食用菌菌糠综合开发利用现状

罗小芳，栗海波，孙银为，张星，陈苗，王继纯，DUNS G J，覃佐东(.湖南科技学院化学与生物工程学院，湖南永州42599; 2.湖南省宇秀生物科技有限公司，湖南永州425000)

食用菌菌糠综合开发利用现状

罗小芳1，2，栗海波1，孙银为1，张星1，陈苗1，王继纯1，DUNS G J1，覃佐东1，2
(1.湖南科技学院化学与生物工程学院，湖南永州425199; 2.湖南省宇秀生物科技有限公司，湖南永州425000)

随着全球食用菌产量的日益增长，食用菌栽培技术也在逐步提升，菌糠也因此受到了广泛关注。本文综述了菌糠的营养价值和综合利用情况，以了解食用菌及其菌糠的综合价值，为其进一步开发利用提供理论依据。

菌糠;综合利用;生物资源;食用菌

食用菌是一种药食两用食品，具有很高的营养价值和药用价值，被誉为21世纪人们所需的“三低一高”(低盐、低糖、低脂肪和高蛋白)最佳理想食品。近年来，食用菌需求量大幅提升，菌种栽培技术迅速推广，菌糠也随之增多，2015年我国食用菌产量3 476.15万t，按照40%的生物学效率计算［1］，食用菌生产过程中产生了超过8 500万t的菌渣。菌糠含有丰富的木质素、纤维素、菌丝残体蛋白和矿物质，如若处理不当将会对环境和人体健康造成很大威胁:直接焚烧会造成大气污染，露天堆积会污染土壤和地下水，更会滋生致病菌［2－3］。因此，如何环保又高效地利用菌糠，对延长食用菌产业价值链，发展循环经济等具有重要意义。本文中，笔者主要对菌糠的营养价值和综合利用情况进行概述，为菌糠的进一步开发利用提供依据，实现生物产业的可持续发展。

1 菌糠的定义及其理化性质

1.1 食用菌菌糠

食用菌菌糠(spend mushroom substrate，SMS)又叫菌渣、食用菌下脚料和菇渣，是食用菌经采摘后剩下的菌丝和基料的混合物。由于各个地区所栽培的食用菌菌种不同，培养基质的差异也较大，菌糠的原料也因此呈多样化。一般培养基质的原料主要是秸秆、甘蔗渣、锯木屑、稻草和棉籽壳等，当培养基质经过一段生产周期后，大部分养料被利用，其中1/3被用来合成菌体，1/3被用来供应菌体的呼吸代谢，另外1/3经过转化后以其他形式存在于菌渣中［4］。因此，一般培养基质栽培一次食用菌后便成为生物质废弃物——菌糠。菌糠，经过酶解等一系列转化后，具有较高的营养和再利用价值。笔者将取自湖南省宇秀生物科技有限公司的杏鲍菇菌糠，通过扫描电镜观察，结果如图1所示。由图1可以发现:培养基质经过栽培后，结构发生很大的变化，由原来较为致密的结构图1(a)变得松散，即原来的木质素被菌类降解，使基质出现许多微观孔洞图1(b)、沟壑图1(c)和褶皱图1(d)，甚至产生破裂了的大孔结构。这主要是因为经过菌体发酵，菌糠表面已被腐殖化，具有更大的吸附面积。

图1 杏鲍菇菌糠的扫描电镜照片Fig.1 Scanning electron microscopy images of spend mushroom substrate from Pleurotus eryngii

1.2 菌糠理化性质

菌糠外表似泥炭，呈(浅)棕色，其纤维质地特别疏松，因其原来基质成分不同，则它们粒径亦大小各异。同时，因菌糠本身的含水率较低(30%～50%)，pH 6.0～8.0近中性，有机质质量分数40%～60%(干基)，碳氮质量比在30∶1以下，更有利于微生物固氮［5］。

1.3 菌糠的营养价值

食用菌菌糠中的营养物质受多种因素影响，一般是食用菌培养基经过菌丝体分泌出相关酶进行酶解作用，粗纤维结构变为疏松，这是因为食用菌菌丝具有很强的纤维分解能力，能将其中的纤维素、半纤维素和木质素等进行不同程度的降解;同时，通过食用菌生物固氮作用，将原有的无机氮转为有机氮。因此，菌糠中的粗蛋白和粗脂肪的含量提高，且富含氨基酸、多糖及钾、钙、铁、镁和磷等多种矿物元素，这些营养物质与食用菌菌丝中的蛋白质、氨基酸和多糖结合，多数以有机态的形式存在，便于微生物吸收利用;此外，食用菌生长过程中产生有机酸和生物活性产物，可以有效地增强生物免疫力、抵抗疾病［6－11］。

由于地域或基质组成及培养不同食用菌等影响因素的不同，导致菌糠中的营养物质含量也不尽相同。孙召伟等［12］以5种菇类菌糠为原料，通过检测发现:平菇菌糠粗纤维含量显著低于金针菇、黑木耳和香菇菌糠，而与元蘑菌糠差别不大，说明不同菌糠所含的营养成分不同。另外，不同部位的菌糠也具有不同的营养成分，通过对金针菇不同部位菌糠的营养成分进行比较，发现灰分在中、下层含量较高，而上层的各项营养指标的含量均高于中、下层，总酸含量由上至下逐渐降低，且不同部位之间存在的差异明显［13］。

2 食用菌菌糠的综合利用

2.1 菌糠在食用菌栽培中的再次利用

食用菌生产完后剩下的菌糠经菌丝分解后依然存在各种丰富的营养物质和大量有机物，其中部分可供食用菌吸收利用的营养成分反而高于新料，且不经菌丝分解转化便可直接利用，故可将废料晒干粉碎后再做栽培的部分替代料。张丕奇等［14］研究测定两个黑木耳菌株在新鲜木屑和黑木耳菌渣两种栽培料中的菌丝生长速度，结果发现:两种栽培料中菌丝生长速度差异不大，即可用黑木耳菌渣替代新木屑来栽培黑木耳。卢勇等［15］在培养基质中添加杏鲍菇菌糠栽培黑木耳，结果发现:混合培养基具有菌丝生长快、产量高和成本低等优点，其中在栽培料中加入30%杏鲍菇菌糠的处理效益最好，比对照增加16.5%。此外，利用菌糠在平菇、金针菇等食用菌栽培中也取得了较高的产量，明显地提高了该产业的经济效益［16－21］。王增池等［22］利用平菇菌糠栽培杏鲍菇来研究不同比例的平菇菌糠栽培杏鲍菇的效果，结果发现:全部用平菇菌糠栽培杏鲍菇，菌丝平均生长速度最快，生长周期最短，且成本明显比其他配方要低。

2.2 发酵制作成有机肥料

食用菌的原料配方不仅有机质含量高，而且营养成分相对均衡，经过发菌和产菇，原料中大分子的木质素得到一定程度降解后形成的菌糠成为一种新的营养丰富的有机基质。菌糠经过适当处理后，在微生物作用下，粗有机物分解成为小分子有机物或无机物，可用于生产优质有机肥料。经过分选、破碎、混匀的菌糠经露天堆置一定时间发酵制成有机肥料，或加入速腐剂及其他一些原料，如猪、牛、鸡、羊等禽畜粪按体积比1∶4混合，拌匀装入容器内发酵一定时间，即可制成有机肥料或再经过造粒制成颗粒有机肥。这种以菌糠制作的有机肥能够提高土壤肥力、改善土壤理化性状、增强持水力和通透性，而且有利于微生物的生长，是一种良好的生物菌肥。曾振基等［23］在利用食用菌菌糠、烟草下脚料、羊粪等农副产品材料中，经过微生物复合菌种发酵、成粒或制粉则可以成为符合有机肥料行业标准的合格有机肥料产品。侯立娟等［24］通过用平菇菌糠有机肥栽培辣椒，可显著提高辣椒的Vc含量和可溶性蛋白含量，改善了辣椒的品质，也使辣椒产量提高了47.75%。2014年，郭雪［25］在黑龙江省东宁县利用废弃菌糠制造有机肥，在大豆和玉米两个作物上进行了初步试验，结果发现:有机肥施肥区化肥施用量比常规施肥减量20%，大豆有机肥施肥区比对照常规施肥区增产8.99%，玉米有机肥施肥区比对照常规施肥区增产9.82%～15.96%。

2.3 食用菌菌糠可作优质饲料

菌糠中富含一般饲料所缺乏的必需氨基酸和菌类多糖以及铁、钙、镁、锌等矿物质元素，营养价值极高，可作为饲料。韦汉群［26］将建昌黑山羊在荞壳平菇菌糠饲料饲养下，考察耗料量、日增质量、料质量比对产量的影响，结果发现:菌糠饲料可在一定程度上提高畜禽生产性能和抗病能力，节约成本，且具有一定安全性。秦翠静等［27］考察菌糠饲料应用于动物饲养，因其来源不同、处理方式不同，对动物的促生长效果也不尽相同。赵祎等［28］研究木耳菌糠饲料，结果发现:菌糠经过大球盖菇和产朊假丝酵母发酵后，木质素、纤维素和半纤维素得到了比较好的降解，粗蛋白含量明显提高，可以作为优质饲料。李超等［29］用金针菇菌糠饲喂昌图仔鹅，结果发现:仔鹅对菌糠的采食速度可提高10%以上，采食量增加6.46%，试验组比对照组质量增加4.48%，经济效益增加19.3%。在蛋鸡、肉鸡和北京鸭饲料中添加适宜比例的菌糠饲料，效果均较好，能够降低饲料成本，提高经济效益。总体来看，以菌糠为原料制作的饲料均能降低饲料生产成本，提高经济效益。

2.4 食用菌菌糠作燃料和能源物

菌糠还是一种利用较好的燃料和生物基料。食用菌菌糠含有丰富的营养成分、有机质和菌丝体，适合沼气微生物的繁殖，更是生产沼气的好原料，且沼气产量高、效率快。路子佳［30］以菌糠为原料进行沼气发酵试验发现，菌糠可作为一种良好的原料进行沼气发酵。为了提高沼气的生成率，利用控制变量法研究，在其他变量恒定的情况下，控制菌糠浓度变化，得出发酵料液质量分数为10%时，其产气速率达到峰值，且菌糠还可以与其他原料混合发酵。

2.5 土壤改良剂和修复剂

菌糠具有独特的理化性质，疏松的质地和较高的孔隙率能保持水分和营养物质不流失。菌糠能进一步分解为腐殖质，具有良好通气蓄水能力的腐殖质可以增强土壤的透气性，能促进植物的生长繁殖，也能有效地预防土壤板结。菌糠富含丰富的纤维素，将它施入土壤中，能促进土壤中较大粒径微团的聚集，有利于作物根系的生长，符合作为新型土壤改良剂的基本条件。因此，国内外很多学者都针对于菌糠的土壤改良和修复进行研究。在农业生产中，土壤的酸碱度对作物生长影响很大，而菌糠能够调节土壤的pH。石堃等［31］利用猴头菇菌糠作为土壤改良剂，成功地改良了盐碱地，土壤的盐碱量明显低于对照组，同时有机质、有效的矿质元素含量均显著增加。当盐碱土壤和菌糠的质量比为1∶3时，改良效果最为明显。Lau等［32］通过研究发现菌糠可以有效地降解多环芳烃的毒性，5%的菌糠在2 d内可以使样品中的萘、菲和苯并芘等有机污染物得到完全去除，证明菌糠具有一定的生物修复潜力。中国科学院南京土壤研究所开发利用食用菌菌糠和生物表面活性剂联合强化植物修复多环芳烃污染土壤，能够有效促进多环芳烃(PAHs)类有机污染物从土壤颗粒上解吸，提高该类有机污染物的生物可利用率和降解速率，无二次污染，并大幅度降低成本［33］。在土壤中加入菌糠，能促进土壤中钾、磷和氮的释放，使土壤中的有机质、有效磷、速效钾和碱解氮的含量显著增加，从而提升养分含量。另外，通过有效地改善土壤理化性状和养分状况，改善土壤微生物的生态环境，促进植物对养分的吸收，从而提高由于污染或者营养贫乏而退化的土壤生产力。因此，菌糠在土壤改良和修复领域的研究与应用也具有良好前景。

2.6 菌糠作为无土栽培基质

近年来，环保意识的增强和无土栽培行业的发展，菌糠作为重要的基质原料，逐渐被人们重视起来［34］。李加友等［35］利用经过二次增效发酵菌糠基质用于黄桃的栽培，发现菌糠作为无土栽培基质，比传统的泥炭基质更加经济，黄桃产量提高且优果率提高了5%。时连辉等［36］比较了菌糠与泥炭的理化性质，研究发现:菇渣比泥炭通气性好、湿润性强、持水量少、成本较低、来源广泛，经过适当的调节，菌糠在无土栽培中可充当泥炭的角色。独特的菌糠特性赋予菌糠独特的作用。在欧洲，由于黑泥炭的成本高，资源有限且会对环境造成严重破坏，因此利用菌糠当覆土代替黑泥炭是一个可行的选择。如Riahi等［37］利用双胞蘑菇菌糠当覆土，对比研究其物理、化学和微生物特性与黑泥炭的性质，结果发现:双胞蘑菇菌糠是一种优良的有机肥料，而且该菌糠提高了土壤的有机质含量，土壤的持水能力也显著改善。美国食用菌机构对比了4种观赏性植物在菌糠作为基质栽培下的情况，通过采集植物在栽培过程中的生长发育情况，发现供试植物生长发育均良好，且经过反复研究发现幼苗在菌糠基质培育后其耐盐能力显著高于传统基质［38］。

2.7 菌糠循环利用

笔者结合国内外的部分研究工作，将菌糠(以杏鲍菇的菌糠为例)的综合利用提出了一套循环利用的可行方法，如图2所示。由图2可知，食用菌的副产物资源——菌糠完全可以作为生物资源进行二次利用，形成新的产业链，促进经济发展。

图2 杏鲍菇菌糠循环利用示意Fig.2 Recycling diagram of spend mushroom substrate from Pleurotus eryngii

3 菌糠综合利用前景展望

目前，循环经济是一种以资源高效利用为核心，以低消耗、低排放和高效率为基本特征的可持续道路，我国坚持走可持续发展的路线，就要实现物质资源的有效且高效利用和经济与生态的可持续发展。近年来，食用菌产业蓬勃发展，全球食用菌总产量每年逐步上升，但相关副产物资源却未得到高效利用。食用菌菌糠若处理不当易引起许多负效应，如资源浪费、环境污染等。目前，通过研究发现菌糠可以广泛应用于养殖业、生物农业、燃料能源与生物基料等很多方面。为了契合建设可持续发展的社会战略方针，需提升农业废弃物的再利用价值，建立可持续发展的产业技术，完善建立菌糠产业链。因此，食用菌菌糠资源的高效转化与高附加值利用具有广阔的应用前景。

［1］卫智涛，周国英，胡清秀．食用菌菌渣利用研究现状［J］．中国食用菌，2010，29(5):3-6．

［2］秦玲，孟青青，路晓玉，等．关于食用菌废料的综合利用探析［J］．北京农业，2015(36):196-198．

［3］HAI F I，ALI M A．A study on solid waste management system of Dhaka City corporation:effect of composting and landfill location［J］．UAP J Civil Environ Eng，2005，1(1):18-26．

［4］王德汉，项钱彬，陈广银．蘑菇渣资源的生态高值化利用研究进展［J］．有色冶金设计与研究，2007，28(增刊):262-266．

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

［6］王艳荣，张海棠，刘氏忠．棉子壳菌糠的营养价值分析［J］．山西农业科学，2008，36(3):45-46．

［7］李用芳，李学悔，李鹤宾．香菇木屑菌渣营养成分分析及在平菇菌种生产中的应用［J］．微生物学杂志，2001，21(3):59-60．

［8］陈永生，平英华．菌糠饲料资源的开发利用［J］．食用菌，1991，13(4):41-42．

［9］千艳荣，张海棠，何云．玉米芯菌糠的营养价值分析［J］．安徽农业科学，2008，36(16):6716-6724．

［10］李彦才．菌糠在饲料中的应用［J］．中国饲料，1996(4):37．

［11］李志香，蔡元丽．菌糠发酵饲料的研究［J］．中国畜牧兽医，2003，30(5):8-9．

［12］孙召伟，邢力，王宇，等．五种菇类菌糠营养成分的比较研究［J］．黑龙江农业科学，2014(9):32-33．

［13］赵晓丽，刘学铭，陈智毅，等．金针菇菌糠不同部位营养成分比较［J］．食用菌学报，2012，19(4):21-24．

［14］张丕奇，戴肖东，韩增华，等．黑木耳菌渣再利用栽培黑木耳试验［J］．食用菌，2016，38(4):24-25．

［15］卢勇，巩晓丽，李培习．杏鲍菇菌糠再利用栽培黑木耳配方试验［J］．食用菌蔬菜，2016(4):29-30．

［16］耿小丽，刘宇，王守现．废料栽培白灵菇试验［J］．北方园艺，2010(10):214-215．

［17］闰宝松，马风，张跃新．黑木耳废菌渣栽培香菇技术［J］．中国林副特产，2005(5):43．

［18］龚振杰，赵桂云．木耳菌糠袋栽平菇技术［J］．北方园艺，2009 (3):214-215．

［19］赵桂云，王伟功，刘岩．平菇菌糠替代木屑栽培滑菇试验［J］．北方园艺，2010(17):209-210．

［20］赵桂云，弥春霞，龚振杰，等．平菇菌糠栽金针菇初试［J］．中国林副特产，2009(1):13-14．

［21］胡保明，程雪梅，史晓婧．利用香菇菌糠栽培草菇技术［J］．食用菌，2005(4):30-31．

［22］王增池，孔德平，范惠菊，等．平菇菌糠栽培杏鲍菇研究［J］．北方园艺，2012(11):183-184．

［23］曾振基，陈逸湘，凌宏通．食用菌菌糠生产有机肥料研究［J］．中国食用菌，2015，34(2):56-59．

［24］侯立娟，姚方杰，宋金娣．菌糠有机肥对辣椒品质的影响［J］．浙江农业学报，2013，25(6):1293-1297．

［25］郭雪．废弃菌糠制造有机肥技术与实践［J］．农民致富之友，2016(13):78．

［26］韦汉群．荞壳平菇菌糠在建昌黑山羊饲料中的应用研究［J］．营养与日粮，2007(10):65-66．

［27］秦翠静，程书梅，陈宝江，等．菌糠在饲料中的应用研究［J］．食用菌，2016，38(2):5-6．

［28］赵祎，王英臣．木耳菌糠发酵饲料的研究［J］．中国畜牧杂志，2016，52(19):50-55．

［29］李超，王绍斌，刘燕洁．金针菇菌糠饲喂昌图鹅仔鹅试验［J］．食用菌，2007，29(3):60-61．

［30］路子佳．高温菌糠沼气发酵的初探及产甲烷菌的分离［D］．哈尔滨:东北农业大学，2010．

［31］石堃，崔大练，易杨钦，等．菌糠土壤改良剂对滩涂盐碱土壤主要理化性质的影响［J］．国土与自然资源研究，2014(5): 45-47．

［32］LAU K L，TSANG Y Y，CHIU S W．Use of spent mushroom compost to bioremediate PAH-contaminated samples［J］．Chemosphere，2003，52(9):1539-1546．

［33］中国科学院南京土壤研究所．利用食用菌菌糠和生物表面活性剂联合强化植物修复多环芳烃污染土壤的方法: 101480465A［P］．2010-03-21．

［34］刘斌，韩亚男，袁旭峰，等．木耳菌糠的5种处理对水稻育苗基质性质及稻苗生长的影响［J］．中国农业科学，2016，49(16): 3098-3107．

［35］李加友，李伟，王玉洁，等．二次增效发酵菌糠基质对黄桃品质和产量的影响［J］．中国土壤与肥料，2010(1):65-67．

［36］时连辉，张志国，刘登民，等．菇渣和泥炭基质理化特性比较及其调节［J］．农业工程学报，2008，24(4):199-203．

［37］RIAHI H，VAHID A H，MASOUD S．Use of spent mushroom compost(SMC)as a casing soil in cultivation of Agaricus bisorus［J］．PAJOUHESH-VA-SAZANDEGI，2001，13(1):27-29．

［38］American Mushroom Institute．Spent mushroom substrate: scientific research and practical applications［C］．Avondale:［s．n．］，2005:1-23．

(责任编辑荀志金)

Research on comprehensive utilization of spend mushroom substrate

LUO Xiaofang1，2，LI Haibo1，SUN Yinwei1，ZHANG Xing1，CHEN Miao1，WANG Jichun1，DUNS G J1，QIN Zuodong1，2
(1．Department of Biochemistry，Hunan University of Science and Engineering，Yongzhou 425199，China; 2．Hunan Province Yuxiu Biological Technology Co．Ltd．，Yongzhou 425000，China)

As the global production of spend mushroom substrate increases，spend mushroom substrate cultivation technology has also gradually improved;thus，spend mushroom substrate has

considerable widespread attention for possible utilization in order to deal with its increasing quantity．This article summarizes the market value of spend mushroom substrate and its comprehensive utilization，in order to upgrade the integral value of spend mushroom substrate production，and to provide a theoretical basis for the extension of the spend mushroom substrate industry chain．

spend mushroom substrate;comprehensive utilization;bio-resources;edible fungus

TQ91

A

1672－3678(2017)04－0077－05

10.3969/j.issn.1672－3678.2017.04.013

2016－09－26

湖南省科技计划项目重点研发计划(2016NK2098);永州市2015年度第二批指导性科技计划项目(No．12)

罗小芳(1987—)，女，湖南永州人，讲师，研究方向:生物化工，E-mail:kong870122wxfx@163．com