劉麗娜 魏書(shū)信 田廣瑞 崔國(guó)梅 李順?lè)? 王安建
DOI:10.16861/j.cnki.zggc.202423.0331
摘??? 要:香菇是我國(guó)產(chǎn)量最大的食用菌,是鄉(xiāng)村振興的重要支柱產(chǎn)業(yè)。香菇產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)產(chǎn)生了大量的菌糠,但很多菌糠被直接丟棄或焚燒,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi),因此,香菇菌糠的資源化利用問(wèn)題受到了廣泛關(guān)注。在分析香菇菌糠理化性質(zhì)的基礎(chǔ)上,綜述了香菇菌糠資源化利用的研究進(jìn)展,包括作為食用菌栽培基質(zhì)、動(dòng)物飼料、有機(jī)肥、土壤改良劑、園藝栽培、生物吸附劑及生物活性物質(zhì)提取原料等方面,探討了香菇菌糠資源化利用中存在的主要問(wèn)題,提出加快推進(jìn)菌糠的資源化利用,應(yīng)重點(diǎn)從加強(qiáng)菌糠物質(zhì)基礎(chǔ)、加大菌糠資源化利用技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用配套設(shè)施及標(biāo)準(zhǔn)3個(gè)方面開(kāi)展研究,以期為香菇菌糠的高效利用提供參考和理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞:香菇;菌糠;利用;理化性質(zhì)
中圖分類號(hào):S141 ??????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A??????????? 文章編號(hào):1673-2871(2024)04-007-07
Research progress on resource utilization of spent Lentinula edodes substrate
LIU Lina, WEI Shuxin, TIAN Guangrui, CUI Guomei, LI Shunfeng, WANG Anjian
(Research Center of Agricultural Products Processing, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, Henan, China)
Abstract: Lentinula edodes is the largest yield edible fungus in China, and is an important pillar industry for rural revitalization. The rapid development of Lentinula edodes industry leads to a large amount of spent substrates, but most of them are directly discarded and burned, which causes serious environmental pollution and waste of resources. Therefore, the resource utilization of spent substrate has attracted wide attention. In this article, based on the analysis of physicochemical properties, the research progress on resource utilization of spent Lentinula edodes substrate was reviewed, including utilization modes as edible fungus cultivation matrix, animal feed, organic fertilizer, soil conditioner, horticultural cultivation, biological adsorbent and active material extraction raw material. The main problems in the utilization of spent substrate were discussed. The suggestions were proposed on accelerating the resource utilization of spent substrate, and the research should focus on three aspects of strengthening the material basis, increasing the resource utilization technology, industrial application of supporting facilities and standards.The article aims to provide reference and theoretical basis for the efficient utilization of spent Lentinula edodes substrate.
Key words: Lentinula edodes; Spent substrate; Utilization; Physicochemical property
收稿日期:2023-05-25;修回日期:2024-01-11
基金項(xiàng)目:河南省重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)項(xiàng)目(231111112500);河南省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(232102110278,242102111068);河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)專項(xiàng)(2023TD41);河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主創(chuàng)新項(xiàng)目(2023ZC079)
作者簡(jiǎn)介:劉麗娜,女,助理研究員,研究方向?yàn)槭秤镁庸?。E-mail:83231174@qq.com
通信作者:王安建,男,研究員,研究方向?yàn)槭秤镁庸ぁ-mail:jgs1419@163.com
香菇又名香蕈、花菇、冬菇等,是我國(guó)重要的常規(guī)主栽食用菌品種,被譽(yù)為“菇中皇后”。其滋味鮮美,肉質(zhì)肥厚細(xì)嫩、香氣獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)豐富,是一種食藥同源的食品[1],深受?chē)?guó)內(nèi)外消費(fèi)者的喜愛(ài)。據(jù)中國(guó)食用菌協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),2022年我國(guó)29個(gè)省、自治區(qū)、直轄市(不含寧夏、海南和港澳臺(tái)等省區(qū))的鮮香菇總產(chǎn)量1 295.48萬(wàn)t,占食用菌總產(chǎn)量的30.68%,是我國(guó)產(chǎn)量最大的食用菌。菌糠又稱菌渣,是栽培食用菌后的栽培基質(zhì)剩余物,每生產(chǎn)1 kg食用菌約產(chǎn)生3.25~5 kg菌糠[2]。香菇產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量菌糠。在實(shí)際生產(chǎn)中,很多菌糠被直接丟棄或焚燒,既浪費(fèi)資源,又污染環(huán)境。因此,科學(xué)合理地利用香菇菌糠資源,變廢為寶,對(duì)實(shí)現(xiàn)香菇產(chǎn)業(yè)綠色循環(huán)發(fā)展十分重要。近年來(lái),人們對(duì)香菇菌糠的研究不斷深入,許多新方法、新技術(shù)逐漸應(yīng)用于菌糠的多元化循環(huán)發(fā)展中。筆者在分析香菇菌糠理化性質(zhì)的基礎(chǔ)上,總結(jié)了香菇菌糠在二次栽培食用菌、動(dòng)物飼料、有機(jī)肥、土壤改良劑、園藝栽培、生物吸附劑等方面的研究進(jìn)展,以期為香菇菌糠的資源化利用提供參考。
1 香菇菌糠理化性質(zhì)
菌糠理化性質(zhì)是其循環(huán)再利用的基礎(chǔ)。香菇是典型的木腐菌,目前生產(chǎn)中栽培主料為木屑,其菌糠顏色通常呈棕褐色或淺褐色,弱酸性,質(zhì)地多孔疏松,容重較小,結(jié)構(gòu)松散易碎。香菇菌糠的理化特性與栽培品種、栽培用料、出菇次數(shù)等有顯著的相關(guān)性,不同的栽培用料之間營(yíng)養(yǎng)成分差異很大,不同產(chǎn)區(qū)的同一種栽培料品質(zhì)也存在差異。有研究測(cè)得香菇菌糠pH值可達(dá)4.4,持水力77.0%,容重0.41 g·cm-3,總孔隙度75.2%[3-4],因此,香菇菌糠具有較低的pH值、容重和較高的持水力、孔隙度。其特殊的物理結(jié)構(gòu)能夠有效確保水分和空氣供應(yīng),成為資源化利用的優(yōu)勢(shì)之一。也有多位學(xué)者[5-10]對(duì)香菇菌糠的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了測(cè)定(表1~2)。
從表1~2分析數(shù)據(jù)可以看出,香菇菌糠含有豐富的菌絲蛋白、未被充分利用的多種纖維類物質(zhì)、調(diào)節(jié)食用菌生長(zhǎng)的重要無(wú)機(jī)鹽鈣和磷,同時(shí)香菇菌糠中氨基酸種類也比較齊全,尤其是天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸等鮮味氨基酸含量豐富,使得菌糠具有較濃郁的鮮味。另外,菌糠中還含有大量的生物活性物質(zhì)、次生代謝產(chǎn)物、維生素及微量元素,具有很高的利用價(jià)值[11]。
2 香菇菌糠資源化利用
2.1 用作食用菌栽培基質(zhì)
香菇的生物學(xué)效率只有50%~80%,比金針菇(50%~100%)還略低些[12],其栽培基質(zhì)中木質(zhì)纖維素含量(w,后同)接近80%[13],栽培結(jié)束后,木質(zhì)纖維素雖被不同程度降解,但菌糠中未被利用的木質(zhì)纖維素含量達(dá)到34.48%,幾乎與麩皮相當(dāng)(表3);碳素含量與木屑、麩皮、棉籽殼中的差異不顯著,氮素含量顯著高于木屑,仍然可以為某些食用菌的生長(zhǎng)提供充足的營(yíng)養(yǎng)[14];另外,菌糠中含有的鈣、磷、氨基酸等多種養(yǎng)分都對(duì)食用菌生長(zhǎng)發(fā)育有著積極的作用[15]。因此,利用香菇菌糠作為二次栽培食用菌的部分替代原料,不但能提供纖維素類高分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),還能滿足低分子物質(zhì)的需求。
目前,利用香菇菌糠為基料二次栽培食用菌的研究已有很多報(bào)道。香菇菌糠替代闊葉木屑栽培金針菇的試驗(yàn)結(jié)果表明,香菇菌糠添加量是影響金針菇菌絲長(zhǎng)速、長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量、生物轉(zhuǎn)化率的主要因素,添加量在30%的產(chǎn)量最高,生物轉(zhuǎn)化率達(dá)到100.3%,比不添加菌糠的全玉米芯的產(chǎn)量高13.4%,比全闊葉木屑的高141.7%,具有增產(chǎn)效果[16]。以香菇菌糠和玉米芯為主料栽培杏鮑菇培養(yǎng)基優(yōu)化配方的研究發(fā)現(xiàn),香菇菌糠添加量影響杏鮑菇菌絲長(zhǎng)速、長(zhǎng)勢(shì),產(chǎn)量和生物轉(zhuǎn)化率,添加量30%~40%時(shí),生物轉(zhuǎn)化率在80%以上[17]。利用香菇菌渣替代30%木屑進(jìn)行反季節(jié)工廠化栽培滑子菇的研究結(jié)果表明,縮短發(fā)菌時(shí)間的同時(shí)保證產(chǎn)量和生物轉(zhuǎn)化率,還能減少木屑用量、降低生產(chǎn)成本[18]。通過(guò)配方篩選試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),添加香菇菌渣30%、谷殼70%的配方栽培大球蓋菇,有利于菌絲生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)提升[19]。在分析香菇菌糠的營(yíng)養(yǎng)成分基礎(chǔ)上配制香菇菌糠栽培雞腿菇的培養(yǎng)料配方,實(shí)現(xiàn)了雞腿菇的高效栽培,節(jié)約生產(chǎn)成本達(dá)到50%,經(jīng)濟(jì)效益好[8]。這些研究將香菇菌糠應(yīng)用到二次栽培食用菌中替代部分木屑,具有增產(chǎn)、增效、提高生物轉(zhuǎn)化率、降低成本等諸多被證實(shí)的優(yōu)點(diǎn)。但在使用時(shí)應(yīng)注意保證菌糠質(zhì)量,無(wú)污染、無(wú)霉變及病蟲(chóng)害,并清除干凈雜物。
由于香菇菌糠營(yíng)養(yǎng)成分不比棉籽殼差,因此用來(lái)替代棉籽殼的研究也有很多。以香菇菌渣替代部分棉籽殼栽培姬菇試驗(yàn)的結(jié)果表明[20],香菇菌渣添加26%時(shí),姬菇產(chǎn)量增加了8.6%,且與正常栽培姬菇子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)價(jià)值差異不大。在利用香菇菌糠替代部分棉籽殼生產(chǎn)平菇栽培中,菌糠添加量為25%~30%時(shí)菌絲生長(zhǎng)速度最快,達(dá)0.85 cm·d-1,高于不添加菌糠的對(duì)照組0.79 cm·d-1,且菌絲長(zhǎng)勢(shì)良好,出菇量也高于對(duì)照組[21]。通過(guò)系統(tǒng)研究香菇菌糠替代棉籽殼以10%梯度遞增的添加量對(duì)平菇生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響,篩選出利用香菇菌糠種植平菇的最佳配方[22],為香菇菌糠二次利用的可行性提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。香菇菌糠替代棉籽殼栽培平菇的配方試驗(yàn)結(jié)果表明[23],在平菇培養(yǎng)料中添加50%以內(nèi)的香菇菌糠時(shí),平菇的菌絲生長(zhǎng)速度、產(chǎn)量均超過(guò)原配方,但該試驗(yàn)平菇產(chǎn)量增長(zhǎng)率不高,為了得到最佳產(chǎn)量還需進(jìn)一步驗(yàn)證。這些研究結(jié)果說(shuō)明,香菇菌渣替代棉籽殼作為其他食用菌的栽培基料是可行的,但其容重、吸水性、抗壓強(qiáng)度等物理性質(zhì)卻與棉籽殼等未經(jīng)使用的培養(yǎng)料沒(méi)有可比性。因此,在討論菌糠的應(yīng)用效果時(shí),要注意區(qū)分物理性質(zhì)方面的差異,控制好添加量。
此外,利用香菇菌糠二次栽培草菇、榆黃蘑、金福菇、毛木耳、香菇、雙孢蘑菇、竹蓀等也都有成功實(shí)例[24]。這些都表明香菇菌糠能廣泛應(yīng)用于二次栽培食用菌,但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)要根據(jù)栽培食用菌的生物學(xué)特性,科學(xué)配制成營(yíng)養(yǎng)豐富、碳氮比適宜、物理化學(xué)結(jié)構(gòu)適宜的栽培基質(zhì),從而促進(jìn)香菇菌糠在二次栽培食用菌中的應(yīng)用。
2.2 用作動(dòng)物飼料
菌糠是一類成本低廉的飼料資源。香菇菌糠經(jīng)過(guò)微生物的發(fā)酵作用后養(yǎng)分含量豐富,粗蛋白、粗脂肪含量有了較大提高,特別是一般飼料缺乏的必需氨基酸以及鐵、鈣、鋅、鎂等微量元素含量相當(dāng)豐富,此外,菌糠含有的蘑菇香味也使其具有良好的適口性,因此,具有很高的飼料價(jià)值[6,25-27]。栽培食用菌后的菌糠機(jī)械強(qiáng)度大幅下降,粉碎加工便利,可以直接用于養(yǎng)殖業(yè)。香菇菌糠用于飼料的最直接的處理方式是將收獲的香菇菌糠晾曬或烘干后粉碎,按一定比例直接添加在飼料中。使用香菇菌糠代替部分飼料飼喂肉牛,日增重提高11.76%,比不添加菌糠的對(duì)照組經(jīng)濟(jì)效益提高40.47%,為育肥肉牛提供了新飼料資源[28]。香菇菌糠代替15%麩皮飼喂生長(zhǎng)期肉兔可明顯促進(jìn)肉兔的生長(zhǎng),降低飼料成本,增加養(yǎng)殖效益[29]。此種香菇菌糠飼料制作工藝簡(jiǎn)單,但由于該過(guò)程對(duì)菌糠中含有的一些不易消化的纖維(如木質(zhì)素)、高分子物質(zhì)或者少量抗?fàn)I養(yǎng)因子未做處理,不利于動(dòng)物的消化吸收。因此,香菇菌糠僅可代替部分糠麩類飼料用作肉牛和肉兔的飼料資源。
由于纖維素、木質(zhì)素、半纖維素等難以被家禽直接消化利用,纖維類物質(zhì)含量過(guò)高成為香菇菌糠作為動(dòng)物飼料的一個(gè)主要限制因素,因此,香菇菌糠常需要進(jìn)行飼料化處理以提高利用率。適當(dāng)?shù)膲A處理可降低粗纖維含量,提高消化率;使用3%氫氧化鈣加2%尿素復(fù)合處理香菇菌糠時(shí)效果最佳,中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、酸性洗滌木質(zhì)素和纖維素含量分別下降9.31%、6.72%、20.36%和16.15%[30]。若采用堿化與生物發(fā)酵相結(jié)合的方式處理香菇菌糠,則干物質(zhì)、中性洗滌纖維、半纖維素、酸性洗滌木質(zhì)素瘤胃動(dòng)態(tài)降解率較未添加菌糠的對(duì)照分別提高53.64%、89.07%、225.05%、116.98%,效果優(yōu)于單獨(dú)的堿化處理[31]。菌糠經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵處理后,不僅能進(jìn)一步提高菌糠的營(yíng)養(yǎng)成分含量,還對(duì)改善動(dòng)物腸道菌群、提高飼料轉(zhuǎn)化率具有明顯效果。香菇菌糠經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵后,其粗蛋白含量從28.4%提高到36.7%,體外消化率提高到70%,且粗纖維含量顯著降低[32],可作為家禽和動(dòng)物的高營(yíng)養(yǎng)飼料。不同微生物發(fā)酵對(duì)香菇菌糠飼料品質(zhì)影響的研究結(jié)果表明,酵母菌和乳酸菌混合發(fā)酵處理的效果最好,菌糠的纖維素、水溶性碳水化合物及銨態(tài)氮含量明顯降低,粗蛋白含量提高25%,氨基酸含量提高了29.4%[5]。香菇菌糠的飼料化處理可以降低粗纖維含量,在改善飼用品質(zhì)、提高動(dòng)物采食量和飼料消化利用率等方面具有顯著作用。香菇菌糠作為生物資源已被應(yīng)用到動(dòng)物生產(chǎn)中,不僅能降低飼料成本,還能改善動(dòng)物的生理功能。
此外,香菇菌糠中含有多糖、酶、生物堿、植物甾醇及黃酮等生物活性物質(zhì),具有抗菌、免疫和代謝調(diào)節(jié)等功能,能夠提高畜禽的抗病能力[33-35]。諸多試驗(yàn)研究雖然在飼喂效果上存在一定差異,但總體來(lái)看,菌糠的飼料資源開(kāi)發(fā)有著廣闊的前景。菌糠的飼料化利用對(duì)緩解飼料資源不足、降低養(yǎng)殖成本、提高經(jīng)濟(jì)效益和改善環(huán)境意義重大,但其大規(guī)模推廣應(yīng)用還有賴于菌糠飼料的規(guī)范化生產(chǎn)工藝完善、不同品種菌糠飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)及不同動(dòng)物生理階段利用參數(shù)的系統(tǒng)研究。
2.3 用作有機(jī)肥和土壤改良劑
菌糠肥料化利用的首要標(biāo)準(zhǔn)是有機(jī)質(zhì)含量高于40%,據(jù)測(cè)定分析[14],香菇菌糠中有機(jī)質(zhì)含量達(dá)63.98%、磷含量達(dá)0.32%、鉀含量達(dá)0.64%,同時(shí)具有較高的氮含量1.16%。氮元素含量是評(píng)價(jià)土壤肥力情況的重要指標(biāo)之一,菌糠中的氮元素釋放速率緩慢更有利于植物對(duì)氮的利用[36]。香菇菌糠中的大量有機(jī)質(zhì)和活性物質(zhì),兼有有機(jī)肥和菌肥的雙重作用,有助于提高土壤肥力,可以作為肥料取代部分化肥[37]。施用香菇廢棄菌糠作板栗基肥的研究發(fā)現(xiàn),土壤有機(jī)質(zhì)含量比施肥前增加30.12%,比單純施用復(fù)合肥高出36.13%,土壤pH值上升5.60%,且板栗產(chǎn)量與施用復(fù)合肥相近,無(wú)顯著差異[38]。這說(shuō)明菌糠作有機(jī)肥有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,減少化學(xué)肥料的使用,具有良好的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。
香菇菌糠也可以經(jīng)過(guò)堆肥處理后,用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥。有關(guān)香菇菌糠腐熟工藝及相應(yīng)條件控制的研究也有相關(guān)報(bào)道。陶治東等[39]篩選出1株高效纖維素降解菌株能夠高效降解香菇菌糠,對(duì)腐熟香菇菌糠制備生物有機(jī)肥具有較大的應(yīng)用潛力。香菇菌糠中加入適量尿素的研究發(fā)現(xiàn),可使發(fā)酵堆體快速升溫,縮短發(fā)酵時(shí)間;經(jīng)40 d的堆制發(fā)酵后,菌糠中細(xì)菌及真菌數(shù)量明顯減少,速效磷、堿解氮含量均有顯著提高[40]。對(duì)比分析香菇菌糠發(fā)酵堆制前后營(yíng)養(yǎng)成分含量的變化發(fā)現(xiàn),發(fā)酵堆制后全氮、全磷、全鉀、速效磷、速效鉀含量均有提高,對(duì)菌糠營(yíng)養(yǎng)成分的分解轉(zhuǎn)化作用促進(jìn)明顯,可以作為有機(jī)肥循環(huán)利用[41]。香菇菌糠作為填充料對(duì)木耳菌糠-雞糞堆肥效果的研究表明,添加香菇菌糠有利于堆料粗纖維含量的提高,促進(jìn)胡敏酸碳的礦化分解[42]。香菇菌糠可以單獨(dú)堆肥,或與畜禽糞便等混合堆肥,能夠?qū)⒂袡C(jī)成分分解礦化,是香菇菌糠資源化利用的有效途徑;與廣泛應(yīng)用的速效化肥相比,菌糠有機(jī)肥釋放緩慢,持續(xù)提供養(yǎng)分,是優(yōu)良的有機(jī)肥資源。
香菇菌糠不但可以用作有機(jī)肥,還可以作為土壤改良劑使用。土壤改良劑主要用來(lái)提高由于污染或者營(yíng)養(yǎng)貧乏而退化的土壤生產(chǎn)力。菌糠中的菌絲體在生長(zhǎng)過(guò)程中分泌的一些活性物質(zhì),能抑制部分土傳性病害,能使復(fù)雜的有機(jī)物分解成易被植物吸收的物質(zhì),同時(shí)菌糠進(jìn)一步分解成通氣蓄水能力強(qiáng)的腐殖質(zhì),還能培養(yǎng)和保持土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和理化性能,是一種改良土壤功能的優(yōu)質(zhì)肥料。香菇菌糠用于土壤修復(fù)的研究發(fā)現(xiàn)[3],嗜熱細(xì)菌、嗜溫細(xì)菌、真菌及二氧化碳排放量都顯著高于對(duì)照,顯示出更高的微生物多樣性,具有用于土壤生物修復(fù)的潛力。在土壤中添加香菇菌渣可以明顯提高土壤真菌數(shù)量、放線菌數(shù)量、幾丁質(zhì)酶活性和脫氫酶活性,擴(kuò)大土壤中微生物群落的規(guī)模,從根本上有利于土壤質(zhì)量的改善,同時(shí)還增強(qiáng)了土壤潛在的抑病能力[43]。將香菇菌糠作為木霉防病的增效劑添加到育苗土中的試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)[44],香菇菌糠能顯著提高木霉對(duì)黃瓜枯萎病的防治效果,并且增加了木霉在土壤和根系中定殖的數(shù)量從而更好地發(fā)揮生防作用。這些研究結(jié)果表明,香菇菌糠能夠有效促進(jìn)土壤中微生物數(shù)量的恢復(fù)增長(zhǎng),優(yōu)化土壤中微生物區(qū)系結(jié)構(gòu),具有一定的抑病能力。因此,香菇菌糠用作有機(jī)肥和土壤改良劑是可行的,但這方面的應(yīng)用效果與施用劑量密切相關(guān),有待于進(jìn)一步研究。
2.4 用作園藝栽培
香菇菌糠中不僅含有豐富的菌體蛋白和礦質(zhì)元素,還有多種次生代謝產(chǎn)物、微量元素等水溶性成分,可以直接作為園藝栽培基質(zhì)使用,也可以和其他基質(zhì)混配應(yīng)用。Medina等[45]研究表明,香菇廢棄菌渣可作為對(duì)鹽分敏感的西葫蘆和辣椒育苗基質(zhì)使用。香菇菌糠作栽培基質(zhì)對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的研究結(jié)果表明[46],香菇菌糠混合土壤作為栽培基質(zhì)在番茄幼苗抗干旱性、幼苗品質(zhì)特性上均優(yōu)于未添加菌糠的對(duì)照。利用不同配比香菇菌渣培育黃瓜幼苗時(shí),幼苗質(zhì)量較好,可在生產(chǎn)中應(yīng)用[4]。采用不同粒徑含量的香菇菌糠栽培油松的試驗(yàn)結(jié)果表明[47],香菇菌糠單獨(dú)使用同樣可以達(dá)到提高苗木品質(zhì)和質(zhì)量的要求,各種生長(zhǎng)指標(biāo)均顯著好于田園土,且中小粒徑越多,油松苗長(zhǎng)勢(shì)越好。使用香菇菌糠替代部分泥炭栽培一品紅的試驗(yàn)也獲得了較好的效果,一品紅長(zhǎng)勢(shì)旺,商品性佳[48]。通過(guò)不同配比改良香菇菌糠基質(zhì),篩選出適宜羅勒生長(zhǎng)的基質(zhì)[49]。香菇菌糠已在較多園藝作物栽培上得到應(yīng)用,其良好物理性狀和含有的豐富有機(jī)質(zhì)及礦質(zhì)元素,促進(jìn)作物生長(zhǎng),提高作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)。值得注意的是,菌糠用作園藝栽培對(duì)作物產(chǎn)量的影響與作物種類和施用方式有關(guān)。
2.5 用作生物吸附劑
香菇菌糠中存在大量的羧基、羥基、羰基等活性基團(tuán)和豐富的金屬硫蛋白等物質(zhì),可以與重金屬離子形成較穩(wěn)定的離子化合物和螯合物,也可以通過(guò)菌糠疏松多孔結(jié)構(gòu),作為生物吸附劑進(jìn)行重金屬離子污染修復(fù)[50-52]。用聚乙烯醇-海藻酸鈉固定的香菇菌糠作為污水中Cd離子吸附劑的研究[53],描述了Cd離子吸附的動(dòng)力學(xué)模型,發(fā)現(xiàn)香菇細(xì)胞壁中的-OH、-CO和-CO-NH在Cd離子吸附中起重要作用。以香菇菌渣為原料,采用微波輻照碳酸鉀活化法制備菌渣活性炭,制得的活性炭碘值為729.94 mg·g-1,接近國(guó)標(biāo)二級(jí)品標(biāo)準(zhǔn);亞甲基藍(lán)吸附值為163.47 mg·g-1,優(yōu)于國(guó)標(biāo)優(yōu)級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)[54]。利用香菇菌糠作為吸附劑吸附混合重金屬溶液中重金屬離子的研究結(jié)果表明[55],香菇菌糠在適當(dāng)吸附條件下對(duì)Cr3+、Cd2+和Pb2+都有較強(qiáng)的去除能力。在香菇菌糠吸附水體中重金屬鉛效果的研究中[56],發(fā)現(xiàn)菌糠粒徑的變化對(duì)鉛的吸附率影響較小,一定條件下對(duì)鉛的吸附率最高可達(dá)到97%。這些研究結(jié)果為香菇菌糠用作良好生物吸附劑的材料開(kāi)發(fā)提供了有益參考,特別是應(yīng)用香菇菌糠處理含有重金屬的廢水是一個(gè)值得研究的方向。
2.6 提取活性物質(zhì)
提取和利用香菇菌糠中活性物質(zhì)具有生態(tài)高值化的潛力,已成為眾多學(xué)者的研究熱點(diǎn)。檢測(cè)5種食用菌菌糠(香菇、杏鮑菇、秀珍菇、銀耳、海鮮菇)胞外酶活性的試驗(yàn)結(jié)果顯示[57],香菇菌糠的淀粉酶活性最高,達(dá)到734.29 U·g-1,可作為飼用酶制劑添加到飼料中,以降解淀粉,有效提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。香菇菌糠中分析測(cè)定出具有較高的纖維素酶活性和木聚糖酶活性,也具有一定的果膠酶活性[58],這些酶能去除或降低非淀粉多糖的抗?fàn)I養(yǎng)性,具有開(kāi)發(fā)飼用酶制劑的潛在價(jià)值。采用超聲浸提法從香菇菌糠中提取具有商品價(jià)值的纖維素酶的研究[59],為纖維素酶的進(jìn)一步分離純化提供了參考依據(jù)。通過(guò)分析水提、酸解、酶解香菇菌糠多糖的體外抗氧化能力,發(fā)現(xiàn)香菇菌糠多糖具有一定的體內(nèi)外抗氧化能力[60]。菌糠原料的提取技術(shù)并不復(fù)雜,主要難點(diǎn)是進(jìn)行成分分離,目前我國(guó)的研究仍是實(shí)驗(yàn)室提取較多,商業(yè)化應(yīng)用少,有待于進(jìn)一步深入研究。
3 問(wèn)題與展望
我國(guó)香菇菌糠每年產(chǎn)量巨大,如何高效合理可持續(xù)地資源化利用這些菌糠,成為香菇產(chǎn)業(yè)面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。目前,關(guān)于香菇菌糠資源化利用的研究涉及多個(gè)領(lǐng)域,但未真正形成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化處理方式,在資源化利用過(guò)程中還存在諸多問(wèn)題。在用作栽培基質(zhì)時(shí),與待栽培物的種類適應(yīng)性及我國(guó)農(nóng)林業(yè)廢棄物資源豐富等限制了規(guī)?;瘧?yīng)用;用作動(dòng)物飼料時(shí),易存在或產(chǎn)生相關(guān)毒素的不利因素;用作有機(jī)肥和土壤改良劑時(shí)有助于改善土壤生態(tài)環(huán)境,但受菌糠生物降解速率的影響,施用菌糠的長(zhǎng)期綜合效應(yīng)尚不明晰;用作生物吸附劑和提取生物活性物質(zhì),大多還處于研究階段,在轉(zhuǎn)化成本和效率方面還有很大提升空間;香菇菌糠自身獨(dú)特的生物學(xué)特性還未真正得到高效利用。因此,研究香菇菌糠資源化利用機(jī)制及技術(shù)對(duì)形成香菇全產(chǎn)業(yè)鏈綠色環(huán)保發(fā)展模式具有重要意義。
香菇菌糠的資源化利用涉及多學(xué)科多行業(yè)多部門(mén),加快推進(jìn)菌糠的資源化利用,今后應(yīng)重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面開(kāi)展工作。第一,加強(qiáng)香菇菌糠的物質(zhì)基礎(chǔ)研究。深入解析不同栽培基料、栽培品種的香菇菌糠的營(yíng)養(yǎng)和理化特性,充分認(rèn)識(shí)香菇菌糠中代謝產(chǎn)物構(gòu)成及功能,挖掘活性成分和營(yíng)養(yǎng)成分,系統(tǒng)性地分析和評(píng)估菌糠中的有害物質(zhì),為菌糠的科學(xué)利用提供物質(zhì)基礎(chǔ)和理論指導(dǎo)。第二,加大香菇菌糠的資源化利用技術(shù)研究力度。深入研究香菇菌糠的利用機(jī)制,拓寬二次栽培食用菌及園藝作物種類,不斷探索創(chuàng)新應(yīng)用模式。菌糠營(yíng)養(yǎng)成分與動(dòng)物種類、品種、生長(zhǎng)階段、生產(chǎn)性能等條件結(jié)合,實(shí)現(xiàn)在飼料復(fù)配中的科學(xué)利用,篩選能降解菌糠中毒素的發(fā)酵菌種,評(píng)價(jià)菌糠飼料的安全性。綜合評(píng)估施用菌糠對(duì)土壤的長(zhǎng)期效應(yīng)、施用風(fēng)險(xiǎn)、碳氮循環(huán)及生態(tài)環(huán)境的影響。加快香菇菌糠用作生物吸附劑和提取生物活性物質(zhì)的成果轉(zhuǎn)化。第三,深化產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用配套設(shè)施、標(biāo)準(zhǔn)等研究。結(jié)合食用菌生產(chǎn)基地特點(diǎn),因地制宜研發(fā)配套處理設(shè)備,從回收、專業(yè)化處理到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,提高菌糠利用的智能化和機(jī)械化水平,提高菌糠處理效率和利用效率,降低利用成本。推進(jìn)菌糠利用的標(biāo)準(zhǔn)化工作,逐步建立菌糠在二次栽培、動(dòng)物飼料、有機(jī)肥生產(chǎn)等方面利用的統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),形成行業(yè)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化菌糠利用技術(shù)體系。此外,還可以借鑒作物莖稈類農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用技術(shù)和方法,拓寬香菇菌糠綜合利用途徑,優(yōu)化利用處理工藝,改造配套設(shè)備,提高香菇菌糠綜合利用效率。
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