弃物再利用提供了新的解决思路，促进食用菌产业发展的同时，也为槟榔产业解决其秸秆处理的难题。

灵芝(Ganodermalucidum)是一种珍贵药用真菌[3]。灵芝子实体含有的多糖、三萜类等活性成分，可提高人体免疫力，抑制肿瘤细胞生长，具有抗衰老抗氧化、保肝护肝等作用[4]。

目前，国内还没有关于槟榔茎秆栽培食用菌的相关报道。因此，以槟榔茎秆为基质栽培灵芝，探索废弃槟榔茎秆的有效利用途径，开发新的食用菌栽培基质，实现废弃物有效利用，减少焚烧，保护生态环境。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试菌株：灵芝，经形态学、分子生物学鉴定为赤芝(Ganodermalucidum)，菌种保藏于中国热带农业科学院环境与植物保护研究所生态农业研究室。

槟榔茎秆：将整株槟榔分割成25 cm长度，浸于石灰水中备用。

槟榔茎秆粉末：取部分槟榔茎秆于105 ℃烘干至恒重，粉碎后过200目筛。

母种培养基：马铃薯200 g、葡萄糖20 g、硫酸镁1.5 g、磷酸二氢钾3 g、琼脂20 g、水1 L，pH自然。

原种培养基：麦粒96%、石灰4%、含水率60%左右。

筛选培养基：

A：琼脂20 g、水1 L；

B：琼脂20 g、水1 L、槟榔粉末(20 g)；

C：琼脂20 g、水1 L、槟榔粉末(25 g)；

D：琼脂20 g、水1 L、槟榔粉末(30 g)。

1.2 试验方法

1.2.1槟榔茎秆成分测定及酶活测定

参考《香菇秸秆栽培配方改良及优良菌株筛选》[5]中的方法测定槟榔茎秆中碳、氮、粗灰分、粗纤维含量，参照《饲料中粗蛋白测定方法GB/T 6432-2018》《饲料中粗脂肪的测定GB/T 6433-2006》测定槟榔茎秆的粗蛋白、粗脂肪含量。参考《黑木耳野生种质资源遗传分析与优良菌株新基质开发的研究》[6]中的方法测定木质素、纤维素、半纤维素含量，以及木质素酶、纤维素酶、半纤维素酶活性。参考《酸性木聚糖酶高产霉菌的筛选及发酵条件研究》[7]进行酸性木聚糖酶活性测定。参考《不同品种和加工方式对甘薯糖化特性的影响》[8]进行可溶性糖及还原糖含量测定。

1.2.2槟榔茎秆粉末含量对灵芝菌丝中多糖、三萜含量的影响

将灵芝菌种分别接种在A、B、C、D四种培养基中，接种直径为8 mm，置于25 ℃恒温培养箱中暗培养，每个处理20个重复，测定菌丝生长速度，记录菌丝长势，成熟后测定菌丝体中多糖、三萜含量，测量方法参考《中华人民共和国药典》[9]。

1.2.3栽培试验

将充分浸泡后的槟榔茎秆滤干后用聚丙烯塑料袋装好扎口，于121 ℃灭菌2 h，冷却后接种50袋，置于25 ℃人工气候箱中暗培养，观察菌丝的生长情况。待菌丝铺满后覆土栽培。记录菌丝体长势，发菌周期。

1.2.4槟榔栽培灵芝生化指标测定

分别于菌丝生长至菌包1/4、1/2、3/4、满包、原基期(灵芝刚长出白色球状原基)、菌蕾期(白色球状开始分化，有凸起产生)、开片期(芝体为肾型，有淡黄色边缘)、成熟期(弹射孢子)[10]，菌包3～5 cm处取样品，置于-80 ℃冰箱保存[11-13]。采用苏州科铭的试剂盒测定样品生化指标。

2 结果与分析

2.1 槟榔茎杆成分及含量

槟榔茎杆粉末中木质素含量为8.27%，纤维素含量为25.51%，半纤维素含量为20.45%，粗蛋白含量为8.29%，粗脂肪含量为3.49%。干燥的槟榔茎秆粉末中总碳占42.37%，总氮仅占0.99%，碳氮比高达42.80。总体来说槟榔茎秆的成分满足食用菌栽培的碳源需求，可适当补充外来氮源。

2.2 不同槟榔粉末浓度下菌丝生长速度、多糖、三萜含量

由表2可知，A配方的培养基中灵芝菌株仅在菌种块上出现营养萌发，并未生长。由表2和图1可知，B、C、D配方的培养基中菌丝生长速度基本一致，不具有显著性差异。随着槟榔茎秆粉末含量的增加，灵芝菌株的菌丝浓密度显著提高，肉眼可见；菌丝生长速度也会有一定的提升，但不显著。菌丝体内多糖、三萜类物质随槟榔茎秆粉末含量的增加呈显著上升趋势，表明槟榔茎秆粉末的存在可有效促进灵芝菌丝对多糖和三萜类物质的合成。

表2 不同浓度槟榔茎秆粉末对灵芝菌丝体成分的影响

图1 不同浓度槟榔粉末对灵芝菌丝体生长的影响(B:20 g·L-1；C:25 g·L-1；D:30 g·L-1)

图2 不同阶段灵芝生长情况(A：接种34 d；B：接种48 d；C：接种82 d)

2.3 出芝情况

槟榔茎秆栽培灵芝，菌丝生长较快，平均发菌32～36 d可长满菌包，发满菌包后进行覆土，覆土后12～16 d原基分化，经原基分化后30～36 d，灵芝子实体成熟产生孢子，成熟灵芝菌盖直径6～12 cm。

2.4 槟榔栽培灵芝生化指标

培养原料中所含有的还原糖及总糖是灵芝菌丝生长的直接能量来源，由图3可知，槟榔茎秆栽培灵芝的不同阶段，可溶性糖及还原糖的含量变化波动明显，显示出在满包到原基分化阶段可溶性糖含量急剧下降，还原糖含量明显升高的趋势；总体来看可溶性糖的含量趋于平缓略有下降，还原糖含量呈明显上升趋势。结果表明，槟榔茎秆中所含的糖类物质满足灵芝生长整个生育周期。

图3 基质内糖含量

木质素是灵芝生长需要主要碳源供给，由图4可知，在接种萌发菌丝开始生长的过程中，木质素含量及其酶系活性变化相对平缓，在原基分化、开片期(弹射孢子之前)其酶活性显著提高，木质素呈快速下降趋势；至产孢结束，木质素总体利用率为60%～65%，表明槟榔茎秆所含木质素可充分满足灵芝生长发育需求。

图4 木质素含量及木质素酶系活性

槟榔茎秆中含有20%～30%的纤维素，是其木质素含量的2～3倍，由图5可知，在灵芝整个生育过程中纤维素酶系活性相对平稳，纤维素含量稳步下降，整个生长阶段均有良好的利用，整体利用率达到30%左右。

注：纤维素酶活单位：μg·(min·g)-1；β-葡萄糖苷酶活单位：μmol·(h·g)-1。图5 纤维素含量及纤维素酶系活性

半纤维素在槟榔茎秆干粉中含量占20%左右，仅次于纤维素含量，是槟榔茎秆的主要成分之一，其变化趋势同纤维素变化趋势基本一致，整个生长阶段均有良好的利用，整体利用率达到40%左右。

图6 半纤维素含量及酸性木聚糖酶活性

3 讨 论

灵芝是耐高温食药用菌，具有较高的经济价值，其生长所需营养主要为纤维素、木质素。本研究从具有良好栽培潜力的槟榔茎干出发，探究槟榔茎秆栽培灵芝的营养利用规律及生理特性，结果表明，槟榔茎干的养分满足灵芝生长所需的营养条件；伴随槟榔茎干含量的增加，灵芝菌丝体多糖、三萜类物质显著提高；槟榔栽培灵芝相较于橡胶木屑、桉树木屑、桑枝木屑，在生育周期明显更短。槟榔茎秆栽培灵芝芝体较小，产量较低，不适宜单独生产，将槟榔茎秆的粉末与橡胶木屑混合使用(生育期80～85 d)较橡胶木屑栽培灵芝(生育期85～95 d)缩短了5～10 d，且与纯橡胶木屑灵芝产量(干品30～35 g·包-1)、产孢量(干品100～108 g·(10包)-1)无明显差异。但槟榔茎干缩短灵芝栽培周期、提高灵芝菌丝体多糖、三萜类物质含量的生物机理还不明确，有待于进一步研究。

本实验研究了槟榔对灵芝生长的影响，为进一步提升槟榔茎秆利用率，减少焚烧对环境的破坏，缩短灵芝生产周期提供参考依据。为开发新的食用菌栽培基质开拓了思路，以往栽培木腐食用菌多从双子叶植物出发研究，少见以单子叶植物作为栽培基质原料进行研究，本研究为单子叶植物(棕榈类植物)作为食用菌栽培基质提供了理论支持。