添加纹党和红芪加工废弃物的平菇栽培基质生产工艺研究

叶文斌，杨 文，杨小录，2，何九军，2，王 瀚，杨满辉

(1.陇南师范高等专科学校 农林技术学院，甘肃 成县 742500；2.陇南特色农业生物资源研究开发中心，甘肃 成县 742500；3.甘肃省农业固体废弃物资源化利用重点实验室，甘肃 天水 741000；4.陇南康元生物工程有限公司，甘肃 康县 746500)

随着我国经济社会发展的需要，振兴祖国医学和推动中医药发展已经作为国家医药战略的重要举措，鼓励龙头中药工业和企业将药材加工等环节向中药材种植区和产区转移，延伸和完善中药材走向世界的产业链.甘肃省也出台了大力实施陇药振兴计划，明确支持建立中药材生产加工基地[1]，引导大量资金向中药农业项目倾斜，鼓励发展中药产业.纹党[Codonopisispilosula(Franch.)Nannf.]和红芪(HedysarumpolybotrysHand.-Mazz.)是甘肃主要支持和推广种植的栽培品种，也是中国国家地理标志产品[1-3]，陇南市是这两种药材的道地产区，已成为中国最大的纹党和红芪的生产、加工和销售基地[1].我国是中药资源大国，在药材种植和加工炮制过程中产生了大量的药渣，不仅浪费资源也是污染源，虽然近些年对中药药渣再利用做了很多有利的尝试，也取得了一些成效，但大多数企业都是作为废物直接排放[4]，给周边环境带来严重污染[5-7].纹党和红芪在采收和加工过程中会产生头、须、根、渣、皮等数量巨大的加工废弃物，而这些废弃物中含有多糖、纤维素、蛋白质和无机盐等丰富的营养成分，但是这些废弃物的资源化再利用没有得到较好的解决，而是大量自然囤积堆放、发霉腐烂、最后填埋，作为低效能的肥料流入大田，不但会对农作物产生不良影响，也会污染农田和环境.而中药材废渣作为食用菌栽培基质，经过食用菌多种酶的分解之后，富含氮、磷、钾等矿质元素，可提供食用菌生长之需[5-7].

为了减少中药纹党和红芪加工废弃物资源的浪费和提高废弃物资源化再利用，以中药纹党和红芪加工废弃物为原料，添加麦秸粉、麦麸、石膏和过磷酸钙混合建堆制备平菇栽培基质，获得生产工艺关键参数，并用平菇测产，以期为生产添加纹党和红芪加工废弃物的平菇栽培基质提供依据，也为合理利用节约资源以及综合开发利用提供技术支撑.

表1 平菇载培基质配方Tab.1 Substrate formulation of edible cultivation Pleurotus ostreatus.

1 材料与方法

1.1 试验材料

纹党加工废弃物由甘肃省文县中寨乡种植加工基地提供，红芪加工废弃物由甘肃省陇南市武都区米仓山红芪种植加工基地提供；石灰和过磷酸钙购自上海佰世凯化学科技有限公司，麦秸粉和麦麸由成县众和种植养殖农民专业合作社提供，供试平菇为糙皮侧耳(Pleurotusostreatus)，菌种和菌袋由陇南康元生物工程有限公司提供.

1.2 试验方法

1.2.1 平菇栽培基质配方的建立 将已经干燥粉碎成末的纹党和红芪加工废弃物、麦秸粉、麦麸、棉籽壳、石膏粉和过磷酸钙建立平菇栽培基质3个配方，如表1所示，以添加棉籽壳的配方为CK(0).

1.2.2 平菇栽培基质的处理 平菇栽培基质的处理的工艺流程为依次为备料→预湿→建堆→翻堆→装袋→灭菌，具体操作方法如下.① 备料：先把麦秸粉用1.0%的石灰水浸泡4 h后捞出，根据表1中的配方添加纹党和红芪加工废弃物、麦秸粉、麦麸、棉籽壳和1.0%过磷酸钙混合均匀.② 预湿：将混合均匀的基质洒水，含水量保持在60%左右，pH控制在为6.5左右.③ 建堆：堆建成长1.0 m、宽1.0 m、高0.5 m的基质堆[8].④ 翻堆：每3 d进行1次翻堆，发酵15 d后所有的基质颜色均呈褐色，无病虫杂菌，无粪块臭味、酸味、氨味等不正常的气味，而且伴有泥土和蘑菇特有的香味，视为基质发酵成功.⑤ 装袋：菌袋采用规格为宽17 cm、长30 cm、厚0.05 mm的聚乙烯折角塑料袋，每袋干料质量0.4 kg.⑥ 灭菌：装袋后进行锅炉常压灭菌，100 ℃保温12 h备用[8-9].

1.2.3 平菇培养与管理 平菇栽培养与管理工艺流程为依次为接种→进棚→作床→发菌管理→出菇管理→采收测产，具体操作如下.① 接种：接种前对接种室和接种工具进行消毒处理，将高温灭菌的菌棒自然冷却到30 ℃左右时接种，接种标准为750 mL瓶装菌种接种50棒左右[8-9]，快速接种.② 进棚：培养温棚要提前24 h用喷洒2%的石灰水消毒处理，每7 h消毒处理1次，消毒处理3次，然后接种后的菌棒移入泥土地面温棚.③ 作床：用塑料薄膜覆盖地面增湿保温，菌棒移入温棚地面后就地作床，每层50棒，最高4层，严防漏水浸泡菌棒，温棚温度控制在23～26 ℃.④ 发菌管理：刚发菌培养时不宜加湿，待菌丝封面后，保持温棚湿润，湿度维持在60%左右即可，温棚内要注意通风，保持空气新鲜，发菌期间翻垛3次，使菌丝均匀分布在菌棒中直至菌丝全部长满，观察和统计菌棒污染与菌丝生长情况.⑤ 出菇管理：出菇准备阶段，每天加强通风，增强光照，用喷雾器喷洒清水，湿度保持在65%左右，温度保持在25 ℃时直至出菇.⑥ 采收测产：鲜菇要在菌盖充分展开之前采收，采收时不要损伤菌盖，保证菇体完整，不要损伤周围的原基和幼菇，采摘3茬后统计鲜菇产量，计算生物学效率.试验设3个配方和1个CK(0)处理，每个处理50棒，重复3次.

1.2.4 评价指标的测定 将1.2.2中发酵成功的平菇栽培基质测定基本特性[10]进行比较，全碳采用重铬酸钾氧化法，全氮测定采用凯氏定氮法，全磷测定采用钒钼黄比色法，全钾、重金属含量测定采用原子吸收分光光度法，基质的养分含量和重金属含量指标参考国家有机肥料标准(NY525-012)进行比较.在接种10 d后第1次调查菌丝萌发情况和菌丝满袋情况并画线标记，之后每组随机选取15个菌袋，每隔5 d画1次线并测量菌丝生长长度[8]，第3次测定后，统计菌丝平均生长速度(mm/d)，同时统计菌丝生长密度，用“+”表示[8-14]；统计每个处理的污染菌袋数，计算污染率(%)和生物学效率(%)，调查随机选取各个处理第一茬单丛平菇子实体，调查菇体颜色和菇体形状以及测量单丛菇体的质量[8-14].菌丝平均生长速度、菌袋污染率和生物学效率的计算公式如下.

表2 平菇基质发酵的主要参数Tab.2 Main parameters of Pleurotus ostreatus substrate fermentation

1.3 数据统计与分析

试验所有数据均通过SPSS 17.0软件来统计分析，试验结果的对照与各处理的显著性检验均用单因素方差来进行分析，P<0.05表示显著差异有统计学意义，P<0.01表示极显著差异有统计学意义.

2 结果与分析

2.1 平菇基质发酵参数

以纹党和红芪加工废弃物、麦秸粉、麦麸、棉籽壳、石膏粉和过磷酸钙建立了平菇栽培基质的3个配方与CK(0)，按照发酵的主要参数分别控制通风量在0.20 m3/min，温度60 ℃，pH控制在6.5，含水率60%，通过15 d的发酵后，有机质含量均在53%～56%，差别不大，虽然棉籽壳发酵后的有机质含量稍高于纹党和红芪加工废弃物发酵后的有机质含量，但区别不大，无显著性差异.而且发酵所得的所有配方的基质颜色均呈褐色，无病虫杂菌，无粪块臭味、酸味、氨味等不正常的气味，而且伴有泥土和蘑菇特有的香味，基质发酵完全，制备成功，主要发酵参数如表2所示.

2.2 平菇发酵后基质的基本特性

对平菇栽培基质的3个配方与CK(0)的发酵过程中严格控制含水率、有机质、通风量、温度及pH，每3 d进行1次翻堆，连续发酵15 d后所得的4种平菇栽培基质的养分及重金属含量和pH指标均符合国家标准，具体指标如表3和表4所示.发酵前添加棉籽壳的CK(0)和添加纹党和红芪加工废弃物的3个配方相比有机质含量稍高，但4个配方之间均无显著性差异，通过发酵4个配方的有机质含量有了很大的提升，提升的配方由高到低依次为CK(0)>配方1>配方2>配方3，而且CK(0)与配方1相比存在显著差异(P<0.05)，配方2和配方3与CK(0)相比均存在极显著差异(P<0.01)；添加纹党和红芪加工废弃物的3个配方氮、磷、钾的含量均显著低于CK(0)(P<0.05或P<0.01)，砷、汞、铅、镉、铬等重金属含量与CK(0)相比均无显著差异(P>0.05)，而且远远小于国家标准.

表3 发酵后干燥基质中养分含量与pHTab.3 Nutrient contents and pH in dried substrate after fermentation

表4 发酵后干燥基质中重金属的指标Tab.4 The heavy metal indexes of dried substrate after fermentation

表5 不同配方基质中平菇菌丝生长情况Tab.5 Mycelial growth of Pleurotus ostreatus in different substrates formulations

2.3 不同配方基质对平菇菌丝和子实体生长的影响

不同配方基质对平菇菌丝生长如表5所示.添加纹党和红芪加工废弃物的3个配方与CK(0)比较，菌丝萌发时间分别延迟1～3 d，菌丝满袋时间分别延迟3～5 d，其中配方1与CK(0)相比均存在显著差异(P<0.05)，配方2和配方2与CK(0)相比均存在极显著差异(P<0.01)；添加纹党和红芪加工废弃物的3个配方的菌丝生长速度和菌丝密度明显低于CK(0)(P<0.05或P<0.01)，菌丝颜色没有差别，全为洁白，3个配方的菌棒污染率却极显著低于CK(0)(P<0.01).38 d后对4种配方基质中菌丝生长观察发现，菌丝全部满袋，菌丝密度和颜色都相当，没有显著差异.

不同配方基质对平菇生长和产量的影响如表6所示.通过对添加纹党和红芪加工废弃物的3个配方检测发现，所产平菇的子实体颜色为灰黑色、菇形紧凑子实体大小均匀，商品性较好，而CK(0)基质所产平菇颜色亦为灰黑色、菇形紧凑，但子实体大小不一，商品性次之.通过对4个配方头茬单丛子实体质量、单袋头茬产量和单袋三茬总产量的比较，4个配方之间无显著差异(P>0.05)；平菇在4个配方的栽培试验中表现出了较高的生物转化率，其中CK(0)生物转化率为73.23%，配方1生物转化率为75.54%，配方2生物转化率为73.65%，配方3生物转化率为71.92%，生物转化率均超过了70%，结果表明添加纹党和红芪加工废弃物的3个平菇栽培基质配方的生产潜力较大.

表6 不同配方基质中平菇子实体生长情况Tab.6 Fruiting body growth of Pleurotus ostreatus in different substrates formulations

3 结论

以中药材纹党和红芪生产加工过程中废弃的固体废弃物为原料，添加麦秸粉、麦麸、石膏和过磷酸钙混合建堆制备平菇栽培基质，获得了生产工艺的关键参数，其中含水率、通风量、温度、发酵时间和pH依次为60%、0.20 m3/min、60 ℃、15 d和6.5，每3 d翻堆1次，发酵15 d后所有配方的基质颜色均呈褐色，无病虫杂菌，无粪块臭味、酸味、氨味等不正常的气味，而且伴有泥土和蘑菇特有的香味，有机质和氮、磷、钾的含量有了很大的提升，砷、汞、铅、镉、铬等重金属含量远远小于国家标准.综合比较4种配方栽培平菇的菌丝生长情况、子实体农艺性状、产量以及生物转化率等指标，结果表明，利用药材纹党和红芪生产加工过程中废弃的固体废弃物的3个配方的基质对平菇的菌丝萌发时间、菌丝满袋时间和菌丝平均生长速度都具有一定的延迟和抑制作用，这可能是两种中药材加工废弃物成分中含有一些生物碱和其他生物活性物质，使平菇的菌丝萌发和生长都产生了抑制影响，同时对其他杂菌生长也起到了很好的抑制作用，有效地减少了平菇菌棒的污染，降低了污染率.但是在后期平菇菌丝全部满袋，当菌丝全部满袋后，菌丝密度和颜色都相当，平菇的子实体颜色为均灰黑色，菇形紧凑且子实体大小均匀，商品性较好，而添加棉籽壳的CK(0)基质所产平菇菇形紧凑但子实体大小不一，商品性次之.通过对4个配方头茬单丛子实体质量、单袋头茬产量和单袋三茬总产量的比较，生物转化率均超过了70%，说明添加纹党和红芪加工废弃物的3个平菇栽培基质配方的生产潜力较大，可以进一步推广，同时这也为循环利用纹党和红芪废弃资源提供技术支撑.