天达V901草菇菌丝生长条件的筛选与优化

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  摘 要:采用单因素试验和正交试验相结合的方法,研究了天达V901草菇菌丝在不同营养条件和不同培养条件下的生长状况。结果表明,适宜草菇菌丝生长的碳源有葡萄糖、纤维素、可溶性淀粉、麦芽糖和蔗糖,但对草菇菌丝生长最有利的碳源是可溶性淀粉;适宜草菇菌丝生长的最佳氮源是蛋白胨;最佳碳氮比是10∶ 1;最佳可溶性淀粉浓度是5.0%;钾对草菇菌丝生长有明显促进作用。草菇菌丝生长的最适温度为35℃;最适pH值为7.5。
  关键词:草菇; 菌丝生长;生物学特性;生长条件优化
  中图分类号:S646.1+3 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2012)10-0079-05
  草菇[Volvariella volvacea(Bull.ex Fr.)Sing.]属担子菌纲、伞菌目、光柄菇科、苞脚菇属。最早栽培于我国,已有二百多年的历史。草菇是一种高温型草腐真菌。草腐菌栽培所用的主要原料为作物秸秆,以及禾本科植物的秸秆。草腐菌菌丝生长适宜的碳源为蔗糖、葡萄糖,以及经发酵腐熟的农作物秸秆、家畜禽粪和其他木腐菌利用后的菌渣;氮源为蛋白胨、酵母粉、麸皮、玉米粉和米糠等。人工栽培时,由于所需原料的碳氮比不同,因此,筛选和优化草菇的营养成分及其环境条件,是草菇优质高产的关键。本试验选用7种碳源和6种氮源在不同温度和酸碱度条件下进行试验,以获取适宜草菇菌丝生长碳氮比、碳源浓度及温度、pH值等条件。
  1 材料与方法
  1.1 试验菌种
  天达V901为山东省农业科学院农业资源与环境研究所微生物室保存菌种。
  1.2 供试培养基
  1.2.1 加富PDA培养基 马铃薯200 g,麸皮80 g,葡萄糖20 g,蛋白胨4 g,磷酸二氢钾3 g,硫酸镁1.5 g,维生素B1 2片(10 mg/片),琼脂15 g,水1 000 ml,pH自然。121℃灭菌20 min。
  1.2.2 基础培养基 葡萄糖20 g,蛋白胨4 g,磷酸二氢钾3 g,硫酸镁1.5 g,维生素B1 2片(10 mg/片),琼脂15 g,水1 000 ml,pH自然。121 ℃灭菌2 0min。
  1.3 试验方法
  1.3.1 菌种活化 从试管斜面上挑取草菇菌块接种到加富PDA培养基平板上,30℃进行培养。待长满平板后,用打孔器将其打成直径5 mm的菌块,接种到供试培养基上进行试验。
  1.3.2 菌丝长速及长势观察 在不同培养基和培养条件下,接种培养24 h后,用十字交叉法测量菌落直径,每隔24 h测量1次,连续测量3次,计算菌丝日均生长速度;同时观察、记录菌丝长势,主要是菌丝粗细、浓密程度、菌落完整性及色泽等。
  1.3.3 营养成分对菌丝生长的影响 在基础培养基上依次对最适碳源、最适氮源、最适碳氮比及最适碳源浓度进行优化试验,测定矿物质元素对菌丝生长的影响,每次试验优化的结果进入随后的优化试验中。
  (1)最适碳源:葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、糊精、可溶性淀粉和纤维素分别代替基础培养基中的葡萄糖,添加量按所含碳源量相等为准。每一种碳源试验设6个平行试验,测定菌丝日均生长速度,观察记录菌丝长势。
  (2)最适氮源:确定最适碳源后,再分别用含氮量相当于4 g蛋白胨的玉米浆、酵母粉、豆粕粉、尿素、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钾代替基础培养基中的蛋白胨,每一种氮源试验设6个平行试验,测定菌丝日均生长速度,观察记录菌丝长势。
  (3)最适碳氮比:用最适碳源、氮源代替基础培养基中的葡萄糖和蛋白胨,碳源的浓度固定在3%,改变氮源浓度,配成碳氮比为10∶ 1、20∶ 1、30∶ 1、40∶ 1、50∶ 1、60∶ 1、70∶ 1、80∶ 1、90∶ 1、100∶ 1的培养基,每一个试验设6个平行试验,测定菌丝日均生长速度,观察记录菌丝长势。
  (4)最适碳源浓度:用最适碳源、氮源代替基础培养基中的葡萄糖和蛋白胨,碳氮比固定在最适碳氮比的条件下,分别改变碳源浓度,配成碳源浓度为0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%的培养基。
  (5)碳源浓度和碳氮比正交试验:对碳源浓度和碳氮比进行两因素三水平的正交试验,每一个试验设6个平行试验,测定菌丝日均生长速度,观察记录菌丝长势。
  1.3.4 培养条件对菌丝生长的影响 在加富PDA培养基上对最适培养温度和最适pH值进行试验,每次试验优化的结果进入随后的优化试验中。
  (1)最适培养温度:将菌种接种到加富PDA培养基上,置于20、25、30、35、40℃条件下进行培养,每一个试验设6个平行试验,测定菌丝日均生长速度,观察记录菌丝长势。
  (2)最适pH值:加富PDA培养基在灭菌前分别用6 mol/L的盐酸或6 mol/L的氢氧化钠将pH值调至5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、9.0,接种后30℃恒温培养,每一个试验设6个平行试验,测定菌丝日均生长速度,观察记录菌丝长势。
  2 结果与分析
  2.1 不同碳源物质对草菇菌丝生长的影响
  测定结果(表1)表明,不同碳源对草菇菌丝生长速度有明显影响。以麦芽糖为碳源菌丝生长最快,其次是淀粉,第三是蔗糖,日均生长均在3 cm以上;以果糖为碳源的培养基上菌丝生长较慢,日均生长為1.663 cm;菌丝生长最慢的是糊精,日均生长为1.474 cm。
  1~7分别是:葡萄糖,果糖,麦芽糖,蔗糖,糊精,淀粉,纤维素
  图1 不同碳源对草菇菌丝生长的影响
  从表1和图1的菌丝长势上看,可溶性淀粉为碳源,长势最好,菌丝粗壮、洁白、浓密,且菌落完整;其次是葡萄糖、纤维素、麦芽糖和蔗糖,以果糖、糊精为碳源菌丝长势最差,菌丝稀疏、灰白、呈绒毛状,且菌落不完整。 表1   2.2 不同氮源物质对草菇菌丝生长的影响
  由表2、图2可以看出,不同氮源对草菇菌丝生长速度有明显影响。以酵母粉为氮源菌丝生长最快,日均生长为5.234 cm;其次是硝酸钾,日均生长为5.188 cm;第三是蛋白胨,日均生长为4.878 cm;以尿素、硫酸铵、硝酸铵为氮源的培养基上菌丝生长最慢,日均生长为0.456~1.411 cm。
  1~6分别是:尿素,蛋白胨,硝酸钾,硝酸铵,硫酸铵,酵母
  图2 不同氮源对草菇菌生长的影响
  从表2和图2的菌丝长势上看,以蛋白胨为氮源的培养基上,菌丝长势最佳,菌落粗壮、完整、洁白、浓密;其次是以酵母粉为氮源的培养基;而以硝酸钾为氮源的培养基菌丝长势细弱、稀疏,但菌落完整;而以尿素、硝酸铵和硫酸铵为碳源的培养基几乎不生长。综合菌丝长速和菌丝长势分析,草菇菌丝在有机氮源的培养基上比在无机氮源上生长的好,且以蛋白胨为氮源的培养基上生长最好。
  2.3 不同碳氮比对草菇菌丝生长的影响
  由表3可以看出,不同碳氮比对草菇菌丝生长速度有明显影响。在可溶性淀粉浓度固定在3%的水平上,以蛋白胨作为氮源条件下,碳氮比10∶ 1的培养基上,菌丝长速最快,日均生长1.938 cm;随着碳氮比的增大,平均日长速有降低的趋势,碳氮比以90∶ 1的培养基上,日均增长速度最慢,为0.586 cm。
  从表3和图3的菌丝长势上看,在碳氮比10∶ 1~30∶ 1范围内,草菇菌丝长势最好,菌丝洁白、浓密、粗壮,菌落完整;在碳氮比40∶ 1~80∶ 1范围内,菌丝长势一般;而在碳氮比90∶ 1~100∶ 1范围内,菌丝长势最差,菌丝不够浓密,略显稀疏,菌落不够完整。综合菌丝长速和菌丝长势分析,可以得出,本试验草菇菌丝生长的最佳碳氮比为10∶ 1。
  图3 不同碳氮比对草菇菌丝生长的影响
  2.4 不同碳源浓度对草菇菌丝生长的影响
  从表4可以看出,以蛋白胨为氮源,在碳氮比为10∶ 1条件下,以可溶性淀粉浓度为5.0%的培养基上,草菇菌丝生长最快,日均生长4.020 cm;当淀粉浓度小于5.0%时,菌丝长速随着浓度降低而减慢;当淀粉浓度大于5.0%时,菌丝长速呈下降趋势。
  从表4和图4的菌丝长势可看出,当淀粉浓度小于5.0%或大于5.0%时,菌丝长势较差,不够浓密,菌落不够完整;但在淀粉浓度为5.0%的培养基上,菌丝长势最好,菌丝洁白且浓密健壮,菌落完整。综合分析可知,草菇菌丝生长的最适碳源浓度为5.0%。
  图4 不同碳源浓度对草菇菌丝生长的影响
  2.5 碳源浓度和碳氮比正交试验
  在单因素试验的基础上,对可溶性淀粉浓度和碳氮比进行两因素三水平的正交试验。试验数据经Sharetop Software Studio公司开发的latin正交软件处理,由正交试验结果(表5)可以看出,两
  个因素对草菇菌丝长速的影响顺序为:碳氮比>可溶性淀粉浓度。结合表6和图5的菌丝长势情况,可确定最优方案为:淀粉浓度5.0%、碳氮比20∶ 1,按该方案进行随后优化试验。
  图5 碳源浓度和碳氮比正交试验
  2.6 不同温度对草菇菌丝生长的影响
  草菇菌丝在一定的温度范围内均可生长。从表7的菌丝长速可以看出,在20℃时,菌丝生长最慢,日均生长0.963 cm,随着温度的升高菌丝长速呈增大趋势,以40℃菌丝生长最快,温度低不利于草菇菌丝的生长。
  从表7和图6的菌丝长势看,在30~40℃范围内,菌丝浓密、较粗壮、白且菌落完整;在25℃以下,菌丝稀疏,呈绒毛状;在35℃时,菌丝长势最佳。故综合菌丝长速和菌丝长势分析,草菇菌丝生长的适宜温度范围为30~40℃,其最适生长温度应为35℃。
  2.7 不同pH值对草菇菌丝生长的影响
  从表8和图7菌丝长势看,不同pH条件下,草菇菌丝生长状况明显不同。在pH值6.5~7.5之间,菌丝洁白、浓密、粗壮、生长快,菌落完整;且在pH值7.5时,长速最快,日均生长2.871 cm;而在pH值5.5~6.0时,菌丝几乎不生长,菌丝比较稀疏,菌落不完整:而高于7.5菌丝不够稠密,较粗壮。所以,适宜草菇菌丝生长的pH值范围为6.5~7.5,最适pH值为7.5。由此说明,草菇菌丝适宜在偏碱性条件下生长。
  3 小结
  菌丝长势和菌丝长速是衡量菌丝优劣的两个关键因素,两者缺一不可,相辅相成。对食用菌而言,菌丝长势优,表明菌丝活力旺盛、抗杂和抗病能力强,这对于提高出菇能力和子实体的产量和品质有直接关系。另外,在菌丝长势弱的情况下,菌丝长速快,有可能是营养不良引起的菌丝徒长,这正是营养失衡的表现。所以,菌丝长势比菌丝长速更为重要。
  根据菌丝长速和菌丝长势分析,天达V901草菇在7种常见碳源中菌丝生长的优劣次序依次为淀粉、葡萄糖、纤维素、麦芽糖、蔗糖、果糖、糊精。 适宜草菇菌丝生长的氮源是蛋白胨和酵母粉等有机氮源,而蛋白胨是对草菇菌丝生长最有利的氮源。 草菇菌丝在碳氮比10∶ 1~30∶ 1的范围内均能生长良好,而适宜草菇菌丝生长的最佳碳氮比是10∶ 1。 在淀粉浓度4.0%~6.0%范围内,草菇菌丝长势较好,且在可溶性淀粉浓度为5.0%时,菌丝生长最好,菌丝浓密、粗壮、洁白。 在30~40℃的温度范围内,草菇菌丝均能生长良好;但以35℃菌丝生长最好,菌落完整,菌丝浓密、洁白。 草菇菌丝在偏碱性环境中长势较好,即在pH值6.5~7.5范围内长势较好,而其最适的pH值为7.5。
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