李学龙 杨镇 张敏 刘国丽 李超 刘国宇 李跃

摘要：探索金针菇（Flammulina velutiper）菌糠在基质化利用过程中理化指标的变化情况，为金针菇菌糠科学合理利用提供理论基础。在金针菇菌糠中添加微生物菌剂进行发酵处理，分别测定菌糠发酵物的可溶性糖、可溶性蛋白质、容重、总孔隙度、pH、电导率。结果表明，添加微生物菌剂发酵金针菇菌糠0～20 d，可溶性糖、可溶性蛋白质含量有所下降，总孔隙度、电导率先上升后下降，容重、pH下降。研究结果明确了添加微生物菌剂后金针菇菌糠发酵过程中理化指标的变化情况，优化了金针菇菌糠发酵过程，为金针菇菌糠的基质化利用提供有效方法。

关键词：金针菇（Flammulina velutiper）菌糠;微生物菌剂;发酵;理化指标

中图分类号：S646.1+5         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2018）22-0032-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.22.010           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： The aim of the study was to evaluate the changes of physical and chemical indicators，and to provide theoretical foundation for rational utilization of Flammulina velutiper mushroom residue. Microbial agent was added to the F. velutiper mushroom residue，and the content of soluble sugar and soluble protein，bulk density，total porosity，pH and conductivity during the fermentation process were measured. During the 0～20 d after microbial agent was added，the content soluble sugar and soluble protein decreased; The total porosity and conductivity rose in the first stage，and then decreased; Bulk density and pH decreased. The changes of physical and chemical indicators during the fermentation process of F. velutiper mushroom residue were detected，and the fermentation process of F. velutiper mushroom residue was optimized，which could provide effective method for utilization of F. velutiper mushroom residue.

Key words： Flammulina velutiper mushroom residue; microbial agent; fermentation; physical and chemical indicators

菌糠又称菌渣，是食用菌采收后低营养价值的培养基，是食用菌产业的主要副产物[1]。中国是世界上最大的食用菌生产国，年产量超过3 500万t，占世界食用菌总产量的80%以上[2]。据有关研究显示，每生产1 kg食用菌，平均会产生5 kg的废弃菌糠[3]，因此实际产生的菌糠数量极其庞大，如不能合理利用，将会造成巨大的资源浪费和环境污染。食用菌培养基的制作原料主要包括木屑、玉米芯、秸秆等生物质，富含有机质、钙、镁、氮、磷等营养成分[4，5]。

金针菇作为工厂化生产的主要食用菌品种，不受自然环境制约，可周年生产，因此每天都会产生大量的菌糠，为了保证出菇效率，控制生产成本，工厂化流水作业收获金针菇后，菌糠会被废弃处理。金针菇生产基料主要为木屑、玉米芯、麦麸、棉子壳等，金针菇采收后的菌糠中存在大量菌丝体[6]，使菌糠中含有较丰富的蛋白质、多糖、微量元素及活性物质。

本研究旨在利用工厂化生产金针菇后产生的菌糠，添加微生物复合菌剂，通过发酵培养，研究金针菇菌糠发酵过程中理化指标的变化情况，优化金针菇菌糠发酵过程，为金针菇菌糠的基质化利用提供有效方法。

1  材料与方法

1.1  材料

金针菇菌糠，由沈阳恒生生物科技发展有限公司金针菇生产基地提供。

微生物复合菌剂含有链霉菌属放线菌、假丝酵母、乳酸菌等有益微生物，由辽宁省农业科学院食用菌研究所分离、筛选、保存。

1.2  方法

1.2.1  试验设计  将金针菇菌糠粉碎，加水至含水量65%，调节C/N至25，作为金针菇菌糠发酵底物。将调配后的金针菇菌糠装入200 mL三角瓶中，棉塞封口，121 ℃灭菌25 min，按1%接种量接种微生物复合菌剂，混匀后于25 ℃恒温培养，在發酵培养0、2、4、6、10、15、20 d后，将金针菇菌糠发酵培养物振荡混匀后取样进行生化指标检测。

1.2.2  项目测定  可溶性糖含量采用蒽酮比色法[7]测定。可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝染色法测定[8]。容重、总孔隙度、电导率、pH按NY/T 2118-2012中附录A、附录B方法测定。

2  结果与分析

2.1  可溶性糖含量变化

图1结果显示，随着发酵时间的延长，细菌及真菌利用菌糠中的部分可溶性糖进行合成代谢，因此金针菇菌糠中的可溶性糖含量呈现逐渐下降的趋势，0～12 d，下降速度最快，12 d时，可溶性多糖含量降低40%。而后可溶性糖含量有小幅上升，可能与金针菇菌糠发酵过程中细菌及真菌快速增长至稳定期后期向胞外分泌的可溶性糖类物质有关。

2.2  可溶性蛋白质含量的变化

图2结果显示，菌糠发酵前，金针菇菌糠的可溶性蛋白质含量为3.2%，接入菌种发酵后，微生物开始迅速繁殖，利用可溶性蛋白质速度较快，0～10 d，金针菇菌糠可溶性蛋白质含量从3.2%下降至0.6%。10～20 d，可溶性蛋白质含量变化很小，发酵20 d时，含量略有增加，可能与发酵后期菌体衰亡后向环境中释放胞内细胞器有关。

2.3  容重的变化

基质容重是农业生产中的重要物理参数，其表征了基质的密实程度和基质质量[9]，由图3可以看出，随着发酵时间的延长，金针菇菌糠发酵基质的容重呈逐渐下降的趋势，发酵初始容重为0.34 g/cm3，发酵20 d后容重为0.12 g/cm3。其中，0～10 d下降较快，下降幅度为44.2%，10～20 d容重下降逐渐减慢，下降幅度为5.9%。发酵0～10 d，金针菇发酵活动较为旺盛，纤维素、半纤维素、木质素等有机质分解速度加快，转化成小分子物质及二氧化碳，使得发酵基质干物质重量下降，基质物理性状变得更加疏松，使得容重呈下降变化趋势。10～20 d，金针菇发酵活动逐渐减弱，微生物的生长进入稳定期，菌体增殖速度下降，另外产生的代谢产物也进一步对其生长产生抑制作用。有机质的分解速度减慢，使得此时期内基质容重下降较慢。

2.4  总孔隙度的变化

总孔隙度是指基质中持水空隙和通气空隙的总和，以相当于基质体积的百分数表示。从图4可以看出，0～20 d金针菇菌糠发酵过程中总孔隙度呈上升趋势，其中0～10 d菌糠发酵物总孔隙度上升较快，从发酵初始的69.2%快速上升到84.2%，此时间段内，菌糠的发酵活动较为活跃，微生物的分解代谢速率较快，使得菌糠发酵物的孔隙度增大。10～20 d，菌糠发酵物总孔隙度上升较慢，总孔隙度从84.2%上升到86.1%，此时菌糠的发酵活动逐渐趋于平缓，分解代谢速率同时减慢，总孔隙度维持在一个相对稳定的水平。

2.5  电导率的变化

从图5可以看出，金针菇菌糠发酵期间，电导率变化幅度较大。其中，0～10 d上升速度较快，从发酵初始的0.056 ms/cm上升到发酵10 d的0.102 ms/cm，上升幅度为82.14%。10～20 d，金针菇菌糠发酵基质的电导率有小幅下降，从发酵10 d的0.102 ms/cm下降至发酵20 d的0.095 ms/cm，下降幅度为6.86%。金针菇菌糠基质中含有较丰富的无机元素，与部分有机物螯合成为有机-无机成分复合物，降低了其溶解性。随着发酵时间的延长，微生物的分解作用使得无机营养物质得以释放，因此0～10 d测得的菌糠基质电导率呈上升趋势，发酵后期微生物的发酵作用逐渐减弱，菌体自溶导致细胞内容物渗出，与无机营养物质发生螯合反应可能是造成10～20 d菌糠基质电导率下降的原因之一。

2.6  pH的变化

pH是影响微生物发酵的重要影响因素之一，pH偏高或者偏低都会影响发酵活动的正常进行[10]。发酵过程中pH的变化是含碳有机化合物所产生的有机酸和含氮化合物所产生的氨共同作用的结果[11]。

由图6可知，金针菇菌糠发酵0～6 d，pH下降速度较快，从7.21降至6.41。发酵6 d后，pH下降速度减慢，发酵20 d时，pH下降至6.19。由于金针菇菌糠发酵过程中细菌、真菌等微生物的繁殖过程产生有机酸，可有效抑制有害杂菌的生长，提高金针菇菌糠的分解效率，缩短发酵时间。因此，发酵初期，可溶性糖、可溶性蛋白等物质被微生物利用速度加快，产生有机酸类物质，菌糠pH下降迅速。发酵6～10 d时，微生物生长接近稳定生长期，生长速度减慢，微生物繁殖与死亡达到平衡，菌体消耗营养成分也趋于平衡，pH下降趋于缓慢。

3  小结与讨论

分析了金针菇菌糠发酵过程中理化指标的变化。研究结果表明，金针菇菌糠发酵过程中，可溶性糖、可溶性蛋白质含量有所下降，总孔隙度、电导率先上升后下降，容重、pH下降。随着发酵时间的延长，微生物的增殖逐渐加快，营养物质利用随之加快，可溶性糖、可溶性蛋白质含量呈现下降趋势，随着发酵的继续进行，微生物逐渐进入稳定生长期及衰亡期，生命活动逐渐减弱，可溶性糖、可溶性蛋白质消耗逐渐减弱，直至出现细胞凋亡，发酵后期可溶性糖、可溶性蛋白质含量有所上升，可能与微生物菌体细胞器外泄有关。

金针菇发酵过程中，容重呈下降趋势，并且下降速度逐渐减慢，前半段时间内金针菇发酵活动较为旺盛，有机质分解速度加快，转化成小分子物质及二氧化碳，使得发酵基质干物质重量下降，基质物理性状变得更加疏松，使得容重呈下降变化趋势，而总孔隙度逐渐上升。后半段时间内金针菇发酵活动逐渐减弱，微生物的生长进入稳定期，菌体增殖速度下降，另外产生的代谢产物也进一步对其生长产生抑制作用，因此容重下降速度随之减慢，基质的总孔隙度逐渐稳定。

金针菇菌糠发酵过程中，pH呈逐渐下降趋势，有利于维持稳定的發酵环境，加快有机质的分解，缩短发酵时间。电导率可以反映基质中可溶性养分的总量[12]。发酵过程中电导率的变化呈先上升后下降的趋势，随着有机质分解速度的加快，金针菇菌糠中的可溶性成分逐渐增多，导致电导率上升。发酵后期，随着微生物发酵活动的减弱甚至衰亡，导致细胞器与发酵基质中可溶性物质可能发生吸附作用，电导率呈现上升的变化趋势。

金针菇菌糠的发酵过程表明，通过适宜的过程控制，金针菇发酵基质的各理化指标均达到有机肥料及蔬菜栽培基质的基本要求，为金针菇菌糠科学利用提供了方法。

参考文献：

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