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油茶饼粕代料栽培平菇混料配方的优化

作者:未知

  摘 要:为了合理利用油茶饼粕,将油茶饼粕用于代料栽培平菇。本研究采用D-最优混料设计方法,以生物学效率为指标,在筛选得到基础栽培配方和限定配比的基础上,用Design-expert 软件进行数据统计分析,通过建立回归方程及响应面优化分析,获得优化配方。结果表明:油茶饼粕16.1%、棉籽壳34.5%、木屑37.4%、糖1%,石膏粉1%为最优配方,其生物学效率预测值是103.565%,生物学效率实测值是(100.84±3.07)%,与预测值基本一致,且重复性好。优选出的配方可用于油茶饼粕代料栽培平菇,有利于提高平菇的产量和节约成本,为油茶饼粕的合理利用和平菇栽培提供理论基础。
  关键词:油茶饼粕;平菇;生物学效率;D-最优设计
  中图分类号:S318
   文献标识码:A
  文章编号:1008-0457(2019)02-0026-06     国际DOI编码:10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2019.02.005
  Abstract: In order to make rational use of Camellia oleifera seed meal, Camellia oleifera meal was used as a substitute for cultivation of Pleurotus ostreatus. In this study, the D-optimal mixture design method was adopted and the biological efficiency was taken as the index. On the basis of screening the basic cultivation formula and limiting the proportion, the optimized formula was obtained by establishing regression equation and response surface optimization analysis. The results showed that the best formula was: Camellia oleifera cake 16.1%, cottonseed shell 34.5%, sawdust 37.4%, sugar 1%, gypsum powder. Its biological efficiency predicted value was 103.565%, which was basically consistent with the measured value (100.84±3.07)% with good reproducibility. The optimized formula can be used in the cultivation of Pleurotus oedodes with Camellia oleifera cake, which is helpful to increase the yield and save the cost of Pleurotus oedodes, and provide a theoretical basis for the rational utilization of Camellia oleifera meal and cultivation of Pleurotus oedodes.
  Key words:Camellia oleifera cake; Pleurotus ostreatus; biological efficiency; D-optimal mixture design
  油茶餅粕是油茶籽榨油后的剩余物,又名茶饼、枯饼等[1]。,据统计 2013 年的油茶籽产量达到 177.6 万吨,若全部用于榨油,油茶籽粕的年均产量约 140 万吨[2]。油茶饼粕含有丰富的营养成分:粗蛋白12%~15%,总糖约44.50%,茶皂素12.8%~13.8%,油脂约5%等[3]。但长期以来没有得到合理利用。除少数用于茶皂素生产外,多数被燃烧或者填埋,造成环境污染及资源浪费,近年来,对油茶饼粕开发利用已引起各地油茶产区的高度重视[4]。平菇( Pleurotus ostreatus)是侧耳属食用菌的俗称,味道鲜美、老少皆宜,含有丰富的多糖、维生素、氨基酸和矿物元素,是一种低油脂、高蛋白的健康食物[5-7]。平菇栽培方法简单,适应性广,抗杂菌能力强,并具有耐低温、出菇快、产量高等特点,栽培原料来源广泛,如棉籽壳、木屑、麦麸等农副产品的下脚料[8]。D-最优混料设计是混料试验中常用的一种设计方法,它可以在给定因素区间中,合理选择少量的试验点,通过不同百分比成分的混料试验,得到试验指标与混料中各种成分所占百分比的回归方程,通过回归方程和响应曲面得出结论,快速准确地找到最优方案,该方法具有试验次数少、参数预测精度高、多目标同步优化的特点[9-10]。
  近年来,对油茶饼粕的利用主要在油茶饼粕中茶皂素、茶多糖及茶蛋白的提取分离纯化这方面,而对油茶饼粕用作食用菌的栽培基质研究较少。利用混料设计优化培养基质的方法被越来越多的研究者青睐。吕明亮等[11-12]利用油茶蒲替代木屑栽培香菇,该技术能使香菇提早出菇,且生长的香菇各项卫生理化指标均正常,研究发现添加20%或40%的油茶蒲能提高猴头菇菌丝体生长速度。董守夫等[13]研究发现蚯蚓粪和油茶籽壳配比为68∶30时,平菇出菇的生物学效率最大,为63.78%。刘春如[14]研究发现棉籽壳和油茶子壳等量混合栽培平菇,平菇生物学效率可达104.1%。吴楠等[15]对红平菇菌丝生长的“以草代木”配方进行混料设计优化,得到优化配方为小麦秸秆55.3%、大豆秸秆19.7%、麦麸15%、玉米面5%、豆粨3%、石灰1%、石膏1%。汪琦等[16]混料均匀设计法优化茯苓代料栽培配方,得到最佳配方为松木块粉碎物14%、松木枝14.02%、松木屑52.72%、玉米芯9.33%、玉米粒9.92%。本研究利用油茶饼粕代料栽培平菇,并通过D-最优混料设计优化油茶饼粕代料栽培平菇的配方。筛选出栽培平菇的基础培养基和主料的限定配比,并通过D-最优混料设计实验,以期得到添加适量油茶饼粕可提高平菇产量的最佳配方,为油茶饼粕的合理利用和栽培平菇提供理论基础,为解决食用菌产业发展栽培原料紧张提供一条新的途径。   1 材料与方法
  1.1 材料
  1.1.1 原材料及试剂 油茶饼粕,购于贵州一航生态农牧科技开发有限公司;棉籽壳、木屑、麦麸、白砂糖、石膏、马铃薯、聚丙烯塑料袋、出菇环均购于当地农贸市场;葡萄糖、蛋白胨、琼脂、磷酸二氢钾、七水合硫酸镁、无水乙醇、石油醚均为分析纯,维生素B1为化学纯。
  1.1.2 菌种 平菇(Pleurotus ostreatus)菌种,贵州大学贵州省生化工程中心提供。
  1.1.3 培养基 斜面固体培养基:马铃薯20%、葡萄糖2%、琼脂2%、磷酸二氢钾0.2%、七水合硫酸镁0.1%、维生素B1 0.01%。液体种子培养基:葡萄糖4%、蛋白胨1%、磷酸二氢钾0.2%、七水合硫酸鎂0.1%,维生素B1 0.01%。
  平菇基础栽培培养基的筛选见表1;平菇栽培配方中油茶饼粕添加量的筛选见表2。
  1.2 方法
  1.2.1 菌种活化 通过无菌操作将保存完好的平菇菌株接种于制备好的PDA斜面固体培养基中,置于28℃恒温培养箱内进行恒温培养6 d,相同方法连续活化3次。
  1.2.2 二级种子液的制备 通过无菌操作将活化好的菌种用接种针刮取两2块大约0.5 cm×0.5 cm大小的菌块接入液体发酵培养基中,按40%装瓶量、温度25℃,转速120 r/min的基础培养条件在恒温振荡器上培养6 d,接种10%的一级种子液于液体培养基中,相同的条件培养培养6 d。
  1.2.3 油茶饼粕的预处理 将油茶饼粕于多功能粉碎机中粉碎并过100目筛,用石油醚在60℃下回流脱脂5 h,烘干备用[17];称取适量脱脂油茶饼粕于50%的乙醇中超声浸提1次,超声波功率 100 W,超声提取20 min,烘干备用。
  1.2.4 栽培平菇的方法 每袋干料200 g,每个处理30袋,重复3次,按照配方表称取培养料并混匀,含水量控制在60%~65%,pH自然[18];将混料装于17 cm×23 cm聚丙烯塑料袋内压实,控制每袋装料400 g,套紧出菇环封口,121℃高压灭菌30 min,于无菌室内冷却至室温,按无菌操作规程在有出菇环的一头接种5%二级种子液,并置于26℃的恒温培养箱培养,菌丝满袋后移入消毒过的菇房出菇。
  1.2.5 相关指标测定 菌丝体生长速率:参考李月梅的测定方法[19],即每个重复随机抽取5袋,当菌丝吃料定植后,沿菌丝生长点进行划线,每5 d划一次线,然后测量2条线之间的距离,最后取平均值除以天数即为每个品种的菌丝体的生长速率。
  生物学效率(%)= M2/M1×100%
  式中M2为鲜菇重量,g;M1为原料干重,g;此处鲜菇重量为前两潮统计重量。
  2 结果与分析
  2.1 平菇基础栽培培养基的筛选
  由图1可知,配方一及其对照组在所有配方中菌丝体生长速率是最快的,其中对照组的菌丝体生长速率为(0.69±0.06)m/d,配方一的菌丝体生长速率为(0.64±0.05)m/d;同样可知配方一及其对照组在所有配方中的生物学效率也是最高的,其中对照组的生物学效率为(92.78±5.09)%,配方一的生物学效率为(91.61±4.64)%;综上可得:棉籽壳45%、木屑43%、麦麸10%、糖1%、石膏粉1%,可作为栽培平菇的最佳基础培养基。
  2.2 平菇栽培配方中油茶饼粕最适添加量的筛选
  在筛选出最佳基础培养基的基础上通过添加不同含量的油茶饼粕,来筛选出平菇栽培配方中油茶饼粕的最适添加量和其他主料的限定配比。从图2中可知b配方即油茶饼粕添加量为20%时平菇的生物学效率最高为(98.79±4.27)%,比对照组的生物学效率提高了10.14%;油茶饼的添加量超过20%后,随着油茶饼粕的增加,平菇的生物学效率逐渐降低, 菌丝体生长速率也变缓慢;棉籽壳低于25%、木屑低于23%时,平菇的生物学效率急速下降,由此可得油茶饼粕代料栽培平菇配方中主料的限定配比为:油茶饼粕5%~20%、棉籽壳25%~45%、木屑23%~43%。
  2.3 D-最优混料设计优化油茶饼粕代料栽培平菇的配方
  2.3.1 油茶饼粕代料栽培平菇的D-最优设计方案
  根据2.2的筛选结果,对油茶饼粕代料栽培平菇进行D-最优混料设计,混料实验中各因素及水平的设置见表3,油茶饼粕代料栽培平菇的D-最优设计方案及结果见表4,根据设计方案,每个处理做20个平行。
  2.3.2 回归方程的方差分析
  以平菇生物学效率(y)为响应值,应用Design-expert软件进行多元回归拟合分析,各因子对响应值的影响的多元回归方程为:
  y=89.22x1+90.76x2+96.04x3+9x1x2+2.85x1x3+5.94x2x3-341.73x.21x2x3+763.50x1x.22x3+11.97x1x2x.23
  其中x1油茶饼粕,x2为棉籽壳,x3为木屑,二次项回归系数绝对值的大小依次为x1x2>x2x3>x1x3这说明油茶饼粕和棉籽壳对平菇生物学效率贡献作用最强,回归方程的方差分析见表5,多元相关系数:R.2=0.9333,校正决定系数:R.2adj=0.8572,说明该模型对实际情况拟合较好,拟合模型和混合线性模型在P=0.01水平上极显著,所选实验模型具有高度显著性,失拟项在P=0.05水平上不显著,故该模型拟合度较好,可以用来确定油茶粕栽培平菇的配方。
  2.3.3 响应面分析 3种因素对平菇生物学效率影响的等高线图及3D效应面图谱见图3,图3中响应曲面图为一曲面,呈球面状,说明三者间具有一定的交互作用,当三因素的添加量适宜时,其生物学效率有极大值。等高线略为椭圆形,三者的交互作用明显,其中棉籽壳和木屑交互作用最明显。   2.3.4 验证试验 各成分最佳组合的预测值及实际值见表6,为了验证响应面的有效性,采用优化后的组合进行20次平行试验,预测一的平菇生物学效率为(100.84±3.07)%,与预测值基本一致,且重复性较好,说明优化结果真实可靠,故对平菇的D-最优混料优化得到最佳栽培配方是:16.1%油茶粕,34.5%棉籽壳,37.4%木屑,10%麦麸,1%白砂糖,1%石膏粉。
  3 结论与讨论
  本研究对常用的四种来源广泛的栽培原料组成的平菇栽培配方,通过添加含量5%的油茶饼粕并以不添加油茶饼粕为对照,以菌丝体生长速率和生物学效率为指标,筛选得到棉籽壳45%、木屑43%、麦麸10%、糖1%、石膏粉1%为最佳基础栽培配方,不添加油茶饼粕时同其他三种配方相比其生物学效率是最高的,菌丝体生长速率是最快的,都添加含量5%油茶饼粕的四个配方中,其生物学效率也是最高的,菌丝体生长也是最快的。在筛选出最佳基础培养基的基础上,通过添加不同含量的油茶饼粕,得出油茶饼粕添加量为20%时,同对照组相比其生物学效率提高了10.14%。研究发现油茶饼粕添加量超过20%后,随着油茶饼粕添加量的增加其生物学效率逐渐下降,菌丝体生长速率也逐渐降低,可能是油茶饼粕中残留的茶皂素达到一定量会抑制菌丝体生长和子实体的形成;当棉籽壳低于25%、木屑低于23%时,平菇的生物学效率急速下降,可能是配方中碳源或者氮源量的减少使平菇的产量降低。根据结果可以得出配方的限定配比为油茶饼粕5%~20%、棉籽壳25%~45%、木屑23%~43%,以得到配方的限定配比为依据,采用D-最优混料设计方法得到优化配方为:油茶饼粕16.1%、棉籽壳34.5%、木屑37.4%、糖1%、石膏粉1%,生物学效率预测值是103.565%,生物学效率实测值是(100.84±3.07)%,与预测值基本一致,油茶饼粕代料栽培平菇是可行的,余娇等[20]研究发现野生平菇能够在含有25%油茶粕的培养基上正常生长,钟海雁等[21]研究发现平菇、紫木耳菌丝体能在含85%脱皂油茶枯饼的培养基中正常生长,本研究与两人的研究结果一致。油茶饼粕长期以来没有得到合理利用,造成环境污染及资源浪费,若用于栽培平菇则具有来源稳定、价格低廉和加工方便等优点,非常适合农户生产[22]。科学合理的组合配方对提高平菇产量和品质、降低成本、增加效益有重要的意义。对于出菇后的菌糠需做进一步的利用,可以用作动物饲料、田间化肥,也可以用于栽培食用菌等有待深入研究。
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