不同處理菌糠發(fā)酵特性研究

張慶華 趙新海 鐘麗娟 關(guān)艷麗

（遼寧省微生物科學(xué)研究院，遼寧朝陽(yáng)122000）

菌糠（渣）是指栽培食用菌后的廢渣，其中含有大量的粗纖維、木質(zhì)素和菌絲體，還含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、碳水化合物、維生素和微量元素。目前大部分食用菌菌糠得不到及時(shí)處理，這不僅給農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成污染，而且會(huì)給之后的食用菌栽培帶來(lái)很大隱患。菌糠的資源化利用不僅可以解決其對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，而且可變廢為寶、生產(chǎn)有用物質(zhì)，進(jìn)一步提高食用菌產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展水平。研究以菌糠為主料進(jìn)行堆肥化處理，監(jiān)測(cè)不同階段的溫度、pH、纖維素及木質(zhì)素含量的變化，為下階段的菌糠發(fā)酵工藝提供技術(shù)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料①菌糠：香菇菌糠，取自遼寧省微生物科學(xué)研究院，栽培主料為木屑）；

平菇菌糠1，遼寧省微生物科學(xué)研究院，栽培主料為玉米芯）、平菇菌糠2，取自朝陽(yáng)市龍城區(qū)聯(lián)合鎮(zhèn)，栽培主料為玉米芯）。②菌種：康寧木霉、酵素菌（山東濰坊島本微生物技術(shù)研究所）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 配方設(shè)計(jì) 詳見(jiàn)表1。

表1 不同處理菌糠初始水分和p H

1.2.2 發(fā)酵方法 菌糠650 kg，1∶2加水，潤(rùn)水過(guò)夜后，加10%氮源，1%菌種。料堆長(zhǎng)1.5 m、寬1.5 m、高1.0 m，料堆好后，用塑料膜蓋嚴(yán)。定期取樣檢測(cè)。

1.2.3 測(cè)定方法

1.2.3.1 pH測(cè)定 將各樣品按1∶10加入去離子水，160 r/min搖床震蕩20 min后，用Star A211臺(tái)式pH測(cè)量?jī)x測(cè)量pH。

1.2.3.2 酶活力定性測(cè)定 將上述測(cè)pH的液體，用脫脂棉過(guò)濾后裝入試管中，每支試管放入1 cm×6 cm的濾紙條，30℃放置48 h，觀察濾紙條的崩解情況。

1.2.3.3 纖維素、木質(zhì)素含量的測(cè)定 采用范氏法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 第一次翻料時(shí)的物料外觀及微生物的生長(zhǎng)情況詳見(jiàn)表2。

由表2可見(jiàn)，1～4號(hào)物料初始pH為6左右，有利于真菌生長(zhǎng)，菌絲生長(zhǎng)旺盛，下層因透氣性不好生長(zhǎng)微弱，同時(shí)1～4號(hào)中心部位有咸酸味，pH的檢測(cè)也證明了這一點(diǎn)，1～4號(hào)下層的pH分別為3.94、3.97、4.94、4.62，而上層分別為 4.68、4.32、7.20 和7.56。5～8號(hào)初始pH8～9，有利于細(xì)菌生長(zhǎng)，中心缺氧部分惡臭，物料呈綠色，堆料前后pH變化不大。

2.2 菌糠發(fā)酵過(guò)程溫度變化1～4號(hào)溫度變化幅度不大，堆料72 h 1～4號(hào)達(dá)到60℃，5～8號(hào)96 h達(dá)到60℃。堆積33 d時(shí)，物料溫度仍能達(dá)到50～50℃，而5～8號(hào)堆積33 d時(shí)溫度為34～42℃。1～4號(hào)物料溫度始終高于5～8號(hào)。1～4號(hào)最高溫度分別為64℃、68℃、68℃、70℃，5～8號(hào)的最高溫度為64℃、60℃、59℃、63℃，能有效殺滅病菌。前4種菌糠是室內(nèi)試驗(yàn)研究的菌糠，因出菇潮次少，營(yíng)養(yǎng)豐富，所以高溫維持時(shí)間較長(zhǎng)。（圖1、圖2）。

表2 堆料一周的物料外觀及微生物生長(zhǎng)情況

圖1 1～4號(hào)物料溫度變化曲線

圖2 5～8號(hào)物料溫度變化曲線

2.3 菌糠發(fā)酵過(guò)程pH變化堆料過(guò)程中，1～8號(hào)pH都呈上升趨勢(shì)，1號(hào)：4.23～4.78；2號(hào)：4.03～4.62；3號(hào)：6.08～6.40；4號(hào)：5.27～7.06；5號(hào)：7.96～8.50；6號(hào)：8.11～8.59；7號(hào)：7.86～8.49；8號(hào)：7.96～8.38。

圖3 菌糠發(fā)酵過(guò)程中p H變化

2.4 不同階段物料纖維素酶活力變化前四次取樣1號(hào)和2號(hào)對(duì)濾紙崩解較好，其余不明顯。

到第五次和第六次取樣時(shí)，2號(hào)酶活力明顯減弱，5號(hào)和6號(hào)酶活力略有增強(qiáng)。

從定性分析結(jié)果看，接種木霉的2號(hào)的纖維素酶活力并無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)，且后期酶活力變小，有待于用定量方法測(cè)定。不同物料的纖維素酶活力大小也說(shuō)明各物料菌群的差異。

表3 2～6次翻料時(shí)的纖維素酶活力

2.5 菌糠發(fā)酵過(guò)程中纖維素含量、木質(zhì)素含量的變化菌糠在整個(gè)降解過(guò)程中，纖維素含量在逐漸降低，在堆積33 d時(shí)，纖維素由20.46%下降到12.24%，下降了40.17%。木質(zhì)素不降反升，主要是由于秸稈降解、失水等因素造成物料失重，導(dǎo)致木質(zhì)素相對(duì)含量上升，這也說(shuō)明木質(zhì)素在短期內(nèi)很難發(fā)生降解。下一步研究引入木質(zhì)素降解菌黃孢原毛平革菌、東方栓菌和裂褶菌等加速木質(zhì)素的快速降解。

表4 處理1不同階段纖維素含量及木質(zhì)素含量的變化

3 小結(jié)與討論

通過(guò)以上研究，菌糠發(fā)酵具有以下特性。

從升溫的過(guò)程看，無(wú)機(jī)氮源可以代替有機(jī)氮進(jìn)行菌糠的發(fā)酵處理，有利于菌糠工藝的控制。

堆肥2周時(shí)，纖維素降解率為41%，這說(shuō)明大部分纖維素在菌糠發(fā)酵前期就很快被利用。可以通過(guò)縮短發(fā)酵周期，降低生產(chǎn)成本。

此次發(fā)酵試驗(yàn)高溫維持時(shí)間較長(zhǎng)，物料損失嚴(yán)重，下一步通過(guò)降低碳氮比，縮短高溫維持時(shí)間，減少失重，可大大降低生產(chǎn)成本。

通過(guò)纖維素酶活力顯示，發(fā)酵后的香菇菌糠酶活力較強(qiáng)，下一步研究可將香菇菌糠開(kāi)發(fā)成反芻動(dòng)物的飼料。