全 文 ：EDIBLE FUNGI食用菌 2009（2）
表 1 培养料发酵过程中木质素降解率的变化
收稿日期：2008-05-23 一稿；2008-07-02 二稿。
基金项目： 特色资源的开发与利用研究——食用菌转化利用的
研究吉林省科技厅 20050215。
* 通讯作者。
双孢蘑菇生产中木质素、纤维素和半纤维素的降解及利用研究
李晓博 李 晓 * 李 玉
（吉林农业大学菌物研究所，吉林长春 130118）
摘 要 测定培养料不同发酵阶段和接种双孢菇后不同生长阶
段的酶活性变化及纤维素、半纤维素和木质素含量的变化。 结果
表明：在培养料发酵及双孢蘑菇生长发育期间，纤维素、半纤维
素和木质素的降解与酶活性变化有关，酶活性高降解速率就快，
酶活性低降解速率就慢。 双孢蘑菇菌丝生长阶段和蘑菇发育阶
段对纤维素、半纤维素和木质素都有降解作用，但是前者低于后
者，其中木质素的降解主要发生在蘑菇发育阶段。 处理 1（稻草）
对木质素、纤维和半纤维素的降解率最高，产量也是最高的。
关键词 双孢蘑菇 酶活性 木质素 纤维素 半纤维素
降解
文章编号 1000-8357（2009）02-0006-03
双孢蘑菇 [Agaricus bisporus（Lange）Sing.]又称蘑菇 ，双
孢菇等，是世界上栽培地域最广、生产规模最大、产量最多的
一种著名食用菌，有“世界菇”之称。
双孢蘑菇是一种高蛋白、低脂肪，富含多种氨基酸和维
生素的菇类食品。在其生产过程中能降解木质素、纤维素和半
纤维素，并将它们转化为可供人们食用的菇体蛋白、脂肪及碳
水化合物等营养成分。
1 材料与方法
1.1 试验材料 试验于 2007 年 7 月-2008 年 1 月在吉林农
业大学食用菌基地进行。试验材料为晒干的牛粪和稻草、玉米
秆、玉米芯。 每个处理 100 kg 原料，将新鲜、无霉的稻草、玉米
秸秆和玉米芯用铡刀截成长 20～30 cm， 在 2%的石灰水中浸
泡，设牛粪+稻草（处理 1）：稻草 60 kg，牛粪 40 kg，C/N 30.00；
牛粪+玉米秆 （处理 2）： 玉米秸秆 55 kg， 牛粪 45 kg，C/N
31.49；牛粪+玉米芯（处理 3）：玉米芯 60 kg，牛粪 40 kg，C/N
32.34。
1.2 试验设计 试验于 2007 年 7 月 10 日开始堆制发酵，采
用二次发酵的方法。 第 1 次发酵共 12 d，翻堆 4 次，每隔 4、3、
3、2 d 翻堆 1 次。 第 2 次发酵（后发酵）采用室外集中简易发
酵，在堆料场临时用塑料薄膜搭成一个简易的塑料棚，主要是
利用培养料的自发温度和阳光的热能来进行后发酵， 使料温
维持在 50 ℃ 5 d（当温度低于 50℃时通蒸汽使其升温），然后
将二次发酵后的培养料接种双孢蘑菇。 分别在翻堆时和二次
发酵结束后以及覆土阶段、 原基形成阶段和采收后取培养料
鲜样 35 g，将其中 30 g 烘干粉碎，过 80 目筛，待测。
1.3 试验方法
1.3.1 酶活性的测定 取培养料鲜样 5 g，剪碎，加入 45 mL
无菌水，在 25 ℃下浸提 2 h，四层纱布过滤，在 4 000 r/min 下
离心 10 min，取上清液，即为粗酶液。测定漆酶[3]、纤维素酶[4]，[5]
半纤维素酶的活性[6]，[7]。
1.3.2 木质素、 纤维素和半纤维素含量的测定 测定方法参
照王玉万 1989[8]。
1.3.3 产量测定 记录每个处理的第 1 潮的双孢菇产量和总
产量。
2 结果与分析
2.1 培养料堆制发酵过程中木质素、纤维素和半纤维素的变化
2.1.1 木质素的变化 木质素的化学性质较为复杂， 目前已
发现多种可以有效降解木质素的微生物， 它们在降解木质素
过程中产生过氧化物酶、漆酶等与木质素降解有关的生物酶。
降解木质素的微生物主要是真菌、（放线菌）和细菌[10]。
漆酶是分解木质素的主要酶类。如图 1 所示，在培养料发
酵过程中 3 个处理漆酶活性的变化趋势相同， 都是先升高再
降低，3 个处理的漆酶活性在第 3 次翻堆时达到最高，而后下
降。处理 2 和处理 1 的漆酶活性大于处理 3。但是 3 个处理漆
酶的活性都不高，这可能是木质素降解率低的原因。
如表 1 所示，在培养料发酵过程中，各处理的木质素降解
最快时期出现在二次发酵（阶段），这可能与二次发酵阶段分
解木质素的高温菌类数（量）增多有关。 其次出现在漆酶活性
最大的时期 。 3 个处理木质素的降解率分别是 ：11.68% 、
15.22%、15.05%。 处理 2 最高，处理 1 最低。
2.1.2 纤维素的变化 纤维素酶是一个复合酶， 它们能将纤
维素分解成低聚纤维素、纤维二糖和葡萄糖等，而这些可溶性
糖为播种后蘑菇菌丝定植生长创造了一个良好的营养环境。
由图 2 可知，3 种培养料在发酵过程中的纤维素酶的活
性变化都是先升高再降低。在第 1 次发酵过程中，处理 1 的羧
甲基纤维素酶活性在第 3 次翻堆后高于其它处理， 处理 2 与
处理
不同时期降解率/%
第 1 次
翻堆
第 2 次
翻堆
第 3 次
翻堆
第 4 次
翻堆
二次
发酵
1 1.41 2.20 5.84 6.82 11.68
2 1.12 2.64 6.27 8.59 15.22
3 1.20 4.06 8.33 10.73 15.05
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处理 3 差别很小。这说明在第 1 次发酵过程中，处理 1 更适宜
纤维素酶发挥作用。
由表 2 可以看出 3 个处理纤维素降解最快的时期也出现
在二次发酵阶段, 这可能是因为二次发酵中繁殖最快的高温
放线菌能强烈降解纤维素。 纤维素快速降解还出现在第 3、第
4 次翻堆时，3 个处理分别提高降解率 7.77%、5.35%、4.99%，
这可能是与这段期间酶活性的升高和细菌、真菌、放线菌数目
的增加有关。 二次发酵结束后，处理 1 的降解率最高。
2.1.3 半纤维素的变化 如图 3 所示，3 个处理半纤维素酶
活性的变化趋势与纤维素酶活性相同，都是先升高再降低，但
是纤维酶活性的最高点出现在第 3 次翻堆时， 而半纤维素酶
活性的最高点出现在第 2 次翻堆时， 酶活性的大小是处理 2
最高，处理 1 和处理 3 之间没大差别。
由表 3 可知， 各处理半纤维素降解率增加最快的是在第
2 次翻堆时，这与半纤维酶活性最高峰同步，表明半纤维素的
降解率与酶活性有关。此外，二次发酵阶段半纤维素的降解率
也较高， 各处理半纤维素的降解率分别是：27.51%、31.26%、
23.32%。 处理 2 的降解率最高。
2.2 双孢蘑菇生长发育过程中培养料中木质素、纤维素和半
纤维素的变化
2.2.1 木质素的变化 在双孢蘑菇生长发育期间对木质素有
降解作用， 这一阶段木质素的降解是培养料中的木质素酶和
蘑菇菌丝共同作用的结果。 如图 4 所示，3 个处理的漆酶活性
变化是先升高后降低，并在覆土阶段活性达到了最高，这与图
5 所示纤维素酶和半纤维素酶活性的变化不同， 漆酶活性高
峰的出现早于纤维素酶，当纤维素酶的活性迅速升高时，漆酶
的活性急剧下降，并维持在一个较低的水平。处理 1 高于处理
2 和处理 3。 处理 2 与处理 3 没有明显差别。
如表 4 所示，3 个处理中木质素的变化趋势都是下降的。
各处理降解最快的阶段是在原基形成阶段， 这一阶段属于蘑
菇菌丝的营养生长阶段。 蘑菇的营养生长阶段对木质素的需
求较多，而且这一时期的木质素酶活性也较高。
2.2.2 纤维素的变化 如图 5 所示， 在蘑菇生长发育的整个
阶段纤维素酶的含量都很高， 而且纤维素酶的活性随着菌丝
的菌龄增加而增加，在出菇阶段达到最高，活性变化与纤维素
的降解速率成正相关。在播种前、覆土阶段、原基形成阶段，处
理 2 的纤维素酶活性较高， 这可能是玉米秆在培养料发酵期
间分解不充分有关。 3 个处理的纤维素酶的活性在采收结束
后降低。
如表 5 所示， 各处理纤维素含量的变化趋势和木质素相
同， 都是下降的。 各处理纤维素降解最快的时期是在出菇阶
段，分别达到了 20.56%、18.14%、17.75%。 分别占整个降解率
的 56.34%、57.28%、55.44%，均达到了一半以上。 这说明纤维
素的降解主要发生在子实体形成阶段， 而且在这一时期纤维
素酶活性也是最高的，降解率的变化也与酶活性的变化有关。
在双孢菇生长发育阶段纤维素的降解是蘑菇菌丝和纤维素酶
共同作用的结果。
2.2.3 半纤维素的变化 如图 6 所示，3 个处理的半纤维酶
表 2 培养料发酵过程中纤维素降解率的变化
处理
不同时期降解率/%
第 1 次
翻堆
第 2 次
翻堆
第 3 次
翻堆
第 4 次
翻堆
二次
发酵后
1 1.35 4.35 9.46 17.23 29.23
2 1.37 3.28 8.63 12.64 22.24
3 0.88 2.08 6.10 11.09 20.23
表 3 培养料发酵过程中半纤维素降解率的变化
处理
不同时期降解率/%
第 1 次
翻堆
第 2 次
翻堆
第 3 次
翻堆
第 4 次
翻堆
二次
发酵后
1 2.97 12.36 17.14 20.96 27.51
2 1.75 14.98 20.74 22.77 31.26
3 2.29 11.48 13.66 16.22 23.23
表 4 不同培养料在不同时期木质素降解率的变化
处理
不同时期降解率/%
覆土阶段 原基形成阶段 采收后
1 14.80 31.44 40.47
2 12.51 25.63 33.04
3 16.58 33.32 42.65
表 5 不同培养料在不同时期纤维素降解率的变化
处理
不同时期降解率/%
覆土阶段 原基形成阶段 采收后
1 9.93 20.56 47.09
2 8.44 18.14 42.46
3 6.77 17.75 39.90
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表 6 不同培养料在不同时期半纤维素降解率的变化
活性变化趋势是一样的，都是先升高再降低，在出菇期间酶活
达到了最高。在采收后下降。半纤素酶活性的变化与半纤维素
的降解率成正相关。 3 个处理中，处理 1 的半纤维酶的活性较
高，这可能是因为稻草中半纤维素的含量较高的原因。
由表 6 可知，半纤维素的降解最快时期与纤维素的一样，
都是在出菇阶段，这与半纤维素酶活性的变化有关，而且子实
体形成时期也需要半纤维素。 这一阶段各处理半纤维素减少
量分别占降解率的 42.82%、46.80%、46.60%。
2.3 不同培养料的产量比较 从图 7 中可以看出，各处理第
一潮菇都占总产量的 1/3 以上， 这说明第 1 潮的产量在一定
程度上决定了总产量。处理 3 的初产量和总产量都是最低，处
理 2 的总产量比处理 1 的少， 但是第 1 潮菇的产量与处理 1
相差不多。
由表 7 可以看出，各处理单位面积产量处理 1 最高，处理
3 最少，而且处理 1、处理 2 与处理 3 差异显著，处理 1 与处理
2 差异不显著。 各处理的生物学效率由高到低的顺序是处理
1＞处理 2＞处理 3， 并且处理 1 和处理 2 与处理 3 差异显著，
处理 1 与处理 2 差异不显著， 生物学效率的差异性与单位产
量的差异性相同。各处理产量的多少与它们对木质素、纤维素
和半纤维素的降解多少有关。
3 讨 论
3.1 培养料堆制发酵过程中酶活及木质素、纤维素和半纤维
素的变化 在培养料堆制发酵过程中，对稻草（处理 1）、玉米
秸秆（处理 2）和玉米芯（处理 3）中的木质素、纤维素和半纤维
都具有明显的降解作用。其中稻草的木质素、纤维素和半纤维
素的降解率分别为 11.68%、29.23%、27.51%，玉米秸秆的降解
率为 15.22%、22.24%和 31.26%， 玉米芯的降解率为15.05%、
20.23%、23.23%。 木质素降解率比纤维素和半纤维素低，这是
因为木质素酶的活性较低。木质素、纤维素和半纤维素降解最
快的时期都是在其酶活最高的时期。 二次发酵时期，木质素、
纤维素和半纤维素下降的速度很快， 这是因为二次发酵时期
的高温菌迅速繁殖，这说明木质素、纤维素和半纤维素的降解
与微生物的活动有关。
3.2 双孢蘑菇生长发育期间酶活及木质素、纤维素和半纤维
素的变化 在双孢蘑菇生长发育过程中，稻草、玉米秸秆和玉
米芯中木质素、纤维素和半纤维素的含量也是下降的。木质素
的降解率分别是 40.47%、42.65%、33.04%；纤维素的降解率分
别是 47.09%、42.46%、39.90%， 半纤维素的降解率分别为
35.59%、33.57%、30.86%， 均高于堆制发酵过程中的降解率。
这说明在双孢菇生产过程中对木质素、 纤维素和半纤维素的
降解主要发生在双孢菇生长发育阶段。 这一阶段的降解作用
主要是木质素酶、纤维素和半纤维素酶共同作用的结果。纤维
素、半纤维素降解最快的时期是在出菇阶段，是子实体形成时
期，需要利用纤维素和半纤维素合成细胞壁；木质素降解最快
的时期是原基形成前， 是因为蘑菇的营养生长阶段对木质素
的需求较多，与 Wood 的结论一致[11]。 可能是因为木质素是高
等植物的主要成分之一，它的大部分存在于植物细胞壁中，构
成植物细胞壁的 15%～30%，木质素和半纤维素掺合在一起包
围着纤维素， 由于木质素包围着纤维素并和半纤维素具有共
价关系这一结构特点。 因此在降解中，木质素被优先利用，从
而促进纤维素和半纤维素的进一步分解。
3.3 不同培养料产量的比较 不同培养料的蘑菇产量与它
们对木质素、纤维素和半纤维素的降解是呈正相关的。处理 1作
为所有处理中发酵最好的处理，产量也是最高的，其次是处理 2，
处理 3最少，而且处理 1与处理 2和处理 3有显著性差异。
因此，双孢蘑菇生产过程中能降解利用木质素、纤维素和半
纤维素，将它们分解、转化为可供人们食用的菇体蛋白、脂肪、碳
水化合物等营养成分。而出菇后的残料可以进行沼池发酵，沼气
可用于照明、生活等能源，沼液、沼渣可以作为有机肥料和饲料。
参考文献
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活力的影响[J].微生物学通报，1991 ，（2）：11-14.
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[7] Shamala T.R.，Screekantiah K.R.. Production of cellulases and D-
处理
不同时期降解率/%
覆土阶段 原基形成阶段 采收后
1 9.93 20.53 35.59
2 7.16 17.86 33.57
3 8.06 16.48 30.86
表 7 不同培养料产量和生物学效率的比较
处理 总产量/kg 单产/（kg·m-2） 生物学效率/%
1 22.68 11.81b 25.20b
2 19.82 10.32b 22.02b
3 12.29 6.40a 13.66a
（下转 P10）
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Microbio. 1977，144：161-165.
处理，是白香蘑菌丝生长的最佳氮源；而以硝酸钠、硝酸钾为
氮源的处理未见菌丝萌发，不适合白香蘑菌丝生长。
2.3 不同无机盐对白香蘑菌丝培养特性的影响 不同无机
盐对白香蘑菌丝长速及干重的影响明显不同（表 4），以硫酸镁
处理的白香蘑菌丝干重 0.1600 g、日均长速 1.27 mm为最佳，且
长势、色泽、边缘整齐度均明显优于其它 5 个处理；而以硫酸
铜、硫酸铁处理后的菌丝未见萌发，不适合白香蘑菌丝生长。
2.4 正交试验 试验按照 L9（33）试验设计，不同组合白香蘑
菌丝干重见表 5。
由表 5 可见， 影响白香蘑菌丝体生长因素的主次顺序为
C→A→B，以 C 因素（无机盐）极差最大，B 因素（氮源）对菌丝
体生长影响最小。 由此可得白香蘑菌丝体生长的最优组合是
A3B1C2，因此确定白香蘑菌丝体生长以蔗糖 25 g，蛋白胨 2 g，
硫酸镁 0.5 g 为最佳。
3 小结与讨论
3.1 单因子试验结果表明， 白香蘑菌丝体生长以蔗糖为碳
源、蛋白胨为氮源、硫酸镁为无机盐时，其菌丝干重、日均长速
分别显著优于其它处理；长势、色泽、整齐度也优于其它处理。
3.2 通过正交试验， 确定了白香蘑菌丝体生长最佳条件：蔗
糖 25 g，蛋白胨 2 g，硫酸镁 0.5 g。
3.3 有关白香蘑菌丝体生物学特性，有待于进一步研究。
参考文献
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表 4 不同无机盐对白香蘑菌丝培养特性的影响
无机盐 菌丝干重/g 日均长速/mm 菌丝长势 菌丝色泽 边缘整齐度
硫酸镁 0.1600a 1.27a +++ 洁白 整齐
硫酸钙 0.1400b 1.15b +++ 洁白 整齐
硫酸锰 0.1050c 0.74c ++ 洁白 不规则
硫酸锌 0.0176d 0.28d + 乳白 不规则
硫酸铜 - - - - -
硫酸铁 - - - - -
表 5 L9（33）正交试验结果
编号
因素水平
干重/g 长势
A B C
1 1 1 1 0.0892 +
2 1 2 2 0.1401 ++
3 1 3 3 0.2318 +++
4 2 1 2 0.3128 +++
5 2 2 3 0.1384 +
6 2 3 1 0.0765 +
7 3 1 3 0.1558 ++
8 3 2 1 0.2606 +++
9 3 3 2 0.1421 +
K1 0.4611 0.5578 0.3215
K2 0.5277 0.5391 0.5950
K3 0.5585 0.4504 0.5260
k1 0.1537 0.1859 0.1072
k2 0.1759 0.1797 0.1983
k3 0.1862 0.1501 0.1753
R 0.0325 0.0358 0.0911
11111111111111111111111111111111111111111111111111111
（上接 P8）
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2008灵芝学术研究和产业发展论坛在上海举行
由上海市农科院， 中国食用菌协会和中国农学会食用菌分会主
办， 上海市园艺学会协办， 上海市农业科学院食用菌研究所承办的
“2008 灵芝学术研究和产业发展论坛” 于 2008 月 11 月 13-16 日在
上海农科院会务中心举举行。 这次会议邀请了在灵芝科研和开发方
面的资深专家和国内灵芝产品的大企业参加。 出席会议的人员有 70
多人，其中有国际著名的食用菌学专家张树庭教授，有灵芝药理学研
究的大家林志彬教授，有柏林自由大学免疫学专家樊华教授等。会上
十几位专家和企业家围绕灵芝的科研现状和发展对策， 灵芝产品开
发现状和发展对策， 灵芝的产业现状和发展对策和灵芝未来发展方
向等四个方向做了相关的报告。 与会的人员一致认为此次论坛对促
进灵芝科研和产业的健康发展是非常重要和及时的， 论坛给学界和
企业提供了一个很好的交流的平台， 灵芝研究和产业的人员都认为
有责任把灵芝文化和产品推向世界，使之成为中国药用真菌的代表。
与会的人员经认真讨论达成推动灵芝科研和产业的多点共识：
一、在现有灵芝科学研究的基础上，应该进一步加强灵芝菌种的
鉴别方法、自主创新育种、标准化栽培技术、灵芝有效成分测试方法
和灵芝生物活性作用机制等基础研究工作， 特别应加强灵芝有效成
分质控方法和灵芝产品的临床研究， 使之能为中国和世界人民所认
识和使用，从而造福全人类。
二、在灵芝产品开发方面，应避免低水平、低附加值产品的重复
开发，通过创新产学研结合模式，开发出质量可控、效果明确和机制
清楚的新产品，特别是灵芝类新药的开发，以全面提升我国灵芝产品
的品质和声誉。
三、在灵芝市场开拓方面，应合理的利用灵芝的科学研究成果，
保证产品质量，不夸大灵芝产品防病治病的功效，合法的进行市场的
营销，努力开拓灵芝产品的市场及提高其声誉。
四、灵芝的产业和科研部门应该通力合作，互相扶持、互相督促，
共同努力，迎接灵芝产业的又一个春天。 （张劲松）
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