食用菌菌糠綜合利用研究進展

彭濤 余水靜 程素

摘要 對食用菌菌糠用于食用菌栽培、肥料、飼料、新型能源和吸附劑等方面的研究進行概述，提出其再利用時存在的問題，并對菌糠綜合利用的前景提出展望。

關鍵詞 食用菌菌糠；綜合利用；乙醇；沼氣

中圖分類號 S181 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2016）09-078-03

Abstract We summarized the researches on the application of spent mushroom substrates in edible fungus cultivation，fertilizer，livestock feeding，new energy，adsorbent and so on.Some existing problems were proposed； and the prospect of comprehensive utilization of spent mushroom substrates was forecasted.

Key words Spent mushroom substrates（SMS）； Comprehensive utilization； Ethanol； Biogas

食用菌肉質細嫩，味道鮮美，營養豐富，含有大量人體必需氨基酸和微量元素，具有一定的保健作用[1]。我國食用菌產業發展快速且規模龐大。據中國食用菌協會統計，2012年我國的食用菌產量為2 827萬t[2]，每年都產生大量食用菌菌糠。食用菌菌糠（Spent mushroom substrates，SMS）是食用菌生產后廢棄的固體培養基，又稱作下腳料、菌渣，是由菌絲體和木屑、棉籽殼、秸稈等組成的復合物，其營養豐富，富含菌體蛋白，被稱為菌糠蛋白。食用菌菌糠蛋白的含量高達12%～21%[3]。如果將菌糠隨意廢棄，不僅會給食用菌產地造成嚴重的環境污染，而且也是一種資源的浪費。因而，食用菌菌糠資源的綜合高效利用是保護環境和節約資源的共同需要，是食用菌生產可持續發展的必然要求。鑒于此，筆者從食用菌菌糠應用于栽培食用菌、肥料、動物飼料、新型能源、吸附劑等幾個方面對食用菌菌糠綜合利用進行綜述，以期為今后更好地利用食用菌菌糠提供參考。

1 食用菌菌糠栽培食用菌

1.1 食用菌菌糠栽培雙孢蘑菇

菌糠作為食用菌栽培基質，不僅能降低原料成本，而且還能提高食用菌產量，增加經濟效益。王志強等[4]利用無氧發酵后的平菇菌糠與消毒后的普通菜園土混合作為雙孢蘑菇栽培的覆土，使其單產提高13.6%，混合土壤的最大持水力達到51.3%。趙鳳良等[5]將廢菌糠和普通菜田土以4∶1的比例混合代替草炭土作為雙孢蘑菇的覆土不僅降低了生產成本，而且還達到了很好的增產效果。劉守華等[6]用菌糠代替糞肥作為雙孢菇的栽培基質不僅減少了糞肥發酵產生的害蟲問題，而且還提高了雙孢菇的生物學轉化率。彭學文等[7]以平菇菌糠與牛糞的混合物為基質栽培雙孢蘑菇，食用菌菌絲生長速度快，長勢好，產量高。

1.2 食用菌菌糠栽培平菇

利用廢棄菌糠栽培平菇的研究報道較多。解文強等[8]將白靈菇菌糠與棉籽殼以6∶4配比栽培平菇，平菇產量與棉籽殼相比差不多，這大幅度降低了生產成本，提高了經濟效益。張東雷等[9]研究發現，將金針菇菌糠以不同比例加入到以棉籽殼為主的培養基中，各試驗組生物學效率比未添加菌糠的對照組高，試驗組最高生物學效率最高達到了90%，而且生長的平菇子實體與對照組差異不顯著。可見金針菇菌糠和棉籽殼混合培養基栽培平菇是可行的。

1.3 食用菌菌糠栽培草菇、黑木耳

有關利用

食用菌菌糠培養其他菌類的研究也是相當多。巫鵬飛等[10]利用刺芹側耳菌糠作為培養基栽培草菇，與稻草栽培相比，其產量高49.17%，蛋白質含量高3%。張娣等[11]利用靈芝廢棄菌糠培養黑木耳，研究發現，當廢菌糠含量為30%時，黑木耳產量最大，并且培養基的生物學轉化率達到最高。

2 食用菌菌糠肥料與基質

2.1 食用菌菌糠肥料

食用菌菌糠不僅含有豐富的有機質，而且還含有多種礦質元素。據測定分析，其有機質含量15.66%，氮含量1.274%，磷含量0.211%，鉀含量1.45%，另外，還含有銅、鋅、鐵等多種微量元素[12]。利用食用菌菌糠作肥料施入土壤中，能增加土壤中有機質的含量，且能很好地改善土壤的通氣性和持水性。

Zhu等[13]將畢赤酵母FL7加至蘑菇菌糠中，經過10 d的半固體發酵過程，微生物的細胞濃度增加至5.6×108，pH降低至4.0。大豆盆栽試驗證明，畢赤酵母菌能夠很大地提高蘑菇菌糠生物肥料的肥力，具有巨大的應用前景。林斌[14]對臍橙樹施加菌糠和沼渣2種有機肥，研究不同有機肥對臍橙產量和臍橙品質的影響，結果顯示，施加菌糠、沼渣2種不同有機肥后，臍橙的產量和果實品質均有明顯提高，并且可以豐富臍橙種植土壤的有機物成分，增加礦物質元素含量，對種植土壤的理化性質有改良作用。單建明等[15]對小白菜施加經過一個月堆肥發酵的蘑菇菌糠，測量小白菜的生物學性狀和各種指標，結果表明，增施蘑菇菌糠肥后，小白菜增產14.5%，可溶性糖類的含量比未增施組的含量提高了14.2%，硝酸鹽含量降低19.1%，維生素C含量提高了223%。蘑菇菌糠肥能明顯增產并提高小白菜品質，可在蔬菜種植上推廣使用。

2.2 食用菌菌糠基質

食用菌菌糠也是作基質的理想材料。張華微等[16]利用香菇菌糠種植玉米，研究表明，添加不同含量的菌糠對土壤孔隙度的改良效果不一，隨菌糠添加量增大土壤孔隙度也增大，在該改良的土壤上種植玉米，玉米的品質與產量都有所增加。李加友等[17]將發酵后的蘑菇菌糠與蛭石混合用于種植辣椒和茄子，結果顯示，蘑菇菌糠與蛭石復配基質的栽培效果與草炭土的相似，由于蘑菇菌糠的成本較低，可以作為園藝基質的原料。張國勝等[18]利用雙孢蘑菇菌糠和平菇菌糠代替商品基質中的草炭種植煙草，結果表明，未經淋洗配制的基質，煙草的出苗率比較低，且出苗后生長不正常；而經過淋洗配制的基質，煙草出苗率高達77%和62%。說明雙孢蘑菇菌糠和平菇菌糠能夠代替商品基質中草炭作為園藝基質原料。

3 食用菌菌糠飼料

食用菌菌糠含有豐富的菌絲蛋白、氨基酸和微量元素，而廢菌糠基質中粗纖維含量有所下降，粗蛋白含量提高，并且具有氣味芳香、松軟可口等特點。將菌糠接種飼料發酵劑發酵制成動物飼料，不僅可以充分利用菌糠資源，減少對環境的污染，達到變廢為寶的效果，而且不影響禽畜的生產性能，可降低飼養成本。

3.1 牲畜飼料

楊建春等[19]選取32頭1.5歲的西雜公牛進行投喂含有不同比例杏鮑菇菌糠的混合飼料的育肥飼養試驗，試驗結果表明，投喂添加5%、15%杏鮑菇菌糠的混合飼料，肉牛的日增重和經濟效益與投喂不含菌糠的混合飼料飼養的對照組的肉牛日增重和經濟效果差異不顯著，并且添加15%杏鮑菇菌糠的混合飼料飼喂的肉牛的經濟效益明顯低于其他試驗組和對照組。而添加10%杏鮑菇菌糠的混合飼料飼養肉牛的效果最好。

黃增利[20]利用粉碎的平菇菌糠作為飼料進行育肥肉牛試驗，試驗中記錄試驗組和對照組的肉牛日增重以及飼料的消耗情況，試驗結果表明，投喂添加平菇菌糠的混合飼料的肉牛日增重比未添加平菇菌糠飼喂的肉牛日增重提高0.21 kg，經濟效益提高了70.8%。這說明在精飼料中添加平菇菌糠飼喂肉牛可行。

3.2 家禽飼料

胡連江等[21]進行了菌糠飼料喂養肉鵝的試驗研究，結果發現，投喂常規精飼料的肉鵝比投喂添加了菌糠的混合飼料的肉鵝體重增加3.1%～7.6%，體重差異不顯著，并且，投喂添加菌糠飼料的經濟效益比投喂常規精飼料的經濟效益高11.9%～22.0%，說明添加菌糠的混合飼料喂養肉鵝可行。

4 食用菌菌糠轉化新型能源

4.1 生產乙醇

生物乙醇生產所用的原料為植物纖維類，食用菌菌糠主要組分以木質纖維素為主，兩者大致相同。木質纖維轉化生物乙醇過程主要包括木質纖維素原料預處理、纖維素和半纖維素的酶解糖化和發酵，最后是乙醇產品的純化[22-23]。多數食用菌為木腐菌類型的白腐真菌，其含有降解纖維素和半纖維素的酶類，所以種植食用菌后的基質，完成了生物乙醇制備的微生物預處理過程。有些木腐型食用菌可直接將菌糠中纖維素降解轉化生成乙醇[24]。

Chikako等[25]使用釀酒酵母AM12對香菇菌糠進行同步糖化和發酵過程，在這個過程中伴隨著蒸汽的產生。水萃取介質暴露在20 atm的蒸汽中5 min，糖化率比未暴露在蒸汽中提高了20%，并且乙醇的濃度從23.8 g/L升高至100.0 g/L。說明香菇菌糠經過同步糖化和發酵過程產生蒸汽，用水萃取得到生物乙醇是一個高效的生物轉化乙醇的方法。

Teoh等[26]利用這一傳統廢料生產乙醇。由于基質經過蘑菇生長過程，基質中的木質纖維得到有效分解，有利于酸解。通過添加70%濃度的高氯酸，能夠將纖維素水解成葡萄糖，使其更適用于發酵過程。結果顯示，水解的最佳條件是在50 ℃的溫度下，處理10 min；每噸干菌糠能產生40 L的乙醇。

Oguri等[27]將杏鮑菇菌糠做預處理后進行酶水解，產生葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和半乳糖，總糖含量高達59%。用畢赤酵母對酶解產物進行發酵，20%（w/V）底物濃度的酶水解產物發酵能夠得到最大的乙醇濃度為17.7 g/L和乙醇產量67.0%。

結果充分表明，杏鮑菇菌糠能夠作為生物乙醇生產的原料。

4.2 生產沼氣

生產沼氣原理為在厭氧環境下通過微生物發酵作用產生沼氣。食用菌菌糠含有大量木質纖維素，在發酵過程中存在難以降解、容易酸化和耗時長等缺點[28-29]。但國內外仍有很多學者從事食用菌菌糠轉化沼氣的研究工作。

李亞冰等[30]利用食用菌菌糠作為原料，通過厭氧發酵工藝進行產沼氣的試驗研究，結果發現，食用菌菌糠不僅可以作為產沼氣的原材料，產氣潛力大，并且尿素可以大大提高沼氣的產量。

程輝彩等[31]用平菇菌糠作為生產沼氣的原料，確定試驗參數：有機質為6%～8%，碳氮比為（24～26）/1，初始pH為7.0～7.5，試驗結果表明，平菇菌糠生產沼氣的能力與用牛糞為原料的產沼氣量相當。

Bisaria等[32]比較菌糠種植前后C/N的變化，發現種植后的C/N較種植前低很多。將種植前后的菌糠進行厭氧發酵后對比發現，種植后的菌糠甲烷產量較種植前的甲烷產量高，說明食用菌菌糠的產甲烷能力比菌糠原料產甲烷的能力高。

5 食用菌菌糠吸附劑

食用菌菌糠表面含有豐富的羥基、氨基、羧基及磷酸基等活性基團，可以絡合廢水中的金屬離子，也可以通過菌糠表面多孔結構，對廢水進行物理吸附[33-34]。

藏婷婷等[35]將黑木耳菌糠作為吸附劑，考察其對廢水中Cu2+的吸附效果，結果顯示，黑木耳菌糠極其容易吸附水中的Cu2+，并且菌糠表面的羥基、氨基、羧基等能有效與Cu2+發生絡合反應，最高吸附率達80.51%。這充分說明黑木耳菌糠可以作為廉價的吸附劑。

6 食用菌菌糠綜合利用存在的問題與展望

菌糠在用于栽培食用菌時，應注意菌糠中的酸堿度以及化學感應效應等問題；作為栽培園藝植物的基質時，要考慮菌糠的鹽度以及菌糠肥力等問題；用作禽畜飼料時，要注意菌糠不能染菌、防止發霉現象發生；生物乙醇生產中，沒有篩選出降解木質纖維素的高效菌種，阻礙了生物乙醇產業的發展。

我國是食用菌生產大國，每年產生大量的菌糠。研發出高效利用菌糠的技術，可達到變廢為寶的目的。將栽培食用菌菌糠的再利用形成一條產業鏈不僅可以減少因菌糠造成的環境污染，而且還可提高經濟效益和社會效益，為促進生態農業發展開辟新的途徑。

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