食用菌菌糠綜合利用研究進(jìn)展

彭濤 余水靜 程素

摘要 對(duì)食用菌菌糠用于食用菌栽培、肥料、飼料、新型能源和吸附劑等方面的研究進(jìn)行概述，提出其再利用時(shí)存在的問(wèn)題，并對(duì)菌糠綜合利用的前景提出展望。

關(guān)鍵詞 食用菌菌糠；綜合利用；乙醇；沼氣

中圖分類(lèi)號(hào) S181 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2016）09-078-03

Abstract We summarized the researches on the application of spent mushroom substrates in edible fungus cultivation，fertilizer，livestock feeding，new energy，adsorbent and so on.Some existing problems were proposed； and the prospect of comprehensive utilization of spent mushroom substrates was forecasted.

Key words Spent mushroom substrates（SMS）； Comprehensive utilization； Ethanol； Biogas

食用菌肉質(zhì)細(xì)嫩，味道鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富，含有大量人體必需氨基酸和微量元素，具有一定的保健作用[1]。我國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速且規(guī)模龐大。據(jù)中國(guó)食用菌協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2012年我國(guó)的食用菌產(chǎn)量為2 827萬(wàn)t[2]，每年都產(chǎn)生大量食用菌菌糠。食用菌菌糠（Spent mushroom substrates，SMS）是食用菌生產(chǎn)后廢棄的固體培養(yǎng)基，又稱(chēng)作下腳料、菌渣，是由菌絲體和木屑、棉籽殼、秸稈等組成的復(fù)合物，其營(yíng)養(yǎng)豐富，富含菌體蛋白，被稱(chēng)為菌糠蛋白。食用菌菌糠蛋白的含量高達(dá)12%～21%[3]。如果將菌糠隨意廢棄，不僅會(huì)給食用菌產(chǎn)地造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且也是一種資源的浪費(fèi)。因而，食用菌菌糠資源的綜合高效利用是保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源的共同需要，是食用菌生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。鑒于此，筆者從食用菌菌糠應(yīng)用于栽培食用菌、肥料、動(dòng)物飼料、新型能源、吸附劑等幾個(gè)方面對(duì)食用菌菌糠綜合利用進(jìn)行綜述，以期為今后更好地利用食用菌菌糠提供參考。

1 食用菌菌糠栽培食用菌

1.1 食用菌菌糠栽培雙孢蘑菇

菌糠作為食用菌栽培基質(zhì)，不僅能降低原料成本，而且還能提高食用菌產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。王志強(qiáng)等[4]利用無(wú)氧發(fā)酵后的平菇菌糠與消毒后的普通菜園土混合作為雙孢蘑菇栽培的覆土，使其單產(chǎn)提高13.6%，混合土壤的最大持水力達(dá)到51.3%。趙鳳良等[5]將廢菌糠和普通菜田土以4∶1的比例混合代替草炭土作為雙孢蘑菇的覆土不僅降低了生產(chǎn)成本，而且還達(dá)到了很好的增產(chǎn)效果。劉守華等[6]用菌糠代替糞肥作為雙孢菇的栽培基質(zhì)不僅減少了糞肥發(fā)酵產(chǎn)生的害蟲(chóng)問(wèn)題，而且還提高了雙孢菇的生物學(xué)轉(zhuǎn)化率。彭學(xué)文等[7]以平菇菌糠與牛糞的混合物為基質(zhì)栽培雙孢蘑菇，食用菌菌絲生長(zhǎng)速度快，長(zhǎng)勢(shì)好，產(chǎn)量高。

1.2 食用菌菌糠栽培平菇

利用廢棄菌糠栽培平菇的研究報(bào)道較多。解文強(qiáng)等[8]將白靈菇菌糠與棉籽殼以6∶4配比栽培平菇，平菇產(chǎn)量與棉籽殼相比差不多，這大幅度降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。張東雷等[9]研究發(fā)現(xiàn)，將金針菇菌糠以不同比例加入到以棉籽殼為主的培養(yǎng)基中，各試驗(yàn)組生物學(xué)效率比未添加菌糠的對(duì)照組高，試驗(yàn)組最高生物學(xué)效率最高達(dá)到了90%，而且生長(zhǎng)的平菇子實(shí)體與對(duì)照組差異不顯著?？梢?jiàn)金針菇菌糠和棉籽殼混合培養(yǎng)基栽培平菇是可行的。

1.3 食用菌菌糠栽培草菇、黑木耳

有關(guān)利用

食用菌菌糠培養(yǎng)其他菌類(lèi)的研究也是相當(dāng)多。巫鵬飛等[10]利用刺芹側(cè)耳菌糠作為培養(yǎng)基栽培草菇，與稻草栽培相比，其產(chǎn)量高49.17%，蛋白質(zhì)含量高3%。張娣等[11]利用靈芝廢棄菌糠培養(yǎng)黑木耳，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)廢菌糠含量為30%時(shí)，黑木耳產(chǎn)量最大，并且培養(yǎng)基的生物學(xué)轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高。

2 食用菌菌糠肥料與基質(zhì)

2.1 食用菌菌糠肥料

食用菌菌糠不僅含有豐富的有機(jī)質(zhì)，而且還含有多種礦質(zhì)元素。據(jù)測(cè)定分析，其有機(jī)質(zhì)含量15.66%，氮含量1.274%，磷含量0.211%，鉀含量1.45%，另外，還含有銅、鋅、鐵等多種微量元素[12]。利用食用菌菌糠作肥料施入土壤中，能增加土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，且能很好地改善土壤的通氣性和持水性。

Zhu等[13]將畢赤酵母FL7加至蘑菇菌糠中，經(jīng)過(guò)10 d的半固體發(fā)酵過(guò)程，微生物的細(xì)胞濃度增加至5.6×108，pH降低至4.0。大豆盆栽試驗(yàn)證明，畢赤酵母菌能夠很大地提高蘑菇菌糠生物肥料的肥力，具有巨大的應(yīng)用前景。林斌[14]對(duì)臍橙樹(shù)施加菌糠和沼渣2種有機(jī)肥，研究不同有機(jī)肥對(duì)臍橙產(chǎn)量和臍橙品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示，施加菌糠、沼渣2種不同有機(jī)肥后，臍橙的產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)均有明顯提高，并且可以豐富臍橙種植土壤的有機(jī)物成分，增加礦物質(zhì)元素含量，對(duì)種植土壤的理化性質(zhì)有改良作用。單建明等[15]對(duì)小白菜施加經(jīng)過(guò)一個(gè)月堆肥發(fā)酵的蘑菇菌糠，測(cè)量小白菜的生物學(xué)性狀和各種指標(biāo)，結(jié)果表明，增施蘑菇菌糠肥后，小白菜增產(chǎn)14.5%，可溶性糖類(lèi)的含量比未增施組的含量提高了14.2%，硝酸鹽含量降低19.1%，維生素C含量提高了223%。蘑菇菌糠肥能明顯增產(chǎn)并提高小白菜品質(zhì)，可在蔬菜種植上推廣使用。

2.2 食用菌菌糠基質(zhì)

食用菌菌糠也是作基質(zhì)的理想材料。張華微等[16]利用香菇菌糠種植玉米，研究表明，添加不同含量的菌糠對(duì)土壤孔隙度的改良效果不一，隨菌糠添加量增大土壤孔隙度也增大，在該改良的土壤上種植玉米，玉米的品質(zhì)與產(chǎn)量都有所增加。李加友等[17]將發(fā)酵后的蘑菇菌糠與蛭石混合用于種植辣椒和茄子，結(jié)果顯示，蘑菇菌糠與蛭石復(fù)配基質(zhì)的栽培效果與草炭土的相似，由于蘑菇菌糠的成本較低，可以作為園藝基質(zhì)的原料。張國(guó)勝等[18]利用雙孢蘑菇菌糠和平菇菌糠代替商品基質(zhì)中的草炭種植煙草，結(jié)果表明，未經(jīng)淋洗配制的基質(zhì)，煙草的出苗率比較低，且出苗后生長(zhǎng)不正常；而經(jīng)過(guò)淋洗配制的基質(zhì)，煙草出苗率高達(dá)77%和62%。說(shuō)明雙孢蘑菇菌糠和平菇菌糠能夠代替商品基質(zhì)中草炭作為園藝基質(zhì)原料。

3 食用菌菌糠飼料

食用菌菌糠含有豐富的菌絲蛋白、氨基酸和微量元素，而廢菌糠基質(zhì)中粗纖維含量有所下降，粗蛋白含量提高，并且具有氣味芳香、松軟可口等特點(diǎn)。將菌糠接種飼料發(fā)酵劑發(fā)酵制成動(dòng)物飼料，不僅可以充分利用菌糠資源，減少對(duì)環(huán)境的污染，達(dá)到變廢為寶的效果，而且不影響禽畜的生產(chǎn)性能，可降低飼養(yǎng)成本。

3.1 牲畜飼料

楊建春等[19]選取32頭1.5歲的西雜公牛進(jìn)行投喂含有不同比例杏鮑菇菌糠的混合飼料的育肥飼養(yǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，投喂添加5%、15%杏鮑菇菌糠的混合飼料，肉牛的日增重和經(jīng)濟(jì)效益與投喂不含菌糠的混合飼料飼養(yǎng)的對(duì)照組的肉牛日增重和經(jīng)濟(jì)效果差異不顯著，并且添加15%杏鮑菇菌糠的混合飼料飼喂的肉牛的經(jīng)濟(jì)效益明顯低于其他試驗(yàn)組和對(duì)照組。而添加10%杏鮑菇菌糠的混合飼料飼養(yǎng)肉牛的效果最好。

黃增利[20]利用粉碎的平菇菌糠作為飼料進(jìn)行育肥肉牛試驗(yàn)，試驗(yàn)中記錄試驗(yàn)組和對(duì)照組的肉牛日增重以及飼料的消耗情況，試驗(yàn)結(jié)果表明，投喂添加平菇菌糠的混合飼料的肉牛日增重比未添加平菇菌糠飼喂的肉牛日增重提高0.21 kg，經(jīng)濟(jì)效益提高了70.8%。這說(shuō)明在精飼料中添加平菇菌糠飼喂肉?？尚小?/p>

3.2 家禽飼料

胡連江等[21]進(jìn)行了菌糠飼料喂養(yǎng)肉鵝的試驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，投喂常規(guī)精飼料的肉鵝比投喂添加了菌糠的混合飼料的肉鵝體重增加3.1%～7.6%，體重差異不顯著，并且，投喂添加菌糠飼料的經(jīng)濟(jì)效益比投喂常規(guī)精飼料的經(jīng)濟(jì)效益高11.9%～22.0%，說(shuō)明添加菌糠的混合飼料喂養(yǎng)肉鵝可行。

4 食用菌菌糠轉(zhuǎn)化新型能源

4.1 生產(chǎn)乙醇

生物乙醇生產(chǎn)所用的原料為植物纖維類(lèi)，食用菌菌糠主要組分以木質(zhì)纖維素為主，兩者大致相同。木質(zhì)纖維轉(zhuǎn)化生物乙醇過(guò)程主要包括木質(zhì)纖維素原料預(yù)處理、纖維素和半纖維素的酶解糖化和發(fā)酵，最后是乙醇產(chǎn)品的純化[22-23]。多數(shù)食用菌為木腐菌類(lèi)型的白腐真菌，其含有降解纖維素和半纖維素的酶類(lèi)，所以種植食用菌后的基質(zhì)，完成了生物乙醇制備的微生物預(yù)處理過(guò)程。有些木腐型食用菌可直接將菌糠中纖維素降解轉(zhuǎn)化生成乙醇[24]。

Chikako等[25]使用釀酒酵母AM12對(duì)香菇菌糠進(jìn)行同步糖化和發(fā)酵過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中伴隨著蒸汽的產(chǎn)生。水萃取介質(zhì)暴露在20 atm的蒸汽中5 min，糖化率比未暴露在蒸汽中提高了20%，并且乙醇的濃度從23.8 g/L升高至100.0 g/L。說(shuō)明香菇菌糠經(jīng)過(guò)同步糖化和發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生蒸汽，用水萃取得到生物乙醇是一個(gè)高效的生物轉(zhuǎn)化乙醇的方法。

Teoh等[26]利用這一傳統(tǒng)廢料生產(chǎn)乙醇。由于基質(zhì)經(jīng)過(guò)蘑菇生長(zhǎng)過(guò)程，基質(zhì)中的木質(zhì)纖維得到有效分解，有利于酸解。通過(guò)添加70%濃度的高氯酸，能夠?qū)⒗w維素水解成葡萄糖，使其更適用于發(fā)酵過(guò)程。結(jié)果顯示，水解的最佳條件是在50 ℃的溫度下，處理10 min；每噸干菌糠能產(chǎn)生40 L的乙醇。

Oguri等[27]將杏鮑菇菌糠做預(yù)處理后進(jìn)行酶水解，產(chǎn)生葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和半乳糖，總糖含量高達(dá)59%。用畢赤酵母對(duì)酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，20%（w/V）底物濃度的酶水解產(chǎn)物發(fā)酵能夠得到最大的乙醇濃度為17.7 g/L和乙醇產(chǎn)量67.0%。

結(jié)果充分表明，杏鮑菇菌糠能夠作為生物乙醇生產(chǎn)的原料。

4.2 生產(chǎn)沼氣

生產(chǎn)沼氣原理為在厭氧環(huán)境下通過(guò)微生物發(fā)酵作用產(chǎn)生沼氣。食用菌菌糠含有大量木質(zhì)纖維素，在發(fā)酵過(guò)程中存在難以降解、容易酸化和耗時(shí)長(zhǎng)等缺點(diǎn)[28-29]。但國(guó)內(nèi)外仍有很多學(xué)者從事食用菌菌糠轉(zhuǎn)化沼氣的研究工作。

李亞冰等[30]利用食用菌菌糠作為原料，通過(guò)厭氧發(fā)酵工藝進(jìn)行產(chǎn)沼氣的試驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，食用菌菌糠不僅可以作為產(chǎn)沼氣的原材料，產(chǎn)氣潛力大，并且尿素可以大大提高沼氣的產(chǎn)量。

程輝彩等[31]用平菇菌糠作為生產(chǎn)沼氣的原料，確定試驗(yàn)參數(shù)：有機(jī)質(zhì)為6%～8%，碳氮比為（24～26）/1，初始pH為7.0～7.5，試驗(yàn)結(jié)果表明，平菇菌糠生產(chǎn)沼氣的能力與用牛糞為原料的產(chǎn)沼氣量相當(dāng)。

Bisaria等[32]比較菌糠種植前后C/N的變化，發(fā)現(xiàn)種植后的C/N較種植前低很多。將種植前后的菌糠進(jìn)行厭氧發(fā)酵后對(duì)比發(fā)現(xiàn)，種植后的菌糠甲烷產(chǎn)量較種植前的甲烷產(chǎn)量高，說(shuō)明食用菌菌糠的產(chǎn)甲烷能力比菌糠原料產(chǎn)甲烷的能力高。

5 食用菌菌糠吸附劑

食用菌菌糠表面含有豐富的羥基、氨基、羧基及磷酸基等活性基團(tuán)，可以絡(luò)合廢水中的金屬離子，也可以通過(guò)菌糠表面多孔結(jié)構(gòu)，對(duì)廢水進(jìn)行物理吸附[33-34]。

藏婷婷等[35]將黑木耳菌糠作為吸附劑，考察其對(duì)廢水中Cu2+的吸附效果，結(jié)果顯示，黑木耳菌糠極其容易吸附水中的Cu2+，并且菌糠表面的羥基、氨基、羧基等能有效與Cu2+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，最高吸附率達(dá)80.51%。這充分說(shuō)明黑木耳菌糠可以作為廉價(jià)的吸附劑。

6 食用菌菌糠綜合利用存在的問(wèn)題與展望

菌糠在用于栽培食用菌時(shí)，應(yīng)注意菌糠中的酸堿度以及化學(xué)感應(yīng)效應(yīng)等問(wèn)題；作為栽培園藝植物的基質(zhì)時(shí)，要考慮菌糠的鹽度以及菌糠肥力等問(wèn)題；用作禽畜飼料時(shí)，要注意菌糠不能染菌、防止發(fā)霉現(xiàn)象發(fā)生；生物乙醇生產(chǎn)中，沒(méi)有篩選出降解木質(zhì)纖維素的高效菌種，阻礙了生物乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

我國(guó)是食用菌生產(chǎn)大國(guó)，每年產(chǎn)生大量的菌糠。研發(fā)出高效利用菌糠的技術(shù)，可達(dá)到變廢為寶的目的。將栽培食用菌菌糠的再利用形成一條產(chǎn)業(yè)鏈不僅可以減少因菌糠造成的環(huán)境污染，而且還可提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展開(kāi)辟新的途徑。

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