食用菌菌糠中矿质元素含量的测定及品质分析

乔洁，陈玉，侯晓强，解春艳，李丛胜

(1.廊坊师范学院生命科学学院，河北廊坊065000；2.河北省高校食药用菌资源开发应用技术研发中心，河北廊坊065000；3.廊坊市食用菌技术重点实验室，河北廊坊065000）

食用菌菌糠中矿质元素含量的测定及品质分析

乔洁1,2,3，陈玉1，侯晓强1,2,3，解春艳1,2,3，李丛胜1

(1.廊坊师范学院生命科学学院，河北廊坊065000；2.河北省高校食药用菌资源开发应用技术研发中心，河北廊坊065000；3.廊坊市食用菌技术重点实验室，河北廊坊065000）

采用微波消解-原子吸收光谱法测定了金针菇和杏鲍菇菌糠中矿质元素含量。结果表明，在优化仪器工作条件下，两种菌糠的8种矿质元素测定的相对标准偏差（RSD）为0.36%～1.93%，回收率为95.33%～106.00%，精密度试验结果RSD值为0.24%～1.99%。两种菌糠中8种矿质元素含量分别为K 69 983.74～75 667.84 mg/kg、Ca 66 208.45～62 607.39 mg/kg、Mg 27 053.00～35 422.69 mg/kg、Fe 4 533.14～5 776.33 mg/kg、Na 3 102.59～3 164.90 mg/kg、Mn 655.93～926.62 mg/kg、Zn 265.08～297.20 mg/kg、Cu 36.68～42.12 mg/kg。两种菌糠均有较高的品质，可作为土壤改良剂、复合矿物质肥和微生物肥的原料，也可作为二次栽培食用菌的培养料。

食用菌菌糠；矿质元素；微波消解；原子吸收光谱法

食用菌是子实体肥大可供人们食用的大型真菌，近些年随着人们对食用菌功效成分的研究与开发，食用菌栽培种植得到了飞速发展。目前，我国食用菌产量已超过3 000万t，占世界总产量的75%以上，已成为全球食用菌生产第一大国[1]。食用菌菌糠又称蘑菇渣、菇渣或菌渣，是指在生产上已不具有或较少具有养分提供能力的食用菌培育基质[2]，在食用菌成熟收获后即被舍弃。由于我国食用菌工厂化生产模式处于快速生长期，随着使用产量的增加，废菌糠的数量也在急剧增加[3]。传统处理菌糠的方法是丢弃或焚烧，因而也带来了严重的环境难题，造成了资源的浪费以及环境的污染问题。食用菌菌糠含有丰富的有机质、氮素、矿质元素以及其他营养元素[4-6]，具有很高的再利用价值。对于废弃食用菌菌糠的再利用，国内外学者提出将其作为生物燃料[7-8]、栽培基质[9-12]和土壤修复剂[13-14]，其中将废弃食用菌菌糠用作堆肥处理的方法认可度最高。一些学者对食用菌菌糠中有机物、总氮磷钾、碳氮比、微量元素、纤维素等进行了分析测定，结果表明，使用菌糠前必须对其所含主要成分进行测定，以免得到价值不高的菌糠，或者由于养分过高从而出现土壤营养累积等问题[4]。蔬菜生长过程中需要吸收大量的矿质元素，种植时施用含丰富矿质元素的肥料，能够提高作物品质和产量[15-17]。田娟娟等[18]研究表明，使用矿质肥料能够提高葡萄叶片中矿质元素的含量。金针菇和杏鲍菇菌糠不仅能够向土壤提供均衡的养分，还含有大量的菌丝，能够分泌疏水性物质，提高土壤团聚体稳定性[19-21]，改善土壤理化性质[22-23]，可作为生产复合矿物质肥、微生物肥的优质原料。食用菌在生长过程中需要大量的矿质元素、蛋白质、脂肪等营养元素，食用菌菌糠因其经过微生物的发酵作用，营养成分均比发酵前显著提高，矿质元素含量丰富。可作为二次栽培食用菌的原料。刘巧宁[24]研究表明，40%金针菇菌糠与60%棉籽壳混合最栽培平菇，其菌丝生长最旺、产量最高。目前，关于食用菌菌糠中矿质元素含量测定方法的研究报道较少。本研究选取了市场最常见的金针菇和杏鲍菇菌糠为样品，采用微波消解-原子吸收光谱法，考察8种矿质元素（K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Mn）的测定工作条件，优化食用菌菌糠中矿质元素含量的测定方法，并对其品质进行了分析，以期为食用菌菌糠循环再利用提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

金针菇菌糠、杏鲍菇菌糠：均取自北京市通州区。

钾、纳、钙、镁、锌、铁、铜、锰元素的标准溶液（质量浓度均为1 000 μg/mL）：国家钢铁材料测试中心；盐酸、硝酸、过氧化氢（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

BSA224S电子分析天平：北京赛多利斯仪器系统有限公司；CEM MARS6微波消解仪：美国培安科技有限公司；ICE3300原子吸收光谱仪：美国赛默飞世尔科技（中国）有限公司；Milli-Q超纯水机：美国密理博公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理方法

将采集来的金针菇菌糠和杏鲍菇菌糠于60℃烘箱干燥，粉碎机粉碎，过60目筛，存放于自封袋中备用。

称取0.200 0 g样品于聚四氟乙烯消化管中，加入8 mL 65%HNO3，再加3 mL 30%H2O2，放入微波消解仪中进行消化，消化后定容至100 mL聚丙烯容量瓶中，定量滤纸过滤后上机测定。同时做空白试验，每个样品设3个重复，每个重复平行测定3次。微波消解仪工作程序见表1。

表1 微波消解工作条件Table 1 Working conditions of microwave digestion

1.3.2 测定工作条件

仪器点火稳定后，选择要测定的元素，对燃烧器、雾化器、气体流量、燃烧器高度、光谱带宽等各项指标进行最优化，随后用标准溶液观察仪器检出极限和特征浓度，符合要求后，保存仪器工作参数。各元素测定工作条件参数见表2。

表28 种矿质元素测定工作条件Table 2 Working conditions of eight mineral elements determination

1.3.3 8种矿物质元素标准曲线的绘制

用体积分数1%HNO3溶液将混合标准储备液配制成系列混合标准工作液，其中K元素质量浓度为0.100 0 μg/mL、0.2000μg/mL、0.3000μg/mL、0.4000μg/mL、0.5000μg/mL，Na、Cu元素质量浓度为1.000 0 μg/mL、2.000 0 μg/mL、3.000 0 μg/mL、4.000 0 μg/mL、5.000 0 μg/mL，Ca、Mn元素质量浓度为1.000 0 μg/mL、2.000 0 μg/mL、4.000 0 μg/mL、6.000 0 μg/mL、8.000 0 μg/mL，Mg元素质量浓度为0.200 0 μg/mL、0.400 0 μg/mL、0.600 0 μg/mL、0.800 0 μg/mL、1.000 0 μg/mL，Zn元素质量浓度为0.500 0 μg/mL、1.000 0 μg/mL、1.500 0 μg/mL、2.000 0 μg/mL、3.000 0 μg/mL，Fe元素质量浓度为4.000 0 μg/mL、8.000 0 μg/mL、10.000 0 μg/mL、15.000 0 μg/mL、20.000 0 μg/mL。按照表2的参数进行测定，以测定值（A）为纵坐标，各元素质量浓度（C）为横坐标，绘制标准曲线。

2 结果与分析

2.2 标准曲线的制作

表38 种矿质元素的线性回归方程和相关系数Table 3 Linear regression equations and correlation coefficients of eight mineral elements

在优化好的仪器工作条件下，根据样品中各元素含量，调节标准溶液浓度梯度，8种矿物质元素的线性回归方程、相关系数见表3。由表3可知，该方法测定的8种矿质元素标准曲线相关系数为0.996 6～1.000 0，可用于菌糠样品元素含量定量的定量分析。

2.3 精密度试验

取K元素质量浓度为0.300 0 μg/mL，Na、Cu元素质量浓度为3.000 0 μg/mL，Ca元素质量浓度为6.000 0 μg/mL，Mg元素质量浓度为0.600 0 μg/mL，Zn元素质量浓度为1.5000μg/mL、，Fe元素质量浓度为10.0000μg/mL、Mn元素质量浓度为4.0000μg/mL混标溶液，平行测定10次，计算相对标准偏差（relativestandarddeviation，RSD），结果见表4[25]。

表4 精密度试验结果Table 4 Results of precision experiments

由表4可知，8种矿物质元素相对标准偏差（RSD）为0.24%～1.99%，说明该方法精密度良好。

2.4 加标回收率试验

为了检验微波消解-原子吸收光谱法测定食用菌菌糠多种矿质元素方法的准确性和可靠性，对两种菌糠样品进行加标回收试验，根据加标量和测定结果计算其加标回收率和相对标准偏差（RSD），结果见表5。

表58 种矿质元素加标回收率测定结果Table 5 Determination results of addition recovery rate of eight mineral elements

由表5可知，各矿质元素加标回收率在95.33%～106.00%之间。RSD值在0.36%～1.93%之间，表明该方法具有准确、灵敏、可靠的特点，能够满足同一样品同时测定多种矿质元素的要求。

2.5 8种矿质元素测定结果

表68 种矿质元素含量测定结果Table 6 Determination results of 8 mineral elements contents mg/kg

准确称取样品3份，采用所建立的方法对8种矿物质元素进行测定，结果见表6。

由表6可知，金针菇和杏鲍菇菌糠中含有丰富的矿质元素，各矿质元素含量分别为K69 983.74mg/kg、75 667.84mg/kg，Ca 66 208.45 mg/kg、62 607.39 mg/kg，Mg 27 053.00 mg/kg、35 422.69 mg/kg，Fe 4 533.14 mg/kg、5 776.33 mg/kg，Na 3 102.59 mg/kg、3 164.90 mg/kg，Mn 655.93 mg/kg、926.62mg/kg，Zn 265.08 mg/kg、297.20 mg/kg，Cu 36.68 mg/kg、42.12 mg/kg。除Ca元素以外，杏鲍菇菌糠中其他矿质元素含量均高于金针菇菌糠。这是因为不同食用菌菌糠组成成分不同，并且不同食用菌在生长过程中对各矿质元素的吸收率也不相同。两种食用菌菌糠含有丰富的矿质元素，可作为土壤改良剂、复合矿物质肥和微生物肥的原料，也可作为食用菌二次栽培的原料。

3 结论

本研究利用微波消解-原子吸收光谱法同时测定了两种食用菌菌糠中不同矿质元素的含量。金针菇和杏鲍菇菌糠中各矿质元素含量分别为K69983.74mg/kg、75667.84mg/kg，Ca 66 208.45 mg/kg、62 607.39 mg/kg，Mg 27 053.00 mg/kg、35 422.69 mg/kg，Fe 4 533.14 mg/kg、5 776.33 mg/kg，Na 3 102.59 mg/kg、3 164.90 mg/kg，Mn 655.93 mg/kg、926.62mg/kg，Zn265.08mg/kg、297.20mg/kg，Cu36.68mg/kg、42.12 mg/kg；除Ca元素外，杏鲍菇菌糠中其他矿质元素含量均高于金针菇菌糠。

两种食用菌菌糠含有丰富的矿质元素，可作为土壤改良剂、复合矿物质肥和微生物肥的原料，也可作为食用菌二次栽培的原料。

[1]胡晓婧，藏婷婷，顾海东，等.菇菌糠对废水中铜离子的生物吸附性能[J].环境科学，2014，35（2）：669-677.

[2]邹德勋，潘斯亮，汪群慧.菌糠资源化技术[J].北方园艺，2010（19）：182-185

[3]宫福臣.平菇菌糠饲料成分的分析及营养价值评定[D].哈尔滨：东北农业大学，2013.

[4]CURTIS J.Report：Value-added strategies for spent mushroom substrate in BC[R].British Columbia：British Columbia Ministry of Agricultural and Lands,2006：12-13.

[5]张雅雪，古永辉，殷中琼，等.菌糠的营养价值及其在动物生产中的应用[J].中国饲料，2013（3）：41-44.

[6]XU C,CAI Y,ZHANG J,et al.Feeding value of total mixed ration silage with spent mushroom substrate[J].Anim Sci J,2010,81(2)：194-198.

[7]FINNEY K N,YU C R,SHARIFI V N,et al.The reuse of spent mushroom compost and coal tailings for energy recovery：Comparison of thermal treatment technologies[J].Bioresource Technol,2009,100(1)：310-315.

[8]KAPUNUS,MANNINGM,HURLEYT B,et al.Surfactant-assisted pretreatment and enzymatic hydrolysis of spent mushroom compost for the productionofsugars[J].Bioresource Technol,2012,114(3)：399-405.

[9]MEDINA E,PAREDES C,P□REZ-MURCIA M D,et al.Spent mushroom substrates as component of growing media for germination and growth of horticultural plants[J].Bioresource Technol,2009,100(18)：4227-4232.

[10]ZHANG R H,DUAN Z Q,LI Z G.Use of spent mushroom substrate as growing media for tomato and cucumber seedlings[J].Pedosphere, 2012,22(3)：333-342.

[11]RIBAS L C,MENDONCA D M M,CAMELINI C M,et al.Use of spent mushroom substrates fromAgaricus subrufescens(syn.A.blazei,A. brasiliensis)andLentinula edodesproductions in the enrichment of a soil-based potting media for lettuce(Lactuca sativa)cultivation：Growth promotion and soil bioremediation[J].Bioresource Technol,2009,100 (20)：4750-4757.

[12]陈君琛，沈恒胜，汤葆莎，等.食用菌菌糠再利用技术研究[J].中国农学通报，2006，22（11）：410-412.

[13]LI X Z,WU Y C,LIN X G,et al.Dissipation of polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)in soil microcosms amended with mushroom cultivation substrate[J].Soil Biol Biochem,2012,47(2)：191-197.

[14]HERRERO-HERN□NDEZ E,ANDRADES M S,MAR□N-BENITO J M,et al.Field-scale dissipation of tebuconazole in a vineyard soil amended with spent mushroom substrate and its potential environmental impact[J].Ecotoxi Environ Safe,2011,74(6)：1480-1488.

[15]金丽华，曹洪凤.多元素矿物肥对蔬菜产量和品质的影响[J].北京农业，2014（9）：155-156.

[16]刘自飞，曲明山，廖洪，等.不同矿质肥料在蔬菜上的施用效果研究[J].中国土壤与肥料，2015（4）：108-111.

[17]李娜，周俊，朱江，等.麦饭石矿物肥施用效果试验[J].中国土壤与肥料，2012（3）：85-89.

[18]田娟娟，杜慧娟，潘秋红，等.艾佐迈对葡萄叶片中10种必需矿质元素和15种稀土元素的影响[J].中外葡萄与葡萄酒，2009（5）：4-9.

[19]YAO S H,ZHANG B,HU F.Soil biophysical controls over rice straw decomposition and sequestration in soil：the effects of drying intensity and frequency of drying and wetting cycles[J].Soil Biol Biochem, 2011,43(3)：590-599.

[20]DENEF K,SIX J,BOSSUYT H,et al.Influence of dry-wet cycles on the interrelationship between aggregate,particulate organic matter and microbial community dynamics[J].Soil Biol Biochem,2001,33 (12-13)：1599-1611.

[21]ZHANG B,YAO S H,HU F.Microbial biomass and soil wettibility as affected by drying intensity and wetting and drying cycles during straw decomposition[J].Eur J Soil Sci,2007,58(6)：1482-1492.

[22]齐鑫，韩成，盛学斌，等.钾硅钙微孔矿物肥对褐潮土水稻生长及土壤性状的影响[J].中国生态农业学报，2011，19（2）：258-264.

[23]刘丽.大豆应用钾硅钙微孔矿物肥效果[J].现代化农业，2011（12）：20-21.

[24]刘巧宁.五种培养料对平菇栽培的影响研究[D].郑州：河南农业大学，2013.

[25]中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会.GB/T 5009.1—2003食品卫生检验总则理化部分[S].北京：中国标准出版社，2003.

Mineral elements determination and quality analysis of mushroom substrate

QIAO Jie1,2,3,CHEN Yu1,HOU Xiaoqiang1,2,3,XIE Chunyan1,2,3,LI Congsheng1
(1.College of Life Science,Langfang Teachers University,Langfang 065000,China;2.Edible and Medicinal Fungi Research and Development Center of Hebei Universities,Langfang 065000,China;3.Langfang Key Laboratory of Edible Fungi Technology,Langfang 065000,China)

The contents of mineral elements in mushroom substrate ofFlammulina velutiperandPleurotus eryngiiwere determined by microwave digestion-atomic absorption spectrometrymethod.Results indicated that under the optimal working conditions,the relative standard deviation(RSD)of these eight mineral elements in the mushroom substrate was 0.36-1.93%,the recovery rate was 95.33%-106.00%,the RSD of precision tests results was 0.24%-1.99%.The contents of eight mineral elements in the mushroom substrate were K 69 983.74-75 667.84 mg/kg,Ca 66 208.45-62 607.39 mg/kg, Mg 27 053.00-35 422.69 mg/kg,Fe 4 533.14-5 776.33 mg/kg,Na 3 102.59-3 164.90 mg/kg,Mn 655.93-926.62 mg/kg,Zn 265.08-297.20 mg/kg,Cu 36.68-42.12 mg/kg,respectively.The two mushroom substrates had high quality,which could be used as the raw material of soil conditioner, composite mineral fertilizer and microbial fertilizer,and also could be used as the secondary cultivation substrates of edible mushrooms.

edible mushroom substrate;mineral elements;microwave digestion;atomic absorption spectrometry

O657.31

0254-5071（2017）02-0171-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.02.037

2016-09-13

河北省大学生创新创业训练计划（201510100015）；廊坊师范学院微生物学重点学科项目（2015001）

乔洁（1980-），女，讲师，硕士，主要从事微生物生态学研究工作。