李秋月 馮 占,* 金宇昌 李賀文 劉亞蘭 熊 艷

不同產(chǎn)地玉米芯的持水率及其相關(guān)性分析

李秋月1馮 占1,2*金宇昌2李賀文1劉亞蘭1熊 艷1

（1. 江蘇華綠生物科技股份有限公司，江蘇 泗陽 223700；2. 江蘇華駿生物科技有限公司，江蘇 泗陽 223700）

比較2019年來自黃淮海地區(qū)的山東、河南和河北3個產(chǎn)地的玉米芯的持水率，對玉米芯的持水率、容重和顆粒度指標進行相關(guān)性分析，進而獲得顆粒度與持水力及容重的回歸方程。結(jié)果為：①玉米芯持水率以山東的較高，河南的次之，河北的較差；②玉米芯持水率與容重、顆粒度均存在一定的相關(guān)性，持水率與2 mm以下顆粒占比之間有正相關(guān)關(guān)系，即2 mm以下顆粒占比越多，持水能力越強；③結(jié)合主成分分析和回歸分析，得到山東和河南的玉米芯參數(shù)回歸公式1=3.514﹣0.2151+2.2452﹣0.0043，以及河北玉米芯參數(shù)的回歸曲線2=2.612+0.1061+2.4972（式中，1表示山東和河南的玉米芯持水率，2表示河北的玉米芯持水率，1表示玉米芯6～8 mm顆粒度百分比，2表示玉米芯2 mm以下顆粒度百分比，3表示容重），用以調(diào)整不同顆粒度的玉米芯比例，實現(xiàn)不同產(chǎn)地的玉米芯在使用時能夠達到同等持水率，從而穩(wěn)定培養(yǎng)基特性。

黃淮海地區(qū)；顆粒度；玉米芯；持水率；容重；相關(guān)性分析

玉米是我國三大糧食作物之一，產(chǎn)地主要分布在東北和黃淮海地區(qū)。玉米芯是玉米果脫除玉米粒后的果軸，玉米芯產(chǎn)量約占玉米產(chǎn)量的21%，是一種產(chǎn)量巨大的農(nóng)副產(chǎn)品，來源廣泛、價廉易得。2013年，全國玉米芯總產(chǎn)量達4 588.25萬噸，東北和黃淮海地區(qū)分別為1 185.41萬噸與1 586.61萬噸[1]。目前，玉米芯除用于制備糠醛、木糖醇等外，很大一部分被作為農(nóng)業(yè)廢棄物直接燃燒，造成資源浪費和環(huán)境污染[2]。

玉米芯具有組織均勻、硬度適宜、吸水性強、韌性和耐磨性好等優(yōu)點，是一種重要的可回收利用資源[7]。20世紀90年代開始，玉米芯逐步代替木屑在食用菌栽培中廣泛應用[3-6]。據(jù)相關(guān)文獻報道，在黑木耳、杏鮑菇、鮑魚菇、雙孢蘑菇培養(yǎng)料中加入顆粒大小適當?shù)挠衩仔?，能顯著提高單產(chǎn)和生物學效率[8-11]。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，顆粒度大小適當?shù)挠衩仔揪哂辛己玫某炙阅?，能夠增強培養(yǎng)基的保水性，使培養(yǎng)料底部不積水，并且水分分布比較均勻。

考慮生產(chǎn)成本因素，各食用菌栽培工廠選用玉米芯時，往往是就地或就近取材。由于玉米芯資源使用的多元化，加之國內(nèi)食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展促使食用菌栽培工廠數(shù)量和規(guī)?？焖僭黾?，單靠本地玉米芯資源已無法滿足食用菌工廠的需求，因此不得不使用異地來源的玉米芯。因地域性差異，各地種植的玉米品種不盡相同，致使不同產(chǎn)地的玉米芯性狀存在明顯差異。用于食用菌栽培時，由于培養(yǎng)料的物理性狀不穩(wěn)定，最終造成產(chǎn)量與品質(zhì)不穩(wěn)定。但目前對此少有研究報道。

本研究通過對山東、河南和河北等3個不同產(chǎn)地的玉米芯物理性狀進行分析和比較。以顆粒度、容重和持水率為測試指標，測定顆粒度與持水力和容重之間的關(guān)系，采用回歸分析獲得基于顆粒度百分比與持水力的估算回歸方程，為食用菌工廠化栽培過程中玉米芯原料的質(zhì)量評估和收購論價提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為2019年來自山東、河南、河北等3個產(chǎn)地的玉米加工后的散包玉米芯。所采集的300批次樣品具有良好代表性。

1.2 實驗器材

電子天平（感量0.01 g）、電熱鼓風干燥箱、蒸餾水、1 000 mL燒杯、2 mm標準分樣篩、6 mm標準分樣篩、8 mm標準分樣篩、振動篩。

1.3 試驗方法

（1）水分測定。分別稱取3個產(chǎn)地的玉米芯樣品100 g，置于105 ℃烘箱中烘干至恒重，按公式（1）計算玉米芯含水量：

式中，為玉米芯含水量（%）；為烘干前玉米芯重量（g）；1為烘干后玉米芯重量（g）。

（2）持水率測定。將不同產(chǎn)地的玉米芯樣品逐個混合均勻后，各稱取50 g放入1 000 mL燒杯內(nèi)，依次加入定量蒸餾水，使其完全浸泡在水中，用玻璃棒攪拌均勻，靜置30 min。然后用紗布覆蓋燒杯口將水分過濾至不再有水滴滴落為止。每個產(chǎn)地玉米芯樣品同時做3個重復。稱重，并按公式（2）計算其持水率：

式中，為玉米芯的持水率（%）；為吸水后的玉米芯重量（g）；0為玉米芯干重（g）。

考慮到玉米芯自身的水分對其吸水率存在一定影響，按公式（3）計算其干重，式中，0為干料重量，為玉米芯含水量（%）：

（3）容重測定。將不同產(chǎn)地的玉米芯樣品逐個混合均勻后，自然散落在1 000 mL燒杯內(nèi)，至最大刻度線，用玻璃棒刮平樣品后稱重（不含燒杯重量），并按公式（4）計算其容重：

式中，為玉米芯的容重（%）；為容器內(nèi)玉米芯的重量（g）。

考慮到玉米芯自身的水分對其容重存在一定影響，為便于平行對比，將所有玉米芯水分設定為13%標準值，并按公式（5）進行換算：

式中，1為玉米芯在13%水分下的容重；為玉米芯容重（%）；為玉米芯含水量（%）。

（4）顆粒度測定。目前的玉米芯已逐漸商品化，其顆粒一般通過初步篩選。在工廠化食用菌生產(chǎn)中，若玉米芯顆粒6～8 mm及以上的占比過高，制作培養(yǎng)基時易因培養(yǎng)料孔隙度過大而發(fā)生栽培瓶積水，出現(xiàn)滅菌不徹底，造成栽培瓶污染；若玉米芯顆粒2 mm以下的占比過高，則易因孔隙度較小導致培養(yǎng)料透氣性差，不利于菌絲生長。因此在選料時，需嚴格控制顆粒度8 mm以上、6～8 mm及2 mm以下這3類的占比。

本試驗稱取100 g玉米芯樣品，使用標準的8 mm、6 mm、2 mm網(wǎng)篩過篩，分別稱取2 mm以下、6～8 mm和8 mm以上顆粒度玉米芯的重量，并按公式（6）（7）（8）計算各顆粒度百分比：

式中，1、2、3分別為8 mm以上、6～8 mm和2 mm以下顆粒度的玉米芯百分比（%）；1、2、3分別為8 mm以上、6～8 mm和2 mm以下顆粒度的玉米芯重量（g）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 17.0軟件對來自3個產(chǎn)地的玉米芯原材料持水率、容重和顆粒度百分比等4個參數(shù)進行主成分分析、多重比較及相關(guān)性分析。用SPSS 17.0軟件建立玉米芯顆粒度與持水率的回歸方程。采用R語言的ggplot2繪制主成分分析圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)地玉米芯4個物理性狀指標的主成分分析

采用R語言的ggplot2軟件對3個產(chǎn)地的玉米芯的持水率、容重、6～8 mm顆粒度百分比及2 mm以下顆粒度百分比進行主成分分析，基于第一和第二主成分數(shù)據(jù)對所有玉米芯樣本進行繪圖（圖1）。

圖1 不同產(chǎn)地玉米芯的4個物理參數(shù)的主成分分析

從樣本在二維圖形中的位置和互相間的距離可知，河北來源的玉米芯樣本歸為一類，山東和河南來源的玉米芯樣本雖有區(qū)別但有很大一部分是重疊的。

2.2 不同產(chǎn)地玉米芯特性的差異顯著性分析

用SPSS 17.0軟件對3個產(chǎn)地的玉米芯持水率、容重和顆粒度百分比等進行差異顯著性分析。結(jié)果（圖2A）顯示，3個產(chǎn)地的6～8 mm顆粒度百分比存在顯著差異（p<0.05），其中河北的較高，河南次之，山東的較低。2 mm以下顆粒度百分比，山東與河南的相比，差異不顯著，但兩者與河北的相比，差異均達顯著水平（圖2B）。對3個產(chǎn)地的玉米芯顆粒度均值的分析可知，山東與河南的顆粒度較為接近，但與河北的差異較大。這符合主成分分析結(jié)果。由圖2C可知，山東的玉米芯持水率與其他兩個地區(qū)的存在顯著差異，但河北與河南之間的差異不顯著；玉米芯的持水率整體上以山東較高，河南次之，河北較低。圖2D顯示山東、河南、河北的玉米芯容重之間均存在顯著差異，河南較高、山東次之、河北最低。

表1 玉米芯指標間相關(guān)性分析

注：*在0.05水平（雙側(cè)）上顯著相關(guān)，**在0.01水平（雙側(cè)）上極顯著相關(guān)。

圖2 不同來源地玉米芯的4個物理參數(shù)Duncan雙尾測驗法多重比較

2.3 不同產(chǎn)地玉米芯4個物理性狀指標的相關(guān)性分析

由表1所示，持水率與6～8 mm顆粒度百分比之間呈極顯著負相關(guān)，6～8 mm顆粒度百分比越高，持水能力越差；而與2 mm以下顆粒度百分比之間則呈極顯著正相關(guān)，2 mm以下顆粒度比例越高，持水能力越強。容重與6～8 mm顆粒度百分比間呈極顯著負相關(guān)，6～8 mm顆粒度比例越高，容重越低。持水率和容重呈顯著負相關(guān)，容重越大，持水能力越弱。表明顆粒度與玉米芯的持水率和容重有很大的關(guān)系。

2.4 玉米芯顆粒度百分比與容重、持水率的回歸分析

前文主成分分析結(jié)果顯示，來自山東和河南的玉米芯樣本物理性狀重疊較多，因此將兩組數(shù)據(jù)結(jié)合起來進行回歸分析。由表2方差分析結(jié)果（F檢驗）可知，“F統(tǒng)計量”的概率Sig值為0.000（<0.01），驗證了本研究多元線性回歸方程的有效性。

表4 河北產(chǎn)地玉米芯參數(shù)回歸方差分析（F檢驗）

表5 河北產(chǎn)地玉米芯參數(shù)回歸分析

由回歸模型（表3）可得到以下公式：

1=3.514﹣0.2151+2.2452﹣0.0043（9）

其中，1表示玉米芯持水率，1表示6～8 mm顆粒度百分比，2表示2 mm以下顆粒度百分比，3表示容重。相關(guān)系數(shù)=0.421或2=0.177。

由表3可知，6～8 mm、2 mm以下顆粒度百分比及容重的Sig值分別為0.655、0.000（<0.01）、0.000（<0.01）。表明2 mm以下顆粒度的百分比與容重、持水率的關(guān)系較大。

對河北產(chǎn)地的玉米芯參數(shù)的方差分析（F檢驗）結(jié)果（表4）可知，“F統(tǒng)計量”的概率Sig值為0.000（<0.01），證明該多元線性回歸方程的有效性。

由回歸模型（表5）可得到以下公式：

2=2.612+0.1061+2.4972（10）

其中，2表示玉米芯持水率，1表示6～8 mm顆粒度百分比，2表示2 mm以下顆粒度百分比。相關(guān)系數(shù)=0.324或2=0.105。

表2 山東和河南產(chǎn)地玉米芯參數(shù)回歸方差分析（F檢驗）

表3 山東和河南產(chǎn)地玉米芯參數(shù)回歸分析

由表5可知，6～8 mm、2 mm以下顆粒度百分比的Sig值分別為0.830、0.000（<0.01）。表明2 mm以下顆粒度百分比與持水率的關(guān)系較大。

3 結(jié)論與討論

黃淮海地區(qū)的玉米栽培品種主要以先玉335與鄭單958居多。這兩個品種產(chǎn)出的玉米果軸在顏色方面有較大差異，即市場上常見的“白軸”與“紅軸”（圖3）[12, 13]。目前工廠化食用菌栽培中多選用“白軸”。其實，這是一個誤區(qū)。

圖3 不同產(chǎn)地的玉米芯

注：左一采于河北；左二、左三采于山東；右一至右三均采于河南。

玉米芯組織結(jié)構(gòu)主要由芯髓、木質(zhì)環(huán)形體、粗疏膜片和細密膜片4部分構(gòu)成，不同部分的含水量及持水率差異很大，通常芯髓和膜片的持水率較高[14]。一般果軸直徑較粗、長度較短的玉米芯，芯髓部分較粗，膜片也較濃密，持水率相對要高；而果軸細長的玉米芯，芯髓部分較細，膜片也較稀疏，持水率要差一些。因此，決定玉米芯持水率的高低不在顏色，而在于果軸直徑，一般“粗軸”玉米芯的吸水率高于“細軸”玉米芯。

數(shù)據(jù)分析表明，不同產(chǎn)地的玉米由于受到氣候條件、土壤質(zhì)地、栽培品種及習性等因素的影響，其果軸的粗細不一，致使玉米芯的持水率出現(xiàn)差異。以黃淮海地區(qū)為例，山東地區(qū)玉米芯持水率較高，河南地區(qū)的次之，河北地區(qū)的較低。

玉米芯的持水能力與容重和顆粒度均存在一定的相關(guān)性。本試驗表明，玉米芯的持水率與容重呈顯著負相關(guān)，與6～8 mm顆粒度百分比呈負相關(guān)，即容重越大、6～8 mm顆粒度占比越高，該玉米芯持水能力越弱。反之，玉米芯的持水率與2 mm以下顆粒度百分比呈正相關(guān)關(guān)系。

結(jié)合主成分分析結(jié)果，在對不同玉米芯顆粒度百分比與持水率和容重的回歸分析中，將山東和河南的樣本數(shù)據(jù)作結(jié)合回歸分析，而對河北的樣本參數(shù)則作單獨分析，分別得到兩個回歸公式，從而由玉米芯顆粒度百分比計算得到其持水率。

一般情況下，玉米芯的容重、持水率特性是人為無法干預的。但是在玉米芯的加工過程中，其顆粒度大小的篩選則可以通過不同的粉碎工藝完成。因此，在食用菌工廠化生產(chǎn)中可根據(jù)工廠自身的生產(chǎn)工藝條件，結(jié)合不同產(chǎn)地玉米品種確定不同的玉米芯顆粒度標準，以獲得所需的玉米芯持水率。如使用河北產(chǎn)的玉米芯，可適當調(diào)高較小顆粒度玉米芯的比例，從而使培養(yǎng)料的保水性趨于穩(wěn)定，最終實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)的目標。

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Research on correlation of water holding ratio of corncob from different habitats

Li Qiuyue1Feng Zhan1, 2* Jin Yuchang2Li Hewen1Liu Yalan1Xiong Yan1

（1. Jiangsu Chinagreen Biotechnology Co., Ltd., Siyang, Jiangsu 223700, China; 2. Jiangsu Huajun Biotechnology Co., Ltd., Siyang, Jiangsu 223700, China）

The water content, water-holding ratio, volume weight andgranularity of corncob produced in 2019 from Huanghuaihai region (Shandong, Henan, and Hebei Province), were measured.Based on SPPS and ggplot2 software, these fourphysical characteristics indexes were analysed emphasis on the regression analysis of the percentage of corncob granularity between volume weight and water-holding ratio. Conclusions are as follows: ①the water-holding ratio of corncob from Shandong was the best, followed by Henan, and the water-holding rate of corncob from Hebei is the worst. ②There is a certain correlation between water-holding ratio and volume weight and granularity of corncob. The water holding rate is positively correlated with the proportion of particles below 2 mm, that is, the more the proportion of particles below 2 mm, the stronger the water holding capacity of the corncob. ③Combined with principal component analysis and regression analysis, the regression formula of the corncob parameters from Shandong and Henan was obtained,1=3.514–0.2151+2.2452–0.0043, and the regression curve of Hebei corncob parameters2=2.612+0.1061+2.4972(1represents the water-holding ratio of corncob from Shandong and Henan,2represents Hebei corncob water holding rate,1represents the percentage of corncob granularity of 6～8 mm,2represents the percentage of corncob granularity below 2 mm,3represents the volume weight). It is used to adjust the proportion of corncob with different granularity, to achieve the same water-holding ratio characteristics of corncob from different producing areas, so as to stabilize the characteristics of culture medium.

corncob; water-holding ratio; volume weight; granularity; Huang-Huai-Hai Region; correlation analysis

S646

B

2095-0934（2020）06-412-06

李秋月（1990—），女，助理農(nóng)藝師，從事食用菌工廠化栽培技術(shù)研究。

*通訊及并列第一作者：馮占（1985—），男，農(nóng)藝師，從事食藥用菌工廠化生產(chǎn)管理及栽培技術(shù)研究與應用。E-mail：wdyx12126@126.com。