香菇菌糠发酵过程中微生物及营养成分变化研究

●周世杰（淮安生物工程高等职业学校 江苏 淮安 223200）

菌糠是用木屑和秸秆等原料栽培食用菌后得到的废弃基质，主要为粗蛋白、木质素、纤维素以及半纤维素构成的复合物，具有多孔结构的特性。菌糠的成分配方决定粒径的大小，含水量在30%～50%，干基的有机质含量占整体质量的40%～60%。木质纤维是菌糠的重要组成结构，含有大量的K、P、N等元素，还有S、Mg、Ca等微量元素以及少量的Mn、B、Zn、Cu等元素，这些元素能够在厌氧发酵的过程中为微生物提供所需营养。研究表明，发酵原料的营养成分含量越高，菌糠木质素含量越低，沼气产生的效果越好。甲烷菌中含有Cu、Zn、Co、Ni及Fe等元素，需求量较大的元素是Co、N、Fe。菌糠发酵的过程中，这些元素能够有效缩短发酵时间，提高甲烷的产气效率[1]。

通过堆制发酵，香菇菌糠内部碱解氮及速效磷含量均显著提高，因此，发酵后的香菇菌糠可作为育苗基质和生物有机肥等应用在农业生产领域。为合理开发并广泛利用菌糠资源，减少因盲目丢弃菌糠引发环境污染问题，本文对香菇菌糠发酵过程中微生物及营养成分变化情况进行研究。

1 材料和方法

1.1 材料

本研究中所用香菇菌糠选自淮安市农业科学研究院，其以木屑为栽培主料。试验中所用培养基包括马丁氏琼脂培养基、高氏一号培养基和牛肉膏蛋白胨培养基[2]。

1.2 方法

1.2.1 发酵方法收集试验所需香菇菌糠，向其中加入适量尿素和1%石灰并搅拌均匀，其含水量保持在65%。在堆制发酵过程中，先建宽度1.2 m、长度1.8 m、高度1.1 m的发酵堆，并用塑料薄膜完全覆盖堆料以保温[3]。当堆料温度上升至65℃后，保持48～72 h，之后逐渐降低温度，此时进行一次翻堆作业。堆制发酵全程一共进行6次翻堆，直到堆料温度稳定不再升高。翻堆时应从下向上翻堆料，并将周边堆料往中间翻，确保均匀发酵。堆制发酵期间，每日选择固定时间对发酵堆的温度进行测量与记录，同时记录发酵场地相对湿度以及温度，每进行一次翻堆操作，都要合理选取测试样本，对其有关指标进行测定。

1.2.2 检测方法在堆料处随机选取5个采样点，每个采样点采集200 g，通过稀释平板法进行微生物检测工作，并通过平板划线法分离并纯化微生物。使用碱解扩散法测定碱解氮含量，使用碳酸氢钠浸提法即磷钼蓝比色法测定速效磷含量，酸度计测定pH值[4]。

2 结果与分析

2.1 香菇菌糠堆制发酵过程中微生物变化情况

香菇菌糠堆制发酵过程中微生物变化情况，见表1。

表1 香菇菌糠堆制发酵过程中微生物菌落形成情况 单位：CFU

续表1

由表1可知，在发酵期间，菌糠所产生的真菌主要有木霉、毛霉、根霉，相比于发酵之初的菌群，发酵后毛霉、木霉数量明显减少，而根霉数量显著上升。进行第6次翻堆操作时，发现放线菌数量突然上升，不过菌种没有出现改变，经发酵产生大量放线菌，有助于抑制土传病害。另发现，香菇菌糠堆制发酵期间有钾细菌生长现象，特别是在进行第3次翻堆操作时发现大量钾细菌生长，达7.4×106CFU，其有助于土壤内钾元素循环利用。

2.2 香菇菌糠堆制发酵过程中温度变化情况

在堆制发酵过程中，堆料在72 h后温度上升至60℃，经过40 d的发酵，堆料依然保持着50℃高温。在整个堆制发酵期间，堆料温度最高达到64℃，这有助于杀灭虫卵和病菌。出现这一结果的主要原因可能是菌糠蕴含丰富的营养物质进行集中发酵，能够维持较长时间的高温状态。

2.3 香菇菌糠堆制发酵过程中主要营养成分变化情况

在香菇菌糠堆制发酵过程中，发酵前后主要营养成分含量变化情况，见表2。

表2 香菇菌糠堆制发酵前后主要营养成分含量

由表2可知，在香菇菌糠堆制发酵前和发酵之后其主要营养成分含量发生了改变。其中，菌糠碱解氮在尚未发酵时含量为991.68 mg/kg，在发酵之后上升至1043.72 mg/kg；速效磷在尚未发酵时含量为2.93 mg/kg，在发酵之后上升至3.42 mg/kg。速效磷和碱解氮与发酵前相比，发酵后含量分别上升16.67%、5.25%。发酵前后堆料pH值均接近中性。香菇菌糠在堆制发酵之后进一步分解，其质地更加松软细腻，整体呈现深褐色。

3 结论与讨论

对香菇菌糠进行40 d的堆制发酵，其内部微生物和主要营养成分均出现了改变。首先，真菌和细菌数量总体呈下降趋势，钾细菌数量总体呈现上升趋势，放线菌数量在发酵末期呈现上升趋势；其次，对香菇菌糠进行堆制发酵之后，其营养成分含量出现改变。与发酵前相比，发酵后速效磷和碱解氮的含量均升高；另外，香菇菌糠经发酵之后pH值稍有上升，更接近中性，对香菇生长有利。

试验中使用适量尿素和香菇菌糠均匀混合，有助于加速菌糠发酵，提升堆料整体温度，减少发酵时间，使菌糠在内部营养成分加快分解与转化。

随着食用菌产业的快速发展，大量菌糠将不断产生，研究菌糠的二次开发及利用具有重要意义。研究人员可进一步开发与创新菌糠腐熟技术，结合各个发酵环节中微生物不同组成的分离优势菌株，为快速降解菌剂研究工作奠定基础。除此之外，基于菌糠发酵后其微生物以及营养成分的变化情况，不断创新与优化菌糠资源利用技术，在规模化转化菌糠的基础上净化生态环境，不断提升生态效益和经济效益。