食用菌菌糠資源化利用的現(xiàn)狀與研究進(jìn)展

許子潔 王 晶 曹子健 胡 寶 鄭素月 王春霞

（河北工程大學(xué)園林與生態(tài)工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038）

食用菌因其營(yíng)養(yǎng)豐富，味道鮮美而備受青睞。近年來(lái)在政府一系列方針政策的指引下，我國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了前所未有的良好發(fā)展機(jī)遇，產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展迅速，已經(jīng)成為我國(guó)第五大種植產(chǎn)業(yè)[1]，食用菌產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的70%以上。隨著我國(guó)“一帶一路”政策的實(shí)施，非洲國(guó)家食用菌產(chǎn)業(yè)也開(kāi)始蓬勃發(fā)展[2]。

食用菌生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量菌糠，直接丟棄或燃燒，不僅浪費(fèi)資源，還造成極大的環(huán)境壓力[3]，阻礙產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因而科學(xué)高效地處理食用菌菌糠，實(shí)現(xiàn)廢物再利用，變廢為寶，十分重要。食用菌菌糠又稱菌渣，是以木屑、玉米芯、棉籽殼及稻草為主要原料栽培食用菌后的培養(yǎng)基剩余物[4]。菌糠中含有大量的菌絲體，富含氨基酸、多糖、纖維素及木質(zhì)素等有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分，具有很高的資源化利用價(jià)值[5]。廢棄的菌糠可在食用菌栽培中再次利用[6]，也可用作燃料、有機(jī)肥料，用于土壤環(huán)境改良等[7-9]。然而在實(shí)際生產(chǎn)中菌糠的利用率很低，很少真正形成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化處理。本文從食用菌菌糠再次用于栽培食用菌，及作為飼料、生態(tài)修復(fù)材料和化工材料等方面進(jìn)行闡述，并對(duì)其合理綜合利用提出建議。

1 食用菌菌糠資源化利用現(xiàn)狀

1.1 在食用菌栽培中的再利用

菌糠中存在大量的有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)成分，仍然可為某些食用菌生長(zhǎng)提供充足的營(yíng)養(yǎng)，利用效果甚至好于新料。蘇貴平等[10]將金針菇菌糠以不同比例添加到培養(yǎng)基質(zhì)中栽培雙孢蘑菇，發(fā)現(xiàn)當(dāng)菌糠的添加量為60%時(shí)，雙孢蘑菇的產(chǎn)量可比稻草栽培提高15%以上，生產(chǎn)利潤(rùn)提高約50%。研究發(fā)現(xiàn)，加入20%黑木耳菌糠提取液對(duì)榆黃蘑菌絲生長(zhǎng)具有顯著的促進(jìn)作用，加入60%菌糠提取液對(duì)平菇菌絲生長(zhǎng)具有明顯的促進(jìn)作用[11]。盧勇等[12]報(bào)道，以添加30%杏鮑菇菌糠的培養(yǎng)料栽培黑木耳，產(chǎn)量較對(duì)照增加16.5%，且成本降低。盛春鴿等[13]研究發(fā)現(xiàn)，以麻屑、豆秸和木耳菌渣為基質(zhì)主料栽培平菇，菌糠添加量為45%左右時(shí)，子實(shí)體產(chǎn)量高，經(jīng)濟(jì)效益較對(duì)照提高約25%。此外，還有利用香菇及白靈菇菌糠栽培平菇[14,15]，以平菇菌糠為基質(zhì)栽培靈芝[16]，以靈芝菌糠栽培黑木耳[17]等。

1.2 用作有機(jī)肥料和栽培基質(zhì)

肥料化是目前食用菌菌糠最有效的利用方式，能夠顯著改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤肥力；菌糠中殘余菌絲體分泌的活性物質(zhì)，還能抑制部分土傳性病害的發(fā)生。研究顯示，利用金針菇菌糠-啤酒渣有機(jī)肥種植馬鈴薯，產(chǎn)量增幅達(dá)30%～98%[18]；施用菌糠能夠顯著改善辣椒的品質(zhì)，使辣椒中的維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白等明顯提高，在菌糠的施用量為800 kg/667 m2時(shí)，辣椒產(chǎn)量可提高47.75%[19]。

1.3 用作優(yōu)質(zhì)飼料

菌糠非常適合用作飼料，其粗蛋白的含量較高，粗纖維含量較低，并且含有一般飼料中所缺乏的必需氨基酸及維生素等，質(zhì)地松軟，氣味芳香，將其添加到飼料中可提高畜禽抗病力等。菌糠可用作反芻動(dòng)物飼料，用杏鮑菇菌糠替代部分粗飼料飼喂荷斯坦牛，飼料成本較對(duì)照組降低5.87 元/(頭·d)[20]。菌糠可用作魚類飼料，在羅非魚飼料中添加適量的蛹蟲(chóng)草菌糠能夠顯著提高羅非魚的免疫力及生長(zhǎng)速度[21]。菌糠可用作禽類飼料，利用金針菇菌糠替代部分精料飼養(yǎng)昌圖鵝仔鵝，試驗(yàn)組比對(duì)照組每只鵝日增重提高4.48%，經(jīng)濟(jì)效益提高19.30%[22]。菌糠還可以用作其他動(dòng)物飼料，應(yīng)用杏鮑菇菌糠飼料可以提高幼兔生長(zhǎng)性能，降低料肉比及飼喂成本[23]。

1.4 用作生物質(zhì)能源

食用菌菌糠中含有大量的木質(zhì)纖維素，曬干后直接燃燒可用于菌袋滅菌或菇棚升溫，但該方法污染環(huán)境，不符合我國(guó)的環(huán)保政策，漸趨淘汰[1]?？蒲泄ぷ髡甙l(fā)現(xiàn)菌糠可以通過(guò)氧化、熱解、氣化產(chǎn)生相應(yīng)的燃料物質(zhì)，其中沼氣化是實(shí)現(xiàn)菌糠處理的重要手段。以酒糟、菌渣為原料進(jìn)行菌渣厭氧發(fā)酵制取沼氣，可實(shí)現(xiàn)高效發(fā)酵產(chǎn)出沼氣，具有預(yù)處理方式簡(jiǎn)便、啟動(dòng)迅速等優(yōu)點(diǎn)[24]。平菇菌糠可作為沼氣發(fā)酵原料，其產(chǎn)沼氣能力與牛糞相當(dāng)[25]。以水稻秸稈及金針菇菌糠為原料制取沼氣，可日產(chǎn)沼氣73.5 m3[26]。菌糠還具備作為第二代生物乙醇轉(zhuǎn)化基質(zhì)的潛力[27]，將香菇菌渣用纖維素酶和釀酒酵母進(jìn)行同步糖化發(fā)酵，可有效轉(zhuǎn)化為乙醇，轉(zhuǎn)化率達(dá)80%左右[28]；1 t 平菇菌糠大約可以生產(chǎn)150 kg 乙醇[29]。

1.5 用作生態(tài)修復(fù)材料

隨著水污染的日益嚴(yán)重，人們?cè)趯ふ腋咝Аh(huán)保的處理途徑。而菌糠中含有大量的菌絲體、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等，擁有巨大的比表面積和多種具有吸附作用的官能團(tuán)，如羥基、羧基、酚基等，是非常好的選擇。以菌糠自身的吸附特性為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性后應(yīng)用于廢水中銅離子和鎳離子的脫除，吸附能力提高，吸附速度加快[30]。菌糠處理低碳氮比廢水的研究發(fā)現(xiàn)，添加菌糠能夠使氨氮（TN）的去除率從46.9%提高到69.7%～93.0%，成本低、效率高，表明菌糠是一種非常有前途的脫氮碳源[31]。利用菌糠過(guò)濾處理染料溶液，菌糠對(duì)染料的脫色率達(dá)80%以上，并對(duì)染料污染體系的pH 有調(diào)節(jié)作用[32]。

此外，菌糠還田可以改良鹽堿耕地土壤的理化性狀，并提高土壤肥力。研究發(fā)現(xiàn)，菌糠搭配硫酸鋁對(duì)鹽堿地稻田養(yǎng)分有明顯的改良作用，改良處理稻田中有機(jī)質(zhì)、有效磷及堿解氮含量顯著升高[33]；改良劑與菌糠結(jié)合對(duì)新開(kāi)堿地稻田土壤性狀有優(yōu)化作用，能夠增加土壤陽(yáng)離子交換量（CEC）、速效鉀和有機(jī)碳（SOC）的含量，降低土壤酸化度、堿化度（ESP）等[34]。

1.6 用于獲取生物活性物質(zhì)

食用菌菌糠中含有糖類、有機(jī)酸類、生物活性酶等菌絲代謝產(chǎn)物，具有生態(tài)高值化利用的潛力。在最優(yōu)提取條件下，北蟲(chóng)草菌糠中蟲(chóng)草多糖的提取率為10.01%[35]。添加復(fù)合酶結(jié)合微波法，在最優(yōu)條件下，腐熟杏鮑菇菌糠的游離氨基酸的提取量能夠達(dá)到13.64 g/L，經(jīng)檢測(cè)有機(jī)質(zhì)含量符合肥料標(biāo)準(zhǔn)，表明杏鮑菇菌糠可用于生產(chǎn)氨基酸水溶肥[36]。以杏鮑菇菌糠為材料進(jìn)行漆酶的提取與純化，結(jié)果所得漆酶為單一純品，分子量大小約為44.3 ku，酶比活為6.233 U/mg，純化倍數(shù)為10.452，酶活回收率為16.640%[37]。研究發(fā)現(xiàn)，真姬菇菌糠多糖可抑制HBsAg 和HBeAg 的分泌，增強(qiáng)拉米夫啶的抗HBV DNA 功效，并可通過(guò)Stat3/Survivin 信號(hào)途徑抑制細(xì)胞的增殖[38]。另?yè)?jù)報(bào)道，可從香菇菌糠中提取菇類多糖、脂肪氨基酸、三十烷醇類等成分，研制出具多種功效的純天然、無(wú)污染的農(nóng)藥，對(duì)引起番茄、辣椒、黃瓜、煙草和馬鈴薯等多種植物病毒病有較強(qiáng)的抑制和殺滅作用[39]。

1.7 用作化工材料

科研工作者發(fā)現(xiàn)食用菌菌糠可用作化工材料。渠繼紅等[40]進(jìn)行了食用菌菌糠生物質(zhì)建筑保溫板性能的研究，發(fā)現(xiàn)隨菌糠摻量的增加，保溫板的抗壓強(qiáng)度先提高后降低；導(dǎo)熱系數(shù)先減小后增大，當(dāng)菌糠摻量為30%時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)最低。菌糠能夠用于制備包裝材料或乳酸[41-43]。

2 食用菌菌糠資源化利用存在的問(wèn)題

2.1 對(duì)食用菌菌糠資源化利用價(jià)值的認(rèn)知深度不夠

菌糠作為食用菌栽培的副產(chǎn)品，具有很高的利用價(jià)值，但大多食用菌種植者對(duì)此認(rèn)知不足而直接將菌糠丟棄和焚燒，不僅導(dǎo)致浪費(fèi)資源還嚴(yán)重污染環(huán)境，造成極大的環(huán)境壓力。

2.2 食用菌菌糠綜合利用技術(shù)不成熟

與國(guó)外相比較，我國(guó)對(duì)菌糠再利用的研究起步較晚，利用菌糠作為生物質(zhì)能源、化工材料及提取生物活性物質(zhì)等存在諸多問(wèn)題，且目前沒(méi)有具體的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，這些問(wèn)題制約了我國(guó)菌糠資源化利用的進(jìn)程。

2.3 菌糠再利用缺乏不同行業(yè)之間的合作

菌糠資源化利用涉及多個(gè)行業(yè)，而目前我國(guó)只有小范圍的一部分人員在探索，其他行業(yè)人員較少參與，導(dǎo)致菌糠的再利用研究不夠全面和深入。

3 食用菌菌糠資源化利用的建議

3.1 政府加大宣傳力度及資金支持

科研人員及相關(guān)政府部門應(yīng)當(dāng)加大宣傳力度，加強(qiáng)對(duì)種植戶及企業(yè)從業(yè)人員的培訓(xùn)及引導(dǎo)，使更多的人認(rèn)識(shí)到菌糠再利用的緊迫性及重要性。政府還可以給予種植戶及食用菌生產(chǎn)企業(yè)適當(dāng)補(bǔ)貼，鼓勵(lì)進(jìn)行菌糠的資源化利用。

3.2 加快菌糠資源化利用技術(shù)的研發(fā)與轉(zhuǎn)化

政府部門及企業(yè)應(yīng)當(dāng)高度重視菌糠資源化利用技術(shù)的研發(fā)與轉(zhuǎn)化，加大科研經(jīng)費(fèi)投入，吸引更多的科技人員加入到關(guān)鍵技術(shù)的研究中，并且鼓勵(lì)科研人員與企業(yè)進(jìn)行合作，使科研成果真正轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，以推動(dòng)菌糠再利用技術(shù)的快速發(fā)展。

3.3 加強(qiáng)各行業(yè)之間的合作

菌糠的資源化利用涉及多方面及多行業(yè)，應(yīng)將各方面的研究結(jié)合起來(lái)，積極配合，協(xié)同進(jìn)行，共同做好菌糠的資源化利用，使資源得以良性循環(huán)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié) 語(yǔ)

我國(guó)堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展的路線，要實(shí)現(xiàn)物質(zhì)資源的高效利用和經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的逐步轉(zhuǎn)型，農(nóng)業(yè)廢棄物的利用受到越來(lái)越多的關(guān)注。近年來(lái)我國(guó)乃至全世界食用菌產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，產(chǎn)量逐年上升。食用菌產(chǎn)業(yè)的不斷壯大導(dǎo)致菌糠大量產(chǎn)生，處理不當(dāng)易出現(xiàn)負(fù)面效應(yīng)。如何高效利用這些菌糠成為全產(chǎn)業(yè)面臨的重要問(wèn)題。因此，應(yīng)做好食用菌菌糠的資源化利用，與種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和工業(yè)等產(chǎn)業(yè)有機(jī)結(jié)合，最大限度提高菌糠的利用率，使資源得以良性循環(huán)，變廢為寶，促進(jìn)食用菌產(chǎn)業(yè)健康、綠色及快速發(fā)展。