菌渣二次栽培草菇過程中基質內碳氮元素變化規律研究*

李輝平，曲紹軒，馬林，范育明，趙書光，蔣寧，林金盛，侯立娟

（1.江蘇省農業科學院蔬菜研究所，江蘇南京210014；2.江蘇省灌南縣蔬菜辦公室，江蘇灌南222500）

杏鮑菇（Pleurotus eryngii）菌肉肥厚，味道鮮美，越來越受廣大消費者歡迎[1]。據中國食用菌協會統計[2]，2015年全國杏鮑菇產量達到136.49萬t，則每年約產生270萬t的菌渣。杏鮑菇菌渣仍含有大量的營養物質，目前已有通過杏鮑菇菌渣栽培雙孢蘑菇[3]、草菇[4]、姬松茸[5]、平菇[6]、秀珍菇[7]、金針菇[8]、毛木耳[9]等多種食用菌的報道，涵蓋多種草腐菌和木腐菌。但是杏鮑菇菌渣循環種菇過程中其碳氮等主要營養元素的變化規律卻少見報道，本研究以杏鮑菇菌渣栽培草菇為例，追蹤培養基中碳氮元素變化規律，為菌渣循環種菇技術提供理論支撐。

1 材料方法

1.1 試驗菌株

蘇杏1號，由江蘇省農業科學院蔬菜所單孢雜交育成。

蘇草菇1號，由江蘇省農業科學院蔬菜所孢子選育育成。

1.2 杏鮑菇生產

雜木屑30%、玉米芯25%、甘蔗渣15%、麥麩20%、玉米粉5%、豆粕5%、輕質碳酸鈣2%，含水量約65%。攪拌混勻后裝填18 cm×35 cm×0.05 cm聚丙烯袋，每袋裝料重約1 200 g，121℃高壓蒸汽滅菌2 h后冷卻至28℃以下接種。按照常規袋栽杏鮑菇工廠生產模式管理[10]，21℃～24℃避光培養，通風換氣保持二氧化碳濃度在5 000 mg·m-3以下，發菌滿袋后熟7 d；溫度調低至14℃～16℃，空氣相對濕度保持在80%～90%，2 d后拉套環催蕾，比較現蕾時間；菇蕾長到3 cm～4 cm進行疏蕾，根據子實體形態適當增加二氧化碳濃度；待子實體成熟后采收一潮，菌包脫袋，菌渣打碎備用。

1.3 杏鮑菇菌渣栽培草菇

杏鮑菇菌渣98%、輕質碳酸鈣2%，建堆淋透水，含水率約70%，淋水2 d后上架，拍實床面，密閉門窗過夜后，通入蒸汽，室內溫度穩定在65℃～70℃，保持24 h，自然冷卻，溫度降到42℃時，通風排除廢氣。料溫降到35℃時播種，播種后料溫保持在30℃～35℃，菇房空氣相對濕度菌絲階段為80%～85%，菌絲發菌徹底后，空氣相對濕度提高到85%～95%，增加通風換氣同時給予光照以促進菇蕾形成。草菇長至蛋形期時可采收，第1潮菇采收后，將殘留在菇床上的菇腳清理干凈，然后通風噴水，按第1潮菇的管理方法再采收1潮。

1.4 有機碳氮指標測定

對杏鮑菇接種前（A）、杏鮑菇采收后（B）、草菇接種前（C）、草菇采收后（D）的培養料進行多點取樣，80℃烘干至恒重備用。采用重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法測定全碳含量；凱氏定氮法測定氮含量；Klason法測定木質素含量；硫酸蒽酮比色法測定總糖含量[11]。測量3次取平均值，利用Excel 2016進行數據記錄分析和圖表制作。

2 結果分析

2.1 培養料碳氮變化結果

培養料中碳、氮、木質素、總糖含量測定結果見圖1。

圖1 培養料中碳、氮、木質素、總糖含量變化Fig.1 Changes of carbon,nitrogen,lignin and total sugar contents in media

對栽培料碳、氮含量的測定發現，栽培杏鮑菇之前（A）碳含量在35.83%，氮含量1.74%；經過杏鮑菇栽培過程（B），碳含量下降到31.50%，氮含量升高為1.89%；菌渣經過發酵堆制后（C），碳含量又回升到35.29%，氮含量為2.21%；再次栽培草菇之后（D），碳含量又下降到29.52%，氮含量也下降到1.94%。按照P＜0.05差異顯著性分析，碳氮含量比值在杏鮑菇栽培過程中發生顯著下降，栽培杏鮑菇之后的過程中差異不顯著。

2.2 木質素與總糖的變化結果

培養料中木質素和總糖的相對含量在4個階段發生了顯著變化。栽培杏鮑菇之前（A）培養料中木質素含量26.61%，總糖含量44.88%；經杏鮑菇栽培分解轉化（B），木質素含量下降到20.63%，而總糖含量升高為47.04%；菌渣經過發酵堆制后（C），木質素含量又回升到33.92%，而總糖含量下降為42.12%；再次栽培草菇之后（D），木質素含量又下降到24.61%，總糖含量為41.96%。按照P＜0.05差異顯著性分析，總糖與木質素相對含量比值在杏鮑菇栽培過程中發生顯著上升，在杏鮑菇菌渣堆制過程中發生顯著下降，草菇栽培過程中又顯著回升。

3 討論

3.1 培養料碳氮比變化與呼吸作用

食用菌氮代謝主要是從環境中吸收并轉化為蛋白質和其它含氮化合物形式固定在生物體內。食用菌碳代謝過程，主要包括兩方面，一是從環境吸收轉化有機碳形成自身有機物質，二是呼吸作用消耗體內有機碳產生二氧化碳，釋放到環境中。

采收子實體造成培養料中碳氮元素按一定比例轉移。食用菌是高蛋白質含量的食物來源[12]，杏鮑菇子實體粗蛋白含量在14%～18%，草菇子實體中的粗蛋白質含量更是高達20%～30%，若假設呼吸作用相同，草菇栽培料（C到D）中的碳氮比值下降率理應高于杏鮑菇栽培階段（A到B）；而檢測結果發現，杏鮑菇栽培階段（A到B）培養料中碳氮比值發生顯著下降，而草菇栽培階段（C到D）碳氮比下降不顯著。這說明杏鮑菇的呼吸作用遠遠大于草菇，同時發現杏鮑菇栽培過程需60 d而草菇只需20 d。今后可對杏鮑菇和草菇單位生物量的單位呼吸作用強度進行進一步研究。

3.2 培養料碳氮比與培養料中成分變化

食用菌栽培過程，是將植物纖維如木質素、纖維素、半纖維素先經過生物酶解轉化為單糖、寡糖，吸收后，又重新轉化形成真菌細胞成分的過程。以植物纖維素為例，纖維素大分子的基環是D-葡萄糖以β-1，4糖苷鍵組成的大分子多糖，化學分子式可表示為（C6H10O5）n，其化學組成含碳44.44%。經過食用菌栽培后菌渣中含有35%的菌絲體，而絲狀真菌細胞壁中含有大量的幾丁質，在一些真菌細胞壁中的含量可達20%以上，由N-乙酰葡糖胺通過β-1，4糖苷鍵聚合而成，分子式為（C8H13O5N）n，含碳47.29%，含氮6.90%。再加上食用菌菌絲體含有的粗蛋白質，這種主要含氮成分的增加，是導致培養料碳氮相對含量不斷下降的原因之一。

3.3 杏鮑菇菌渣堆制過程與培養料碳氮比變化

與雙孢蘑菇培養料的堆制過程中碳氮比顯著下降[13]不同，檢測結果發現杏鮑菇菌渣短期發酵過程（B到C），碳含量變化不顯著，雖含氮量發生顯著提高，碳氮比分析發現變化不顯著。這說明短期發酵過程不像雙孢蘑菇培養料發酵過程充分，微生物對培養料的成分改變不大。另外雙孢蘑菇培養料是從秸稈狀態發酵轉變為培養料，相當于從杏鮑菇栽培前到菌渣發酵后（A到C）的變化，則與碳氮比變化結果相一致，因此杏鮑菇栽培過程可以理解為培養料生物發酵的一個相同過程，這也是食用菌菌渣發酵栽培雙孢蘑菇的一個理論依據。

3.4 總糖和木質素含量在循環種菇過程中的變化

食用菌栽培料主要由作物秸稈和糧食副產品組成，主要包含了木質素、纖維素和半纖維素等生物大分子，還包括淀粉和一些可溶性糖，結構組分復雜。本試驗先在稀硫酸的作用下，水解淀粉、半纖維素，再提高硫酸濃度水解纖維素，然后通過蒽酮比色法測定總糖含量。操作較為簡便，但是也存在一定誤差，不能精確定量，但平行試驗能作為相對比較定性。

在杏鮑菇栽培（A到B）和草菇栽培（C到D）過程中，木質素的含量均發生了顯著下降，這與前人研究結論是一致的。杏鮑菇對木質素、纖維素和半纖維素分解能力均很強，申挺挺等[14]在研究杏鮑菇分解蘆筍老莖中木質纖維素時發現，杏鮑菇對蘆筍老莖中木質素、纖維素、半纖維素的分解率分別達到80%、70%、50%以上。閔華等[15]對栽培草菇菌株木質素降解研究表明，草菇菌株能分解利用木質素、半纖維素，只是分解吸收能力有差異。李曉博等[16]研究發現，在雙孢蘑菇生產過程中木質素的消耗超過40%，纖維素、半纖維素消耗超過20%。這些研究都說明木腐菌和草腐菌均能很好利用培養料中的木質素、纖維素和半纖維素，而且木質素的消耗要高于纖維素和半纖維素。

而在杏鮑菇菌渣短期發酵過程中（B到C），木質素的相對含量上升了，這可能是因為發酵過程中，微生物菌群對木質素降解能力不強，而主要消耗總糖組分，這與李曉博等對雙孢蘑菇培養料堆制過程中，木質素消耗11%～15%，纖維素、半纖維素消耗都大于20%的結果一致[16]。

總之，杏鮑菇和草菇均能高效降解木質素、纖維素和半纖維素，能有效提高培養料含氮量，二次栽培結束后培養料碳氮元素含量仍具有再次種菇的可能性。

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