拟云芝降解柳树木质素的研究

2014-11-21李玉娟

中国食用菌 2014年1期

谈峰，张健，李玉娟，李敏，王莹

(江苏沿江地区农科所，江苏如皋 226541)

随着利用非粮生物质材料生产生物乙醇研究的不断开展，原材料的应用也逐步集中到利用盐碱地生长的耐盐能源柳上[1]。对能源柳的预处理方法的研究也逐步的集中到生物预处理上，在这个处理方案中，微生物菌的选择是一个关键[2－4]。这些年，在这一方面做了一些研究工作，选择到了1个优秀的菌物品种——拟云芝，现将研究结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 参试菌品种

拟云芝、云芝、灵芝、猴头菌。

1.1.2 参试材料

柳树锯木屑、柳树枝。

1.1.3 试验药品

72%硫酸、纯净水。

1.2 菌种筛选试验

以纯柳树木屑为原料，用平皿盛装，每皿用木屑5 g加少许热开水，制成平板，接种不同的菌物品种，测量菌落生长速度，筛选最快生长的菌。于750 mL菌种瓶中装纯1.5 cm～2 cm柳树枝小木段，稍作杀青灭活，接种不同品种的菌种，于180℃～240℃下自然培菌，测量生长速度。对柳树枝小木段定期检查其总体吃料及木质软化情况。

分别取经30 d和45 d培养的木屑和经过菌物作用90 d的小木段，测量木质素损失率。

1.3 木质素降解率测定方法

木质素降解率用克拉松法测定。先将样品在72%的硫酸中降解，并加热使糖类化合物变成可溶性成份而溶解，剩余难溶解的固体就是木质素。该固体物质经过过滤、洗涤、干燥、称重等步骤，就可以得到木质素的质量[5]。

木质素降解率计算公式为:

式中:R为木质素降解率;W1为对照值;W2为样本值。

2 结果与分析

通过测得柳树中主要成分含量，木质素含量21.16%、纤维素含量68.47%。同时，测得参试柳树木屑经过4种供试菌作用后的木质素降解率，结果见表1。

表1 平皿中纯木屑菌物生长速度及木质素降解率

木屑为段木在截割、加工过程中产生的副产品，成份为木质纤维素，没有速效养分，对于需要依靠速效营养才能启动生长的微生物来说是很难在此基础上生存的。试验中，因为灵芝和猴头菌的生长量过低，无法参与检测，而没有测试木质素降解率。从菌丝生长情况看，拟云芝利用木质素的能力明显强于云芝[3]。从试验中菌丝生长速度与木质素降解率的相关对比中可以看出，在纯木屑基质中营养生长俞迅速的，其降解木质素的能力俞强，他们之间是正相关的关系。

通过对拟云芝菌的进一步试验，并结合生长期的不断观察和对底物的检测，得出拟云芝菌在木屑和柳树小木段上的不同生长表现主要结果见表2。

表2 纯木屑与木枝拟云芝菌物作用对比

对比木屑和树枝段的菌丝生长及生长过程中的基质物理性状变化，木屑料在经过30 d的生长作用后，即显白化松软状，而树枝段培养料要经过90 d的培养作用，才会显得白化松软，对照木屑料的木质素降解率测定结果，显示材料物理性状明显变化之时正是木质素开始大幅度降解之际。

木屑料经过45 d的菌物生长才能形成一点薄薄的菌皮，而树枝段培养料在菌物生长到25 d时即开始形成很厚实的菌皮。并且后期在柳枝小断之间也形成菌皮，经测定，90 d时，菌皮与基质的质量比达2∶9。这是因为树枝段中含有完全的树皮，这是林木中速效养分含量最多的组织，可以提供菌物旺盛生长的物质资源。而木屑料则不具备这些营养，只能靠菌物自身的逐步积累来达到开成菌皮的物质基础。

自然界中，林木的自然生物降解的经历为菌物侵染→白化→网格纤维状→粉末状→完全降解。

自然条件下，林木最容易受到降解的是韧皮部，这是因为韧皮部的组织结构为筛管、伴胞韧皮纤维和薄壁细胞，含有正处于运输中的有机养料，其主要营养成份是糖类和纤维素，这些物质很容易被菌物吸收利用，并在此基础上形成菌物的初步营养积累，为进一步分解利用木质部做充分的物质准备。

从树木在自然界的降解现状来看，当枯死的树木开始出现白化松软现状时，就离木材的彻底分解不远了，这时也是纤维素和半纤维素开始被微生物大量彻底利用或还原的开始，这个过程的时间相对于前期的木质白化松软阶段来说是非常迅速的。

30 d木屑和90 d小木段木质素降解率的巨大差异说明，在经过的机械初步处理后的生物材料虽然没有速效养分了，但拟云芝自身的利用木质纤维素的能力弥补了生长动力的缺失，我们在相关领域的研究中发现，当菌物的主要利用养分存在时，速效养分的缺失反而能加快其菌丝的生长速度，只是形成的菌丝量稍有减少[3]，这也解释了木屑料的菌丝生长速度快于段木枝的内在原因。