Studium příjmu selenu a zinku podhoubím korálovce ježatého (Hericium erinaceus) a jejich hromadění v plodnicích na substrátech o různém složení

Miroslav Jozífek

Master's thesis

Study of selenium and zinc intake by fungi of Hericium erinaceus and their accumulation in fruiting bodies on substrates of various compositions

Abstract:

V této diplomové práci byl hodnocen vliv přídavku selenu (ve formě Na2SeO3) a zinku (ve formě ZnSO4) na růstové parametry a výsledný obsah selenu a zinku v plodnicích čtyř kmenů korálovce ježatého (Hericium erinaceus), z čehož byly dva divoké a dva komerční. Do substrátu složeného z pilin dubu a buku s přídavkem pšeničných otrub a sádry byl doplněn selen (2, 6 a 18 mg/kg) a zinek (10, 20 a 40 mg/kg) a substrát následně propařen a naočkován. V průběhu pěstování byly sklizeny dvě až tři sklizňové vlny. Nejvyšší obsah selenu v plodnicích byl naměřen ve variantách s přídavek selenu 18 mg/kg vlhkého substrátu, konkrétně kmene KZ 111 (217,45 µg/g). Zároveň byla nalezena silná závislost mezi přidaným selenem a výsledným obsahem selenu v plodnicích. Bylo prokázáno, že přídavek Na2SeO3 mírně zvyšuje biologickou efektivitu (BE) plodnic, kdy statisticky průkazné navýšení bylo u kmene KZ 120 varianty 2 mg/kg. Na ranost přídavek výrazný vliv neměl. Byla sledována změna barvy plodnic a mycelií, kdy s přídavkem selenu bylo dosaženo intenzivního růžového zabarvení. Nejvyšší efektivita využití selenu (3,38-13,01 %) byla stanovena u varianty přídavku selenu 6 mg/kg. U zinku bylo v sušině také stanoveno vyšší množství oproti kontrole, ale jen u kmene KZ 120 a KZ 91 byla nalezena silná závislost mezi přidaným zinkem do substrátu a výsledným zinkem v plodnicích. Nejvíce zinku akumuloval kmen KZ 120 (125,22 µg/g), který měl zároveň nejvyšší výnosy. Substráty s přídavkem zinku dosahovaly nižší BE oproti kontrole, kdy s nejvyšší koncentrací (40 mg/kg) byl zaznamenán výrazný pokles. Nejmenší BE měl kmen KZ 111 (17,21 %). Zvýšené dávky zinku zásadně prodlužovaly dobu fruktifikace s výjimkou kmene KZ 91. Nejvyšší efektivita využití zinku v první vlně (3,73-6,5 %) byla stanovena u varianty s přídavkem zinku 10 mg/kg. Zkoumán byl také vliv přídavku v podobě pšeničných otrub (O), mláta (S), řepkových pokrutin (RP), řepných řízků (RR) a sójových slupek (SS) na výnos a celkový obsah selenu při fortifikaci 6 mg/kg, kdy nejvyšší BE jednoznačně mel přídavek sójových slupek (88,83 %) a nejvíce selenu varianta s přídavkem otrub (69,89 µg/g). Substrát s přídavkem SS zároveň vykazoval nejvyšší efektivitu využití selenu v první vlně (18,68 %). Bylo zjištěno, že počet sklizňových vln nemá výrazný vliv na obsah selenu v plodnicích u varianty RR s přídavkem 6 mg/kg selenu. U kmene KZ 91 nebyl sledován výrazný vliv vývojové fáze plodnice na obsah selenu, kromě varianty 18 mg/kg, kde obsah ve střední vývojové fázi měl nejvíce selenu. To platilo i pro kmen KZ 120 s přídavkem selenu 6 mg/kg varianty O. Rozdíl byl sledován u varianty S. Z výsledků práce vyplývá i toxické působení anorganických solí zinku a selenu v živném médiu u submerzní kultivace (roztok 2% sladiny), kdy s rostoucí koncentrací klesal výnos mycelia a byla nalezena silná závislost.

Abstract:

In this thesis, the effect of selenium (in the form of Na2SeO3) and zinc (in the form of ZnSO4) supplementation on growth parameters and the resulting selenium and zinc content in the fruiting bodies of four strains of lion's mane mushroom (Hericium erinaceus), of which two were wild and two were commercial, was evaluated. Selenium (2, 6 and 18 mg/kg) and zinc (10, 20 and 40 mg/kg) were added to a substrate composed of oak and beech sawdust with the addition of wheat bran and gypsum, and the substrate was subsequently steamed and inoculated. Two to three waves were harvested during cultivation. The highest selenium content in the fruiting bodies was measured in the variants with selenium addition of 18 mg/kg of wet substrate, specifically strain KZ 111 (217.45 µg/g). At the same time, a strong correlation was found between the added selenium and the resulting selenium content in the fruiting bodies. The addition of Na2SeO3 was shown to slightly increase the biological efficiency (BE) of the fruiting bodies, with a statistically significant increase in the strain KZ 120 of the 2 mg/kg variant. The addition had no significant effect on fruiting time. The change in colour of the fruiting bodies and mycelia was monitored, with intense pink colouration being achieved with selenium addition. The highest efficiency of selenium utilization (3.38-13.01 %) was determined for the 6 mg/kg selenium variant. Higher levels of zinc were also determined in the dry matter compared to the control, but only in strains KZ 120 and KZ 91 was a strong correlation found between the zinc added to the substrate and the resulting zinc in the fruiting bodies. Strain KZ 120 (125.22 µg/g) accumulated the most zinc and had the highest yield. Substrates with zinc addition had lower BE compared to the control, with a significant decrease with the highest concentration (40 mg/kg). Strain KZ 111 (17.21%) had the lowest BE. Increased zinc doses significantly prolonged the fructification period except for strain KZ 91. The highest zinc utilization efficiency in the first flush of mushrooms (3.73-6.5 %) was determined for the variant with zinc addition of 10 mg/kg. The effect of the addition of wheat bran (O), brewer's spent grain (S), rapeseed cake (RP), beet pulp (RR) and soybean hulls (SS) on yield and total selenium content at 6 mg/kg fortification was also investigated, the highest BE has substrate with addition of soybean hulls (88.83 %) and the variant with the addition of bran had the highest selenium content (69.89 µg/g). The substrate with SS addition also showed the highest selenium utilization efficiency in the first flush of mushrooms (18.68 %). It was found that the number of flushes did not have a significant effect on the selenium content of the fruiting bodies in the RR variant with 6 mg/kg selenium addition. No significant effect of fruiting stage on selenium content was observed for strain KZ 91, except for the 18 mg/kg variant, where the content of the middle developmental stage had the highest selenium content. This was same for strain KZ 120 with 6 mg/kg selenium addition of variant O. The difference was observed for variant S. The results of the study also show the toxic effect of inorganic salts of zinc and selenium in the culture medium in submerged cultivation (2% malt solution), where mycelial yield decreased with increasing concentration and a strong correlation was found.

Keywords

selen, zinek, výnos, korálovec ježatý, substrát

Keywords

yield, Hericium erinaceus, substrate, selenium, zinc

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 15. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Ivan Jablonský, CSc.
• Reader: Matěj Pánek, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / specializace:
Plant Production / Plant Nutrition and Protection