食用菌菌糠綜合開發利用現狀

羅小芳，栗海波，孫銀為，張星，陳苗，王繼純，DUNS G J，覃佐東(.湖南科技學院化學與生物工程學院，湖南永州42599; 2.湖南省宇秀生物科技有限公司，湖南永州425000)

食用菌菌糠綜合開發利用現狀

羅小芳1，2，栗海波1，孫銀為1，張星1，陳苗1，王繼純1，DUNS G J1，覃佐東1，2
(1.湖南科技學院化學與生物工程學院，湖南永州425199; 2.湖南省宇秀生物科技有限公司，湖南永州425000)

隨著全球食用菌產量的日益增長，食用菌栽培技術也在逐步提升，菌糠也因此受到了廣泛關注。本文綜述了菌糠的營養價值和綜合利用情況，以了解食用菌及其菌糠的綜合價值，為其進一步開發利用提供理論依據。

菌糠;綜合利用;生物資源;食用菌

食用菌是一種藥食兩用食品，具有很高的營養價值和藥用價值，被譽為21世紀人們所需的“三低一高”(低鹽、低糖、低脂肪和高蛋白)最佳理想食品。近年來，食用菌需求量大幅提升，菌種栽培技術迅速推廣，菌糠也隨之增多，2015年我國食用菌產量3 476.15萬t，按照40%的生物學效率計算［1］，食用菌生產過程中產生了超過8 500萬t的菌渣。菌糠含有豐富的木質素、纖維素、菌絲殘體蛋白和礦物質，如若處理不當將會對環境和人體健康造成很大威脅:直接焚燒會造成大氣污染，露天堆積會污染土壤和地下水，更會滋生致病菌［2－3］。因此，如何環保又高效地利用菌糠，對延長食用菌產業價值鏈，發展循環經濟等具有重要意義。本文中，筆者主要對菌糠的營養價值和綜合利用情況進行概述，為菌糠的進一步開發利用提供依據，實現生物產業的可持續發展。

1 菌糠的定義及其理化性質

1.1 食用菌菌糠

食用菌菌糠(spend mushroom substrate，SMS)又叫菌渣、食用菌下腳料和菇渣，是食用菌經采摘后剩下的菌絲和基料的混合物。由于各個地區所栽培的食用菌菌種不同，培養基質的差異也較大，菌糠的原料也因此呈多樣化。一般培養基質的原料主要是秸稈、甘蔗渣、鋸木屑、稻草和棉籽殼等，當培養基質經過一段生產周期后，大部分養料被利用，其中1/3被用來合成菌體，1/3被用來供應菌體的呼吸代謝，另外1/3經過轉化后以其他形式存在于菌渣中［4］。因此，一般培養基質栽培一次食用菌后便成為生物質廢棄物——菌糠。菌糠，經過酶解等一系列轉化后，具有較高的營養和再利用價值。筆者將取自湖南省宇秀生物科技有限公司的杏鮑菇菌糠，通過掃描電鏡觀察，結果如圖1所示。由圖1可以發現:培養基質經過栽培后，結構發生很大的變化，由原來較為致密的結構圖1(a)變得松散，即原來的木質素被菌類降解，使基質出現許多微觀孔洞圖1(b)、溝壑圖1(c)和褶皺圖1(d)，甚至產生破裂了的大孔結構。這主要是因為經過菌體發酵，菌糠表面已被腐殖化，具有更大的吸附面積。

圖1 杏鮑菇菌糠的掃描電鏡照片Fig.1 Scanning electron microscopy images of spend mushroom substrate from Pleurotus eryngii

1.2 菌糠理化性質

菌糠外表似泥炭，呈(淺)棕色，其纖維質地特別疏松，因其原來基質成分不同，則它們粒徑亦大小各異。同時，因菌糠本身的含水率較低(30%～50%)，pH 6.0～8.0近中性，有機質質量分數40%～60%(干基)，碳氮質量比在30∶1以下，更有利于微生物固氮［5］。

1.3 菌糠的營養價值

食用菌菌糠中的營養物質受多種因素影響，一般是食用菌培養基經過菌絲體分泌出相關酶進行酶解作用，粗纖維結構變為疏松，這是因為食用菌菌絲具有很強的纖維分解能力，能將其中的纖維素、半纖維素和木質素等進行不同程度的降解;同時，通過食用菌生物固氮作用，將原有的無機氮轉為有機氮。因此，菌糠中的粗蛋白和粗脂肪的含量提高，且富含氨基酸、多糖及鉀、鈣、鐵、鎂和磷等多種礦物元素，這些營養物質與食用菌菌絲中的蛋白質、氨基酸和多糖結合，多數以有機態的形式存在，便于微生物吸收利用;此外，食用菌生長過程中產生有機酸和生物活性產物，可以有效地增強生物免疫力、抵抗疾?。?－11］。

由于地域或基質組成及培養不同食用菌等影響因素的不同，導致菌糠中的營養物質含量也不盡相同。孫召偉等［12］以5種菇類菌糠為原料，通過檢測發現:平菇菌糠粗纖維含量顯著低于金針菇、黑木耳和香菇菌糠，而與元蘑菌糠差別不大，說明不同菌糠所含的營養成分不同。另外，不同部位的菌糠也具有不同的營養成分，通過對金針菇不同部位菌糠的營養成分進行比較，發現灰分在中、下層含量較高，而上層的各項營養指標的含量均高于中、下層，總酸含量由上至下逐漸降低，且不同部位之間存在的差異明顯［13］。

2 食用菌菌糠的綜合利用

2.1 菌糠在食用菌栽培中的再次利用

食用菌生產完后剩下的菌糠經菌絲分解后依然存在各種豐富的營養物質和大量有機物，其中部分可供食用菌吸收利用的營養成分反而高于新料，且不經菌絲分解轉化便可直接利用，故可將廢料曬干粉碎后再做栽培的部分替代料。張丕奇等［14］研究測定兩個黑木耳菌株在新鮮木屑和黑木耳菌渣兩種栽培料中的菌絲生長速度，結果發現:兩種栽培料中菌絲生長速度差異不大，即可用黑木耳菌渣替代新木屑來栽培黑木耳。盧勇等［15］在培養基質中添加杏鮑菇菌糠栽培黑木耳，結果發現:混合培養基具有菌絲生長快、產量高和成本低等優點，其中在栽培料中加入30%杏鮑菇菌糠的處理效益最好，比對照增加16.5%。此外，利用菌糠在平菇、金針菇等食用菌栽培中也取得了較高的產量，明顯地提高了該產業的經濟效益［16－21］。王增池等［22］利用平菇菌糠栽培杏鮑菇來研究不同比例的平菇菌糠栽培杏鮑菇的效果，結果發現:全部用平菇菌糠栽培杏鮑菇，菌絲平均生長速度最快，生長周期最短，且成本明顯比其他配方要低。

2.2 發酵制作成有機肥料

食用菌的原料配方不僅有機質含量高，而且營養成分相對均衡，經過發菌和產菇，原料中大分子的木質素得到一定程度降解后形成的菌糠成為一種新的營養豐富的有機基質。菌糠經過適當處理后，在微生物作用下，粗有機物分解成為小分子有機物或無機物，可用于生產優質有機肥料。經過分選、破碎、混勻的菌糠經露天堆置一定時間發酵制成有機肥料，或加入速腐劑及其他一些原料，如豬、牛、雞、羊等禽畜糞按體積比1∶4混合，拌勻裝入容器內發酵一定時間，即可制成有機肥料或再經過造粒制成顆粒有機肥。這種以菌糠制作的有機肥能夠提高土壤肥力、改善土壤理化性狀、增強持水力和通透性，而且有利于微生物的生長，是一種良好的生物菌肥。曾振基等［23］在利用食用菌菌糠、煙草下腳料、羊糞等農副產品材料中，經過微生物復合菌種發酵、成?；蛑品蹌t可以成為符合有機肥料行業標準的合格有機肥料產品。侯立娟等［24］通過用平菇菌糠有機肥栽培辣椒，可顯著提高辣椒的Vc含量和可溶性蛋白含量，改善了辣椒的品質，也使辣椒產量提高了47.75%。2014年，郭雪［25］在黑龍江省東寧縣利用廢棄菌糠制造有機肥，在大豆和玉米兩個作物上進行了初步試驗，結果發現:有機肥施肥區化肥施用量比常規施肥減量20%，大豆有機肥施肥區比對照常規施肥區增產8.99%，玉米有機肥施肥區比對照常規施肥區增產9.82%～15.96%。

2.3 食用菌菌糠可作優質飼料

菌糠中富含一般飼料所缺乏的必需氨基酸和菌類多糖以及鐵、鈣、鎂、鋅等礦物質元素，營養價值極高，可作為飼料。韋漢群［26］將建昌黑山羊在蕎殼平菇菌糠飼料飼養下，考察耗料量、日增質量、料質量比對產量的影響，結果發現:菌糠飼料可在一定程度上提高畜禽生產性能和抗病能力，節約成本，且具有一定安全性。秦翠靜等［27］考察菌糠飼料應用于動物飼養，因其來源不同、處理方式不同，對動物的促生長效果也不盡相同。趙祎等［28］研究木耳菌糠飼料，結果發現:菌糠經過大球蓋菇和產朊假絲酵母發酵后，木質素、纖維素和半纖維素得到了比較好的降解，粗蛋白含量明顯提高，可以作為優質飼料。李超等［29］用金針菇菌糠飼喂昌圖仔鵝，結果發現:仔鵝對菌糠的采食速度可提高10%以上，采食量增加6.46%，試驗組比對照組質量增加4.48%，經濟效益增加19.3%。在蛋雞、肉雞和北京鴨飼料中添加適宜比例的菌糠飼料，效果均較好，能夠降低飼料成本，提高經濟效益?？傮w來看，以菌糠為原料制作的飼料均能降低飼料生產成本，提高經濟效益。

2.4 食用菌菌糠作燃料和能源物

菌糠還是一種利用較好的燃料和生物基料。食用菌菌糠含有豐富的營養成分、有機質和菌絲體，適合沼氣微生物的繁殖，更是生產沼氣的好原料，且沼氣產量高、效率快。路子佳［30］以菌糠為原料進行沼氣發酵試驗發現，菌糠可作為一種良好的原料進行沼氣發酵。為了提高沼氣的生成率，利用控制變量法研究，在其他變量恒定的情況下，控制菌糠濃度變化，得出發酵料液質量分數為10%時，其產氣速率達到峰值，且菌糠還可以與其他原料混合發酵。

2.5 土壤改良劑和修復劑

菌糠具有獨特的理化性質，疏松的質地和較高的孔隙率能保持水分和營養物質不流失。菌糠能進一步分解為腐殖質，具有良好通氣蓄水能力的腐殖質可以增強土壤的透氣性，能促進植物的生長繁殖，也能有效地預防土壤板結。菌糠富含豐富的纖維素，將它施入土壤中，能促進土壤中較大粒徑微團的聚集，有利于作物根系的生長，符合作為新型土壤改良劑的基本條件。因此，國內外很多學者都針對于菌糠的土壤改良和修復進行研究。在農業生產中，土壤的酸堿度對作物生長影響很大，而菌糠能夠調節土壤的pH。石堃等［31］利用猴頭菇菌糠作為土壤改良劑，成功地改良了鹽堿地，土壤的鹽堿量明顯低于對照組，同時有機質、有效的礦質元素含量均顯著增加。當鹽堿土壤和菌糠的質量比為1∶3時，改良效果最為明顯。Lau等［32］通過研究發現菌糠可以有效地降解多環芳烴的毒性，5%的菌糠在2 d內可以使樣品中的萘、菲和苯并芘等有機污染物得到完全去除，證明菌糠具有一定的生物修復潛力。中國科學院南京土壤研究所開發利用食用菌菌糠和生物表面活性劑聯合強化植物修復多環芳烴污染土壤，能夠有效促進多環芳烴(PAHs)類有機污染物從土壤顆粒上解吸，提高該類有機污染物的生物可利用率和降解速率，無二次污染，并大幅度降低成本［33］。在土壤中加入菌糠，能促進土壤中鉀、磷和氮的釋放，使土壤中的有機質、有效磷、速效鉀和堿解氮的含量顯著增加，從而提升養分含量。另外，通過有效地改善土壤理化性狀和養分狀況，改善土壤微生物的生態環境，促進植物對養分的吸收，從而提高由于污染或者營養貧乏而退化的土壤生產力。因此，菌糠在土壤改良和修復領域的研究與應用也具有良好前景。

2.6 菌糠作為無土栽培基質

近年來，環保意識的增強和無土栽培行業的發展，菌糠作為重要的基質原料，逐漸被人們重視起來［34］。李加友等［35］利用經過二次增效發酵菌糠基質用于黃桃的栽培，發現菌糠作為無土栽培基質，比傳統的泥炭基質更加經濟，黃桃產量提高且優果率提高了5%。時連輝等［36］比較了菌糠與泥炭的理化性質，研究發現:菇渣比泥炭通氣性好、濕潤性強、持水量少、成本較低、來源廣泛，經過適當的調節，菌糠在無土栽培中可充當泥炭的角色。獨特的菌糠特性賦予菌糠獨特的作用。在歐洲，由于黑泥炭的成本高，資源有限且會對環境造成嚴重破壞，因此利用菌糠當覆土代替黑泥炭是一個可行的選擇。如Riahi等［37］利用雙胞蘑菇菌糠當覆土，對比研究其物理、化學和微生物特性與黑泥炭的性質，結果發現:雙胞蘑菇菌糠是一種優良的有機肥料，而且該菌糠提高了土壤的有機質含量，土壤的持水能力也顯著改善。美國食用菌機構對比了4種觀賞性植物在菌糠作為基質栽培下的情況，通過采集植物在栽培過程中的生長發育情況，發現供試植物生長發育均良好，且經過反復研究發現幼苗在菌糠基質培育后其耐鹽能力顯著高于傳統基質［38］。

2.7 菌糠循環利用

筆者結合國內外的部分研究工作，將菌糠(以杏鮑菇的菌糠為例)的綜合利用提出了一套循環利用的可行方法，如圖2所示。由圖2可知，食用菌的副產物資源——菌糠完全可以作為生物資源進行二次利用，形成新的產業鏈，促進經濟發展。

圖2 杏鮑菇菌糠循環利用示意Fig.2 Recycling diagram of spend mushroom substrate from Pleurotus eryngii

3 菌糠綜合利用前景展望

目前，循環經濟是一種以資源高效利用為核心，以低消耗、低排放和高效率為基本特征的可持續道路，我國堅持走可持續發展的路線，就要實現物質資源的有效且高效利用和經濟與生態的可持續發展。近年來，食用菌產業蓬勃發展，全球食用菌總產量每年逐步上升，但相關副產物資源卻未得到高效利用。食用菌菌糠若處理不當易引起許多負效應，如資源浪費、環境污染等。目前，通過研究發現菌糠可以廣泛應用于養殖業、生物農業、燃料能源與生物基料等很多方面。為了契合建設可持續發展的社會戰略方針，需提升農業廢棄物的再利用價值，建立可持續發展的產業技術，完善建立菌糠產業鏈。因此，食用菌菌糠資源的高效轉化與高附加值利用具有廣闊的應用前景。

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(責任編輯荀志金)

Research on comprehensive utilization of spend mushroom substrate

LUO Xiaofang1，2，LI Haibo1，SUN Yinwei1，ZHANG Xing1，CHEN Miao1，WANG Jichun1，DUNS G J1，QIN Zuodong1，2
(1．Department of Biochemistry，Hunan University of Science and Engineering，Yongzhou 425199，China; 2．Hunan Province Yuxiu Biological Technology Co．Ltd．，Yongzhou 425000，China)

As the global production of spend mushroom substrate increases，spend mushroom substrate cultivation technology has also gradually improved;thus，spend mushroom substrate has

considerable widespread attention for possible utilization in order to deal with its increasing quantity．This article summarizes the market value of spend mushroom substrate and its comprehensive utilization，in order to upgrade the integral value of spend mushroom substrate production，and to provide a theoretical basis for the extension of the spend mushroom substrate industry chain．

spend mushroom substrate;comprehensive utilization;bio-resources;edible fungus

TQ91

A

1672－3678(2017)04－0077－05

10.3969/j.issn.1672－3678.2017.04.013

2016－09－26

湖南省科技計劃項目重點研發計劃(2016NK2098);永州市2015年度第二批指導性科技計劃項目(No．12)

羅小芳(1987—)，女，湖南永州人，講師，研究方向:生物化工，E-mail:kong870122wxfx@163．com