香菇菌糠發(fā)酵過程中微生物及營養(yǎng)成分變化研究

●周世杰（淮安生物工程高等職業(yè)學(xué)校 江蘇 淮安 223200）

菌糠是用木屑和秸稈等原料栽培食用菌后得到的廢棄基質(zhì)，主要為粗蛋白、木質(zhì)素、纖維素以及半纖維素構(gòu)成的復(fù)合物，具有多孔結(jié)構(gòu)的特性。菌糠的成分配方?jīng)Q定粒徑的大小，含水量在30%～50%，干基的有機(jī)質(zhì)含量占整體質(zhì)量的40%～60%。木質(zhì)纖維是菌糠的重要組成結(jié)構(gòu)，含有大量的K、P、N等元素，還有S、Mg、Ca等微量元素以及少量的Mn、B、Zn、Cu等元素，這些元素能夠在厭氧發(fā)酵的過程中為微生物提供所需營養(yǎng)。研究表明，發(fā)酵原料的營養(yǎng)成分含量越高，菌糠木質(zhì)素含量越低，沼氣產(chǎn)生的效果越好。甲烷菌中含有Cu、Zn、Co、Ni及Fe等元素，需求量較大的元素是Co、N、Fe。菌糠發(fā)酵的過程中，這些元素能夠有效縮短發(fā)酵時(shí)間，提高甲烷的產(chǎn)氣效率[1]。

通過堆制發(fā)酵，香菇菌糠內(nèi)部堿解氮及速效磷含量均顯著提高，因此，發(fā)酵后的香菇菌糠可作為育苗基質(zhì)和生物有機(jī)肥等應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。為合理開發(fā)并廣泛利用菌糠資源，減少因盲目丟棄菌糠引發(fā)環(huán)境污染問題，本文對香菇菌糠發(fā)酵過程中微生物及營養(yǎng)成分變化情況進(jìn)行研究。

1 材料和方法

1.1 材料

本研究中所用香菇菌糠選自淮安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，其以木屑為栽培主料。試驗(yàn)中所用培養(yǎng)基包括馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基、高氏一號培養(yǎng)基和牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基[2]。

1.2 方法

1.2.1 發(fā)酵方法收集試驗(yàn)所需香菇菌糠，向其中加入適量尿素和1%石灰并攪拌均勻，其含水量保持在65%。在堆制發(fā)酵過程中，先建寬度1.2 m、長度1.8 m、高度1.1 m的發(fā)酵堆，并用塑料薄膜完全覆蓋堆料以保溫[3]。當(dāng)堆料溫度上升至65℃后，保持48～72 h，之后逐漸降低溫度，此時(shí)進(jìn)行一次翻堆作業(yè)。堆制發(fā)酵全程一共進(jìn)行6次翻堆，直到堆料溫度穩(wěn)定不再升高。翻堆時(shí)應(yīng)從下向上翻堆料，并將周邊堆料往中間翻，確保均勻發(fā)酵。堆制發(fā)酵期間，每日選擇固定時(shí)間對發(fā)酵堆的溫度進(jìn)行測量與記錄，同時(shí)記錄發(fā)酵場地相對濕度以及溫度，每進(jìn)行一次翻堆操作，都要合理選取測試樣本，對其有關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測定。

1.2.2 檢測方法在堆料處隨機(jī)選取5個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)采集200 g，通過稀釋平板法進(jìn)行微生物檢測工作，并通過平板劃線法分離并純化微生物。使用堿解擴(kuò)散法測定堿解氮含量，使用碳酸氫鈉浸提法即磷鉬藍(lán)比色法測定速效磷含量，酸度計(jì)測定pH值[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 香菇菌糠堆制發(fā)酵過程中微生物變化情況

香菇菌糠堆制發(fā)酵過程中微生物變化情況，見表1。

表1 香菇菌糠堆制發(fā)酵過程中微生物菌落形成情況 單位：CFU

續(xù)表1

由表1可知，在發(fā)酵期間，菌糠所產(chǎn)生的真菌主要有木霉、毛霉、根霉，相比于發(fā)酵之初的菌群，發(fā)酵后毛霉、木霉數(shù)量明顯減少，而根霉數(shù)量顯著上升。進(jìn)行第6次翻堆操作時(shí)，發(fā)現(xiàn)放線菌數(shù)量突然上升，不過菌種沒有出現(xiàn)改變，經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生大量放線菌，有助于抑制土傳病害。另發(fā)現(xiàn)，香菇菌糠堆制發(fā)酵期間有鉀細(xì)菌生長現(xiàn)象，特別是在進(jìn)行第3次翻堆操作時(shí)發(fā)現(xiàn)大量鉀細(xì)菌生長，達(dá)7.4×106CFU，其有助于土壤內(nèi)鉀元素循環(huán)利用。

2.2 香菇菌糠堆制發(fā)酵過程中溫度變化情況

在堆制發(fā)酵過程中，堆料在72 h后溫度上升至60℃，經(jīng)過40 d的發(fā)酵，堆料依然保持著50℃高溫。在整個(gè)堆制發(fā)酵期間，堆料溫度最高達(dá)到64℃，這有助于殺滅蟲卵和病菌。出現(xiàn)這一結(jié)果的主要原因可能是菌糠蘊(yùn)含豐富的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行集中發(fā)酵，能夠維持較長時(shí)間的高溫狀態(tài)。

2.3 香菇菌糠堆制發(fā)酵過程中主要營養(yǎng)成分變化情況

在香菇菌糠堆制發(fā)酵過程中，發(fā)酵前后主要營養(yǎng)成分含量變化情況，見表2。

表2 香菇菌糠堆制發(fā)酵前后主要營養(yǎng)成分含量

由表2可知，在香菇菌糠堆制發(fā)酵前和發(fā)酵之后其主要營養(yǎng)成分含量發(fā)生了改變。其中，菌糠堿解氮在尚未發(fā)酵時(shí)含量為991.68 mg/kg，在發(fā)酵之后上升至1043.72 mg/kg；速效磷在尚未發(fā)酵時(shí)含量為2.93 mg/kg，在發(fā)酵之后上升至3.42 mg/kg。速效磷和堿解氮與發(fā)酵前相比，發(fā)酵后含量分別上升16.67%、5.25%。發(fā)酵前后堆料pH值均接近中性。香菇菌糠在堆制發(fā)酵之后進(jìn)一步分解，其質(zhì)地更加松軟細(xì)膩，整體呈現(xiàn)深褐色。

3 結(jié)論與討論

對香菇菌糠進(jìn)行40 d的堆制發(fā)酵，其內(nèi)部微生物和主要營養(yǎng)成分均出現(xiàn)了改變。首先，真菌和細(xì)菌數(shù)量總體呈下降趨勢，鉀細(xì)菌數(shù)量總體呈現(xiàn)上升趨勢，放線菌數(shù)量在發(fā)酵末期呈現(xiàn)上升趨勢；其次，對香菇菌糠進(jìn)行堆制發(fā)酵之后，其營養(yǎng)成分含量出現(xiàn)改變。與發(fā)酵前相比，發(fā)酵后速效磷和堿解氮的含量均升高；另外，香菇菌糠經(jīng)發(fā)酵之后pH值稍有上升，更接近中性，對香菇生長有利。

試驗(yàn)中使用適量尿素和香菇菌糠均勻混合，有助于加速菌糠發(fā)酵，提升堆料整體溫度，減少發(fā)酵時(shí)間，使菌糠在內(nèi)部營養(yǎng)成分加快分解與轉(zhuǎn)化。

隨著食用菌產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，大量菌糠將不斷產(chǎn)生，研究菌糠的二次開發(fā)及利用具有重要意義。研究人員可進(jìn)一步開發(fā)與創(chuàng)新菌糠腐熟技術(shù)，結(jié)合各個(gè)發(fā)酵環(huán)節(jié)中微生物不同組成的分離優(yōu)勢菌株，為快速降解菌劑研究工作奠定基礎(chǔ)。除此之外，基于菌糠發(fā)酵后其微生物以及營養(yǎng)成分的變化情況，不斷創(chuàng)新與優(yōu)化菌糠資源利用技術(shù)，在規(guī)模化轉(zhuǎn)化菌糠的基礎(chǔ)上凈化生態(tài)環(huán)境，不斷提升生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。