doi: 10.15389/agrobiology.2019.3.607rus
УДК 635.8: [573.6.086.83+577.21]
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект № 16-38-00902 мол_а.
РОСТОВЫЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ
ВИДОВ СЪЕДОБНЫХ И ЛЕКАРСТВЕННЫХ ГРИБОВ В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ СПОСОБОВ ПРЕДОБРАБОТКИ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ
СУБСТРАТОВА.В. ГОЛЫШКИН, Н.Р. АЛЬМЯШЕВА, М.Ю. ЗИАНГИРОВА,
Л.М. КРАСНОПОЛЬСКАЯРазработка новых эффективных субстратов для культивирования съедобных ксилотрофных грибов актуальна для получения высококачественной пищевой продукции и рационального использования природных ресурсов. В процессе химической предобработки лигноцеллюлозного сырья происходит модификация его химического состава и удаление ингибирующих рост компонентов, что влияет на физиологические и биохимические процессы у грибов. Цель настоящей работы состояла в установлении влияния способов предобработки лиственных и хвойных опилок на ростовые и биохимические характеристики лекарственного базидиомицета Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst. и съедобных базидиомицетов Flammulina velutipes (Curtis) Singer и Hericium erinaceus (Bull.) Persoon, также обладающих лекарственными свойствами. Использовали измельченные опилки сосны (Pinus sylvestris L.) и бука (Fagus orientalis Lipsky) с размером частиц 0,24-0,315 мм. Лигноцеллюлозное сырье обрабатывали 2 % растворами соляной кислоты, серной кислоты, гидроксида натрия и пероксида водорода в автоклаве при 120 °С в течение 60 мин. Предобработка раствором NaOH привела к статистически достоверному (p < 0,05) увеличению доли легкогидролизуемых углеводов на 7 % для опилок сосны и на 4 % — для опилок бука по сравнением с контролем. Кислотная предобработка, напротив, способствовала увеличению доли трудногидролизуемых соединений в сырье на 20 %. H2O2 не оказала существенного влияния на содержание легкогидролизуемых углеводов в опилках бука и сосны. Химически предобработанные опилки сосны и бука были использованы в качестве основы субстратов для культивирования ксилотрофных базидиомицетов. Помимо опилок, субстраты содержали 10 % пшеничных отрубей и 1 % CaCO3. Щелочная и кислотная предобработки способствовали увеличению биодоступности лигноцеллюлозного сырья для вегетативного роста G. lucidum. Повышение скорости роста и плотности мицелия F. velutipes и H. erinaceus отмечалось только после кислотных предобработок опилок. Предобработка опилок сосны HCl способствовала увеличению диаметров колоний F. velutipes и H. erinaceus с 51±1 и 19±2 мм до 62±1 и 23±4 мм, опилок бука — с 48±4 и 19±2 мм до 50±4 и 32±3 мм. На субстрате, содержащем сосновые опилки после щелочной предобработки, роста H. erinaceus не было. На субстратах, содержащих предобработанные кислотами опилки бука или сосны, получили плодовые тела H. erinaceus и определили содержание в них белков и полисахаридов. Кислотная предобработка опилок сосны и бука привела к 2-кратному ускорению процесса плодоношения. Вторую волну плодоношения H. erinaceus получили только на субстрате с опилками, обработанными HCl. Суммарная урожайность плодовых тел первой и второй волны на субстрате с предобработанными сосновыми опилками составила 8,0 % в пересчете на сухое вещество, в контроле — 3,9 %. Плодовые тела второй волны, полученные на субстрате с опилками после солянокислотной предобработки, содержали в 1,3 раза больше белков и в 1,7 раз меньше полисахаридов, чем плодовыме тела первойволны. Таким образом, кислотная предобработка снижала долю легкогидролизуемых углеводов в составе опилок сосны и бука, щелочная предобработка способствовала частичному удалению лигнина и тем самым повышала долю общих углеводов. Все виды химической предобработки приводили к увеличению скорости роста и плотности мицелия G. lucidum. В случае F. velutipes и H. erinaceus отмечали бóльшую биодоступность опилок после кислотных предобработок. Показано достоверное увеличение урожайности H. erinaceus по сравнению с контролем на субстратах, содержащих опилки сосны после солянокислотной предобработки.
Ключевые слова: базидиомицеты, Hericium erinaceus, Ganoderma lucidum, Flammulina velutipes, твердофазное культивирование, субстрат, сосновые опилки, буковые опилки, предобработка.
A.V. Golyshkin, N.R. Almyasheva, M.Yu. Ziangirova, L.M. Krasnopolskaya
The development of new effective substrates for mushroom cultivation is relevant not only in order to obtain high-quality food products, but also as a need for rational use of natural resources. Chemical pretreatment can modify the chemical composition of various types of lignocellulosic materials and remove the growth-inhibiting compounds which can affect the physiological and biochemical processes in fungi. The present work provides the first comprehensive assessment of growth and biochemical characteristics of xylotrophic basidiomycetes cultivated on substrates that contain chemical pretreated lignocellulosic materials. Edible mushrooms Hericium erinaceus (Bull.) Persoon and Flammulina velutipes (Curtis) Singer and medicinal mushroom Ganoderma lucidum (Curtis)P. Karst. were selected for study. Pine (Pinus sylvestris L.) and beech (Fagus orientalis Lipsky) sawdust of particle size 0.24-0.315 mm were used. Pretreatment of lignocellulosic material with 2 % wt. solutions of hydrochloric acid, sulfuric acid, sodium hydroxide and hydrogen peroxide was carried out in autoclave at 120 °С for 60 min. Sodium hydroxide pretreatment resulted in a statistically significant (p < 0,05) increase in the easily hydrolysable carbohydrates content in pine sawdust by 5 % and in beach sawdust by 4 % compared to control. Acid pretreatment instead led to an increase in hardly hydrolysable carbohydrates content in lignocellulosic materials by 20 %. Hydrogen peroxide pretreatment had no significant effect on composition of pine and beech sawdust. Chemically pretreated pine and beach sawdust were used as the basis for substrates for cultivation of xylotrophic basidiomycetes. Substrates, in addition to sawdust, contained 10 % wheat bran and 1 % CaCO3. Alkaline and acid pretreatments contributed to increased bioavailability of lignocellulosic materials for the vegetative growth of G. lucidum. The colony of G. lucidum after nine days of growth on untreated pine sawdust was 43±4 mm in diameter, on hydrochloric acid-, sulfuric acid-, sodium hydroxide- and hydrogen peroxide-pretreated pine sawdust were 58±7, 52±3, 63±4 and 49±7 mm in diameter, respectively. Acid pretreatments of sawdust improved the growth rate and density of F. velutipes and H. erinaceus vegetative mycelium. Hydrochloric acid pretreatment of pine sawdust led to an increase in the colony diameters of F. velutipes and H. erinaceus from 51±1 and 19±2 mm to 62±1 и 23±4 mm, respectively, of beach sawdust — from 48±4 and 19±2 mm to 50±4 и 32±3 mm, respectively. No growth of H. erinaceus occurred on substrate with alkali-pretreated pine sawdust. Fruit bodies of H. erinaceus were harvested from substrates containing acid-pretreated and untreated pine and beach sawdust. Acid pretreatments of pine and beach sawdust decreased the cultivation time twice. The second wave of fructification occurred during the cultivation of H. erinaceus only on substrates containing hydrochloric acid-pretreated sawdust. This provided an increase in yield of fruit bodies compared to control. The total yield of fruit bodies of the first and second waves cultivated on substrates with pretreated pine sawdust was 8.0 % dry wt., on substrate with untreated sawdust — 3.9 % dry wt. The yield of fruit bodies reduced significantly during cultivation of H. erinaceus on a substrate with beech sawdust after sulfuric acid pretreatment. For the first time, a significant difference in the protein and polysaccharide contents of fruit bodies of the first and second waves is shown. In the case of growing mushrooms on a substrate with hydrochloric acid-pretreated sawdust fruit bodies of the second wave had 1.3 times higher protein content and 1.7 times higher polysaccharide content than fruit bodies of the first wave. Thus, a comparative study of different pretreatments of lignocellulosic materials revealed a high efficiency of hydrochloric acid pretreatment step in preparing pine sawdust substrates for cultivation of H. erinaceus.
Keywords: basidiomycetes, Hericium erinaceus, Ganoderma lucidum, Flammulina velutipes, solid-phase cultivation, substrate, pine sawdust, beech sawdust, pretreatment.
ФГБНУ НИИ по изысканию новых антибиотиков |
Поступила в редакцию |
