金針菇意楊菌糠有機(jī)肥發(fā)酵的初步研究

林群英,張鋒倫，吳亮亮，孫曉明，吳素玲，張衛(wèi)明*

(1.南京野生植物綜合利用研究院，江蘇 南京 210042; 2.江蘇鴻豐果蔬食品有限公司，江蘇 宿遷 223700)

金針菇(Flammulinavelutipes)是我國(guó)當(dāng)前主栽食用菌品種之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年江蘇灌南工廠化純白金針菇產(chǎn)量躍居全國(guó)第一[1]。2013年，江蘇灌南金針菇經(jīng)國(guó)家質(zhì)檢總局批準(zhǔn)，正式成為地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品。江蘇省泗陽(yáng)地區(qū)，工廠化生產(chǎn)純白金針菇等食用菌已經(jīng)形成日產(chǎn)200多噸的規(guī)模。隨著金針菇產(chǎn)量的不斷攀升，產(chǎn)生的菌糠數(shù)量也十分驚人，且呈繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。在蘇北地區(qū)，意楊是主栽樹種，是栽培食用菌的理想原料。已有報(bào)道，意楊木屑已經(jīng)成功用于杏鮑菇、香菇、楊樹菇和鮑魚菇等[2-6]，同時(shí)，也用于金針菇的栽培[7]。金針菇產(chǎn)量大，產(chǎn)生的菌糠數(shù)量也數(shù)量巨大，盡管已被金針菇利用，菌糠仍然保留了豐富的營(yíng)養(yǎng)。而且，以意楊為主的培養(yǎng)料經(jīng)過金針菇菌絲的分解，一定程度上對(duì)木屑進(jìn)行了降解，更利于進(jìn)一步的利用。經(jīng)檢測(cè)，以意楊為主的金針菇菌糠含有粗蛋白8.82%[8]，還含有多種無機(jī)元素如鉀、鈣等，是有機(jī)肥制作的理想原料。食用菌菌糠已經(jīng)在土壤改良劑、微生物肥料載體、有機(jī)堆肥、無土栽培基質(zhì)等取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果[9-10]。但針對(duì)以意楊木屑為主的金針菇菌糠，利用生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)有機(jī)肥的應(yīng)用還未見報(bào)道。

本文針對(duì)意楊木屑為主的金針菇菌糠的成分特點(diǎn)，研究發(fā)酵培養(yǎng)基配方和發(fā)酵條件，以獲得最佳發(fā)酵條件，使菌糠轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)最高的有機(jī)肥。同時(shí)，在最佳發(fā)酵條件下，測(cè)定發(fā)酵過程中物理指標(biāo)和生化指標(biāo)如脲酶和纖維素酶，更深入揭示生物發(fā)酵動(dòng)態(tài)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

堆肥快速腐熟劑：購(gòu)自宜春強(qiáng)微生物科技有限公司。接種前先與米糠按1∶20的比例進(jìn)行混合，30 ℃下培育3天，進(jìn)行活化。

金針菇菌糠：金針菇子實(shí)體采收后的菌糠，以意楊木屑和玉米芯為主要組分，去除金針菇殘余子實(shí)體后，粉碎，過5目篩，在105 ℃下烘干2 h至恒重，備用。由江蘇鴻豐果蔬食品有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 發(fā)酵培養(yǎng)基配方篩選

意楊金針菇菌糠與麥麩和米糠按表1配制成4種培養(yǎng)基，水分調(diào)節(jié)至65%左右。按接種量為2%的比例接入堆肥快速腐熟劑，充分拌勻，裝入托盤，用保鮮膜封好，以減少培養(yǎng)過程中水分的散失。35 ℃下，培養(yǎng)30 d。在第4天至第10天，每2天對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行拌料通氣，采樣用于測(cè)定。培養(yǎng)終點(diǎn)時(shí)，采樣用于發(fā)芽率試驗(yàn)。各配方設(shè)置3個(gè)重復(fù)。

表1 金針菇菌糠發(fā)酵培養(yǎng)基配方篩選

1.2.2 接種量

按照1.2.1的方法，以配方3為培養(yǎng)基，接入2%、10%、14%等不同比例的接種量，考察接種量對(duì)發(fā)酵的影響。設(shè)置3個(gè)重復(fù)。

1.2.3 水分含量與pH測(cè)定

發(fā)酵培養(yǎng)物采樣后，進(jìn)行水分含量和pH測(cè)定，分別按NY/T 302-1995 有機(jī)肥料水分的測(cè)定，以及NY525-2012有機(jī)肥料中pH測(cè)定的方法進(jìn)行[11]。

1.2.4 種子發(fā)芽試驗(yàn)

吸取5 mL堆肥浸提液(新鮮樣品∶水=1∶10)于墊有濾紙的培養(yǎng)皿中，均勻放入10顆飽滿的黃豆種子，以蒸餾水作對(duì)照，每個(gè)處理 3 次重復(fù)，在25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h，測(cè)定種子發(fā)芽率和根長(zhǎng)，計(jì)算發(fā)芽指數(shù)GI[12]。

1.2.5 脲酶和纖維素酶

分別參照文獻(xiàn)方法進(jìn)行脲酶和纖維素酶的活性測(cè)定[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵培養(yǎng)基配方篩選

發(fā)酵培養(yǎng)基配方主要針對(duì)氮源進(jìn)行篩選。在4個(gè)配方中，以含有麥麩和米糠兩種混合氮源的配方3為最佳，GI為94%，其次是配方1和配方2，分別添加米糠和麥麩，其GI值為67%和62%(圖1)。添加氮源的配方均高于只有菌糠組成的配方(GI為54%)?？梢?，最適于菌糠發(fā)酵的配方為配方3，由金針菇意楊菌糠70%、米糠15%、麥麩15%組成。

圖1 不同發(fā)酵培養(yǎng)基配方的種子發(fā)芽指數(shù)比較

2.2 接種量對(duì)金針菇菌糠發(fā)酵的影響

接種量對(duì)金針菇菌糠有明顯的影響，接種量為2%時(shí)，發(fā)芽指數(shù)92%。隨著接種量的增加，菌糠發(fā)酵后的發(fā)芽指數(shù)并沒有隨之提高。接種量為10%和14%時(shí)，發(fā)芽指數(shù)均為87%(圖2)。因而，金針菇意楊菌糠發(fā)酵時(shí)僅需接入2%的腐熟劑。

圖2 不同發(fā)酵培養(yǎng)基配方的種子發(fā)芽指數(shù)比較

2.3 接種量對(duì)金針菇菌糠發(fā)酵過程中脲酶和纖維素酶活性的影響

接種量可影響金針菇菌糠發(fā)酵過程中脲酶和纖維素酶活性大小。接種量為2%時(shí)，脲酶活性最大，為17U。接種量為10%和14%時(shí)，脲酶活性分別是12U和13U(圖3)。而纖維素酶活性大小受接種量的影響較小，接種量為10%時(shí)，活性為9U，比接種量為2%和14%略高1U(圖3)。結(jié)果與發(fā)芽指數(shù)試驗(yàn)相一致，金針菇菌糠發(fā)酵的最佳接種量為2%。

圖3 不同接種量對(duì)脲酶和纖維素酶活性的影響

2.4 金針菇菌糠發(fā)酵過程中水分含量和pH的變化

在金針菇菌糠發(fā)酵過程中培養(yǎng)基的水分含量呈下降趨勢(shì)，經(jīng)過8天的發(fā)酵培養(yǎng)，由65%降到63%(圖4)。而培養(yǎng)基的pH則呈上升的趨勢(shì)，由6.6上升至最高值8.7。這可能是由于培養(yǎng)時(shí)間較短而導(dǎo)致的。

圖4 發(fā)酵培養(yǎng)過程中水分含量及pH的變化

2.5 金針菇菌糠發(fā)酵過程中脲酶和纖維素酶活性的變化

從圖5中可以看出，金針菇菌糠發(fā)酵過程中的脲酶活性先升高后降低，最大活性為21U，出現(xiàn)在第6天(圖5)，在第8天降到最低值，僅為8U。而纖維素酶活性最高值則出現(xiàn)在第8天，為10U，隨之下降至8U(圖5)。

圖5 發(fā)酵培養(yǎng)過程中脲酶和纖維素酶活性的變化

3 討 論

金針菇菌糠的再利用是實(shí)現(xiàn)循環(huán)種植的重要途徑，蘇北地區(qū)意楊資源豐富，以意楊木屑為主要原料進(jìn)行金針菇栽培是當(dāng)?shù)厥秤镁a(chǎn)業(yè)的特色與優(yōu)勢(shì)。利用以意楊木屑為主的金針菇菌糠進(jìn)行有機(jī)肥發(fā)酵，培養(yǎng)基組成和接種量等是影響發(fā)酵效果的重要因素。麥麩和米糠同時(shí)使用更能促進(jìn)菌糠的發(fā)酵，優(yōu)于單獨(dú)使用，這可能是由于來源不同的氮源含有更豐富的其他元素，能起到相互補(bǔ)充的效果。與氮源密切相關(guān)的另一因素是碳氮比(C/N)，耿富卿等人認(rèn)為C/N為25∶1最利于有機(jī)肥的發(fā)酵[14]，但有關(guān)金針菇意楊菌糠發(fā)酵的最佳C/N還沒見報(bào)道，是進(jìn)一步研究的重要內(nèi)容。發(fā)酵過程中各種酶活性是重要的指標(biāo)，是判斷發(fā)酵效果的重要依據(jù)[15-16]，在研究金針菇意楊菌糠發(fā)酵中，對(duì)脲酶和纖維素酶活性進(jìn)行測(cè)定，間接考察碳源和氮源的變化情況，這些酶活性變化規(guī)律與李琬等人的報(bào)道相一致[12]。可見，酶活性是比較可靠的檢測(cè)指標(biāo)，可作為評(píng)價(jià)發(fā)酵效果的重要依據(jù)。本文已初步篩選得合適的發(fā)酵配方和接種量，為了更好地利用金針菇意楊菌糠，有必要繼續(xù)對(duì)其他因素如腐熟劑種類、發(fā)酵溫度和發(fā)酵周期等進(jìn)行更全面的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)菌糠的肥料化目標(biāo)。

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