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利用甘蔗渣和亚硫酸法糖厂滤泥栽培双孢蘑菇



全 文 :食用菌学报2015.22(4):31~36
收稿日期:2015-07-27原稿;2015-08-31修改稿
基金项目:南宁市科技攻关项目(20142087)、广西教育厅科研项目 (ZD2014004)、广西大学大学生实验技能和科技
创新能力训练项目 (SYJN20131411)资助
作者简介:陆海勤(1973-),女,2005年毕业于华南理工大学,博士,副教授,主要从事蔗糖产业技术研究工作。
*本文通讯作者 E-mail:gxlikai@126.com
DOI:10.16488/j.cnki.1005-9873.2015.04.006
利用甘蔗渣和亚硫酸法糖厂滤泥栽培双孢蘑菇
陆海勤1,史昌蓉1,黄 耘2,徐勇士3,周 昊3,杭方学1,4,谢庭林2,李 凯1,4,5*
(1广西大学轻工与食品工程学院,广西南宁530004;2广西农垦糖业集团良圻制糖有限公司,广西南宁530317;
3广西制糖学会,广西南宁530004;4广西大学糖业工程技术研究中心,广西南宁530004;
5糖业及综合利用教育部工程研究中心,广西南宁530004)
摘 要:针对双孢蘑菇(Agaricus bisporus)传统栽培原料难于收集、成分不稳定等问题,探索利用甘蔗渣和亚
硫酸法糖厂滤泥替代传统培养料栽培双孢蘑菇的可行性。以传统的牛粪稻草配方为对照组(CK),设计利用
甘蔗渣、滤泥为基料的4个配方。以双孢蘑菇AS2796为试验菌株进行出菇试验,通过比较菌丝长满菇床所需
时间、现蕾速率、平均产量和生物转化率等指标发现,甘蔗渣和滤泥可代替传统含粪培养料栽培双孢蘑菇,其
中配方2(34.4%甘蔗渣、40.1%亚硫酸法滤泥、17.8%稻草、5.6%花生饼肥、0.17%尿素、0.17%碳酸氰胺、
0.7%石膏、1.1%石灰)为最优配方,初始C/N为31.85,产量达9.8kg/m2,生物转化率达48.9%。
关键词:双孢蘑菇;甘蔗渣;亚硫酸法糖厂滤泥
  甘蔗渣是甘蔗制糖工业的主要副产物,其中
含纤维素32%~48%、半纤维素19%~24%、木
质素23%~32%、蛋白质约2%、灰分约2%~
3%[1]。2012~2013榨季,广西甘蔗处理量7500
万吨,甘蔗渣的对蔗比约为23%(含水分约为
48%)[2],约产甘蔗渣1700万吨,滤泥产量(干滤
泥计)约为97万吨。甘蔗渣的综合利用是甘蔗
制糖企业发展循环经济、提高经济效益、实现糖
业可持续发展的重要环节;亚硫酸法滤泥是制糖
工艺的清净工序中,甘蔗汁经澄清后由压滤机或
真空吸滤机所排出的残渣。亚法滤泥中除含有
大量的甘蔗纤维外,还富含易降解有机物、氮、
磷、钙、钾等生物生长所需的营养物质[3]。目前,
亚硫酸法生产甘蔗糖厂滤泥除了一小部分用于
生产有机复合肥外,一部分用于生产猪、牛、鸡、
鸭、鱼等动物饲料,还有一部分直接施放农田,其
它基本都处于废弃状态,造成了严重的环境污染
问题。
双孢蘑菇(Agaricus bisporus)是草腐性真
菌,菌丝生长适宜的碳源为蔗糖、葡萄糖以及
发酵腐熟的农作物秸秆、畜禽粪便,还有部分
木腐菌菌渣也可作为其碳源[4]。双孢蘑菇能
降解木质纤维素[5],是很好的蛋白质来源。此
外,双孢蘑菇中富含的不饱和脂肪酸能够降低
血脂,酪氨酸酶能降血压,多糖类物质具有抗
癌作用[6-7]。
传统栽培双孢蘑菇采用粪草培养料,南方大
多采用稻草、牛粪为原料,北方大多采用小麦秸
秆、牛粪为原料[8]。但近年来,牛马粪难于收集,
成分不稳定,且稻草价格不断升高。据统计,
2014年稻草每吨800元,牛粪每吨300元,生产
成本的不断提高导致广西双孢蘑菇的栽培面积
在慢慢萎缩,因此新的双孢蘑菇培养料的开发迫
在眉睫。李守勉等[9]研究利用莜麦秸秆栽培双
孢蘑菇,不但提高了莜麦产业附加值,同时为食
用 菌 产 业 提 供 新 型 的 优 质 原 料。
MANAVALAN等[10]用甘蔗渣培育灵芝,研究
了培育过程中灵芝分泌的分解酶和氧化酶种类,
为利用木质纤维素制备生物燃料奠定基础。目
前未见有利用甘蔗渣、滤泥堆肥栽培双孢蘑菇的
报道。基于蔗渣和滤泥的成分稳定,且价格远低
于牛粪稻草,笔者用甘蔗渣代替稻草、亚硫酸法
滤泥代替牛粪为主料进行堆肥发酵栽培双孢蘑
菇,研究不同配方对双孢蘑菇生长的影响,选出
食 用 菌 学 报 第22卷
最优配方。
1 材料与方法
1.1供试菌株
  双孢蘑菇(A.bisporus)AS2796购于广西省
南宁市集盛食用菌有限公司。
1.2供试原料
  甘蔗渣和亚硫酸法滤泥取自广西农垦糖业
集团良圻制糖有限公司;稻草、蔗叶购于广西省
良圻镇农户;花生饼肥、石灰、石膏、过磷酸钙、
尿素等辅料均为市售。亚硫酸法滤泥、甘蔗渣、
稻草、甘 蔗 叶 的 理 化 指 标 的 测 定 方 法 参 照
NY525-2012[11]进行测定。
1.3主要仪器和试剂
  Kjeltec 2300凯氏定氮仪(瑞典 FOSS公
司),电感耦合等离子体光谱发生仪(美国Agilent
公司)。主要药品为浓硫酸,重铬酸钾,七水合硫
酸亚铁,硫酸铜,硫酸钾,过氧化氢,2,4-二硝基苯
酚,钼酸铵等均为分析纯。
1.4覆土材料
  覆土材料取自广西省南宁市横县疏松的农
田土,深挖25~30cm,将土拍碎成0.5~1.5cm
的小颗粒,将拍碎的土壤先曝晒至半干,以改善
土壤结构并减少病虫害,之后均匀地撒上石灰
粉,以起到杀菌消毒作用。
1.5培养料配方
  根据双孢蘑菇生长需要设置合适的碳氮比,
培养料的含氮量控制在1.6%左右,添加不同量
的蔗渣、甘蔗叶、花生饼肥,主要通过尿素和碳酸
氢铵调节含氮量,控制碳氮比在合适的范围内。
设置5种合理的配方(表1,以50m2计),每个配
方设5个重复,每个重复的栽培面积为10m2。
表1 五种配方
Table 1 Composition of different substrate formulae
配方
Formula
甘蔗渣
Bagasse
滤泥
Sulfitation
cake
稻草
Straw
牛粪
Cow
dung
甘蔗叶
Sugar cane
leaves
花生肥
Peanut
fertilizer
尿素
Urea
碳酸氢氨
NH4HCO3
氮含量
Nitrogen
content
C/N
Control  0  0  54.7  39.2  0  3.62  0.33  0.33  1.61  29.97
P1  32.6  42.1  18.7  0  0  3.9  0.39  0.39  1.58  31.26
P2  34.4  40.1  17.8  0  0  5.6  0.17  0.17  1.58  31.85
P3  29.7  38.5  25.6  0  0  3.6  0.36  0.36  1.57  30.68
P4  34.4  40.1  8.8  0  8.8  5.5  0.18  0.18  1.58  31.55
每个配方添加等量的(0.7%)石膏和(1.1%)石灰
Al values except C/N are expressed as percentages.Al composts contained 0.7%gypsum and 1.1%lime
1.6培养料发酵
1.6.1原料处理
  培养料发酵于2014年在南宁市良圻制糖公司
进行。在建堆前先将主料预湿[12],以提高建堆时的
持水力。用2%的石灰水浸泡新鲜、未霉变的稻草
12h。甘蔗渣洒2%的石灰水预湿。将晒干的滤泥
人工碾碎,然后喷水,使其含水量在60%左右。花
生饼肥粉碎后用甲醛喷雾消毒。
1.6.2建堆、翻堆及二次发酵
  建堆采用条垛式发酵。把经过预处理的原料
按照稻草(甘蔗叶)、甘蔗渣、滤泥、花生肥、石灰等
辅料逐层由下向上建堆,四周平整,顶部成龟背
形。最后一层用稻草覆盖。当料温上升至70℃
左右开始下降时,及时翻堆,将堆的上部、下部、中
间及四周的位置相互调换,将堆料抖松拌匀,调节
水分,水分调节遵循“一湿、二调、三不动”的原则。
一次发酵进行4次翻堆,每次翻堆间隔大概为5、
4、4、3d。翻堆必须当天完成[13]。
在将堆料移入房间前,用0.5%的敌敌畏均
匀喷洒菇房,然后紧闭门窗24h;第2次用甲醛拌
于木屑中,紧闭门窗熏蒸2d,进行杀菌消毒。然
后打开门窗通风。第4次翻堆2d后,将料趁热
运入菇房,均分堆放于床架上进行室内床架二次
发酵。此时堆料还散发着氨味。料进入菇房后,
先让其自然升温,使其自热达到48℃左右。升温
培养2d后用蒸汽外源进行巴氏消毒,使料温达
到60 ℃左右,维持6h,之后料温大约维持在
45℃4~5d,直至氨味散发完全为止[14]。
堆体温度变化影响堆肥的过程及堆肥质
量[15],堆肥期间各堆料的温度均经历了升温、高
温维持(≥45℃)和降温3个阶段。堆温在55℃
条件下保持3d以上,实验的各个配方均满足了
23
第4期 陆海勤,等:利用甘蔗渣和亚硫酸法糖厂滤泥栽培双孢蘑菇
堆肥卫生学指标和堆肥腐熟条件[16-17]。
各配方初始有机物含量范围均在20%~80%
之间[18]。堆肥过程有机质含量不断下降,主要是有
机物质在好氧微生物的生命活动下进行次第降
解[19]。堆肥过程总氮的绝对含量减少,堆体重量减
轻,堆肥过程中总氮相对含量有所增加。因此各配
方C/N也处于不断降低的趋势,从(25~30)∶1降低
到(15~20)∶1,均达到腐熟程度[20-21]。
无机盐是食用菌生长发育不可缺少的物
质[22],一般要求堆肥料的 C/P 范围在75%~
150%为宜,各配方的总磷总钾含量均能满足双孢
蘑菇的生长需要,其中配方2的总磷、总钾含量在
堆肥结束后分别达到0.429%和4.027%。
1.7栽培试验
  栽培试验于2014年在广西省南宁市武鸣县
自建标准化菇房进行。培养料二次发酵结束后,
待料温降至28℃后进行播种,播种采用混播加
表面撒播的方法[23]。播种前将培养料表面拍
平,将1/2菌种均匀的撒于料面,用叉子将菌种
与上半层料混匀,再将剩余的1/2菌种均匀洒在
料表面,用木板轻拍培养料表面使菌种与料亲密
接触,使表面尽量保持平整,并用塑料薄膜覆盖,
有利于保湿和定植,促进菌丝萌发。发菌期间控
制菇房内的温度、湿度以及通风条件,促进菌种
重新萌发。播种后待菌丝长满料后进行覆土。
当菌丝长满覆土层,并开始扭结现蕾时,这个阶
段进行出菇管理。
1.8测定项目及统计方法
  测定不同配方菌丝长满培养料所需要的时
间,从覆土到出菇的时间,不同处理子实体日增长
量,不同处理子实体的单位体积重量[15];
生物转化率=
鲜菇重(g)
干料重(g)×100%
将对照组(CK)和试验组(P1、P2、P3、P4)的
双孢蘑菇产品送至广西产品质量监督检验研究院
进行检测,测定样品重金属含量和农药残留量;试
验数据使用Origin8.0作图和SPSS 17.0进行作
图和分析。
2 结果与分析
2.1原料理化性质测定结果
  原料理化性质测定结果如表2所示。
表2 实验原料的理化性质
Table 2 Physiochemical properties of composting materials
原料
Material
水分含量
Moisture
(%)
总有机碳含量
Total organic
content(%)
总氮含量
Total nitrogen
content(%)
总磷含量
Total phosphorus
content(%)
总钾含量
Total potassium
content(%)
亚硫酸法滤泥
*Sulfitation cake
61.6  23.14  1.20  0.035  0.12
甘蔗渣
Bagasse
11.1  77.65  0.36  0.043  0.084
稻草
Straw
10.85  48.7  1.15  0.13  1.89
甘蔗叶
Sugarcane leaves
31.2  65.17  0.86  0.05  0.16
花生饼肥
**Peanut fertilizer
ND  32.98  8.71  1.82  1.35
牛粪
Cow dung
ND  8.37  0.35  0.19  0.17
ND:未检测
ND:no detected;*Precipitate generated by pressing sugarcane and treating juice with lime and SO2(sulfitation cake);**Residue
remaining after pressing oil from peanuts(peanut fertilizer)
2.2不同处理菌丝长满菇床以及从覆土到出菇所
需时间
  不同配方在进行出菇试验期间菌丝的生长情
况见表3。双孢蘑菇菌丝在各不同配方的培养料
上均可生长,但各处理的生长势和生长速度各不
相同。其中配方2培养料长满菌丝需要15.5d,
与传统配方(对照组CK)需要15.2d相比,差异
不显著。而配方4需要14.5d,主要是配方4添
加了蔗叶,蔗叶在堆肥结束后降解率比稻草低,增
加了培养料的透气性,从而促进菌丝的萌发,缩短
33
食 用 菌 学 报 第22卷
了菌丝长满菇床所需要的时间。与其它配方相
比,配方2从覆土到出菇所需要的时间最短,需要
17.5d,传统配方需要17d,两者间差异不显著。
2.3不同处理子实体日增长量的比较
  不同配方子实体每5天的平均日增长量如图
1所示。可以看出,双孢蘑菇子实体的生长有一
个高峰期,主要集中在前10天,试验记录观察表
明,在3~7d的时间段内,日增长量达到高峰值。
随着采摘时间推移,产量不断减少。配方2的子
实体日增长量基本都高于其它处理,且其产量比
较集中,主要集中在前30d内,便于采收管理、合
理安排栽培周期、相应减少人工,节约经济成本。
双孢蘑菇产量集中在出菇期前阶段[24],一般前3
潮或4潮就可以收获总产量的70%~80%,品质
也较好,出菇后期因为菌床养分的消耗、菌丝生长
衰退等原因,产量较低。
表3 五种配方对双孢蘑菇菌丝体生长和子实体产量的影响
Table 3 Effect of different substrate formulae on A.bisporus mycelial growth and fruit body yields
配方
Formula
菌丝长满菇床的时间
Time from inoculation to
ful substrate colonization(d)
覆土到出菇所需要的时间
Time from casing to
fruiting(d)
子实体单位体积重量
Fruit body density
(g/cm3)
平均产量
Average yield
(kg/m2)
生物转化率
Biological
efficiency(%)
CK  15.2±0.9ab  17.0±0.2a 0.58±0.03a 9.2±0.3b 46.0±1.0b
P1  17.0±0.8c 18.0±0.5ab  0.56±0.03a 8.7±0.3bc 43.3±1.0c
P2  15.2±0.3ab  17.5±0.5ab  0.62±0.04a 9.8±0.4a  48.7±1.6a
P3  16.0±0.5bc  18.5±1.0bc  0.57±0.03a 8.3±0.3cd 41.3±1.4cd
P4  14.5±0.5a 19.2±0.4c 0.60±0.03a 7.8±0.4d 39.0±2.0d
表中数据为平均值±标准误差(n=5),不同小写字母表示差异显著(P<0.05)
Values are the means±SD(n=5),Different lower case letters indicate a significant difference at P0.05
图1 不同处理子实体每5天平均日增长量
Fig.1 Average five-day fruit body yields produced
using different substrate formulae
2.4不同处理对子实体单位体积重量及总生物转
化率影响的比较
  子实体的单位体积重量能反映双孢蘑菇产
品的品质,也因此影响双孢蘑菇制罐以及出口。
一般情况下,单位体积重量大的子实体致密紧
实,其品质就好。五种配方子实体单位体积重量
如表3所示,对照组和配方1、3、4的单位体积重
量分别为0.58和0.56、0.57、0.60g/cm3,配方2
的子实体重量达到0.62g/cm3,略高于传统配方
及其它3个蔗渣滤泥配方,说明配方2栽培的
双孢蘑菇子实体质量较高。
不同配方的培养料进行出菇试验后,平均产
量和生物转化率的比较如表3所示,结果表明配方
1和3的产量和生物转化率分别为8.65kg/m2、
8.26kg/m2和43.29%、41.34%,配方3蔗渣添
加量略高于配方1,说明相同滤泥添加量,蔗渣
量过多,产量会相应降低。而配方2的平均产
量和生物转化率达最高值,分别为9.8kg/m2和
48.9%,主要是因为添加的花生饼肥的含量高
于配方1和3,说明花生饼肥在该添加水平下能
够促进双孢蘑菇的生长。同时配方2的产量也
高于其它的配方和传统的牛粪稻草配方。配方
4因添加蔗叶改变堆料的通透性,在发菌期间能
够促进菌丝萌发,但对提高产量并没有促进
作用。
2.5子实体重金属含量及营养成分比较
  样品重金属含量和农药残留均符合 GB
7096—2003《食用菌卫生标准》和 NY 5059—
2006《无公害食品食用菌》的要求。试验组和对
照组的营养成分如表4所示,试验组子实体多
糖含量高出对照组2.25%;粗蛋白含量高于对
照组33.3%;可溶性氨基酸总量高出对照组
34.3%。
43
第4期 陆海勤,等:利用甘蔗渣和亚硫酸法糖厂滤泥栽培双孢蘑菇
表4 干菇品质分析
Table 4 Component analysis of dried mushroom fruit bodies cultivated on different substrate formulae
配方
Formula
灰分
Ash
(%)
粗蛋白
Crude protein
(%)
粗脂肪
Crude fat
(%)
粗纤维
Crude fiber
(%)
总糖
Total sugar
(%)
可溶性氨基酸
Soluble amino acids
(g/100g)
CK  1.0  3.0  0  0.3  13  2.22
P2  1.0  4.0  0  0.4  13.3  3.38
3 讨论
  试验研究表明,配方2为最优配方,培养料
长满菌丝需要18.5d,与传统配方(对照组CK)
没有显著差异;从覆土到出菇需要17d,与对照
组的17.5d差异不显著;试验组子实体单位体积
重量达到0.62g/cm3,高于其它配方;试验组产
量达到9.8kg/m2,略高于对照组9.2kg/m2。
试验组子实体的可溶性氨基酸高于传统配方
34.3%。就总糖含量而言,试验组高于对照组
2.25%。
甘蔗渣、滤泥堆肥发酵后培养料在菌丝萌发
阶段略慢于传统配方培养料,主要是蔗渣、滤泥
堆肥的透气性没有传统牛粪、稻草好,还有待进
一步研究改善培养料的透气性,从而能够加快菌
丝萌发速率。因为甘蔗渣、滤泥的糖分含量均高
于稻草和牛粪,甘蔗渣滤泥栽培双孢蘑菇,子实
体质量好,且配方2产量显著高于传统配方;且
甘蔗制糖是广西壮族自治区的支柱性产业,蔗
渣、滤泥资源极为丰富。因此,利用蔗渣、滤泥代
替传统牛粪、稻草配方进行堆肥发酵栽培双孢菇
是可行的;且能够降低双孢蘑菇的栽培成本,延
长制糖产业链、开辟制糖副产物综合利用的新途
径;同时,改善滤泥堆置造成的环境污染问题,提
高经济效益和生态效应。
甘蔗渣、滤泥栽培双孢菇设置的4个配方对
双孢蘑菇生长的影响也有区别,配方2的花生饼
肥的添加量略高于其它3个配方,花生饼肥的总
氮含量较高,能够为蘑菇生长提供较好的有机氮
源,对增产有一定的作用。配方1的产量略高于
配方3,说明在滤泥添加量相同的条件下,单独提
高蔗渣添加量,相应产量会降低。配方4在菌丝
萌发阶段优于配方2,主要是因为配方4添加了
蔗叶,蔗叶能够增加培养料的透气性,促进菌丝
萌发,缩短菌丝长满菇床所需要的时间,配方2
产量最高,且出菇较为集中,便于后期管理,因此
选择配方2为最优配方。
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Cultivation of Agaricus bisporus UsingBagasse
and Sulfitation Cake
LU Haiqin1,SHI Changrong1,HUANG Yun2,XU Yongshi 3,
ZHOU Hao3,HANG Fangxue1,4,XIE Tinglin2,LI Kai 1,4,5*
(1 Light Industry and Food Engineering Colege,Guangxi University,Nanning,Guangxi 530004,China;
2 Guangxi Nongken Sugar Group Liangqi Sugar Co.,Ltd.,Nanning,Guangxi 530004,China;
3 Guangxi Sugar Association,Nanning,Guangxi 530317,China; 4 Engineering Center for Sugarcane and
Cane Sugar,Guangxi University,Nanning,Guangxi 530004,China; 5 Engineering Research Center for
Sugar Comprehensive Utilization,Ministry of Education,Nanning,Guangxi 530004,China)
Abstract:Agaricus bisporus strain 2796were cultivated on different substrates in which the normal cow dung
and straw components were replaced with bagasse and sulfitation cake(precipitate generated by pressing
sugarcane and treating juice with lime and SO2).Highest yields(9.8kg/m2)and biological efficiency values
(48.9%)were recorded using a substrate formula consisting of 34.4% bagasse,40.1%sulfitation cake,
17.8%straw,5.6% peanut fertilizer,0.17% urea,0.17% ammonium bicarbonate,0.7% gypsum and
1.1%lime,and which had an initial C/N of 31.85.Our data indicated that bagasse and sulfitation cake can
serve as partial substitutes for straw and cow dung in substrates used to cultivate this strain of A.bisporus.
Key words:Agaricus bisporus;bagasse;residue from sulfitation
[本文编辑] 王瑞霞
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