灰树花生长所需的营养物质有哪些?

发布网友 发布时间：2022-04-27 11:36

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热心网友 时间：2023-09-15 10:36

灰树花菌丝体和子实体的生长发育离不开营养条件，营养物质分为四大类，即碳素、氮素、无机盐（矿物质）和生长素类。

（一）碳素 灰树花细胞干重的一半是由碳元素组成的，这表明了灰树花生长发育过程中需要碳元素的重要性。在灰树花的生长发育中，碳提供了两种基本的功能，首先它对细胞关键组分的合成提供了所需的碳素，而且构成了这些关键组分的基本骨架，例如，糖类（碳水化合物）、蛋白质、脂肪和核酸等；其次碳源的氧化过程为灰树花基本生命过程提供了能源。

灰树花没有光合能力，即不能固定空气中的二氧化碳，它所吸收利用的碳素都来自基质中的含碳有机物，如纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、蔗糖、葡萄糖，某些有机酸和某些醇类。在常见的碳源中，凡单糖、有机酸和醇等小分子化合物都可直接被菌丝细胞吸收，而纤维素、半纤维素、木质素、淀粉等大分子化合物则不能直接被吸收，必须通过灰树花的纤维素酶、淀粉酶、半纤维素酶和木质素酶分解成葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖和果糖后才能被吸收利用。在母种培养中，葡萄糖、麦芽浸膏、酵母膏、马铃薯汁、木屑汁、可溶性淀粉等都是较好的碳源。原种和栽培种的碳源主要来自板栗木屑（或与之接近属、种的木屑）、棉籽壳、蔗糖和麸皮等。

1.单糖 葡萄糖是灰树花菌丝能够直接吸收利用的碳源。因此在配制培养基时常加入葡萄糖。葡萄糖是一种含醛基的单糖，分子式为C6H12O6，其是生物体中最重要的一种单糖。工业上由淀粉水解制得，是白色或微*的结晶粉末，溶于水，甜度为蔗糖的70%。在灰树花母种培养基中或以木屑为主的培养料中，用量为1%～2%。以葡萄糖为碳源，灰树花生长最好，菌丝得量最大，符合真菌的生理代谢特性，真菌的主要呼吸途径碳源都是以葡萄糖的磷酸化衍生物方式为其始点的。

灰树花在葡萄糖中比在果糖中生长要好，说明醛糖比酮糖更容易被灰树花利用。麦芽糖为2个葡萄糖单体联接成的双糖，蔗糖为葡萄糖与果糖组成的双糖。结果，灰树花在麦芽糖作为碳源的培养基中菌丝生长量是在蔗糖上的两倍多。蔗糖即平常食用的红、白糖，由一分子葡萄糖与一分子果糖缩合而成双糖，分子式为C12H22O11。广泛存在于甘蔗和甜菜中，味甜，结晶呈大的单斜晶形，极易溶解于水。与酸共热时或在蔗糖酶（转化酶）的影响下，蔗糖便水解形成等分子的葡萄糖和果糖，其混合物称为转化糖。是配制食用菌培养基常用的组分，使用浓度一般为1%～2.5%。

灰树花利用单糖及其衍生物的能力差异较大，尽管某些单糖在生化性质方面是相近的。葡萄糖、半乳糖、甘露糖都是六碳的己醛糖，其中葡萄糖是灰树花喜欢利用的良好碳源。果糖是五碳的酮醛糖，是仅次于葡萄糖的良好碳源。其他的单糖，如山梨糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖都是很少被灰树花利用的单糖。尽管某些单糖不如葡萄糖那样可以使灰树花最大程度的生长，但是可以看出单糖的结构越是接近葡萄糖，越能被灰树花利用。这可能是因为灰树花利用某一单糖的能力依赖于它被转化成磷酸化的葡萄糖衍生物的难易程度，这个衍生物可以进入呼吸途径。

许多糖醇，如山梨糖醇、甘露糖醇和甘油等，可以被灰树花吸收作为碳源利用，但是通常不及单糖的效果好。甘露糖醇是一个例外，因为它是从果糖或甘露糖还原衍化而来，它可以使一些灰树花获得与在葡萄糖上同样的生长效果。

单糖的吸收是以协助扩散和主动运输两种方式来完成的。葡萄糖的吸收采用了协助扩散和主动运输，海藻糖和麦芽糖的吸收是主动运输。携带物分子是蛋白质，它们的活性受温度、pH和抑制物所影响。因为在许多分子的同向转移中氢离子介入，因此，pH是特别重要的，主动运输受化学和物理因子的影响，这些因子影响细胞的呼吸和能量的产生。此外，特定的无机离子，如钾离子（K+）作为转移的辅助因子而影响吸收，它们在质子同向转移中维持电子中性，可能影响细胞的渗透作用。

2.双糖。灰树花也能很好地利用双糖。最普遍存在的双糖有麦芽糖、纤维二糖、蔗糖和乳糖。麦芽糖是淀粉水解的产物，由葡萄糖分子通过α-糖苷键连接组成；纤维二糖同麦芽糖一样也由葡萄糖分子组成，是通过β-糖苷键连接，纤维二糖是纤维素的分解产物；蔗糖包含一分子葡萄糖和一分子果糖；乳糖是牛奶的成分，是由一分子葡萄糖和一分子半乳糖组成。这些双糖可分别由麦芽糖酶、纤维二糖酶、蔗糖酶和乳糖酶消化。

3.多聚糖。淀粉是一种植物多聚糖，利用淀粉作为碳源栽培灰树花时，在培养基中能够检测出淀粉酶的存在。如果培养基中的淀粉被其他的碳源所替代，那么淀粉酶的产生明显下降，甚至停止分泌。由此证明灰树花的淀粉酶是一个可诱导的酶，只有淀粉存在时它才能被合成。

纤维素也是广泛存在于植物组织中的多聚糖，是木腐菌如灰树花可利用的主要碳源。灰树花能产生分解纤维素的一系列酶，通称为纤维素酶，它很容易降解纤维素为葡萄糖单位。首先是“C1-纤维素酶”，它主要作用于不溶性的结晶纤维素，使其变为可溶性的纤维素形式，依次是“Cx-纤维素酶”，水解可溶性的纤维素变为单糖。第三种酶是纤维二糖酶，水解纤维二糖为葡萄糖，灰树花能够合成这种复合的纤维素酶，使它能够降解各种结构的纤维素，而且在自然界物质循环中起着重要作用。

木质素是多年生木本植物的主要成分，在自然界它是仅次于纤维素的丰富的有机多聚物，它对于腐生性的灰树花来说是一种具有广泛潜力的碳源。木质素是一个密切相关的、结构复杂的、相对分子质量大的化合物类群，它是包括三个取代醇的聚合物，这三个取代醇是香豆素醇、松柏苷醇和芥子醇，这些亚单位的相互比例因种而异。

木质素的结构使它阻止了被大多数微生物利用，能够利用木质素的主要是木腐菇类（白腐菌或褐腐菌）。对木质素降解的机制目前知道得较少，只知道木腐菇类的胞外酶氧化芳香环和脂肪族的侧链，产生相对分子质量小的产物，然后被利用。在此过程中，酚氧化酶如漆酶和过氧化物酶是木质素降解中不可缺少的酶，实验已证明不能产生酚氧化酶的草腐菇类（如草菇）不能降解木质素。

（二）氮素。氮源对于灰树花的生长和发育是不可缺少的，它的作用主要是合成各种关键的细胞组分，包括铵类、尿素、氨基酸、蛋白质、嘌呤、核酸、氨基葡糖、几丁质以及各种维生素等。在这里我们主要讨论灰树花能够利用的主要的氮源类型以及影响它们利用的因素。

1.尿素。 尿素也称脲，为蛋白质的代谢产物，是哺乳动物尿中的主要含氮物质。分子式CO（NH2）2，白色晶体，含氮46%，加热超过熔点时即分解为氨（NH3）。易溶于水，溶液呈中性反应。在灰树花生产上，常用作固体培养基（料）的补充氮源，其用量一般为0.1%～0.2%。添加量大了，对菌丝有毒害。

用14C-尿素在灰树花中进行了尿素吸收的试验，证明尿素转移系统存在。第一是主动运输系统，这是在低浓度下的一种效应，这个系统是被尿素诱导的，但是被天冬氨酸和谷氨酰胺所抑制。另外，尿素能够以扩散的方式被吸收，这是高浓度下的效应（500微摩尔/升），这一系统既不被诱导也不能被抑制。

2.铵肥。铵化合物的种类广泛，包括碳酸氢氨（NH4HCO3，N=17.5%）、硫酸铵[（NH4 ）2SO4，N=21.2%]、氨水（NH3H2O，N=23%）、*铵（NH4NO3，N=35%）等。用硫酸铵和*铵做氮源时，培养基的最终pH变得很低，这主要是因为NH4+被利用后剩余的NO3-和SO42-的缘故，故而称做生理酸性盐。如果加入适量的缓冲盐可调节pH以稳定反应，如石膏和碳酸钙。

当使用碳酸氢氨、硫酸铵等无机氮源时，菌丝虽能利用，但生长缓慢。灰树花不利用*盐，这可能是由于灰树花不能合成*盐还原酶的缘故。

3.有机氮。灰树花能够分解自然界中的蛋白质，变成可被吸收的氨基酸。此外灰树花还可能通过转移系统吸收短链的肽，例如二肽和三肽。嘌呤和嘧啶作为氮源能够被灰树花利用，这已被证实。常用的氮源为酵母膏、牛肉膏、蛋白胨、干酪素等，这些有机氮源可被菌丝较快地降解并吸收利用，因而母种培养基中使用这类复合氮源时，灰树花菌丝生长快，生物量较高。

（1）蛋白胨。蛋白胨是天然蛋白质经酸、碱或酶水解的产物，称为胨。由动物肉制成的称肉胨和胰胨；由大豆制成的，称植物蛋白胨或豆胨。生物试剂级蛋白胨，可溶于水，不溶于酒精、乙醚，遇热不凝固，在饱和硫酸铵溶液中不沉淀，无*气味，灼焦后残渣不多于2.5%，干失量不超过8%，脂肪量不大于0.5%，还原糖痕迹量。是灰树花母种培养基良好的有机氮源，用量一般为0.2%～1.5%。

（2）酵母膏。是酵母菌水溶性成分的浓缩物，黏稠、黑褐色、有酵母香味。含多种维生素、氨基酸及灰分元素。对灰树花生长有刺激作用，配制母种培养基常用，使用浓度为0.05%～0.2%。

生产中常用麸皮、玉米面、黄豆粉、豆饼粉、棉仁饼、畜粪等做为氮源，这些农副产品加工中的下脚料除含有丰富的蛋白质外，还含有多种生长刺激因子，不但比蛋白胨、酵母膏、牛肉膏等贵重氮源物质效果好，成本也低的多。

（三）培养料的碳氮比。培养料的碳氮比（C/N）是否适宜，是衡量其质量好坏的重要指标，直接影响着灰树花的发生时间和产量。灰树花培养料的适宜碳氮比，在发菌阶段为15～20∶1，含氮量为1.6%～2%；出菇期后的碳氮比为30～35∶1。换言之，如果培养料中含有100千克碳素，还需要搭配3～3.5千克氮素。否则生物同化作用不能顺利进行。灰树花培养料的配比及加氮素的数量应严格按照这个要求。如果氮肥不足，就会明显影响灰树花的产量；若氮肥过多，不但会造成浪费，还因碳氮比失调而导致出菇困难。在适当的范围内，培养料的含氮量与产量呈正相关性。

一般来说，用于栽培灰树花的天然材料碳氮比较高，如木屑在50∶1左右；禾本科植物的碳氮比为30～80∶1。显然，木屑或秸秆中的氮素明显不足，因而栽培灰树花时需要添加氮素，以使培养料的碳氮比适当或营养平衡。

木屑、农作物秸秆及农产品的加工下脚料很丰富，只要适当调整其碳、氮含量都可用于灰树花培养料。常见原材料的有关数据如表2-1。

表2-1 常用原材料的碳氮含量与碳氮比（C/N）

稻草或蔗渣栽培灰树花的效果如何呢？陈国朱等（1995）进行了试种（表2-2），证明灰树花虽属木腐菌，但也可采用稻草、蔗渣栽培，且生长良好，袋式栽培第一潮菇的生物效率可达40%左右，说明灰树花对培养料的适应性广泛，可用多种农作物副产品作培养料。

表2-2 稻草、蔗渣栽培灰树花试验结果

注：各配方加土20，辅料17（麸皮11%，玉米粉5%，石膏1%）。

（四）无机盐。在灰树花培养过程中，当培养基中缺乏某些无机元素时，就会导致菌体生长缓慢或繁殖能力降低，这些无机元素被称为必需的无机营养元素。无机元素的主要功能除构成细胞的组成成分外，是作为酶的组成部分并维持酶的活性，调节细胞渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等。灰树花所需的无机元素的量与碳源和氮源相比是很低的，一般每升培养基只需要几百毫克。

根据灰树花所需的无机营养的量将无机元素分为两类：一类是常量元素，如磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、硫（S）、镁（Mg）、钠（Na）等；另一类为需要量很小的微量元素，包括铁（Fe）、锌（Zn）、铜（Cu）、锰（Mn）、钼（Mo）等。灰树花培养料除需要添加常量元素外，微量元素一般不用添加。在生产配方中，经常添加的少量矿物质与无机盐如下：

1.石膏 石膏的化学名称硫酸钙，分子式为CaSO42（H2O）。颜色有白色、粉红色、淡*或灰色，透明或半透明。呈板状、纤维状或细粒块状，有玻璃光泽。加热至150℃脱水成熟石膏，分子式为（CaSO4）2H2O。熟石膏在灰树花生产上，广泛用作固体培养基（料）的辅料，一般用量为1%～2%。其作用是可直接供灰树花生长必需的钙、硫等营养；还可加速原料中有机质分解，促使可溶性磷、钾迅速释放；又可中和培养料的酸碱度。

钙离子进入灰树花细胞膜的过程既有主动运输又有扩散作用。目前认为钙离子是通过细胞膜向内、外两个方向运输，这种吸收和外渗是循环式的。钙离子吸收的循环性是与细胞有丝*相关联，在有丝*前期和后期积累钙离子，在中期钙离子外流，而吸收上的变化并没有引起胞内钙离子浓度的大量改变。因为钙离子能引起动物细胞内微管亚单位的解聚，因此认为或许灰树花细胞有丝*时钙离子的循环涌入，激发了细胞核周围所贮藏钙的释放，钙离子通过对微管（纺锤丝）形成的影响来*有丝*。

2.碳酸钙。碳酸钙是由石灰石磨碎而成。纯品为白色晶体或粉末。分子式为CaCO3。石灰石粉在培养料中留存时间长，效能也久。碳酸钙难溶于水，水溶液微碱性。当水中有较多的二氧化碳时，则能使之溶解，生成可溶性的碳酸氢钙。灰树花菌丝体在适宜的水分、营养等环境条件下，排出二氧化碳，被碳酸钙所吸收生成碳酸氢钙，就能不断地为灰树花提供钙质营养，并对酸碱起缓冲作用。它也是灰树花堆料、覆土供应钙质的好材料。使用量一般为1%～2%，如果没有碳酸钙，可用石灰代替。

3.石灰 生石灰的化学名称叫氧化钙（CaO），生石灰遇水成为熟石灰，即氢氧化钙[Ca（OH）2]。它含有2%～20%的石膏，可以中和培养料中过多的酸，也可以补充培养料中的钙元素；还可以驱避和杀死一些病虫及杂菌。石灰是一种碱性物质，使用中一般不要和化肥混合，以防止降低其作用。使用量为1%～2%。

另外，熟石灰还有一些作用：①在5%的石碳酸溶液中加入1%的石灰用于环境灭菌，效果可达98.9%。②生料栽培食用菌拌料时，加入800倍的多菌灵稀释液，再加入复合肥料和石灰粉各1%，可更有效地抑制霉菌污染。③料内出现酸味时，用石灰水中和处理，效果很好。④段木栽培灰树花时，用15%～20%石灰水涂抹段木截面和皮部，对木霉等杂菌有明显的抑制作用。

4.过磷酸钙 过磷酸钙也称过磷酸石灰。常用的为水溶性、灰白色至深灰色，或带粉红色的粉末。有酸的气味，水溶液呈酸性。主要化学成分是磷酸二氢钙[Ca（H2PO4）2H2O]和无水硫酸钙（CaSO4），磷含量（P2O5）14%～20%。磷是微生物细胞代谢中十分活跃的元素，是核酸和磷脂及其高能化合物ATP的组成元素。过磷酸钙除能为灰树花生长提供磷素外，还能较好地消除培养料中的铵味和中和过高的pH。过磷酸钙因呈酸性，只用于原种和栽培种固体培养料中，用量一般为1%～2%。

5.硫酸镁 硫酸镁医药上俗名泻盐。分子式为MgSO47H2O，无色或白色，为易风化的晶体或白色粉末，有苦咸味，溶于水。由于镁离子（Mg3+）对微生物细胞中的酶有激活反应，例如己糖激酶的作用会因镁离子的存在而加强。硫酸镁是灰树花各种培养料最常用的添加剂，一般用量为0.03%～0.2%。

在正常情况下，菌丝细胞内Mg2+浓度与培养基中Mg2+浓度成正比，然而当外界Mg2+浓度增加时，细胞内的Mg2+浓度表现出一定的稳定性，例如当外界浓度增加到1400倍时，细胞内的Mg2+浓度只增加1.5～3.3倍。在细胞内，Mg2+参加了大量的代谢过程。因为它们有负电荷的磷酸集团，Mg2+是与核苷酸组成复合物的最常见的离子。灰树花中需要Mg2+的重要酶类是去氧核糖核酸（DNA）聚合酶、几丁质酶、纤维素酶、谷氨酰胺合成酶。

Mg2+能影响细胞膜的结构与功能。细胞膜上的糖蛋白合成需要Mg2+，而且Mg2+能使蛋白组分聚集在一起而保持膜的稳定性，Mg2+还能增加膜的密度使其通透性降低而抑制运输。Mg2+能影响大量的生化过程，因此Mg2+影响生长和发育是不难理解的。这也是培养灰树花的培养基内常加入硫酸镁的缘故。

硫是蛋白和维生素的组成成分，因此有机体需要量较大。氨基酸中甲硫氨酸、胱氨酸等都含有硫。胱氨酸中巯基（-SH）集团在稳定蛋白结构中起重要作用。两个半胱氨酸通过二硫键连接组成胱氨酸。蛋白质中的二硫键有助于维持折叠构型，影响细胞中蛋白的作用方式。硫还参与辅酶、硫胺素、生物素、辅酶A和硫锌酸的构建。硫酸根是灰树花利用硫的最普遍形式。

硫进入蛋白质的过程主要分两个阶段，第一阶段中硫酸根通过与三磷酸腺苷（ATP）反应初步活化，形成腺苷酰硫酸，再释放腺嘌呤，一部分硫被还原成亚硫酸根，最终游离的亚硫酸根还原成二价硫离子；第二阶段是二价硫离子转变成有机硫，形成半胱氨酸和甲硫氨酸（蛋氨酸）。尽管硫酸盐的吸收不受硫酸根的还原和有机硫形成的支配，但从胞外硫到胞内半胱氨酸和甲硫氨酸的途径都由前体物和终产物两者控制。灰树花可以多种形式贮存多余的硫。例如，甲硫氨酸、半胱氨酸，硫同化途径中的高半胱氨酸都能起到贮存的作用。

6.磷酸二氢钾和磷酸氢二钾 磷酸二氢钾分子式为KH2PO4，白色细粒状晶体，略呈酸性；磷酸氢二钾分子式为K2HPO4，也是白色细粒状晶体，略呈碱性。二者均可为灰树花提供磷素和钾素营养，并可缓冲培养基（料）中的酸碱度。一般用量0.1%～0.2%。

以PO43-形式存在的磷是许多重要大分子如去氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）、磷脂以及焦磷酸硫胺素、维生素B12、辅酶A（CoA）等的组成成分。此外，PO43-在细胞内参与能量的贮存和转换。

灰树花吸收的磷是以PO43-形式吸收，灰树花分泌磷酸酶，该酶使PO43-从磷酸化合物中分离出来。对灰树花的研究中发现，PO43-的吸收是主动吸收。

钾离子在灰树花中的主要作用是调节渗透压。细胞的渗透压与培养基中的水是否进入细胞并提供生长所需的膨压相关，钾离子的吸收减低了培养基和细胞质的渗透压的差异，改变了钠离子对灰树花的抑制作用。钾离子在细胞内还与蛋白结合，使酶激活，如醛缩酶、丙酮酸等。

（五）生长素类。灰树花的生长需要一些少量的有机物质，这些物质不像前面讲述的碳源、氮源、无机物一样作为营养物质，而是作为辅酶成分或具有辅酶功能而起作用。一般来讲，维生素在0.01～0.1微克/克便可起到促进生长和发育的作用。还有一些有机物不属于维生素类，但低浓度时对灰树花生长具有活性，被称之为“有机生长因子”，如肌醇、脂肪酸以及生长激素等。

1.硫胺素（维生素B1）灰树花最需要的是硫胺素，其作用是调节糖代谢，活性形式是焦磷酸硫胺素（TPP）。焦磷酸硫胺素是碳代谢中一些酶的辅酶，如丙酮酸脱羧酶、酮基转移酶、戊二酸脱氢酶等。在丙酮酸脱羧酶和酮基转移酶中，焦磷酸硫胺素是这些酶的亚单位键合的必需的辅助因子。作为一种重要的辅助因子，焦磷酸硫胺素具有显著的生物效应。如果缺乏，菌丝则生长发育迟缓。严重缺乏时，其生长完全停止。另外，核黄素、烟酸、抗坏血酸对菌丝生长都有促进作用。维生素在马铃薯、麦芽、酵母和米糠中含量较多，因此用这些材料配制培养基时可不必再添加。但维生素多数不耐高温，在120℃以上温度时极易破坏，因此，在培养基灭菌时须防止温度过高或时间过长。

2.生物素。生物素是仅次于硫胺素的生长因子。它的活性形式是羧化酶的某些活性位点与赖氨酸连接，这种生长素—赖氨酸复合物叫做生物胞素（biocytin）。它的功能是转移CO2或羧基的辅酶。需要生物素的酶包括丙酮酸羧化酶、乙酰辅酶A羧化酶、尿素羧化酶。生物素在其中的功能是相同的，先连接CO2或羧基，再转移到底物上。

除了上述维生素之外，还有许多其他有机化合物也影响灰树花的生长和发育，这些物质叫做生长调节剂或生长因子，与维生素的不同之处是它们的功能不是作为辅酶。这些调节剂包括一些脂肪酸、植物激素以及一些挥发性物质等。脂肪酸类的物质在低浓度下能刺激灰树花的生长和发育。植物激素或其类似物在灰树花生长和发育中的作用已进行了许多研究，如赤霉酸（GA）、吲哚乙酸（IAA）、奈乙酸（NAA）等能够刺激灰树花孢子的萌发和菌丝体生长。吲哚乙酸还能刺激菇体重量、菌盖直径和菌柄长度的增加。使用最多的激素类是植物生长激素三十烷醇，用低浓度的三十烷醇处理灰树花菌丝体，能促进其生长。适宜浓度为0.5～1.0克/吨料，增产效果明显，浓度过高菌丝生长反而受抑制。

河北大学生物新技术开发公司研制的“滴可丰”增产素，系新型复合氨基酸类生长促进剂，主要成分为多种氨基酸、核苷酸、微量元素及高效活性物质。将“滴可丰”增产素应用于灰树花栽培，在栽培料中添加0.2%的量即可以提高20%的生物转化率，且灰树花菌丝生长快，提早出菇5～7天，菇体朵形大、整齐、病菇率低。