金針菇菌糠發酵過程中理化指標的變化

李學龍 楊鎮 張敏 劉國麗 李超 劉國宇 李躍

摘要：探索金針菇（Flammulina velutiper）菌糠在基質化利用過程中理化指標的變化情況，為金針菇菌糠科學合理利用提供理論基礎。在金針菇菌糠中添加微生物菌劑進行發酵處理，分別測定菌糠發酵物的可溶性糖、可溶性蛋白質、容重、總孔隙度、pH、電導率。結果表明，添加微生物菌劑發酵金針菇菌糠0～20 d，可溶性糖、可溶性蛋白質含量有所下降，總孔隙度、電導率先上升后下降，容重、pH下降。研究結果明確了添加微生物菌劑后金針菇菌糠發酵過程中理化指標的變化情況，優化了金針菇菌糠發酵過程，為金針菇菌糠的基質化利用提供有效方法。

關鍵詞：金針菇（Flammulina velutiper）菌糠;微生物菌劑;發酵;理化指標

中圖分類號：S646.1+5? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2018）22-0032-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.22.010? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（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

菌糠又稱菌渣，是食用菌采收后低營養價值的培養基，是食用菌產業的主要副產物[1]。中國是世界上最大的食用菌生產國，年產量超過3 500萬t，占世界食用菌總產量的80%以上[2]。據有關研究顯示，每生產1 kg食用菌，平均會產生5 kg的廢棄菌糠[3]，因此實際產生的菌糠數量極其龐大，如不能合理利用，將會造成巨大的資源浪費和環境污染。食用菌培養基的制作原料主要包括木屑、玉米芯、秸稈等生物質，富含有機質、鈣、鎂、氮、磷等營養成分[4，5]。

金針菇作為工廠化生產的主要食用菌品種，不受自然環境制約，可周年生產，因此每天都會產生大量的菌糠，為了保證出菇效率，控制生產成本，工廠化流水作業收獲金針菇后，菌糠會被廢棄處理。金針菇生產基料主要為木屑、玉米芯、麥麩、棉子殼等，金針菇采收后的菌糠中存在大量菌絲體[6]，使菌糠中含有較豐富的蛋白質、多糖、微量元素及活性物質。

本研究旨在利用工廠化生產金針菇后產生的菌糠，添加微生物復合菌劑，通過發酵培養，研究金針菇菌糠發酵過程中理化指標的變化情況，優化金針菇菌糠發酵過程，為金針菇菌糠的基質化利用提供有效方法。

1? 材料與方法

1.1? 材料

金針菇菌糠，由沈陽恒生生物科技發展有限公司金針菇生產基地提供。

微生物復合菌劑含有鏈霉菌屬放線菌、假絲酵母、乳酸菌等有益微生物，由遼寧省農業科學院食用菌研究所分離、篩選、保存。

1.2? 方法

1.2.1? 試驗設計? 將金針菇菌糠粉碎，加水至含水量65%，調節C/N至25，作為金針菇菌糠發酵底物。將調配后的金針菇菌糠裝入200 mL三角瓶中，棉塞封口，121 ℃滅菌25 min，按1%接種量接種微生物復合菌劑，混勻后于25 ℃恒溫培養，在發酵培養0、2、4、6、10、15、20 d后，將金針菇菌糠發酵培養物振蕩混勻后取樣進行生化指標檢測。

1.2.2? 項目測定? 可溶性糖含量采用蒽酮比色法[7]測定。可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍染色法測定[8]。容重、總孔隙度、電導率、pH按NY/T 2118-2012中附錄A、附錄B方法測定。

2? 結果與分析

2.1? 可溶性糖含量變化

圖1結果顯示，隨著發酵時間的延長，細菌及真菌利用菌糠中的部分可溶性糖進行合成代謝，因此金針菇菌糠中的可溶性糖含量呈現逐漸下降的趨勢，0～12 d，下降速度最快，12 d時，可溶性多糖含量降低40%。而后可溶性糖含量有小幅上升，可能與金針菇菌糠發酵過程中細菌及真菌快速增長至穩定期后期向胞外分泌的可溶性糖類物質有關。

2.2? 可溶性蛋白質含量的變化

圖2結果顯示，菌糠發酵前，金針菇菌糠的可溶性蛋白質含量為3.2%，接入菌種發酵后，微生物開始迅速繁殖，利用可溶性蛋白質速度較快，0～10 d，金針菇菌糠可溶性蛋白質含量從3.2%下降至0.6%。10～20 d，可溶性蛋白質含量變化很小，發酵20 d時，含量略有增加，可能與發酵后期菌體衰亡后向環境中釋放胞內細胞器有關。

2.3? 容重的變化

基質容重是農業生產中的重要物理參數，其表征了基質的密實程度和基質質量[9]，由圖3可以看出，隨著發酵時間的延長，金針菇菌糠發酵基質的容重呈逐漸下降的趨勢，發酵初始容重為0.34 g/cm3，發酵20 d后容重為0.12 g/cm3。其中，0～10 d下降較快，下降幅度為44.2%，10～20 d容重下降逐漸減慢，下降幅度為5.9%。發酵0～10 d，金針菇發酵活動較為旺盛，纖維素、半纖維素、木質素等有機質分解速度加快，轉化成小分子物質及二氧化碳，使得發酵基質干物質重量下降，基質物理性狀變得更加疏松，使得容重呈下降變化趨勢。10～20 d，金針菇發酵活動逐漸減弱，微生物的生長進入穩定期，菌體增殖速度下降，另外產生的代謝產物也進一步對其生長產生抑制作用。有機質的分解速度減慢，使得此時期內基質容重下降較慢。

2.4? 總孔隙度的變化

總孔隙度是指基質中持水空隙和通氣空隙的總和，以相當于基質體積的百分數表示。從圖4可以看出，0～20 d金針菇菌糠發酵過程中總孔隙度呈上升趨勢，其中0～10 d菌糠發酵物總孔隙度上升較快，從發酵初始的69.2%快速上升到84.2%，此時間段內，菌糠的發酵活動較為活躍，微生物的分解代謝速率較快，使得菌糠發酵物的孔隙度增大。10～20 d，菌糠發酵物總孔隙度上升較慢，總孔隙度從84.2%上升到86.1%，此時菌糠的發酵活動逐漸趨于平緩，分解代謝速率同時減慢，總孔隙度維持在一個相對穩定的水平。

2.5? 電導率的變化

從圖5可以看出，金針菇菌糠發酵期間，電導率變化幅度較大。其中，0～10 d上升速度較快，從發酵初始的0.056 ms/cm上升到發酵10 d的0.102 ms/cm，上升幅度為82.14%。10～20 d，金針菇菌糠發酵基質的電導率有小幅下降，從發酵10 d的0.102 ms/cm下降至發酵20 d的0.095 ms/cm，下降幅度為6.86%。金針菇菌糠基質中含有較豐富的無機元素，與部分有機物螯合成為有機-無機成分復合物，降低了其溶解性。隨著發酵時間的延長，微生物的分解作用使得無機營養物質得以釋放，因此0～10 d測得的菌糠基質電導率呈上升趨勢，發酵后期微生物的發酵作用逐漸減弱，菌體自溶導致細胞內容物滲出，與無機營養物質發生螯合反應可能是造成10～20 d菌糠基質電導率下降的原因之一。

2.6? pH的變化

pH是影響微生物發酵的重要影響因素之一，pH偏高或者偏低都會影響發酵活動的正常進行[10]。發酵過程中pH的變化是含碳有機化合物所產生的有機酸和含氮化合物所產生的氨共同作用的結果[11]。

由圖6可知，金針菇菌糠發酵0～6 d，pH下降速度較快，從7.21降至6.41。發酵6 d后，pH下降速度減慢，發酵20 d時，pH下降至6.19。由于金針菇菌糠發酵過程中細菌、真菌等微生物的繁殖過程產生有機酸，可有效抑制有害雜菌的生長，提高金針菇菌糠的分解效率，縮短發酵時間。因此，發酵初期，可溶性糖、可溶性蛋白等物質被微生物利用速度加快，產生有機酸類物質，菌糠pH下降迅速。發酵6～10 d時，微生物生長接近穩定生長期，生長速度減慢，微生物繁殖與死亡達到平衡，菌體消耗營養成分也趨于平衡，pH下降趨于緩慢。

3? 小結與討論

分析了金針菇菌糠發酵過程中理化指標的變化。研究結果表明，金針菇菌糠發酵過程中，可溶性糖、可溶性蛋白質含量有所下降，總孔隙度、電導率先上升后下降，容重、pH下降。隨著發酵時間的延長，微生物的增殖逐漸加快，營養物質利用隨之加快，可溶性糖、可溶性蛋白質含量呈現下降趨勢，隨著發酵的繼續進行，微生物逐漸進入穩定生長期及衰亡期，生命活動逐漸減弱，可溶性糖、可溶性蛋白質消耗逐漸減弱，直至出現細胞凋亡，發酵后期可溶性糖、可溶性蛋白質含量有所上升，可能與微生物菌體細胞器外泄有關。

金針菇發酵過程中，容重呈下降趨勢，并且下降速度逐漸減慢，前半段時間內金針菇發酵活動較為旺盛，有機質分解速度加快，轉化成小分子物質及二氧化碳，使得發酵基質干物質重量下降，基質物理性狀變得更加疏松，使得容重呈下降變化趨勢，而總孔隙度逐漸上升。后半段時間內金針菇發酵活動逐漸減弱，微生物的生長進入穩定期，菌體增殖速度下降，另外產生的代謝產物也進一步對其生長產生抑制作用，因此容重下降速度隨之減慢，基質的總孔隙度逐漸穩定。

金針菇菌糠發酵過程中，pH呈逐漸下降趨勢，有利于維持穩定的發酵環境，加快有機質的分解，縮短發酵時間。電導率可以反映基質中可溶性養分的總量[12]。發酵過程中電導率的變化呈先上升后下降的趨勢，隨著有機質分解速度的加快，金針菇菌糠中的可溶性成分逐漸增多，導致電導率上升。發酵后期，隨著微生物發酵活動的減弱甚至衰亡，導致細胞器與發酵基質中可溶性物質可能發生吸附作用，電導率呈現上升的變化趨勢。

金針菇菌糠的發酵過程表明，通過適宜的過程控制，金針菇發酵基質的各理化指標均達到有機肥料及蔬菜栽培基質的基本要求，為金針菇菌糠科學利用提供了方法。

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