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文献:食用菌菌渣利用研究现状
作者:    来源:    点击数:   更新时间:2010年12月21日 【字体:

  食用菌菌渣(Edihle Fungi Residue,Residue,EFR)是食用菌栽培过程中收获产品后剩下的培养基废料。我国是食用菌生产大国,据中国食用菌协会统计,2008年全国食用菌总产量已达1.83×107t,占全球总产量的70%以上,总产值突破600亿元。伴随着食用菌产业的发展,每年有大量的食用菌菌渣产生,按食用菌生物学效率平均40%计算,2008年全国食用菌菌渣总产量约4.57×107t,数量巨大。然而如何对菌渣进行环保有效的处理,却一直没有得到很好的解决。每年大量的菌渣和废棒或就地堆置,或直接施入田中,一方面,造成了农业有机资源的巨大浪费;另一方面,造成了周围环境的恶化,造成细菌繁殖,疾病传播,给附近居民生活环境造成了严重影响,也给附近食用菌产业造成了巨大危害。目前对食用菌菌渣的利用研究,大多集中在单个领域且研究不够透彻,菌渣不能综合、有效地利用。因此,如何环保有效地处理好食用菌菌渣成为一个越来越严峻的问题。本文主要从食用菌菌渣的成分及营养价值入手,对其研究利用现状和存在的问题进行了总结,希望能够为同行业的研究者提供参考。

  1 食用菌菌渣的研究

  1.1 食用菌菌渣的主要成分

  食用菌菌渣是指栽培完食用菌后剩下的固体废弃物。菌渣的成分主要与培养料相关,由于南北所适合栽培的品种不同及主要农作物废料的差异,不同地区所选用的食用菌栽培原料也各有差异,目前我国食用菌栽培的产区主要分布在福建、黑龙江、河南、河北、山东、浙江、江苏、广东和四川等省,黑龙江等东北地区主要以木屑、农作物秸秆等为主要配料;河北、河南、山东等主要以棉籽壳、玉米芯、木屑,配以少量麦麸、玉米粉为主要配料;浙江、福建、广东等地主要以稻草、牛粪等为主要配料。栽培完食用菌后配料布满菌丝,变得更加疏松柔软,主要是经过多种微生物作用后,纤维素、半纤维素和木质均被不同程度降解。

  1.2 食用菌菌渣的营养价值

  在食用菌采收之后,有大量的菌丝体和有益菌留在了菌棒上,并且在菌丝生长过程中通过酶解作用产生了多种糖类、有机酸类、酶和生物活性物质。菌渣中含有丰富的蛋白质、纤维素和氨基酸等。如棉籽壳菌渣中含有粗蛋白13.16%、粗脂肪4.20%、粗纤维31.56%、灰分10.89%。几种菌糠的主要营养成分如表1(略)所示。

  蘑菇渣中除了含有大量的菌丝体、蛋白质外,还含有铁、钙、锌、镁等微量元素,据测定,每0.5千克菇渣中含钙10.86g、磷3.6g、钾4.04g、钠8.7g、铜0.0049g、镁1.58g、铁0.69g、锌0.06g、锰0.0774 g。营养成分含量丰富,具有很高的研究利用价值。

  2 食用菌菌渣的利用现状

  我国食用菌菌渣每年产量巨大,近年来,国内外学者一直在探索合理利用食用菌菌渣的有效途径,研究一般都集中于以下几个方面:第一,食用菌菌渣用作农作物基肥,以自然堆制发酵为主,即将食用菌菌渣直接还田,能够起到改良土壤、增加土壤的通透性、改善理化性质、提高作物品质、增产增收的效果:第二.食用菌菌渣用作栽培基质,在对菌渣进行简单发酵处理后,将菌渣发酵产物与其它无机基质混合进行蔬菜或者花卉栽培,降低了生产成本,提高了产量和品质;第三,食用菌菌渣用作燃料,将出菇后的食用菌菌渣晒干收藏,用于菌种生产和熟料栽培时的灭菌燃料;第四,食用菌菌渣用作饲料添加剂;第五,食用菌菌渣用作原料基质再利用。

  2.1 食用菌菌渣用作食用菌再生产的配料

  由于不同食用菌对培养料的利用程度不同,一些培养料在栽培完食用菌后仍具有丰富的营养。如金针菇,由于出菇2潮~3潮后料内水分缺乏,菌丝的活力下降而难以出菇,而料内仍含有大量未被金针菇利用的营养成分。经测定,新鲜的金针姑菌渣含水45.3%、粗蛋白4.8%、粗脂肪1.9%、粗纤维28.19%,适于进一步利用,把25%的金针菇菌糠添加到棉籽壳中栽培平菇,发现平菇菌丝生长快,长势良好。万水霞(2009)在培养基培养料中加入30%秀珍菇菇渣栽培双孢蘑菇,生物学效率达到63%,比常规栽培料高出10%。陶陶等利用平菇菌渣栽培鸡腿菇的配方研究中,在配方中添加不超过35%的平菇菌渣,菌丝生长良好,前3潮生物学效率在126%以上。张永新(2006)用白灵菇菌糠栽培鸡腿菇.改变了1个菇棚一年只进行一季生产,原料只使用1次的现状,取得了明显的经济效益、社会效益和生态效益。Dilena G等认为,培养料经前茬菌物分解后,存在着较多的简单化合物,能被菌丝直接利用吸收,使菌丝快速生长,另外菌渣的持水性和物理性质都较棉籽壳好,更加有利于菌丝的生长和穿透。如今,在福建漳州等部分地区菇农也普遍采用草菇菌渣来生产双孢蘑菇,一方面替代了培养料一次发酵的工序;另一方面降低了生产成本,增加了整体经济效益。

  食用菌菌渣用作再生产配料可以节省成本,提高产量,值得大力推广。但是要合理选择二次栽培菌种,以充分利用培养料中的营养物质;再者要进行严格灭菌,以免造成二次污染;最后,为了达到最佳的利用效果,对于不同菌种的合理添加配方还需进一步研究。

  2.2 食用菌菌渣用作饲料

  通常,食用菌培养基质主要由棉籽壳、锯术屑、玉米芯、片蔗渣、农业秸杆(如稻草、麦秸、玉米秸等)、动物有机肥(如牛粪、鸡粪、羊粪等)构成。这些基质经过多种微生物的发酵作用营养价值丰富,纤维素、半纤维素和木质素等均已被很大程度地降解,粗蛋白、粗脂肪含量有了较大提高,特别是一般饲料缺乏的必需氨基酸以及铁、钙、锌、镁等微量元素含量也相当丰富,此外,菌渣中含有的蘑菇香味也使其具有良好的适口性,因此具有很高的饲料价值。

  把菌糠粉碎后,可以作为配料直接饲喂牲畜。研究表明用平菇菌糠饲喂奶牛、羊、昌图鹅仔鹅和獭兔等,可以降低饲料成本,日增重效果明显。李浩波等用菌糠饲料饲喂母猪发现,对窝均产活仔数、平均初生重、泌乳力和断奶周内返情率等繁殖性能的影响作用均呈显著正相关,并且以30%菌糠组对提高仔猪断奶成活率、降低仔猪腹泻等疾病和猪只定型行为发生的作用明显。

  另外,也有很多利用菌渣进行发酵饲料的研究,并且效果较好。李志香、蔡元丽(2003)以醋糟和棉籽壳为基质的菌糠废料,分别加入多种饲料酵母进行固体发酵,结果表明,不同基质的菌糠发酵饲料的粗蛋白质含量均高于20%,可作为禽畜功能型饲料予以开发利用。吴萍(2008)以废菌渣为主要原料,利用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和黑曲霉(Aspergillus niger)两菌株进行混合固态发酵生产单细胞蛋白饲料,培养120h,粗蛋白含量由发酵前的9.61%提高到23.28%。王一鸣(2007)采用单独培养和多菌共同发酵工艺,将菌渣生产为饲料蛋白质替代源,能提高免疫功能,促进动物的食欲,提高消化吸收率,从而促进动物的生长发育。菌糠中还含有一些代谢产物,如微量酚性物质、少量生物硷、黄酮及其甙粪,还含有肌酸、多肽、皂甙植物甾醇及三萜皂甙等化学物质,这些物质构成了抗病系统,能够提高畜禽的抗病能力。

  食用菌菌渣作为饲料或添加剂可取代麦麸、豆粕等常规饲料,具有一定安全性,能降低生产成本,有效缓解饲粮不足的矛盾,具有广阔的发展前景。但是在对于不同动物、最佳添加量、不同菌渣的搭配使用的效果等方面有待进一步的研究确定。

  2.3 食用菌菌渣用于堆肥

  食用菌菌渣是经过一次微生物分解后的剩余物料;含有多种菌体蛋白、代谢产物以及未被利用的营养物质,与其他农作物废弃物相比是良好的堆肥原料。然而专门针对食用菌菌渣堆肥工艺和参数控制的研究却很少,大多堆肥条件控制都参照好氧堆肥,且研究主要侧重于堆肥应用效果。

  熊小兴等利用菌渣发酵后制成有机肥进行小白菜小区试验,结果表明菇渣有机肥有助于改善小白菜的生物学性状,小白菜的叶片长、叶柄长和叶片宽等性状均优于常规施肥处理,增施菌渣有机肥可使小白菜增产11.2%,叶绿素含量提高9.3%,可溶性糖含量提高3.9%.营养品质得到显著改善。菌渣制成有机肥进行田间试验,结果表明施用食用菌菌渣能使水稻增产6.2%~8.3%,经济效益明显增加。将食用菌菌渣回填脐橙果园,对改良果园土质提高脐橙产量、优质果率有较明显效果。朱小平等用微生物加菌糠施于辣椒和菠菜上,结果表明,微生物加菌糠可以促进土壤养分转化,提高辣椒和菠菜的产量,增加营养元素吸收,以微生物加菌渣组合效果最好。袁玲、孙建华等在食用菌菌渣堆肥中接种高温纤维菌,对食用菌菌渣腐熟工艺条件进行研究,发现接种高温纤维菌后可使堆内温度迅速上升至45℃以_上,并可持续18d~20d,经过45d堆制,其总养分、有机质含量、pH值和外观形状等技术指标均达到有机肥料的标准(NY525-2002)。

  此外,经过发酵的菌渣配以一定比例的蛭石也可以作为栽培蔬菜幼苗的复合基质,实验表明,在番茄、甜椒、黄瓜等营养钵育苗试验中以菇渣作为复合基质,可以降低成本,提高产品品质,并且基质中菌渣的含量与牡苗指数有极显著的相关性。另外,E. Medina、C. Paredes等用不同比例菌渣作为基质栽培番茄、西葫芦和胡椒幼苗,结果发现,对盐分含量不敏感的番茄可以在任何比例基质上生长,对盐分含量中度敏感和比较敏感的西葫芦和胡椒幼苗,适合在双孢蘑菇菌渣和低含量平菇、香菇混合菌渣上生长。

  食用菌菌渣用于堆肥虽然具有广阔的前景,但也存在着一些问题。目前堆肥大多只是加入菌剂进行简单的发酵处理,所需堆肥时间较长,且堆肥过程中微生物的作用机理尚不清楚,不能够工厂化操作;个别堆肥结束后营养元素含量不均一,还需配以化学肥料使用。

  2.4 食用菌菌渣作为燃料

  食用菌培养料大都以木屑、棉籽壳、玉米芯、农业秸秆为主要原料,其肥料晒干后可以作为燃料。由于香菇栽培大多以木屑为主要培养料,因此香菇菌糠风干后可以做灭菌或菇棚加热的燃料,既节约能源,又节省投资,同时又减少了肥料造成的环境污染。平菇菌渣可以作为沼气发酵底物,发酵后的废渣又可以作为肥料,生物能利用较彻底。李娇将废菌棒及生物质能源通过气化炉气化产生可燃气体,49kg的废菌棒可持续燃烧6.5h,1500段废菌棒能灭菌3100段香菇菌棒,有效地利用了废菌棒的生物质能源。Karen N、Finney等比较了蘑菇渣堆肥和煤渣的两种热处理方法,结果发现,蘑菇渣和煤渣粉碎后1:1混合后用流化床方法处理可以使其燃烧率达到91.7%,有害气体排放量也明显降低,能够环保有效地解决这两种物质的环境危害。

  2.5 食用菌菌渣作为生态环境的修复材料

  目前,国内对食用菌菌渣的研究主要集中在栽培配料的再利用、动物饲料配料、堆肥利用等方面,但利用菌渣作为接种剂用于环境污染修复领域的报道却很少。食用菌是大型白腐类真菌,具有较高产漆酶(Laccase)能力,菌渣中不仅含有大量的菌丝体还具有较高漆酶活性。王德汉等对蘑菇菌渣中的漆酶及对2,4-二氯酚(DCP)去除做了初步研究,比较了几种不同菇渣的漆酶活性,结果发现,以0.5 mmol.L-1的ABTS为底物测定漆酶活性,秀珍菇菇渣漆酶活性为3602 U·g-1,具有生物修复的潜能;将2,4-二氯酚按一定比例添加到菇渣中,混匀后进行固体培养基培养,结果发现,菇渣对浓度为50 mg·kg-1的DCP去除率可达97.87%。Lau研究发现,蘑菇渣堆肥中含有木质素降解酶,在45℃下,蘑菇渣堆肥中漆酶活性为0.88U·g-1在75℃下,蘑菇渣堆肥中锰过氧化物酶(MnP)活性为:0.58 U·g-1。有机污染物的降解与菇渣中微生物机制有关。室温下1%的菌渣处理100 mg·L-1多环芳烃,其中对萘的降解达(82±4)%,对菲的降解有(59±3)%。Siu-Wai Chiu等用蘑菇渣堆肥来降解被石油污染的土壤,在1个月内发现石油污染物大量降低,有毒物质减少。Ribas LCC等研究姬松茸和香菇菌渣用于盆栽莴苣肥效试验时发现,香菇菌渣对土壤的修复作用显著,能够明显改善微生物多样性和酶活性,并对土壤中的除草剂等农药具有降解作用。宋法龙等用食用菌菌渣、秸秆、牛粪、污泥等农业废弃物代替泥炭,结果表明几种基质对草种发芽具有促进作用,生长2个月后平均高度大于8cm,覆盖率95%以上,可以作为优质廉价的护坡基质材料。刘宝勇等在食用菌废料对矿区复垦土壤的改良应用研究中发现,食用菌生产废料在培肥土壤和土壤重构中发挥了特有的作用,它在增加复垦土壤中各种微生物数量的同时,也增加了土壤中的有机质含量和肥力。

  食用菌菌渣具有独特的生物学特性,有一定降解难降解有机污染物的潜能,蘑菇渣作为生态环境修复材料已成为国外学者研究的热点,而国内对于蘑菇渣降解环境中的污染物的研究才刚开始。用蘑菇渣堆肥作为原位修复有机污染土壤具有成本低廉,多功能效果等特点,应用前景广阔。

  2.6 利用食用菌菌渣提取生物活性物质

  食用菌菌渣中含有糖类、有机酸类、酶等菌丝代谢产物,具有生态高值化利用的潜力,据报道平菇发酵液中的多糖物质对炭疽菌有抑制作用,高等担子菌水浸提液对植物侵染有抑制作用。研究显示,食用菌菌渣中的菌丝体在生长过程中能分泌一些激素类物质,故其浸出物的稀释液是一良好的植物激素。用食用菌菌渣的浸出物稀释液制成植物激素喷洒在农作物上能够促进发育,增加产量。此外,浸提液还可以使作物茎叶茁壮,防疫、抗病能力增强,对已感染叶斑病的植株,喷2次即有良好收效。食用菌生产过程中,菌丝体会不断地分泌各种胞外酶来分解秸秆和粪便以获取自身所需的营养和能量,菌渣中含有数量庞大、种类繁多的微生物群落,尤其含有较多对木质纤维有很强降解能力的真菌类微生物,即木质纤维素降解酶和各类水解酶。李顺鹏等采用生化方法将蘑菇渣磨碎,提取粗纤维素,每公斤干磨菇渣可提取粗纤维素酶11.06g;Ball也通过物理和化学的方法,从菌渣堆肥抽提液中回收了纤维素降解酶。Trejo-Her-nandez等用Tris-HCl缓冲液提取菌菇渣中的漆酶。

  目前,从菌渣中提取活性物质尚处于研究初级阶段,大多研究只是提取一种专一的活性物质,且需要精密的设备和完善的技术支撑,因此要用于大量生产还有很大难度。

  3 存在问题及前景展望

  食用菌菌渣具有丰富的营养价值和独特的生物学特性,已经成为国内外学者研究的热点。随着食用菌产业的蓬勃发展,食用菌菌渣资源充足,然而对于菌渣的有效利用还存在着较多问题,一方面,对于菌渣的研究不够深入透彻,用作饲料、堆肥等方面机理的研究还存在着诸多问题,有待于进一步研究确定;另一方面,对于食用菌菌渣的研究利用缺乏行业间的衔接与结合,大多只是针对一方而进行研究,对其利用有限,没有将菌渣各个方面的研究结合起来,对其综合高效地利用。

  随着食用菌菌渣的研究和利用,不仅可以变废为宝,而且减少了乱堆乱放所造成的环境污染,促进了食用菌产业向着良好、可持续发展方向转变;我国作为食用菌生产大国,每年有大量的食用菌菌渣产生,随着研究的进一步深入,将延续食用菌产业向下发展,开拓新的领域。

  卫智涛 周国英 胡清秀  《中国食用菌》2010年05期 转自:北京农业信息网

  常用计量单位符号 1、时间:d(天)、h(小时)、min(分)、s(秒)。 2、长度:km(千米)、m(米)、cm(厘米)、mm(毫米)。 3、面积:m2(平方米)、667m2(亩)、hm2(公顷)。 4、体积:m3(立方米)、L(升)、ml(毫升)、μl(微升)。 5、质量:t(吨)、kg(公斤 千克)、g(克)、mg(毫克)、μg(微克)。 6、浓度:mg/L、mg/kg(ppm,1×10-6)。

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