竹屑替代木屑栽培玉木耳的可行性及其品质综合评价

李东晨1,张望舒2,张磊1,3,张健4,王保玺1,刘晓草1,陈胜1,谢锦忠1*,王欣1*

1(中国林业科学研究院,亚热带林业研究所,浙江 杭州,311400)2(浙江大学 生物系统工程与食品科学学院,浙江 杭州,310058)3(忠县林业局,重庆,404300)4(安吉县林业局,浙江 安吉,313300)

摘 要 为研究毛竹竹屑作为代替基质在玉木耳栽培中的应用潜力及其对产品品质的影响,该研究创新性地设计了9种不同比例的毛竹竹屑配方,并以常规木屑配方(CK)为对照,采用方差分析和主成分分析对不同配方玉木耳菌丝性状、子实体农艺性状、营养价值、药用价值和经济效益进行综合评价。结果表明,与配方CK相比,配方A(20%竹屑、20%木屑、25%棉籽壳、25%麦麸、8%黄豆粉、1%石灰、1%石膏,均为质量分数)可缩短菌袋满袋时间,加快菌丝生长速度;农艺性状方面,配方A显著提高玉木耳子实体产量和生物学效率;营养价值方面,配方A总糖和粗蛋白含量略高于CK,总氨基酸含量显著低于CK;药用价值方面,配方A总黄酮和麦角甾醇含量显著高于CK,总多糖和总酚含量略高于CK;主成分分析结果表明,配方A综合得分最高;经济效益分析表明,配方A最好,菌袋成本为1.51元/包,净收益为8.72元/袋,毛竹林下玉木耳菌包放置密度30 000包/hm2,净收入可达261 000元/hm2。综上,毛竹竹屑可以替代部分木屑栽培玉木耳,其中20%竹屑、20%木屑、25%棉籽壳、25%麦麸、8%黄豆粉、1%石灰、1%石膏可提高玉木耳产量、营养价值和药用价值,降低生产成本,提高经济效益。

关键词 玉木耳;毛竹竹屑;农艺性状;营养价值;药用价值;主成分分析;经济效益

玉木耳(Auricularia cornea)是毛木耳(Auricularia polytricha)的白色变异种,隶属担子菌门(Basidiomycota)伞菌纲(Agaricomycetes)木耳目(Auriculariales)木耳科(Auriculariaceae)木耳属(Auricularia Bull.ex Juss.)[1]。其营养丰富,富含多种氨基酸、膳食纤维、蛋白质、钾、镁、多糖、多酚、皂苷等多种营养成分和活性物质[2]。玉木耳产业因其易于生产和良好的经济效益,在我国吉林省已作为增加农民收入和促进就业的核心扶贫产业[3]

传统栽培食用菌原料主要有木屑、棉籽壳、麦麸等,但随着产业规模扩大,传统原料体系已难以支撑发展需求[4],其矛盾主要体现在2个方面:一是我国实施天然林禁伐限伐政策后,阔叶树木屑等核心原料供应锐减,价格上涨,生产成本显著提高[5];二是食用菌产业对木屑的刚性需求与森林资源保护政策形成冲突,在“菌林争资源”的背景下,原料获取受限与产业扩张需求形成难以调和的结构性矛盾[6]。传统原料在供给稳定性、成本可控性及生态协调性三重维度均无法满足现代食用菌产业工业化、规模化的发展要求。因此寻找一种既适合食用菌工业化生产,又经济高效,兼顾生态保护的木屑替代品具有重要意义。竹资源可作为再生资源,受自然因素制约较大,地理分布区域性明显,主要分布在我国南方地区。竹屑作为一种农林废弃物,兼具经济高效和来源广泛的特点,其主要成分为纤维素、半纤维素、木质素[7],具有良好的透气性和保水性,是栽培食用菌的优良碳源。DAI等[8]研究发现玉木耳基因组中碳水化合物活性酶数量高于黑木耳中碳水化合物活性酶的数量,可以更好地利用木质素、纤维素和半纤维素。近年来,已有研究表明竹屑可用于平菇(Pleurotus ostreatus)[9]、秀珍菇(Pleurotus geesteranus)[10]、猴头菇(Hericium erinaceus)[11]、毛木耳[12]等多种食用菌的栽培,并表现出良好的生物学效率、经济效益和营养价值。然而,关于竹屑作为玉木耳栽培基质的研究报道较少,其适宜性及对玉木耳生长和品质的影响尚不明确。

基于此,本研究以毛竹竹屑为栽培基质,以毛竹林为栽培场地,探究毛竹竹屑不同添加量对玉木耳子实体农艺性状、营养价值、药用价值和经济效益的影响,为竹屑栽培食用菌研究拓展思路,同时为竹产业转型提供有效依据。

1 材料与方法

1.1 供试菌株与基质材料

玉木耳母种购自湖北禾本禾农业科技有限公司食药用菌品种实验室。试验配方材料:木屑、竹屑、棉籽壳、麦麸、黄豆粉、石灰、石膏。竹屑购自浙江省杭州市富阳区永昌镇,为毛竹粗加工废弃物;木屑购于湖北京山市京农食用菌销售中心;麦麸购于山东日照面粉厂;棉籽壳购于山东聊城临清金郝庄油厂;黄豆粉购于杭州市富阳区城东农贸市场,石灰和石膏用于调节酸碱度。各材料碳氮比见表1。

表1 栽培原料碳氮比
Table 1 Carbon to nitrogen ratio of cultivated materials

材料名称有机碳含量/(g/kg)全氮含量/(g/kg)碳氮比木屑 442.412.79158.57竹屑 464.892.75169.05棉籽壳413.7414.5928.36麦麸 445.3619.9422.34黄豆粉525.2641.0312.80

1.2 实验方法

1.2.1 液体菌种制备

液体培养基配方(g/L):葡萄糖20 g,蛋白胨15 g,酵母粉5 g,硫酸镁1 g,磷酸二氢钾2 g,维生素B1 0.1 g,水1 000 mL。

立式高压灭菌锅灭菌15 min,冷却到常温,每瓶接种10块0.5 cm2的玉木耳菌种块,在180 r/min、25 ℃的恒温摇床培养。

1.2.2 玉木耳菌包制作

以纯木屑菌包为对照组,根据碳氮比添加竹屑,共设置9个实验组(表2)。每个实验组制作10袋,每袋装料770 g(其中干料350 g),立式高压灭菌锅灭菌2 h,接种,每个菌包接种5 mL液体菌种,于组培室内25 ℃恒温避光培养,满袋后后熟7 d,打孔,采用毛竹林下悬挂式立体栽培模式。

表2 实验配方
Table 2 Experimental formulations

配方编号木屑/%竹屑/%棉籽壳/%麦麸/%黄豆粉/%石灰/%石膏/%碳氮比CK400252581133.31A2020252581133.68B040252581134.05C050202081138.62D060151581153.79E070101081161.34F0805581169.99G0900081180.01H0920061192.03I09400411108.41

注:表内数据均为质量分数(下同)。

1.3 观测指标与方法

1.3.1 菌丝长势

采用画线法测定菌丝生长速度,菌丝封面时画线,每隔2 d画1次线,菌丝长至菌袋底端停止画线。记录菌丝生长时间、菌袋满袋时间和菌丝长势,按照公式(1)计算菌丝生长速率:

(1)

式中:V,菌丝生长速率,mm/d;L,菌丝生长长度,mm;T,生长时间,d。

1.3.2 子实体农艺性状

新鲜子实体采摘后称量统计产量。随机抽取5个玉木耳子实体测定耳片宽度、耳片厚度,50 ℃烘干,测量子实体含水率,按照公式(2)计算生物学效率:

生物学效率

(2)

式中:mz,子实体鲜重,g;mj,基质干重,g。

1.3.3 子实体营养成分测定

干品玉木耳子实体送至上海液质检测技术有限公司,测定子实体总糖、粗蛋白、总氨基酸含量。采用苯酚-硫酸法测定多糖含量,粗蛋白含量参考GB 5009.5—2016 《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》,采用茚三酮比色法测量总氨基酸含量。

1.3.4 子实体活性物质测定

干品子玉木耳实体送至上海液质检测技术有限公司,测定子实体多糖、总黄酮、总多酚、麦角甾醇含量。采用苯酚-硫酸法测定多糖含量,采用铝离子络合比色法测定总黄酮含量,采用福林酚比色法(Folin-Ciocalteu法)测定总酚含量,采用HPLC法测定麦角甾醇含量。

1.3.5 经济效益

计算玉木耳单个菌包所用成本,根据富阳区玉木耳鲜品市场批发价格计算单个菌包净收益,计算玉木耳单个菌包投入产出比,投入产出比计算如公式(3)所示:

投入产出比

(3)

1.4 数据处理

使用Excel统计数据,使用IBM SPSS Statistics 27.0.1软件进行数据间差异显著性分析、主成分分析(principal component analysis,PCA)和计算综合得分,使用Graph Pad Prism 9绘图。

2 结果与分析

2.1 不同配方对菌丝长势的影响

竹屑添加量对玉木耳菌丝满袋时间和生长速度影响显著(表3)。竹屑添加量越多,菌包满袋时间越短。配方CK满袋时间最长,为(63.66±1.15) d,显著高于配方A~配方I(P<0.05),配方I满袋时间最短,为(36.33±1.53) d。各处理下玉木耳菌丝生长速度为3.31~7.39 mm/d,添加量与菌丝生长速度呈正相关,竹屑添加量越多,菌丝生长速度越快,配方I菌丝生长速度最快,为(7.39±0.31) mm/d,显著高于其他处理(P<0.05)。但竹屑添加量继续增加,玉木耳菌丝长势逐渐减弱。综上,20%~50%竹屑添加量下,菌丝生长速度快,长势好。

表3不同配方菌丝生长速度和长势
Table 3 Mycelial growth rate and growth potential of different formulations

配方编号满袋时间/d生长速度/(mm/d)菌丝长势CK63.66±1.15a3.31±0.10f++++A60.33±1.53b3.96±0.18ef++++B59.33±0.58b4.05±0.16de++++C53.33±2.08c4.21±0.48cde++++D52.67±1.53c4.63±0.92cde+++E49.33±1.15d4.70±0.34cd+++F41.33±1.52e5.01±0.06bc+++G40.67±2.31e5.15±0.13bc++H39.00±1.73ef5.68±0.31b++I36.33±1.53f7.39±0.31a++

注:同一列不同小写字母表示差异性显著(P<0.05)(下同);“++++”、“+++”、“++”、“+”分别表示菌丝长势强、较强、一般、弱。

2.2 不同配方对子实体农艺性状的影响

不同配方对玉木耳子实体农艺性状的影响如表4所示。配方A耳片厚度最大,为(1.71±0.22) mm,显著高于其他配方(P<0.05),配方G耳片厚度最小。耳片宽度为43.28~63.33 mm,其中配方B耳片宽度最小,配方F耳片宽度最大。含水率为87.52%~92.02%,配方A含水率最大,配方I含水率最小。配方A玉木耳鲜重最大,生物学效率最高,分别为(639.52±17.21) g和(182.72±0.05)%,显著高于其他配方(P<0.05),与配方CK相比,鲜重与生物学效率均提高16.94%。配方I玉木耳鲜重和生物学效率最小,与配方A相比,均减少67.57%。

表4 不同配方玉木耳农艺性状
Table 4 Agronomic traits of different formulations of A.cornea

配方编号耳片厚度/mm耳片宽度/mm含水率/%产量/g生物学效率/%CK1.46±0.06b52.03±2.30bcd91.91±0.02a546.87±63.69b156.25±0.18bA1.71±0.22a50.30±5.30bcd92.02±0.01a639.52±17.21a182.72±0.05aB1.22±0.23c43.28±4.15d87.80±0.02b291.17±35.35efg83.19±0.10efgC1.16±0.15cd48.96±2.56cd90.64±0.00ab369.64±15.54d105.61±0.04dD1.29±0.03bc51.81±8.76bcd90.54±0.01ab334.91±18.85de95.68±0.05deE1.28±0.07bc63.22±2.17a91.58±0.02a319.56±9.53def91.30±0.03defF1.11±0.08cd63.33±6.67a90.98±0.01ab434.11±32.55c124.03±0.09cG0.96±0.03d53.38±8.34abcd89.66±0.01ab257.12±27.56gh73.46±0.08ghH1.17±0.03cd59.74±5.10ab90.60±0.01ab278.69±20.85fg79.63±0.06fgI1.08±0.07c55.11±3.96abc87.52±0.06b207.42±17.23h59.26±0.05h

2.3 不同配方对子实体中总糖、粗蛋白和总氨基酸含量的影响

不同配方子实体营养价值如表5所示。各配方总氨基酸含量为18.83~37.56 mg/g,差异显著。其中配方CK氨基酸含量最高,为(37.56±3.02) mg/g,显著高于配方A、B、C、F、G、H、I(P<0.05),配方I总氨基酸含量最低,表明竹屑添加量越多,玉木耳子实体总氨基酸含量呈现下降的趋势。各配方总糖和粗蛋白含量分别为424.93~454.41 μg/mL和7.11~8.88 g/100 g,配方间均无显著差异(P>0.05)。

表5 不同配方子实体总糖、粗蛋白和总氨基酸含量
Table 5 Total sugar, crude protein, and total amino acid content of different formulations of substrates

配方编号总糖含量/(μg/mL)粗蛋白含量/(g/100 g)总氨基酸含量/(mg/g)CK445.07±24.21a8.22±1.05a37.56±3.02aA454.41±5.11a8.88±0.69a30.22±3.41bcB434.93±22.66a8.11±0.19a31.29±2.27abC440.06±15.65a7.81±0.90a27.49±2.76bcdD446.19±7.35a8.43±0.10a34.71±1.56abE424.93±32.33a8.54±0.47a34.16±3.57abF426.56±15.75a7.48±0.76a23.69±2.39cdeG436.87±10.05a7.90±0.66a27.57±2.98bcdH447.61±7.40a7.34±0.18a22.91±2.27deI435.64±14.89a7.11±0.28a18.83±1.60e

2.4 不同配方对子实体中总多糖、黄酮、多酚和麦角甾醇含量的影响

不同配方下玉木耳子实体活性成分含量差异显著(表6)。各配方玉木耳干品中总黄酮含量为0.1~0.45 mg/g,其中配方G含量最高,为(0.45±0.06) mg/g,显著高于其他处理(P<0.05),较配方CK提高350%,配方CK总黄酮含量最低;各配方总酚含量为1.46~2.79 mg/g,配方D含量最高,为2.79 mg/g,显著高于其他配方(P<0.05),配方F总酚含量最低;各配方麦角甾醇含量为71.01~432.09 μg/g,配方B含量最高,为432.09 μg/g,显著高于其他配方(P<0.05),配方CK含量为(164.62±4.83) μg/g,配方D含量最低;各配方总多糖含量为20.17%~22.08%,配方之间无显著差异(P>0.05)。

表6 不同配方子实体中总多糖、黄酮、多酚和麦角甾醇含量
Table 6 Total polysaccharides, flavonoids, polyphenols, and ergosterol content in the substrates of different formulations

配方编号总多糖含量/%总黄酮含量/(mg/g)总酚含量/(mg/g)麦角甾醇含量/(μg/g)CK21.48±1.41a0.10±0.02f2.13±0.26b164.62±4.83dA22.08±0.38a0.29±0.03bcd2.34±0.15b277.95±17.16bB21.30±1.32a0.17±0.02ef2.19±0.20b432.09±9.98aC21.18±0.76a0.12±0.02f2.36±0.16b230.35±14.94cD20.96±0.65a0.21±0.03de2.79±0.33a71.01±6.40eE20.17±1.94a0.35±0.04b2.43±0.34ab148.66±8.82dF20.78±1.19a0.23±0.04cde1.46±0.30c285.91±10.21bG21.09±0.49a0.45±0.06a1.69±0.09c232.74±11.51cH21.56±0.45a0.29±0.02bcd1.59±0.07c171.92±3.77dI20.81±0.90a0.31±0.03bc1.48±0.19c155.26±6.13d

2.5 PCA结果

为了比较不同配方对玉木耳农艺性状、营养品质及活性成分的影响,筛选出粗蛋白、总氨基酸、总多糖、总黄酮、总酚、麦角甾醇、耳片宽度、耳片厚度、生物学转化效率、菌丝生长速度10 个重要指标进行PCA。如表7所示,4个PC特征值均大于1,累计方差贡献率达78.981%,表明这4个PC能反映10项指标的绝大部分信息。其中PC1特征值为3.91,方差贡献率为39.099%,其中贡献最大的是粗蛋白,载荷值为0.766,其次为总氨基酸、生物学转化率、耳片厚度、总酚,其余指标载荷值均较小;PC2特征值为1.606,方差贡献率为16.058%,其中耳片宽度贡献最大,载荷值为0.61,其次为总黄酮,为0.5,主要反映玉木耳农艺性状及药用价值;PC3特征值为1.275,方差贡献率为12.755%,其中贡献最大的是总氨基酸,其次为粗蛋白,主要反映了玉木耳的营值;PC4特征值为1.107,方差贡献率为11.069,贡献最大的是总多糖,反应了玉木耳的主养价要活性成分。

表7 玉木耳品质指标载荷、特征值及方差贡献率
Table 7 Loadings, eigenvalues and variance contribution ratio of quality indexes of A.cornea

指标第一主成分第二主成分第三主成分第四主成分粗蛋白(X1)0.7660.3410.5130.096总氨基酸(X2)0.7650.3070.5380.047总多糖(X3)0.313-0.052-0.0410.741总黄酮(X4)-0.5570.5000.0910.190总酚(X5)0.6560.201-0.056-0.569麦角甾醇(X6)0.157-0.8070.2890.222耳片宽度(X7)-0.3340.610-0.0010.278耳片厚度(X8)0.6880.203-0.5800.050生物学转化效率(X9)0.7150.033-0.5380.239菌丝生长速度(X10)-0.8820.190-0.0390.011特征根3.9101.6061.2751.107方差贡献率/%39.09916.05812.75511.069累计贡献率/%39.09955.15767.91278.981

各指标变量的PC载荷与PC相对应得特征值开平方根得比值作为特征向量,以特征向量为权重,通过与相应指标的标准化值线性加权求和构建4个PC的函数表达式:

F1=0.387X1+0.387X2+0.158X3-0.282X4+0.332X5+0.079X6-0.169X7+0.348X8+0.362X9-0.446X10

F2=0.269X1+0.242X2-0.041X3+0.395X4+0.159X5-0.637X6+0.481X7+0.160X8+0.026X9+0.150X10

F3=0.454X1+0.476X2-0.036X3+0.081X4-0.050X5+0.256X6-0.001X7-0.514X8-0.476X9-0.035X10

F4=0.091X1+0.045X2+0.704X3+0.181X4-0.541X5+0.211X6+0.264X7+0.048X8+0.227X9+0.010X10

以方差贡献率为系数,构建玉木耳配方综合评价函数:F=0.391F1+0.161F2+0.128F3+0.111F4,计算各配方的综合得分及排名,反映不同配方的优劣。结果如表8所示,各配方综合得分由高到低为配方A、CK、D、E、B、C、G、F、H、I。

表8 不同配方玉木耳主成分及综合得分
Table 8 Principal components and composite scores of different formulations of A.cornea

配方编号第一主成分第二主成分第三主成分第四主成分综合得分/分排名CK2.543-0.732-0.3760.3660.8692A2.6430.962-1.5170.8121.0841B0.995-2.3751.067-0.2150.1195C0.652-1.041-0.089-0.745-0.0076D1.0931.2450.153-1.3900.4933E0.1101.8970.646-0.7560.3474F-1.177-0.509-0.3240.837-0.4918G-1.7190.2291.1160.452-0.4427H-1.8310.242-0.3520.684-0.6469I-3.3080.083-0.325-0.046-1.32710

2.6 不同配方经济效益分析

不同玉木耳配方成本结果如图1所示。配方成本与竹屑添加量呈负相关,即随竹屑添加量增加,配方成本不断下降,其中CK单个菌包成本最高,为1.83元/包,显著高于其他配方(P<0.05),配方I成本最低,为0.33元/包,与配方CK相比成本降低82.28%;配方A单个菌包成本为1.51元,较配方CK相比下降17.58%。不同配方下玉木耳单个菌包净收益差异显著(图1-a),其中配方A单个菌包净收益最高,为8.72元/包,显著高于其他配方(P<0.05),配方CK单个菌包净收益为6.92元/包,与配方A相比,净收益降低20.64%,配方I单个菌包净收益最低,为2.99元/包,与配方A和配方CK相比,分别降低65.71%和56.79%。不同配方投入产出比差异显著(图1-b),配方B投入产出比最高,表明经济效益最低,除配方B外,投入产出比均显著小于配方CK(P<0.05),表明除配方B外,经济效益高于配方CK,其中配方F最低。综上,配方A经济效益最佳。

a-不同配方单个菌包成本与净;b-不同配方菌包投入产出比

图1 不同配方玉木耳经济效益
Fig.1 Economic benefits of different formulations of A.Cornea

注:同一图不同小写字母表示差异显著(P<0.05);同一图不同大写字母表示差异显著(P<0.05)。

3 讨论

我国传统食用菌栽培基质主要为阔叶木资源,巨大的使用量造成了我国森林资源过快过量的消耗,成为食用菌产业可持续发展的阻碍[4]。为此,国内外研究学者进行大量的研究试验,探寻可以替代木屑的新型基质。1992年,孟广华[13]利用未腐烂的阔叶为基质栽培食用菌并取得良好成效。吕明亮等[14]利用板栗蒲替代杂木屑,发现添加15%~20%板栗蒲的香菇产量略有增加。贺望兴等[15]利用茶枝屑筛选适宜菌株,发现夏灰1号平菇以及灵芝92是适宜茶枝屑代料栽培的优良食用菌菌株。毛竹在生长过程中必须通过砍伐老竹维持,否则会出现竹林扩张现象,造成森林生态系统退化。因此,竹屑是一种来源广泛、价格低廉且富含木质素、纤维素的林业废弃物,应用潜力巨大。在本试验中,竹屑添加量与菌袋满袋时间呈负相关,与菌丝生长速度呈正相关,添加94%竹屑玉木耳菌袋满袋时间最短,为(36.33±1.53) d,菌丝生长速度最快,为(7.39±0.31) mm/d。添加20%~50%竹屑,玉木耳菌丝洁白浓密粗壮,但继续添加竹屑,菌丝长势逐渐变差。张健等[16]研究3个香菇品种的竹屑配方,发现随着竹屑添加量增加,菌丝生长速度呈现上升趋势,满袋时间与菌棒硬度呈下降趋势。这与基质碳氮比有关,其过高或过低都会抑制菌丝长势[17]。叶雷等[18]研究发现毛木耳菌丝生长速度与菌丝长势随碳氮比降低呈现升高趋势,碳氮比为60∶1最佳。玉木耳菌丝生长适宜碳氮比为30∶1~40∶1[19],本研究配方D~配方I的碳氮比逐渐增大,其中配方I的碳氮比达108.41,菌丝所利用的氮源减少,菌丝长势差。基质粒径对菌丝长势也会产生影响[20],本研究所用毛竹竹屑为产品粗加工废弃物,自身物理性质和木屑不一致,材质更加疏松,透气性更强。同时竹屑富含木质素和纤维素,菌丝长速快,随竹屑含量增加,麦麸、棉籽壳、黄豆粉等N源物质减少,导致菌丝长势变弱。

生物学效率是评估食用菌生产效率,筛选培养基原料及碳氮比,改进栽培管理方法的常用指标[21]。钟方翼等[22]在大球盖菇基质中添加毛竹竹屑,80%竹屑量粗多糖和粗脂肪含量最高,生物学效率最低;50%竹屑量生物学效率最大,蛋白质、粗多糖、粗脂肪含量居中,最终得出50%竹屑最佳,经济效益最大。GUAN等[10]探究基质中添加竹屑对秀珍菇的影响,发现64%竹屑下秀珍菇生物学效率最大,为89.87%,产投比为3.34,由此得出最佳配方为竹屑64%、棉籽壳16%、木屑8%、麸皮10%、白糖1%、石膏1%。本研究中,添加20%的竹屑玉木耳子实体产量最高,为(639.52±17.21) g,生物学效率最大,为(182.72±0.05)%,随着竹屑添加量继续增加,玉木耳产量开始减少,生物学效率开始呈现降低趋势。这与周威杰等[23]利用竹屑栽培灵芝所得出随竹屑含量增加灵芝生物学转化率逐渐降低现象一致。

培养基质作为食用菌菌丝生长的养分来源,直接影响食用菌养分含量[24]。本研究中,配方CK总氨基酸含量最高,为(37.56±3.02) mg/g,随竹屑添加量增加,总氨基酸含量呈现先增加后降低的趋势,这与叶雷等[12]用硬头黄竹竹屑栽培毛木耳所得出的结论相反,可能与菌株的差异性有关。各配方间玉木耳子实体粗蛋白和总糖含量无显著差异,但添加20%~90%竹屑玉木耳子实体粗蛋白含量高于以杨树木屑为栽培基质栽培玉木耳的粗蛋白含量,添加20%竹屑与之相比粗蛋白含量提高20.67%,所有配方总糖含量均高于杨树木屑栽培的玉木耳子实体总糖含量,20%竹屑添加量与之相比总糖含量提高23.85%[25],这可能与毛竹竹屑养分有关,毛竹屑全氮含量为2.75 g/kg,桉树木屑全氮含量仅为0.14%[25],与毛竹竹屑相比含量较低,并且配方中额外添加大量氮源,利于菌丝吸收。也可能与竹屑物理性质有关,竹屑疏松、透气性强、菌丝生长更为旺盛、更充分利用基质养分。综上,竹屑可以作为玉木耳的栽培基质。

玉木耳富含多糖、黄酮、酚类等多种活性物质[26]。多糖是玉木耳主要生物活性成分。FU等[27]提取玉木耳多糖用于小鼠试验,证明玉木耳多糖可以预防或治疗糖尿病。本试验中,玉木耳多糖含量为20.17%~22.08%,添加20%竹屑多糖含量最高,所有配方多糖含量均高于以棕榈丝为基质栽培出的玉木耳多糖含量(11.12 g/100 g)[28],这可能是由于竹屑碳含量高于棕榈丝的碳含量(44.46%)[29]。由此表明,以竹屑为基质栽培玉木耳效果优于棕榈丝基质。黄酮具有抗氧化、抗炎、改善血液循环等作用[30],本研究黄酮含量为0.1~0.45 mg/g,配方A~配方I总黄酮含量均高于CK,这可能是因为竹屑本身含有黄酮类化合物[31],在菌丝生长过程中被菌丝吸收。酚类物质具有抗氧化活性和清除自由基能力,是一种天然的抗氧化剂,配方A~配方E总酚含量高于配方CK,表明添加20%~70%竹屑可提高玉木耳总酚含量,其中添加竹屑60%最佳,配方F总酚含量最少,但也高于黑木耳中总酚含量[32]。麦角甾醇是人体外源性维生素D2的良好来源之一,有增强人体免疫力、抗炎抑菌、降脂调节免疫活性等多种药理作用[33]。本研究中,除配方D、配方E、配方I麦角甾醇含量低于配方CK外,其余处理麦角甾醇含量均高于配方CK,其中配方B麦角甾醇含量最高,为(432.09±9.98) μg/g,表明添加20%~50%竹屑可以提高玉木耳子实体中麦角甾醇含量。但本研究中所有配方麦角甾醇含量均低于以毛竹竹屑栽培香菇的麦角甾醇含量[34],这可能与菌种差异性有关。

经济效益是食用菌生产过程中的重要指标。本研究中所用木屑、麦麸、棉籽壳、石灰、石膏均采购自网络,价格分别为200元/80斤、129.8元/55斤、130元/50斤、13元/5斤、14.8/5斤,黄豆粉采购自富阳区城东农贸市场,价格为5.5元/斤,竹屑采购自富阳区永昌镇,价格为400/t。配方成本随竹屑添加量增加而减少,在0.33~1.83元/包,配方CK成本最高,配方I成本最低。新鲜玉木耳市场批发价8元/斤,配方A净收益最高,为8.72元/包,毛竹林下玉木耳菌包放置密度可达30 000包/hm2,净收入可达261 000元/hm2,与配方CK相比经济效益提高26.01%,效益可观。近几年,随着生态治国理念的不断深入,依赖于木材资源的木腐菌菌林矛盾更加突出,将会制约木腐食用菌行业的发展,可持续发展已成为各食用菌种植区考虑的问题。毛竹林在生长过程中必须通过砍伐措施来维护,由此原材料得以保证。以竹屑为基质,不仅可以降低生产成本,还能恢复毛竹林生态系统功能,有效缓解日益突出的菌林矛盾,推广潜力将会越来越大。

4 结论

本研究结果表明,配方A玉木耳产量、生物学效率、总糖、粗蛋白和总多糖含量最高,菌丝生长速度、总黄酮、总酚和麦角甾醇含量高于配方CK,且单个菌包净收益最大,经济效益明显。综上,毛竹竹屑可以替代木屑栽培玉木耳,具体配方为:竹屑20%、木屑20%、棉籽壳25%、麦麸25%、黄豆粉8%、石灰1%、石膏1%。综上,以竹屑替代木屑栽培玉木耳,既缓解市场木材需求,保护森林资源,缓解菌林矛盾;又充分利用竹加工产生的废弃物,解决了由此造成的毛竹资源浪费问题,这为菌菇产业和毛竹产业可持续发展提供了理论依据。

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Feasibility of using bamboo sawdust as a substitute for wood sawdust in cultivation of Auricularia cornea and comprehensive quality evaluation

LI Dongchen1, ZHANG Wangshu2, ZHANG Lei1,3, ZHANG Jian4, WANG Baoxi1, LIU Xiaocao1, CHEN Sheng1, XIE Jinzhong1*, WANG Xin1*

1(Research Institute of Subtropical Forestry, Chinese Academy of Forestry, Hangzhou 311400, China)2(College of Biosystems Engineering and Food Science, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)3(Zhongxian Forestry Bureau, Chongqing 404300, China)4(Anji County Forestry Bureau, Anji 313300, China)

ABSTRACT To explore the potential of using moso bamboo sawdust as a substitute substrate in the cultivation of Auricularia cornea and its impact on product quality, this study innovatively designed nine different formulations with varying proportions of moso bamboo sawdust.A conventional wood sawdust formulation (CK) was used as the control.Variance analysis and principal component analysis (PCA) were employed to comprehensively evaluate the mycelial traits, agronomic traits of fruiting bodies, nutritional value, medicinal value, and economic benefits of A.cornea under different formulations.Results showed that, compared to CK, Formulation A (20% bamboo sawdust, 20% wood sawdust, 25% cottonseed hull, 25% wheat bran, 8% soybean meal, 1% lime, and 1% gypsum) shortened the time required for full colonization of the cultivation bags and accelerated mycelial growth.In terms of agronomic traits, Formulation A significantly increased the yield and biological efficiency of A.cornea fruiting bodies.Regarding nutritional value, the total sugar and crude protein content in Formulation A were slightly higher than CK, while the total amino acid content was significantly lower than CK.For medicinal value, the total flavonoid and ergosterol content in Formulation A were significantly higher than CK, while the total polysaccharide and total phenol content were slightly higher than CK.PCA results indicated that Formulation A had the highest comprehensive score.Economic analysis revealed that Formulation A was the most cost-effective, with a cultivation bag cost of 1.51 RMB per bag and a net profit of 8.72 RMB per bag.Under a density of 30 000 bags per hectare in moso bamboo forests, the net income could reach 261 000 RMB per hectare.In conclusion, moso bamboo sawdust can partially replace wood sawdust in the cultivation of A.cornea.The formulation with 20% bamboo sawdust, 20% wood sawdust, 25% cottonseed hull, 25% wheat bran, 8% soybean meal, 1% lime, and 1% gypsum can improve yield, nutritional value, and medicinal value of A.cornea, reduce production costs, and enhance economic benefits.

Key words Auricularia cornea; moso bamboo shavings; agronomic traits; nutritional value; medicinal value; principal component analysis; economic benefits

第一作者:硕士研究生(谢锦忠研究员和王欣研究实习员为共同通信作者,E-mail:jzhxie@163.com;1454361827@qq.com)

基金项目:2022安吉县绿色竹产业创新服务综合体重点研发项目;宁波市科技计划项目(2019B10020);浙江省省院合作林业科技项目(2020SY15)

收稿日期:2025-02-24,改回日期:2025-03-17

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.042442

引用格式:李东晨,张望舒,张磊,等.竹屑替代木屑栽培玉木耳的可行性及其品质综合评价[J].食品与发酵工业,2025,51(22):296-303.LI Dongchen,ZHANG Wangshu,ZHANG Lei, et al.Feasibility of using bamboo sawdust as a substitute for wood sawdust in cultivation of Auricularia cornea and comprehensive quality evaluation[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(22):296-303.