利用黑木耳菌渣進(jìn)行工廠化栽培黑木耳研究

高瑜，王真珍，尚秉眾，宋錦浩，賀曉龍，姜文婷，陳國(guó)梁*

（1.延安大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院；2.陜西省紅棗重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 延安 716000）

中國(guó)黑木耳種植區(qū)域廣泛，大部分省市均有栽培，但主要種植區(qū)域集中在東北及中東部地區(qū)。2018年僅黑龍江和吉林兩省木耳產(chǎn)量（干品）為47.6萬(wàn)t，占全國(guó)總產(chǎn)量的70.62%，產(chǎn)菌渣約200萬(wàn)t［1］。隨著黑木耳產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，加劇了木材資源的消耗，進(jìn)一步激化“菌林”矛盾，進(jìn)而推動(dòng)生產(chǎn)原料-木屑價(jià)格的持續(xù)上漲。同時(shí)產(chǎn)生的菌渣不當(dāng)處理，將給環(huán)境保護(hù)帶來(lái)極大的壓力，也給生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)負(fù)擔(dān)［2-4］。目前，對(duì)菌渣開(kāi)發(fā)再利用的研究主要在肥料［5］、飼料［6］、配料/基質(zhì)［7-8］、燃料［9-11］、修復(fù)/吸附材料［12-19］、提取原料等方面［20-22］，且大都停留在實(shí)驗(yàn)室階段或在生產(chǎn)中能夠應(yīng)用得極少，致使菌渣的實(shí)際產(chǎn)出量遠(yuǎn)大于實(shí)際使用量［4，23-26］。為此，用黑木耳菌渣替代栽培料中的木屑并進(jìn)行機(jī)械化制袋，開(kāi)展工廠化栽培黑木耳試驗(yàn)，探索黑木耳菌渣循環(huán)再利用及其添加量對(duì)輸送機(jī)、打包機(jī)等設(shè)備的影響，為利用菌渣進(jìn)行工廠化生產(chǎn)提供示范，推動(dòng)食用菌產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 供試菌株

東北地區(qū)主栽黑木耳菌株品種“黑威2號(hào)”由黑龍江省科學(xué)院微生物研究所提供。

1.2 栽培原料及栽培基質(zhì)

黑木耳菌渣由拜泉縣鑫鑫菌業(yè)有限公司提供；雜木屑購(gòu)自內(nèi)蒙古阿榮旗林場(chǎng)；麥麩購(gòu)自海倫市自強(qiáng)糧食加工有限公司；石膏和白灰購(gòu)自佳木斯市石化建筑材料有限公司。栽培基質(zhì)配方對(duì)照組編號(hào)為CK、實(shí)驗(yàn)組編號(hào)為T(mén)1，T2，T3，T4，T5（用菌渣代替CK中木屑質(zhì)量的10.0%、20.0%、30.0%、40.0%、50.0%），具體成分的質(zhì)量百分比含量（簡(jiǎn)稱含量）見(jiàn)表1。

表1 黑木耳栽培基質(zhì)各成分的含量表

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 培養(yǎng)基質(zhì)基本營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

參照GB/T 6192—2008［27］，以黑木耳菌渣和CK測(cè)定其總氮、總碳含量。

2.2 菌渣添加量對(duì)生產(chǎn)設(shè)備工作影響測(cè)試

將培養(yǎng)料進(jìn)行工廠機(jī)械自動(dòng)化制作菌包，通過(guò)觀測(cè)設(shè)備連續(xù)工作時(shí)間、菌包制作量及維護(hù)時(shí)間等確定其對(duì)設(shè)備工作的影響，測(cè)試在拜泉縣鑫鑫菌業(yè)有限公司完成。

2.3 黑木耳栽培試驗(yàn)

每組配方制備1 000袋。按常規(guī)方法進(jìn)行黑木耳栽培試驗(yàn)，從中隨機(jī)選取一定數(shù)量的菌袋進(jìn)行下列指標(biāo)測(cè)量統(tǒng)計(jì)，栽培試驗(yàn)在拜泉縣鑫鑫菌業(yè)有限公司完成。

2.3.1 菌絲生長(zhǎng)情況觀測(cè)

1）菌絲生長(zhǎng)勢(shì)與生長(zhǎng)速度觀測(cè)：生長(zhǎng)勢(shì)用目測(cè)法以菌絲的密度、粗細(xì)和顏色為觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行；以菌種萌發(fā)起始至菌絲長(zhǎng)出袋壁的時(shí)間作為菌絲生長(zhǎng)速度進(jìn)行測(cè)量，期間以固定間隔時(shí)間將菌包橫切測(cè)量菌絲的生長(zhǎng)半徑，求其平均值。

2）透壁、滿袋時(shí)間測(cè)量：透壁時(shí)間以菌種萌發(fā)到菌絲長(zhǎng)至袋壁的平均時(shí)間計(jì)；滿袋時(shí)間以接種到菌絲全部長(zhǎng)滿菌袋培養(yǎng)料的平均時(shí)間計(jì)。

基于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以下僅對(duì)T1、T2、T3配方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.3.2 生長(zhǎng)周期及子實(shí)體形態(tài)觀測(cè)

每組隨機(jī)抽取10袋菌包，生長(zhǎng)周期（含滿袋、出芽、采摘、轉(zhuǎn)潮等環(huán)節(jié)）以接菌到出菇結(jié)束的平均時(shí)間計(jì)。隨機(jī)抽取50個(gè)子實(shí)體，觀測(cè)耳片橫/豎徑、厚度，耳片筋脈及其邊緣光滑度等子實(shí)體形態(tài)。

2.3.3 產(chǎn)量、生物轉(zhuǎn)化率及出芽數(shù)測(cè)量

每組隨機(jī)抽取50個(gè)菌包，采收三茬耳并按照下式計(jì)算產(chǎn)量和生物轉(zhuǎn)化率：產(chǎn)量/g=平均出耳數(shù)×單耳平均重量；生物轉(zhuǎn)化率%=子實(shí)體鮮品產(chǎn)量/培養(yǎng)料干重×100%；出芽數(shù)為三茬耳的子實(shí)體平均數(shù)。

2.4 子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)成分、氨基酸及礦物質(zhì)含量測(cè)定

基于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，只將CK與T2配方生產(chǎn)的子實(shí)體送由華測(cè)檢測(cè)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，參照國(guó)標(biāo)進(jìn)行相關(guān)物質(zhì)含量測(cè)定。

3 結(jié)果與分析

3.1 菌渣營(yíng)養(yǎng)成分

菌渣中總氮、總碳含量分別為5.08%、40.52%，與CK相比分別低0.17%，2.32%，無(wú)顯著差異，可部分替代木屑栽培黑木耳試驗(yàn)。

3.2 菌渣添加量對(duì)菌包自動(dòng)化制作的影響

與CK相比，菌渣添加量≤T3時(shí)設(shè)備連續(xù)工作時(shí)間、菌包制作量及維護(hù)時(shí)間無(wú)明顯變化，而添加量在T4、T5時(shí)設(shè)備連續(xù)工作時(shí)間依次減少240 min、360 min，菌包制作量每臺(tái)每天依次減少1 200袋，2 400袋，維護(hù)時(shí)間每天平均延長(zhǎng)30 min、60 min，與對(duì)照均存在顯著差異（表2）?？梢?jiàn)，僅從設(shè)備使用考慮，菌渣添加量應(yīng)以T3為上限。

表2 菌渣添加量對(duì)機(jī)械自動(dòng)化制作菌包的影響

3.3 菌絲生長(zhǎng)情況

菌絲的生長(zhǎng)勢(shì)與CK相比，T1、T2、T3無(wú)明顯差異，但從T4開(kāi)始減弱，T5最弱；菌絲滿袋時(shí)間在30 d~47 d之間（表3）且隨菌渣的添加量增加先縮短后延長(zhǎng)，與CK相比差異顯著。其中滿袋時(shí)間T2最短（30 d），T5最長(zhǎng)（47 d）?？梢?jiàn)菌渣添加量對(duì)菌絲生長(zhǎng)勢(shì)和菌包滿袋時(shí)間均有影響。菌絲透壁時(shí)間在14~24 d，隨菌渣添加量的增加呈先縮短后延長(zhǎng)的趨勢(shì)，T2最短（14 d），T5最長(zhǎng)（24 d）；菌絲生長(zhǎng)速度在0.15~0.35 cm/d之間，隨菌渣添加量的增加呈先上升后下降趨勢(shì)（圖1）。在4~16 d，菌絲生長(zhǎng)速度T1~T3均快于CK，T4、T5慢于CK。綜合比較T2的透壁時(shí)間最短、生長(zhǎng)速度最快?？梢?jiàn)僅從菌絲生長(zhǎng)情況看，黑木耳菌渣可作為黑木耳栽培培養(yǎng)料再利用，且添加含量≤30%時(shí)均可促進(jìn)其菌絲生長(zhǎng)。

表3 不同培養(yǎng)基質(zhì)上黑木耳菌絲的生長(zhǎng)情況

圖1 不同培養(yǎng)基質(zhì)上黑木耳菌絲透壁時(shí)間及生長(zhǎng)速度對(duì)比圖

3.4 菌渣添加量對(duì)生長(zhǎng)周期及子實(shí)體形態(tài)的影響

菌絲封口時(shí)間6~10 d且隨菌渣添加量的增加呈上升趨勢(shì)，其中CK時(shí)間最短（6 d）；出耳線時(shí)間9~15 d，出芽時(shí)間11~18 d，開(kāi)片時(shí)間26~32 d，生長(zhǎng)周期145~171 d，4個(gè)環(huán)節(jié)中T2用時(shí)均最短，較CK分別少6 d、7 d、6 d、26 d（表4），且隨菌渣添加量的增加均呈先縮短后延長(zhǎng)的趨勢(shì)。菌渣對(duì)黑木耳菌絲封口、出耳線、出芽、開(kāi)片時(shí)間及生長(zhǎng)周期均有顯著影響，綜合分析T2組較優(yōu)。

生產(chǎn)的鮮耳片橫、縱徑，厚度分別為33.9~36.5 mm、46.0~48.7 mm、1.16~1.44 mm。其中縱橫徑T2最長(zhǎng)，厚度T2與T3最厚，與CK橫徑、縱徑、厚度相比差異顯著（表5）。T2、T3鮮耳筋脈多于T1和CK，鮮耳邊緣光滑度CK優(yōu)于T1、T2、T3。

3.5 菌渣添加量對(duì)產(chǎn)量、生物轉(zhuǎn)化率及出芽的影響

鮮黑木耳產(chǎn)量在537.63~588.67 g/袋，生物轉(zhuǎn)化率89。66%~98.08%之間，出芽數(shù)132.80~167.33個(gè)/袋，且隨菌渣添加量的增加均呈先上升后下降的趨勢(shì)（表6）。其中產(chǎn)量、生物轉(zhuǎn)化率、出芽個(gè)數(shù)均T2最高，綜合分析T2較優(yōu)且與CK、T1、T3存在顯著差異。

表4 不同培養(yǎng)基質(zhì)上黑木耳生長(zhǎng)情況分析表

表5 不同培養(yǎng)基質(zhì)上黑木耳子實(shí)體形態(tài)統(tǒng)計(jì)分析表

表6 不同培養(yǎng)基質(zhì)上黑木耳產(chǎn)量、生物轉(zhuǎn)化率及出芽數(shù)統(tǒng)計(jì)分析表

3.6 子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)成分、氨基酸及礦物質(zhì)含量

經(jīng)測(cè)定蛋白質(zhì)、脂肪、粗多糖、氨基酸總量、粗纖維等5種營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)現(xiàn)，脂肪、粗纖維含量CK和T2相同，蛋白質(zhì)T2比CK略低外，粗多糖、氨基酸總量高于CK（表7）。菌渣添加提高了多糖和氨基酸含量。

表7 兩種培養(yǎng)基質(zhì)上的黑木耳營(yíng)養(yǎng)成分含量

黑木耳子實(shí)體共檢出15種氨基酸，其中有7種必需氨基酸（表8）。15種氨基酸含量均T2>CK，表明氨基酸沒(méi)有因?yàn)榧尤牒谀径档停炊杂刑岣咔页术r味的谷氨酸和天冬氨酸含量最高。

表8 兩種培養(yǎng)基質(zhì)上的黑木耳氨基酸含量

通過(guò)對(duì)鋁、鈣和鐵礦質(zhì)元素進(jìn)行檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)CK與T2的黑木耳中鐵、鈣和鋁的含量相當(dāng)，無(wú)差異（表9）。

表9 兩種培養(yǎng)基質(zhì)上黑木耳礦質(zhì)元素含量

3.7 經(jīng)濟(jì)效益分析

黑木耳菌渣成本50元/t，木屑的價(jià)格600元/t，勞工費(fèi)用每10 d約0.046元/袋。T2菌渣代替木屑的量20%，較CK生長(zhǎng)周期縮短約26 d，產(chǎn)量平均增加51 g/袋。因此T2較CK產(chǎn)值增加0.38元，生產(chǎn)成本降低0.32元，凈利潤(rùn)增加0.70元/袋（表10）。

表10 兩種培養(yǎng)基質(zhì)上黑木耳生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益核算表

4 討論

研究表明，用黑木耳菌渣替代39%~40%的木屑進(jìn)行人工制作菌包栽培黑木耳是可行的且效果最 佳［25，27］。但是，當(dāng)其添加量大于木屑質(zhì)量的30.0%時(shí)，由于受其黏附作用使得機(jī)械設(shè)備連續(xù)工作時(shí)間、菌包制作量依次變小，機(jī)械維護(hù)時(shí)間延長(zhǎng)，對(duì)自動(dòng)化制作菌包有顯著影響。再?gòu)木z生長(zhǎng)勢(shì)、滿袋時(shí)間、透壁時(shí)間、生長(zhǎng)速度等情況看，添加含量≤30%的木屑時(shí)均有促進(jìn)作用。因此，綜合設(shè)備使用效率及菌絲生長(zhǎng)情況，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中僅選擇了T1、T2、T3三種配方進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測(cè)試。結(jié)果3種配方對(duì)黑木耳的生長(zhǎng)周期、產(chǎn)量、生物轉(zhuǎn)化率、出芽及子實(shí)體形態(tài)等均有顯著影響。綜合衡量，T2配方不僅不影響機(jī)械設(shè)備使用效率、還縮短了生產(chǎn)周期，而且產(chǎn)量、生物轉(zhuǎn)化率、出芽個(gè)數(shù)T2均最高。同時(shí)，T2配方所生產(chǎn)的子實(shí)體的基本營(yíng)養(yǎng)成分、礦質(zhì)元素及氨基酸含量較CK均未降低，子實(shí)體形態(tài)無(wú)明顯變化，故可作為菌渣再利用工廠化生產(chǎn)黑木耳的優(yōu)選配方。

5 結(jié)論

通過(guò)自動(dòng)化制包實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)黑木耳菌渣添加量≤30%時(shí)，生產(chǎn)設(shè)備可正常運(yùn)行，同時(shí)在生長(zhǎng)周期、產(chǎn)量、生物轉(zhuǎn)化率與出芽數(shù)及子實(shí)體形態(tài)等方面均顯著好于對(duì)照。所生產(chǎn)的黑木耳子實(shí)體的基本營(yíng)養(yǎng)成分、礦質(zhì)元素及氨基酸含量與對(duì)照均無(wú)顯著差異。進(jìn)一步就其經(jīng)濟(jì)效益與CK相比：T2配方生產(chǎn)周期縮短26 d，平均鮮耳產(chǎn)量提高51.04 g/袋、原料成本降低0.10元/袋、產(chǎn)值增加0.38元/袋、人工費(fèi)用節(jié)約0.12元/袋，在提高勞工效率、物資周轉(zhuǎn)率及降低能耗（水、電等）、物質(zhì)折舊等方面可節(jié)約0.10元/袋。綜合衡量，T2配方（木屑65.20%、黑木耳菌渣16.30%、豆餅3.00%、麩皮13.00%、輕質(zhì)碳酸鈣1.50%、白灰1.00%）可作為工廠化生產(chǎn)黑木耳的優(yōu)良配方，即利用黑木耳菌渣部分替代20%的雜木屑進(jìn)行工廠化栽培黑木耳是可行的。該研究為菌渣工廠化生產(chǎn)再利用提供了范例，可有效降低菌渣污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)，緩解原材料市場(chǎng)供不應(yīng)求的現(xiàn)狀，擴(kuò)大自然條件下的黑木耳的栽培區(qū)域，為食用菌的綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。