不同配方培养料对香菇胞外酶活性、产量及品质的影响

楚晓真，崔杏春，刘 格，王保瑞，高 翔

（郑州市蔬菜研究所 郑州 450015）

香菇（Lentinula edodes）是一种担子菌，也是典型的木腐菌，香菇营养价值丰富，脂肪含量低，纤维素、蛋白质含量高，同时还含有B 族维生素、矿物质以及多糖、多糖肽、凝集素等多种功能性代谢产物[1]。前人研究表明，香菇多糖具有抗菌、抗氧化、抗癌和免疫调节活性，因此也具有一定的药用价值[2]。食用菌胞外酶是在生长过程中分泌到细胞外的一种物质，能够降解木质素、纤维素等高分子有机物，为菌丝和子实体生长提供营养物质，目前胞外酶的研究在平菇[3]、秀珍菇[4]、银耳[5]等多种食用菌中已有广泛报道。食用菌胞外酶系丰富，目前针对香菇的胞外酶研究主要集中在纤维素酶系、半纤维素酶系、木质素降解酶系和淀粉酶[6]，胞外酶活性的大小和变化规律受到多种因素的影响，栽培料也是其中之一。

近年来，随着香菇产业的不断发展壮大，香菇产量不断增加的同时对原料的需求也随之增加，栎木作为广泛使用的栽培原材料，原料短缺问题也尤为突出[7]。因此，对于替代原料的研究也越来越多，利用桑枝[8]、葡萄木屑[9]的研究表明，添加不同比例的替代木屑对香菇菌丝生长、胞外酶活性和子实体品质具有不同程度的影响。前人利用苹果木屑作为替代料的研究主要集中在利用单一苹果木屑作为栽培料[10-11]，而苹果木与栎木混合料对于香菇胞外酶活性和品质影响的研究较少。笔者探究了苹果木、栎木及其混合料3 种不同培养料对香菇胞外酶活性、产量以及子实体品质，以期为香菇新培养料的开发和利用以及进行香菇栽培提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料

供试菌种为香菇9608，由郑州市蔬菜研究所食用菌实验室保存。该菌株是由西峡县食用菌科研中心选育，菌株适应性广、抗霉菌能力强、耐高温、发菌速度快，是适宜北方栽培的优良高产菌株。供试培养料由郑州市蔬菜研究所食用菌课题组提供。

1.2 试验设计

试验于2021 年3 月至2022 年1 月在郑州市蔬菜研究发展中心进行。试验设置3 种不同的培养料配方（表1）。每个配方100 袋，单袋培养料干质量为1.25 kg，分别在菌丝生长半袋期、满袋期、转色期、现蕾期、第一次成熟期检测香菇的胞外酶活性，在第一潮菇采收后，送至河南省农业科学院检测子实体中化学组分。

表1 培养料配方

1.3 方法

1.3.1 粗酶液的制备 在香菇生长的不同阶段，随机挑取3 个菌棒，捣碎并混合均匀，称取5 g，加入25 g 去离子水，40 ℃浸提2 h，5000 r·min-1，4 ℃离心10 min，离心机为日立CR21GⅡ（下同），取上清液即为粗酶液。

1.3.2 胞外酶活性的测定 羧甲基纤维素酶活性[12]：取1.5 mL 0.5%羧甲基纤维素钠溶液（pH 为4.6，0.1 mol·L-1醋酸钠缓冲液配制）至试管中，加入500 μL 粗酶液，混匀后，50 ℃水浴保温30 min，水浴锅为北京科伟永兴仪器有限公司HH-S6A（下同）。取出后，加入DNS 试剂1.5 mL，煮沸5 min，取出后冷却至室温，加入蒸馏水定容至20.0 mL，混匀后测定OD540，分光光度计为上海美析仪器有限公司UV-1700PC（下同）。试验同时以煮沸灭活的粗酶液作为对照。羧甲基纤维素酶活力单位定义：1 g干培养物中的酶与底物作用30 min 释放出1 mg 葡萄糖为一个酶活力单位。

半纤维素酶活性：取1.5 mL 0.5%木聚糖溶液（pH 为4.6，0.1 mol·L-1醋酸钠缓冲液配制）至试管中，加入500 μL 粗酶液，混匀后，50 ℃水浴保温30 min。其后操作同羧甲基纤维素酶活性测定。半纤维素酶活力单位定义：1 g 干培养物中的酶与底物作用30 min 释放1 mg 木糖为一个酶活力单位。

淀粉酶活性[13]：取1.5 mL 0.5%的可溶性淀粉溶液（pH 为5.8，0.1 mol·L-1醋酸钠缓冲液配制）至试管中，加入500 μL 粗酶液，混匀后，38 ℃水浴保温30 min。取出后，加入DNS 试剂1.5 mL，煮沸5 min，取出后冷却至室温，加入蒸馏水定容至20.0 mL，混匀后测定OD520。试验同时以煮沸灭活的粗酶液作为对照。淀粉酶活力单位定义：1 g 干培养物中的酶与底物作用30 min 后释放1 mg 葡萄糖为一个酶活力单位。

漆酶活性[14]：取3.4 mL 醋酸盐缓冲液（pH 为4.6）、0.5 mL 3.36 mmol·L-1邻联甲苯胺溶液和0.1 mL 粗酶液，混匀后，28 ℃水浴30 min，取出后定容至20.0 mL，混匀后检测OD600。漆酶活性单位定义：1 g 干培养物中的酶每1 min 使OD600改变0.01 为一个酶活力单位。

1.3.3 产量测定 香菇成熟时进行采收，第一潮菇于2021 年11 月20－29 日采收，最后一潮菇于2022年1 月20－27 日采收，不同配方的菌棒随机抽取10棒称量第一潮菇产量和总产量，取其平均值，并用以下公式计算生物学效率。

生物学效率/%=子实体鲜质量/培养料干质量×100。（1）

1.3.4 品质指标分析 香菇收获后，不同配方的菌棒每组随机挑选5 袋，称取2 kg 子实体进行子实体化学组分检测。采用GB 5009.5－2016[15]测定蛋白质含量；采用GB 5009.86－2016[16]测定维生素C 含量；采用NY/T 1676－2008[17]测定粗多糖含量；采用GB 5009.3－2016[18]测定水分含量；采用GB 5009.124－2016[19]测定氨基酸含量。

1.4 数据统计与分析

采用SPSS 26.0 软件对数据进行单因素方差分析比较其显著性，采用Excel 2017 制作图表。

2 结果与分析

2.1 不同栽培料香菇菌丝胞外酶活性的变化

由图1 可以看出，在3 种不同的配方中，羧甲基纤维素酶活性均呈现出随着香菇的生长逐渐增强趋势。转色期和现蕾期配方2 的酶活性均高于配方1 和配方3。转色后，酶活性继续上升，在第一潮菇成熟时，3 种配方中羧甲基纤维素酶活性均达到最大值，分别为6.41、6.79、7.38 U·g-1·min-1，配方3 酶活性高于配方1 和2。

图1 羧甲基纤维素酶活性的变化

由图2 可以看出，在3 种配方中，半纤维素酶活性的变化趋势一致，均呈现出先升高后降低趋势。菌丝半袋和满袋时期，酶活性较低，之后转色期和现蕾期酶活性升高，在转色期半纤维素酶活性表现为配方3＞配方2＞配方1。在现蕾期，配方2和配方3 酶活性基本持平且均高于配方1。随后，在子实体成熟后，半纤维素酶活性下降。

图2 半纤维素酶活性的变化

由图3 可以看出，香菇淀粉酶活性变化规律配方1 和3 随生育进程呈先上升后下降的趋势，配方2 满袋期后也呈先上升后下降的趋势。在香菇营养生长阶段，淀粉酶活性逐渐升高，在转色期酶活性达到最大，酶活性大小依次为配方2>配方3>配方1。随后，在子实体成熟期，淀粉酶活性下降。这表明在香菇子实体成熟前，淀粉酶对淀粉的分解为菌丝生长提供了大量碳源。

图3 淀粉酶酶活性的变化

从图4 可以看出，配方1 除转色期漆酶活性略有升高，在其他生育期均呈下降趋势，配方2 和3 漆酶活性均随生育进程逐渐降低，但不同时期酶活性大小有差异。菌丝半袋期时，漆酶活性最高，酶活性高低依次为配方1>配方2>配方3，满袋后，漆酶活性降低，转色期配方1 中漆酶有小幅度的升高，之后随着原基的出现和子实体的成熟，漆酶活性急剧下降，在子实体成熟期，3 种配方漆酶活性均最低。

图4 漆酶活性的变化

2.2 不同培养料配方对香菇子实体产量和生物学效率的影响

从表2 中可以看出，配方2 和配方3 第一潮菇产量显著高于配方1，总产量和生物学效率均表现为配方2＞配方1＞配方3。这表明配方3 出菇主要集中在第一潮，但总产量较低。配方1 虽然第一潮菇产量低，但总产量和生物学效率显著高于配方3。配方2 为栎木和苹果木混合基质，不仅第一潮菇产量高且总产量和生物学效率也较单一木料有所提高。

表2 不同配方香菇子实体产量和生物学效率

2.3 不同培养料配方对香菇子实体化学组分的影响

由表3 可以看出，配方2 子实体氨基酸总量（29.51 g·kg-1）显著高于配方1（25.80 g·kg-1）和3（24.34 g·kg-1），在检测的16 种氨基酸中，配方2 有10 种氨基酸含量显著高于配方1，有13 种氨基酸含量显著高于配方3。

表3 不同配方对香菇子实体氨基酸含量的影响 （g·kg-1）

从表4 可以看出，3 种配方子实体含水量、粗多糖含量均无显著差异，配方2 香菇子实体中蛋白质含量比配方1 和配方3 分别显著提高12.63%和18.89%；配方2 子实体的维生素C 含量也显著高于其他2 种配方。

表4 不同配方对香菇子实体水分、蛋白质、粗多糖和维生素C 含量的影响

3 讨论与结论

香菇胞外酶活性的变化规律反映了香菇生长发育过程中对营养的利用情况，潘迎捷等[20]研究表明，香菇在生长的不同阶段对底物的降解程度不同，香菇菌丝营养生长阶段主要利用木质素，在生殖生长阶段主要利用纤维素，漆酶主要降解木质素，因此在营养生长阶段漆酶活性较高，而羧甲基纤维素酶和半纤维素酶活性在生殖生长阶段较高，笔者的试验结果与此结论基本一致。培养料也是影响食用菌胞外酶活性的因素之一，笔者试验研究表明，在不同基质中食用菌胞外酶活性存在一定差异，但并不影响酶活性变化规律，这与吴周斌等[21]，胡素娟等[22]研究结果一致。笔者的试验中，配方2的羧甲基纤维素酶和淀粉酶活性在转色期和现蕾期高于配方1 和配方3，但半纤维素酶活性在转色期配方3 高于配方1 和配方2，这可能是由不同培养料配方中碳氮比不同以及栎木、苹果木化学成分含量不同导致的[23-24]。

不同的培养料配方对香菇产量和子实体品质也有不同程度的影响。胡桂萍等[25]用桑枝替代杂木的试验表明，随着桑枝替代比例的升高，香菇产量和生物学效率先升高后降低。笔者的试验结果表明，配方3 用单一苹果木作为基质，虽然第一潮菇产量较配方1 高，但总产量较低，配方2 将栎木和苹果木混合作为基质，其第一潮菇产量、总产量和品质较单一栎木和单一苹果木都有提高，这可能是由于混合后基质综合了栎木和苹果木的特点，第一潮菇产量高的同时，也有一定出菇后劲，保证了产量，因此生产上可采用苹果木与栎木混合的方式作为香菇生产基质。另外基于苹果木的特性，用其制作香菇菌棒可用于对第一潮菇产量需求较高的地区，例如出口国外[26]。对香菇子实体内化学组分的检测表明，栎木和苹果木混合基质能提高香菇子实体氨基酸、蛋白质和维生素C 含量，这可能是由于不同栽培基质条件下香菇氮、磷、钾利用效率不同[27]。

综上所述，栎木和苹果混合后的培养料对香菇生长有一定促进作用，尤其在提升香菇产量和子实体品质方面，而栎木和苹果木混合作为基质是否还有最优比例，以及苹果木基质对子实体品质作用的机制都有待进一步研究，下一步可增加配方种类，并检测菌棒中营养元素的变化，从而筛选出菌棒最优配方，为提高香菇品质奠定理论基础。