食用菌固体培养基的研究进展

食用菌固体培养基的研究进展

食用不仅是一种方便的东西，而且是一种低能量、低脂肪的东西。它富含蛋白质、食品纤维和维生素等养分。它已成为继植物食品和刺激性食品之后的第三类食品，即蘑菇物理食品。此外,食用菌还是功能性多糖、萜类化合物等多种天然产物的来源之一,在提高人体免疫功能、防治多种慢性病和抗衰老等方面具有显著的功效。因此食用菌越来越受到广大消费者的青睐,市场需求量不断增大。中国是一个农业大国,农业生产中的废弃物种类繁多、数量巨大,若这些废弃物不能循环利用,则极易造成二次污染,如露天焚烧作物秸秆会严重降低地力、污染大气、浪费资源。若利用这些废弃物通过合理组合和营养强化,用作食用菌的固体培养基原料,既可为食用菌栽培提供充足的栽培基质、满足不断发展的食用菌生产需要,又能变废为宝、产生更大的经济效益,同时还可减少农业废弃物对环境的不良影响,可谓一举多得,经济效益与生态效益兼而收之。1食用菌的蛋白质培养基常见的食用菌固体培养基一般是在富含纤维素、木质素的固形物(木屑、棉子壳、作物秸秆)中加入适量的辅助营养料(麸皮或米糠)再与水配制而成,如木屑培养基、棉子壳培养基等。棉子壳含粗蛋白4.0%、粗纤维44.9%、粗脂肪1.4%,是最重要的传统碳源物质,除了营养物含量丰富外,其结构外松内实,通气性好,蓄水性也较强,非常有利于食用菌的生长,是栽培食用菌的上等原料;麸皮含蛋白质14.1%、粗纤维10.5%、脂肪3.9%,是主要的传统氮源物质,多用于调整食用菌栽培料的碳氮比,还可为食用菌生长提供所需的各种维生素,如VB1、VB2等。传统的食用菌固体培养基原料尤其是氮源物质往往可作为饲料原料使用,因此价格还是不低的;而生产食用菌消耗的培养基原料数量很大,这导致食用菌成本居高不下。在全球粮食和饲料价格都不断攀升的背景下,利用农业废弃物或农产品副产物经合理组合和营养强化而制备出优质、安全、价廉的食用菌固体培养基已成为研究的热点。现在已经报道的农产品副产物营养物质成分含量研究结果显示出了巨大的应用前景,如玉米皮含纤维素17.2%、半纤维素51.7%、木质素0.9%,还有淀粉17.2%;花生壳中粗纤维含量为59.9%、粗蛋白7.7%、无氮浸出物10.4%;葡萄枝的营养成分也非常丰富,含有粗蛋白5.57%、纤维素64.38%、粗灰分3.81%;还有谷秆两用稻草粉也是一种含有丰富氮素的原料,其粗蛋白含量达8.0%~10.0%;花椒子是花椒果皮生产中的主要副产物,其蛋白质含量为14.00%~15.89%、粗纤维37.00%~39.23%。这些农业废弃物或农产品副产物都具备作为食用菌固体培养基原料配料选择的潜质,因此,以食用菌传统栽培料的营养要求为标准,通过将农业废弃物或农产品副产物进行合理组合与营养强化,就有可能制备出适合食用菌栽培的固体培养基。2食品固体培养基的开发2.1不同秸秆添加量对真菌生长和产量的影响每年农业生产都会产生大量的农作物秸秆,农民通常采用焚烧而处理掉,这种处理方式极易污染环境并造成资源浪费。烟秆作为烤烟生产的副产品含有大量的纤维素物质,石健林等利用烟秆代替部分棉子壳栽培真姬菇,结果菌丝生长快,单产和原料生物转化率都高。刘连强等利用大豆秸秆栽培白灵菇,发现豆秸添加量为75.0%时,白灵菇菌丝生长速度和子实体产量都会相应增加。彭学文等以小麦秸秆为主料栽培双孢蘑菇,当麦秸添加量达47.6%时,菌丝生长速度快、满袋时间短,鲜菇产量也高。陈君琛等利用谷秆两用稻草粉代替栽培料中50%的麦麸栽培珍稀食用菌秀珍菇、金福菇、茶树菇,其生物转化率分别提高了5.84%、7.98%、25.26%,同时降低了栽培袋的污染率,节省了大量麦麸。这些研究成果为农作物秸杆的有效利用提供了一条新途径。2.2柑橘皮渣和花椒子农作物的皮、壳富含各类营养物质,是食用菌固体培养基较为理想的基质材料。玉米皮属于一种谷类外皮膳食纤维资源,具有较好的应用价值。周帅等以玉米皮蒸煮后的滤渣接种灵芝进行固体发酵,获得了可观的灵芝菌丝体产量,用其制成的含多糖和膳食纤维的产品具有较好的保健功效,经济价值较高。菠萝皮含有的营养成分与果肉的基本成分相接近,尤其是含有丰富的糖类物质;潘漫等用菠萝皮替代部分棉子壳栽培猴头菇,结果当菠萝皮所占比例为40%时,猴头菇菌丝生长速度最快,菌丝也较纯白浓密,生物转化率最高。柑橘皮渣是鲜食和生产果汁、水果罐头后产生的废弃物,含糖类物质55.0%~65.0%、粗蛋白6.4%~8.1%、粗脂肪2.3%~2.6%、粗纤维9.5%~10.6%;张云茹等以柑橘皮渣为主要原料,以稻壳、豆粕等为辅料进行了平菇袋栽试验,配方中柑橘皮渣与辅料质量比为12∶1时,所得平菇的鲜菇产量和生物转化率均较高。花生壳中含粗纤维59.9%,粗蛋白7.7%,无氮浸出物10.4%;祁迹利用花生壳替代棉子壳栽培平菇,在替代量为30%时,产生了显著的增产作用,并降低了成本,提高了经济效益。核桃壳中含木质素38.05%、纤维素30.88%、半纤维素27.26%,且含有Ca、Mg、Fe等无机营养元素;于海龙等以核桃加工下脚料核桃壳部分代替常用培养料中的木屑、玉米芯进行刺芹侧耳(杏鲍菇)栽培试验,结果杏鲍菇发菌快,子实体蛋白质含量高,单瓶产量与使用常规培养料栽培的相近,效果理想。花椒子是花椒加工生产中的主要副产物,营养非常丰富,脱脂后的花椒子饼粕蛋白质含量高达48.0%以上;胡燕等以棉子壳为主料,以花椒子残渣代替麦麸为辅料进行姬菇的栽培试验,结果当花椒子残渣含量达到50%时,姬菇子实体菌盖直径最大、菌柄最粗,姬菇子实体总湿重最大可达471.63g,粗脂肪含量最低为0.97%,多糖含量最高达2.59%,蛋白质含量最高可达53.34%,是普通姬菇的数倍,因此花椒子饼粕可作为氮源替代物或营养强化剂用于姬菇栽培生产。2.3不同原料栽培对菇体生长和生物转化率的影响树枝、木屑作为经济林修剪废弃物常常被当作柴禾烧掉或不可利用的废弃物丢掉;而事实上树枝、木屑在营养成分上和棉子壳等相近,也可作为食用菌固体培养基的培养基质使用。卢玉文等在培养基中加入35.0%的桑枝培育猴头菇,结果菌丝生长速度快、污染率低、生物转化率高,并且菌包后期失水少、出菇后劲足。张敏等利用桑枝屑替代棉子壳作为原料生产杏鲍菇也取得了良好效果。王德源等以果树木屑为主,辅以其他原料,采用熟料栽培方式栽培鲍鱼菇,结果其生物转化率可达110%以上。肖胜刚等则以松木屑、杉木屑栽培鲍鱼菇,同样得到了菇体质量高、口感好的产品。陈丽新等以葡萄枝为主要原料栽培秀珍菇,结果菌丝长势好,且生物转化率高,最高可达82.2%。邱发奋等、刘传森等分别以10%~30%、30%~45%的烟秆屑部分代替木屑和棉子壳栽培金针菇、茶树菇,结果金针菇和茶树菇的菌丝生长快,产量和生物转化率高。以上研究表明,以树枝、木屑作为食用菌培养基基质可以取得减少环境污染和有效利用资源的双重效果。2.4对食用菌生长的影响葛藤茎叶是加工葛粉的副产物,含有丰富的纤维素、蛋白质和果胶质等营养物质,且葛藤茎叶中丰富的果胶质经高温处理后产生的降解产物———单糖及其衍生物能刺激食用菌菌丝的生长。王世强等利用葛藤茎叶栽培平菇,生物转化率约为180%,比稻草对照组的生物转化率提高了44%~56%。相似的还有香蕉茎叶含有蛋白质13.8%、粗纤维21.3%以及Cu、Zn、Mn等多种无机营养元素,用于栽培平菇和秀珍菇也获得了良好效果。2.5食用菌培养基基质栽培过食用菌的菌糠中含有大量尚未完全利用的菌丝体及营养物质,可作为食用菌培养基基质进行循环利用。王胜蕊等、范可章等、宫志远等利用金针菇菌糠代替棉子壳栽培鸡腿菇、平菇和秀珍菇都获得了良好效果。柳青等也证明利用草菇下脚料替代新稻草栽培蘑菇是可行的。3用于固体培养基栽培和蘑菇的工艺准备3.1培养基营养的补充食用菌在不同的生长阶段需要的培养基碳氮比是不一样的。一般情况下碳源的吸收利用率为25%,碳源不足,则菌丝容易早衰;氮源不足则菌丝生长弱、缓慢,氮源过量则菌丝过旺,不利于积累代谢产物。为了使食用菌能正常生长发育,培养基除具备足够的营养物质外,还应注意碳、氮两种营养元素之间的比例,使之既能保证菌丝生长阶段对营养的需求,又能保证子实体发育的顺利完成。卢伟等采用棉子壳、棉花秸秆和麸皮为主要原料,探索不同碳氮比的培养基对金针菇培育的影响,结果当培养料的碳氮比为30∶1~40∶1时较为适宜,此时金针菇的栽培周期较短,产量和蛋白质含量都较高。雷锦桂等以羽叶决明为主料、麸皮为辅料栽培鸡腿菇,发现碳氮比在28∶1、32∶1的条件下鸡腿菇产量较高,分别为285.5g和258.8g。3.2不同温度对猴头菇出菇、产量的影响温度是影响食用菌生长发育的最重要环境因素之一,不同种类的食用菌需要的生长适宜温度不一致,一般可分为低温型、中温型和高温型三类。于海龙等研究了温度对猴头菇生长的影响,发现出菇适宜温度为14~19℃,高于或低于该范围则子实体将出现发红现象,其中出菇最适温度为16℃,此时出菇周期最短,并且产量最高;由此可知猴头菇属于低温型食用菌类型。蔡爱群等采用斜面培养法在不同温度条件下观察,发现杏鲍菇不同品种菌丝的适宜生长温度均为20~30℃,最适温度为25℃,说明杏鲍菇属于中温型食用菌类型。韩丽荣等采用木屑、麸皮栽培鲍鱼菇后发现,原基分化子实体生长的最适温度为25~30℃,环境温度在10℃以下时,鲍鱼菇则不能正常生长发育。伍国明等研究发现,在低于5℃和高于40℃的培养条件下,草菇菌丝均不能生长;在30℃和35℃培养条件下菌丝生长速度最快;说明鲍鱼菇、草菇属于高温型食用菌类型。3.3最适宜生长ph的ph培养料pH是影响食用菌生长的环境因素之一,其会影响细胞内酶的活性及酶促反应的速度;不同种类的食用菌菌丝体生长所需要的基质酸碱度是不同的,大多数食用菌喜偏酸性环境,适宜菌丝生长的pH在5~8,大部分食用菌在pH大于9.0时生长受阻,甚至生长停止。孙廷林等研究发现,白灵侧耳的菌丝生长最适宜的pH为5.02~7.24,此pH范围内,菌丝生长快,菌落浓密,气生菌丝直立旺盛;但当pH大于9以后,菌丝生长极缓慢。覃晓娟等发现初始pH在6.0~8.0时,草菇菌丝生长速度最快,为13.5mm/d,且菌丝长势强;当pH在9.0~11.0时,菌丝日生长速度逐渐降低,菌丝长势依次减弱。张敏等研究发现,宾王菇菌丝生长最适宜pH为6~9,其中pH为8时最好,此时菌丝生长速度最快,长势旺盛,菌丝浓密;而pH低于6或高于9时,菌丝生长缓慢,pH达到11时菌丝易老化。3.4培养料用量对子实体形成和生长的影响水分是食用菌生长发育所必需的重要物质,它与食用菌对养料的吸收及运输、代谢废料排泄等紧密相关。在食用菌菌丝生长阶段,培养料的适宜含水量一般为60%~65%;子实体形成阶段需水量更大。陈秀炳等研究发现,杏鲍菇菌丝生长的培养料适宜含水量为65%~75%,最适含水量为75%。涂永勤等研究发现,冬虫夏草子实体的形成需要充足的水分和较高的空气相对湿度,保持基质含水量为60%~80%、空气相对湿度为95%~100%为宜,当含水量达70%时,子实体形成率高达84.4%。3.5不同光照对感官生长的影响光照是食用菌生长发育过程中一个不可忽略的因素,不同食用菌对不同可见光的光反应不一;光照具有两重性,既可刺激食用菌发育,也可抑制食用菌生长。王立华等采用新型半导体发光二极管(LED)光源设置不同光质来栽培灵芝,发现蓝光处理及黑暗对照条件下灵芝菌丝体生长较快,黑暗对照条件下菌丝体形态纤细、菌落淡薄,蓝光、白光处理菌丝体粗壮、菌落浓密,白光处理菌丝体生物量积累最高,蓝光次之。罗茂春等研究发现,黑暗条件有利于红平菇菌丝体的生长,白光和自然光照条件下红平菇子实体生长发育最好、数目多、成菇率高,生长发育最优的光照条件是40W散射白光、每天光照8h左右、光照度控制在1020lx。4不同种类茶酒废水的理化性质利用农业废弃物或农产品副产物替代培养料栽培食用菌,不仅可使废弃物变废为宝,实现农业资源的利用最大化,同时为食用菌生产提供了充足的原料,能满足食用菌生产快速发展的需要。在农业废弃物或农产品副产物制备食用菌固体培养基的相关研究与实践中还证明,通过食用菌栽培过程中培养基的碳氮比、pH、温度、水分和光照等因素的优化,可以显著提高食用菌的质量与产量。广西壮族自治区作为主要糖产区,甘蔗种植面积大,除大部分蔗糖被提取出来制备成品糖外,有机非糖分物质大都被转移到了糖厂的副产物中,主要有蔗渣、浮渣、滤泥等。其中干蔗渣含全纤维59.01%、灰分1.20%,纤维含量比麸皮含量还高;滤泥含蛋白质9.50%、粗纤维