富硒秸秆袋料栽培对平菇头潮菇硒及养分的生物强化效应

来源:用户上传      作者:夏芳芳 操涛 李哲

　　摘要 [目的] 研究以富硒（Se）小麦秸秆作为袋料培养料成分栽培平菇，对其硒及养分的生物强化效应。[方法]富硒秸秆与棉籽壳以6种比例混合设置平菇袋料的供硒水平。[结果]随着袋料中富硒秸秆占比、硒含量和硒累积量的升高，头潮菇的生物量、硒含量和硒富集量的变化可用一元二次方程拟合。其中，头潮菇鲜重最大时的袋料富硒秸秆占比、硒含量和硒累积量分别为52.4%、0.27 mg/kg和141.8 μg;且富硒秸秆占比、硒含量及硒累积量与头潮菇的铜、磷和钾含量呈极显著负相关关系（P<0.01），与镁含量呈显著负相关关系（P<0.05）。[结论]该研究为实现富硒农产品的高效安全生产提供参考。
　　关键词 富硒秸秆;平菇;生物强化
　　Abstract [Objective]To estimate biofortified effect of selenium （Se）enriched wheat straw on Se content and other nutrients content of Pleurotus ostreatus mushroom fruitingbody.[Method]6 different percentages of Seriched wheat straw in the total base material were selected for the cultivation of Seenriched Pleurotus ostreatus.[Result]Parabola curves were fitted by the relation between properties （percentages，Se content and amount of Se accumulation） of Seriched straw and properties （fresh weight，Se content，and amount of Se accumulation） of the first tide of Pleurotus ostreatus fruitingbody，respectively.The percentages，Se content and amount of Se accumulation of Seriched straw at the highest fresh weight of the first tide of Pleurotus ostreatus fruitingbody was 52.4%，0.27 mg/kg and 141.8 μg，respectively.Furthermore，the properties of Seriched straw were extremely significant negatively related to Cu，P and K content of the first tide of Pleurotus ostreatus fruitingbody （P<0.01），while the significant negative relationship was also observed between the properties of Seriched wheat straw and Mg content of the fruitingbody （P<0.05）.[Conclusion]The study provides a reference for efficient and safe production of seleniumrich agricultural products.
　　Key words Seleniumenriched straw;Pleurotus ostreatus;Biofortify
　　硒（Se）是人體必需的微量元素之一，具有营养、解毒、致毒三重生物学功能，硒摄入不足或摄入过量均会造成人体伤害[1-6]。由于地壳中硒含量低且分散[5]，在我国，总计有72%的土壤处于低硒状态[7]。因此，居民硒缺乏的风险相对更大，但硒的最低摄入量至安全剂量的范围相对较窄，且人群对硒的需求具有明显的地域、年龄和身体状况的差别[6]，制定食品富硒的国家标准存在一定难度。目前，各类富硒食品层出不穷，但很少对这类农产品跨区域销售和食用过程中的安全性进行评价。此外，除富硒地区已有确定因地质原因造成的人畜硒中毒的报道[8]，对富硒食品生产工艺过程是否会造成微域的环境污染尚未引起足够的重视。
　　毒理分析表明，在不同的硒形态中，有机硒比无机硒的毒性小且活性高[1-3]。因此，利用生物转化获得低毒、高效的有机硒是目前主要的研究方向之一。研究认为，食用真菌具有较强的耐硒和富硒能力，是较为理想的有机硒补剂产品[5]。富硒食用菌的获得多以富硒菌种选育[9]、在培养料中添加硒酸钠、亚硒酸钠、富硒酵母、硒代蛋氨酸及纳米硒等[1-5]，或者直接使用富硒秸秆作为培养料组分，再通过食用菌吸收来达到富硒的效果[1-3]。笔者采用富硒小麦秸秆部分替代平菇培养料中的棉籽壳，研究其替代比例对平菇硒及养分含量的影响，为降低直接添加亚硒酸钠可能对平菇及环境产生的污染风险，并对富硒种植业产生的废弃秸秆进行再次利用，为实现富硒农产品的高效安全生产提供参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 试剂 硒、钙、镁、铜、锌和铁标准贮备液购自国家标准物质研究中心。消解用硝酸、盐酸及掩蔽剂氯化镧均为优级纯，其余试剂均为分析纯。所有试剂在配制过程中均采用超纯水（电导率18 MΩ·cm）作为溶剂。
　　1.2 材料 富硒秸秆采自经过叶面喷施硒肥的试验田收获后的小麦秸秆（硒含量为0.52 mg/kg）。用铡刀切段至1 cm长。 　　平菇品种为农科12，属于中广温型平菇菌株。平菇培养料配方：有机物料（棉籽壳和富硒秸秆）85%、麸皮10%、石灰3%、蔗糖0.5%、尿素0.5%、过磷酸钙0.5%、复合维生素0.02%，杀菌剂0.01%，杀虫剂0.0001%，料水比1∶1.3。
　　1.3 试验设计 试验共设计6个处理。通过调节袋料中富硒秸秆的添加量而设置6个硒水平，即富硒秸秆的占比分别为0、17%、34%、51%、68%和85%，不足部分以棉籽壳补充至占培养袋料的85%。袋料中的其他成分用量保持一致。每个处理设置4个重复。
　　每袋装培养料干重520 g。培养料配制后，统一灭菌，接种。出菇温度为（15±5）℃，湿度保持在80%～90%。头潮菇长至七八分熟时采收，用蒸馏水冲洗后，70～80 ℃烘干至恒重，粉碎备用。
　　1.4 测定项目与方法
　　1.4.1 秸秆、平菇硒含量和累积量（富集量）。采用HNO3-H2O2法，使用Jupiter-B多通量微波消解/萃取系统（上海新仪微波化学科技有限公司）消解，消解后待测液中的硒含量采用原子荧光法，使用PF3原子荧光光度计（北京普析通用仪器有限公司）测定。其中，载流溶液为5%的盐酸溶液，还原剂为10 g/L的硼氢化钾溶液。硒累积量（富集量）=硒含量×生物量干重。
　　1.4.2 平菇钙、镁、铜、锌、铁含量。采用原子吸收法，使用ZEEnit700原子吸收光谱仪（德国耶拿分析仪器股份公司）测定。
　　1.4.3 平菇氮、磷、钾含量。采用浓H2SO4-H2O2法消煮，消煮液中的全氮、全磷和全钾含量分别采用奈氏比色法、钼锑抗比色法和火焰光度计法测定。
　　1.5 数据分析 采用SPSS 19.0进行回归与相关分析，WPS 2016制图。
　　2 结果与分析
　　2.1 栽培袋料添加秸秆占比、硒含量和硒累积量对平菇头潮菇鲜质量的影响
　　随着袋料中秸秆占比、硒含量和硒累积量的升高，平菇头潮菇的鲜质量呈先增加后降低的趋势（图1）。这可能是高硒浓度对平菇生长产生了抑制效应;富硒小麦秸秆不及棉籽壳养分含量高或全面，降低了袋料对平菇生长的总体养分供应水平有关。根据散点图的特征，采用一元二次方程（在方程中不包含常量）分别拟合袋料中秸秆占比、硒含量和硒累积量与平菇头潮菇鲜质量之间的关系，经F检验3个回归方程均达差异显著水平。通过计算可知，在该试验条件下，头潮菇鲜质量最大时的秸秆占比、硒含量和硒累积量分别为52.4%、141.8 mg/kg和0.27 mg。
　　2.2 栽培袋料添加秸秆占比、硒含量和硒累积量对平菇头潮菇硒含量和富集量影响
　　根据图2的特征，采用线性方程和一元二次方程拟合袋料中秸秆占比、硒含量和硒累积量与头潮菇硒含量的关系，所得的方程经F检验均达差异显著水平，但其中以线性方程的R2（0.971**）相对较低。因此，仍可以通过一元二次方程计算出头潮菇硒含量最高时的秸秆占比、硒含量和硒累积量（结果未列），但3个数值均远远超出了该试验设置的范围，其中，富硒秸秆占比甚至超过了理论最大值（100%）。这说明供试秸秆的硒含量可能是其作为袋料栽培的有机物料组成，提高平菇硒含量的限制因素。
　　平菇头潮菇的硒富集量也随袋料中秸秆占比、硒含量和硒累积量的升高呈持续增高的趋势（图3）。通过表征其关系的3个一元二次方程（P<0.05），分别计算头潮菇硒富集量最高时的秸秆占比、硒含量和硒累积量，其中，秸秆占比（108.6%）也超过了100%，而此时秸秆的硒含量和硒累积量分别为0.56 mg/kg和293.6 μg，接近该试验设置的最大值，说明袋料中富硒秸秆的占比过高时，主要通过降低平菇的生物量，而不利于其对硒的富集。因此，后续应考虑在补充因降低棉籽壳用量减少养分的条件下，明确平菇生物量随其内源硒含量升高后的变化规律。
　　2.3 栽培袋料添加秸秆占比、硒含量和硒累积量与平菇头潮菇硒及养分含量的关系
　　由表1可知，平菇头潮菇的鲜质量与袋料富硒秸秆占比、硒含量及硒累积量的相关系数相对较其与头潮菇的硒含量及其他养分含量的相关系数高，说明富硒秸秆的添加可能影响该试验条件下平菇鲜质量的主要因素。而袋料秸秆占比、袋料硒含量及硒累积量除與头潮菇的硒含量及硒累积量呈极显著正相关外（P<0.01），还与其Cu、P和K含量呈极显著负相关，与Mg含量呈显著负相关（P<0.05），且与N含量的相关系数也为负值，但未达显著相关水平。
　　3 结论与讨论
　　向平菇[10]、金针菇[11]等食用菌固[1-11]、液体[10]栽培料中直接添加无机硒，通过食用菌将其吸收并转化为有机硒，是生产富硒食用菌的常用方法。研究认为，食用菌对硒的吸收和转化与培养料中的硒含量和形态存在一定的相关性[1-11]，同时，有机硒比无机硒更易被机体吸收和利用，且安全性更高[1-3]。因此，胡婷[5]认为，富硒地区或富硒种植业产生的高硒含量的农业废弃物为富硒食用菌栽培提供了安全的硒源。早在2013年，Bhatia等[1]采用富硒小麦秸秆和水稻作为培养料栽培食用菌的研究结果表明，与对照相比，硒含量升高了8倍左右;Kaur等[4]研究表明，采用富硒小麦秸秆栽培平菇可使平菇的硒含量提高100倍。目前，国内以富硒秸秆直接作为食用菌培养料的研究尚不多见，推测可能与缺乏富硒秸秆资源有关。以四川省为例，常规种植小麦品种的秸秆硒含量为0.016～0.072 mg/kg[12]，远低于文献[2]的富硒地区小麦秸秆的硒含量（24.0 mg/kg）。通过土施[13]和叶面喷施[14]，可使小麦秸秆的硒含量提高至1 mg/kg[13-14]以上;但在出现减产的外源硒供应浓度下，小麦秸秆的硒含量可升至接近10 mg/kg[13];而在对产量尚存在促进效应的硒供应浓度下，小麦秸秆的硒含量则接近1 mg/kg。可见，该试验中，供试小麦秸秆的硒含量为0.52 mg/kg，代表了将来大面积利用土施和叶面喷施硒技术生产富硒小麦时，所产出的秸秆硒含量。 　　研究表明，硒对食用菌生长的影响符合报酬递减规律：在适宜浓度下呈促进效应;在高浓度下则呈毒害效应[11]。在该试验中，尽管随着袋料中硒含量的增加，平菇的生物量变化能用一元二次方程拟合，但由于袋料中棉籽壳的占比也在下降;而用棉杆[15]、稻壳[16]等其他有机物料替代棉籽壳的试验表明，完全替代可能不利于食用菌的生长。此外，在该试验中，秸秆袋料占比还与平菇的Mg、Cu、P和K含量呈显著或极显著负相关关系，而在笔者采用不改变培养料组分，通过喷施硒生产富硒双孢菇的试验中，也出现了喷施硒浓度与双孢菇P和K含量呈显著负相关关系的结果，说明P和K含量降低与秸秆替代棉籽壳引起的养分供应不足可能无必然的联系;而从理论上分析，硒对生物吸收养分的抑制效应应表现于其高浓度水平下，故而，根据该试验结果，还不能完全确定平菇生物量的增减是袋料中硒含量变化的效应，其内在的机制有待深入研究。研究认为，当添加硒含量为0.52 mg/kg的小麦秸秆替代棉籽壳时，其最佳占比以不超过袋料总重的52.4%为宜。
　　参考文献
　　[1] BHATIA P，PRAKASH R，PRAKASH T.Selenium uptake by edible oyster mushrooms （Pleurotus sp.） from seleniumhyperaccumulated wheat straw[J].Journal of nutritional science and vitaminology，2013，59（1）：69-72.
　　[2] BHATIA P，PRAKASH R，TEJO PRAKASH N.Enhanced antioxidant properties as a function of selenium uptake by edible mushrooms cultivated on seleniumaccumulated waste postharvest wheat and paddy residues[J].International journal of recycling of organic waste in agriculture，2014，3（4）：127-132.
　　[3] TSIVILEVA O，PERFILEVA A.Selenium compounds biotransformed by mushrooms：Not only dietary sources，but also toxicity mediators[J].Current nutrition & food science，2017，13：82-96.
　　[4] KAUR G，KALIA A，SODHI H S.Selenium biofortification of Pleurotus species and its effect on yield，phytochemical profiles，and protein chemistry of fruiting bodies[J].Journal of food biochemistry，2018，42（2）：1-7.
　　[5] 胡婷，惠改芳，赵桂慎，等.富硒食用菌研究进展[J].食用菌学报，2019，26（1）：68-76.
　　[6] 向戌莲，张驰.高等食用真菌集硒特性研究进展[J].湖北农业科学，2019，58（6）：5-8，12.
　　[7] 王新风，戴传超，蒋海龙，等.硒对栽培平菇产量及营养成分影响的研究[J].食品科学，2005，26（8）：91-95.
　　[8] 侯江文，祁周約，刘斌峰，等.饲喂高硒玉米对山羊的毛、血、组织中含硒量的影响[J].中国动物营养学报，1993，5（1）：64.
　　[9] 刘碧容，温海祥，萧洪东.富硒平菇菌种的筛选[J].中国食用菌，2007，26（3）：14-16.
　　[10] 徐暄，顾艳，孙其文.硒元素对平菇液体深层发酵的影响研究[J].安徽农业科学，2012，40（31）：15121-15122.
　　[11] 李华为，铁梅，张崴，等.金针菇子实体富硒栽培特性及HPLC-ICP-MS法对硒的分布研究[J].菌物学报，2012，31（1）：86-91.
　　[12] 鲁璐，季英苗，李莉蓉，等.不同地区、不同品种（系）小麦锌、铁和硒含量分析[J].应用与环境生物学报，2010，16（5）：646-649.
　　[13] 刘红恩，李金峰，赵鹏，等.施硒对冬小麦产量及硒吸收转运的影响[J].麦类作物学报，2017，37（5）：694-699.
　　[14] 唐玉霞，王慧敏，吕英华，等.冬小麦硒素吸收积累特性及叶面喷硒效应的研究[J].华北农学报，2010，25（S1）：198-201.
　　[15] 彭学文，周廷斌，解文强，等.棉柴部分代替棉籽壳栽培杏鲍菇技术研究[J].安徽农业科学，2016，44（17）：33，119.
　　[16] 张恒.稻壳替代棉籽壳栽培平菇研究[J].中国食用菌，1998，17（6）：15-16.
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