全 文 ：双孢蘑菇培养料发酵微生物变化
对其理化性质的影响研究
侯晓伟 1，王晓巍 1,2，陈年来 1，任爱民 2，刘明军 2
（1甘肃农业大学资源与环境学院，兰州 730070；2甘肃省农业科学院蔬菜所，兰州 730070）
摘 要：为研究双孢蘑菇培养料一次发酵过程中的微生物变化对其理化性质的影响，以西北冷凉区大麦
秸秆为主要原料，在双孢菇培养料发酵过程中，研究微生物数量、纯蛋白氮、总糖、木质素、纤维素、半纤
维素、微量元素、温度、pH等指标的变化。研究发现随着培养料发酵的进行，细菌、放线菌和真菌3类微
生物的数量均表现为先上升后下降的趋势；纯蛋白氮、木质素呈上升趋势；总糖、纤维素、半纤维素表现
为逐渐下降的趋势；发酵期间培养料中的温度、pH呈周期性变化，分别随翻堆递增、递减；微量元素锌、
铜、锰、铁的含量随着培养料的发酵而上升。本研究探明了双孢蘑菇培养料一次发酵过程中微生物和部
分理化指标的变化规律，为双孢蘑菇培养料优化发酵提供理论依据。
关键词：双孢蘑菇；培养料；发酵；微生物；理化性质
中图分类号：S-3 文献标志码：A 论文编号：2014-0552
Study of the Influence of Microorganisms in the Process of Agaricus bisporus
Compost Fermentation on Its Physical and Chemical Properties
Hou Xiaowei1, Wang Xiaowei1,2, Chen Nianlai1, Ren Aimin2, Liu Mingjun2
(1College of Resources and Environmental Science, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070;
2Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070)
Abstract: The study aims at the influence of microorganisms in the process of Agaricus bisporus compost
primary fermentation on its physical and chemical properties. Research was carried out on the variation of
microbial population, pure protein, total sugar, lignin, cellulose, hemicellulose, microelement, temperature and
pH indicators in the process of Agaricus bisporus compose fermentation. With the fermentation conducted, the
amount of three categories of microorganisms, including bacteria, actinomycete and fungus, all showed that an
increasing trend at first increased and then a downward trend. Pure protein was on the raise; total sugar,
cellulose and hemicellulose were on downward trend, the temperature and pH of compost showed cyclical
variations during the fermentation period, increased and decreased with turning heaps. The variation of zinc
content of microelement did not increase significantly, iron, copper and manganese content rose as
fermentation of compost. The variation characteristics of the microorganisms and partials physicochemical
indices in the Agaricus bisporus compost were obtained, which provided theoretical basis for studying the high-
efficient fermentation of Agaricus bisporus compost.
Key words: Agaricus bisporus; compost; fermentation; microorganism; physical and chemical properties
基金项目：农业部公益性行业专项“西北非耕地园艺作物生态高效生产技术研究与示范”（201203095）
第一作者简介：侯晓伟，男，1988年出生，在读硕士，研究方向：生态学。通信地址：730070 甘肃省兰州市营门村 1号 甘肃农业大学，E-mail：
hou295841508@qq.com。
通讯作者：王晓巍，男，1968年出生，研究员，研究方向：生态农业、设施作物栽培。通信地址：730070甘肃省农业科学院，E-mail：wangxw1968@sina.
com。
收稿日期：2014-03-05，修回日期：2014-05-11。
中国农学通报 2014,30(25):111-115
Chinese Agricultural Science Bulletin
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
0 引言
双孢蘑菇(Agaricus bisporus)是一种栽培规模巨大
的全球性食用菌[1]，其培养料发酵质量的好坏是影响
双孢蘑菇产量高低的主要因素[2]。而培养料的发酵是
在微生物的作用下将培养原料中各种化学物质分解转
化的过程[3-4]，因此对发酵过程中微生物及其理化性质
变化研究[5]对提高发酵效率和蘑菇产量尤为重要。目
前，国内对于培养料的研究大多侧重于发酵技术[6]、配
方设计[7]等方面，而对其发酵过程中的微生物及其对
各种物质的转化规律研究[8]很少，培养料质量也是主
要通过物理感官（气味、颜色等）经验确定[9]，发酵效率
较低。笔者以西北冷凉区的主要作物大麦的秸秆为
原料，以培养料发酵过程中的微生物数量为试验因
素，研究其对培养料理化性质的影响，期望解决传统
发酵以感官经验判断料堆质量好坏的问题，为大麦秸
秆的循环利用和了解发酵过程中微生物对培养料中
物质转化的作用提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
研究在甘肃省永昌县甘肃省农科院蔬菜所试验
站开展试验。永昌试验站地处河西走廊东部，位于东
经101°04′—102°43′、北纬37°47′—38°39′，海拔1978 m，
年日照2884.2 h，年平均气温4.8℃，年降水量173.5 mm，
属中温带大陆性干旱气候。
1.2 双孢菇培养料配方
按表 1的配方将大麦秸秆-牛粪-其他原料层层叠
加的方法堆制为长10 m、宽1.4 m、高1.2 m的料堆，其
技术流程：草料预湿→建堆（加入配料）→一次翻堆→
二次翻堆→……→最后翻堆→上料铺床，共要翻 6次
堆；发酵程式（天数）分别是7、6、5、4、3天，总计28天。
培养料配方为每100 m2培养料中大麦秸秆1500 kg，牛
粪 1500 kg，过磷酸钙 60 kg，石膏粉 60 kg，石灰 40 kg，
尿素20 kg，油渣120 kg。
1.3 培养基
牛肉膏蛋白胨培养基用于细菌的培养；马丁培养
基用于霉菌的培养；高氏一号培养基用于放线菌的
培养。
1.4 样品的采集
于培养料干样、培养料预湿后、第1次翻堆、……、
第5次翻堆和进棚前取样，将料堆四等分，分别从3个
剖面中间顶端至底部均匀取样，混匀后，用于理化指标
分析的样品，需鲜样测定的如pH等在现场测定，用于
微生物区系分析的鲜样放置于密封袋中低温运回实验
室，其余取样后进行样品风干处理保存，并标号待测。
样品编号、取样时期、料堆温度和环境温度见表 1（取
样、测温都在早上8:30进行）。
1.5 试验方法
1.5.1 细菌、真菌和放线菌总数的测定 参照 GB/T
13092—1991《饲料中细菌/霉菌的检验方法》进行测
定[10]。
1.5.2 培养料物理感官评定 每次取样时，记录培养料
的气味和颜色。其中，气味为氨味、酸味、霉味和发酵
香味 4种，强度分为强、中、弱、微弱；颜色有棕黄、黑
色、棕褐和白色4种。
1.5.3 化学指标的测定 含水量的测定参照 GB/T
6435—2006《饲料中水分和其他挥发性物质含量的测
定》进行测定[11]。pH的测定参照王旭明等[12]的方法测
定，准确称取样品 10.00 g，加入 100 mL重蒸水中，充
分混匀后静置15 min，过滤后测滤液的pH。纯蛋白氮
含量的测定参照NY 525—2012，采用凯式法进行测
定。木质素含量的测定采用计算法进行测定[13]。可溶
性总糖含量的测定参照《农畜水产品质化学分析》，采
用蒽酮比色法进行测定。锌、锰、铜、铁的测定参照
GB/T 13885—2003，采用原子吸收光谱法进行测定。
1.6 数据分析
每组测定做 3个平行，结果以平均值±标准差表
示。采用SPSS统计软件(SPSS 13.0)对测定数据进行
方差分析(ANOVA)与多重比较分析，组间比较采用 t
检验，并用Excel软件对数据进行制图。
2 结果与分析
2.1 培养料发酵过程中可培养微生物数量的变化
结果如图 1所示。在双孢蘑菇培养料发酵过程
中，细菌的数量最多，达到108以上；其次是放线菌，达
到104~106以上；真菌数量最少，处于105以下。原始料
(A0)经预湿混匀后(A1)，微生物的数量迅速增多，细菌
总数为8.52×108 cfu/g，放线菌总数为9.49×106 cfu/g，真
样品编号
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
取样时期
培养料干样
培养料浴湿
第1次翻堆
第2次翻堆
第3次翻堆
第4次翻堆
第5次翻堆
培养料进棚
料堆温度/℃
15.3
30.2
69.2
70.1
68.3
67.0
69.8
70.9
环境温度/℃
2.1
4.8
2.0
9.7
8.9
4.5
12.1
15.0
表1 样品编号及相关情况
注：料温为三剖面温度平均值。
··112
菌总数为 1.35×106 cfu/g。发酵开始后，随培养料温度
上升，微生物数量开始下降，其中细菌数量下降的幅度
最小，在第4次翻堆(A5)时为2.24×107 cfu/g；放线菌总
数在第 3次翻堆(A4)时下降最多，为 4.84×103 cfu/g，随
后在第 4次翻堆(A5)时上升到 5.23×107 cfu/g；真菌总
数持续下降，在进棚(A7)时下降到≤10 cfu/g。
2.2 培养料的物理感官变化
如表 2所示，双孢蘑菇的培养料在发酵期间随培
养料温度升高，氨味先增强后减弱，培养基物质本身在
高温下的化学反应导致酸味的变化也呈现先强后弱的
趋势，当第5次翻堆(A6)时，氨味和酸味很微弱并产生
了发酵香味，同时放线菌的生长使得培养料的土腥味
增加，料堆进棚时(A7)培养基中基本无酸味和氨味。
01
23
45
67
89
10
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
双孢菇培养料发酵时期
lg菌落
总
数
细菌 真菌 放线菌
图1 发酵期间培养基中微生物数量变化
表2 发酵期间培养基的物理感官特征变化
样品
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
气味
微弱酸味
酸、氨味强
酸、氨味强
酸味中、氨味强
酸味弱、氨味中、土腥味中
无酸味、氨味弱、霉味弱、发酵香味中、土腥味强
无酸、微氨、霉味弱、发酵香味强、土腥味强
颜色
大部分棕黄色，少数棕黑色
大部分棕黄色，少数棕黑色夹白色，极少黑色
大部分棕黄色，少数棕黑色夹白色，极少黑色
大部分棕黑色夹杂部分白色，少部分黑色和黄色
大部分棕黑色夹杂部分白色，少部分黑色和黄色
大部分为棕黑和白色，少数为黑色
大部分棕黑色和白色
培养基的颜色由棕黄逐渐地变为棕黑色，并且随着放
线菌的生长使得培养料中白色的面积增加，发酵结束
时培养基中白色占总面积的50%。
2.3 培养料的化学成分变化
2.3.1 培养料发酵过程中的温度和 pH变化 由图 2可
见，发酵开始后由于微生物发酵产热，温度上升，到每
次翻堆时温度达到最高的70℃左右，翻堆后温度骤降，
于下次翻堆时再次到达70℃；酸度的变化与之相反，发
酵开始后经微生物发酵产酸逐渐下降，每次翻堆后由
于添加石灰粉等碱性物质而上升。
2.3.2 培养料发酵过程中的纤维素、半纤维素和木质素
变化 如图3所示，培养料一次发酵过程中纤维素的含
量在第2次翻堆(A3)前下降速度缓慢，达到21.3 g/kg，
第 2次翻堆 (A3)到第 4次翻堆 (A5)迅速下降，达到
30.0035.00
40.0045.00
50.0055.00
60.0065.00
70.0075.00
13579111315171921232527
时间/d
温
度
/℃
7.807.90
8.008.10
8.208.30
8.408.50
8.608.70
8.80
pH
温度 酸度
图2 发酵期间培养基温度和pH变化
4
7
10
13
16
19
22
25
A1 A2 A3 A4 A5 A6
双孢菇培养料发酵时期
含
量
/(mg
/kg)
纤维素
半纤维素
木质素
图3 发酵期间培养料纤维素、半纤维素、木质素含量变化
侯晓伟等：双孢蘑菇培养料发酵微生物变化对其理化性质的影响研究 ··113
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13.7 g/kg，第 4次翻堆(A5)后下降速度变缓，到第 5次
翻堆后达到 12.8 g/kg，纤维素的降解率为 44%。半纤
维素的含量从发酵开始持续下降，在第 2次翻堆(A3)
前下降幅度较缓，达到12.7 g/kg，从第2次翻堆(A3)后
下降速度变快，到第5次翻堆(A6)时，达到4.8 g/kg，半
纤维素的降解率为62.2%。木质素的含量总体呈上升
趋势，在第 3次翻堆(A4)前持续上升达到 13.63 g/kg，
在第4次翻堆(A5)时略有下降，但于第5次翻堆(A6)时
上升至14.73 g/kg。
2.3.3 培养料发酵过程中的总糖和纯蛋白氮变化 如图
4所示，双孢蘑菇培养料一次发酵过程中总糖含量总
体呈下降趋势，在第1次翻堆(A2)前达到8.56 g/kg，随
后在第 2次翻堆时增加达到 11.32 g/kg，之后持续下
降，在第 5次翻堆(A6)时为 6.69 g/kg。发酵过程中培
养基纯蛋白氮的含量在第 3次翻堆(A4)时上升较快，
达到15.3 g/kg，其后有所下降，在第4次翻堆(A5)时下
降为 15.03 g/kg，在第 5次翻堆(A6)前纯蛋白氮的含量
增加达到16.53 g/kg。
2.3.4 培养料发酵过程中的微量元素变化 培养料发酵
过程中微量元素锌的含量在第4次翻堆(A5)时上升较
高，达到75.75 mg/kg，其后略有下降，但于进棚(A7)前
达到 80.30 mg/kg，比原始料堆中锌含量提高了
9.11%。锰的含量在发酵开始到第 3次翻堆(A4)上升
但不显著，达到242.4 mg/kg，其后开始显著上升，在进
棚 (A7)时达到 281.28 mg/kg，比原始料堆上升了
18.4%。铜的含量随着发酵进行一直呈上升趋势，在
进棚(A7)时达到 41.64 mg/kg，比原始料堆中铜的含量
提高了 19.2%。铁的含量在发酵开始到第 3次翻堆
(A4)上升但不显著，达到7.65 mg/kg，其后开始显著上
升，在进棚(A7)时达到8.27 mg/kg，比原始料堆上升了
25.88%。
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
A1 A2 A3 A4 A5 A6
双孢菇培养料发酵时期
含
量
/(g/k
g)
总糖 纯蛋白氮
图4 发酵期间培养料可溶性总糖、纯蛋白氮含量变化
项目
锌
锰
铜
铁
A1
73.59±1.82c
237.55±2.02c
34.93±1.41b
6.57±0.75bc
A2
65.38±1.52d
241.7±3.94d
35.69±0.31b
6.79±0.99c
A3
71.30±1.51b
242.4±2.13c
38.26±2.06a
7.65±0.94bc
A4
75.75±1.59bc
260.37±1.39a
40.40±1.23a
8.15±0.32a
A5
74.31±2.89b
270.35±9.70b
41.11±0.73a
7.77±0.78ab
A6
80.30±2.03a
281.28±2.9a
41.64±2.01a
8.27±0.53a
表3 发酵期间培养料中微量元素变化 mg/kg
3 结论与讨论
3.1 双孢蘑菇培养料中的微生物对其物理性质的影响
双孢蘑菇培养料一次发酵技术，是根据 Sinden-
Hauser短期堆置原理[1]发展而成，通过采用物理调控[13]，
为自然存在的有益微生物创造一个良好的生态环境，
满足其生长繁殖[14]，经过生化作用积蓄了蘑菇生产所
需的营养物质。笔者测定发现，发酵开始阶段中温性
的微生物较多，利用原料中较为简单的有机质，数量上
升，同时产生热量，料温迅速上升，使得细菌、放线菌和
霉菌的数量都有所降低，而产生的有机酸使得培养料
的pH随之下降并且有酸味，微生物的分解作用将氮元
素以氨的形式释放，使培养料产生刺鼻的氨味。发酵
进行到第 4次翻堆(A5)后，培养料温度持续在 70℃左
右，使大量中温性微生物死亡，嗜热微生物大量繁殖，
氮以硝态氮的形式转化利用，培养料氨味减少，而持续
的高温也使料堆的酸味减弱，培养料中的碳水化合物
在高温下发生焦糖化反应使得培养基的颜色由黄色变
为棕黑色，随着嗜热放线菌大量繁殖，产生的土腥味素
使料堆的土腥味变强，并使培养基中呈白色的面积
增加。
3.2 双孢蘑菇培养料中的微生物对其化学性质的影响
笔者使用的原料是西北冷凉区的特色作物大麦的
秸秆，随着培养料发酵过程的进行，对纤维素和半纤维
素都有明显的降解作用，降解率分别为 44%和
62.2%。纤维素和半纤维素降解的最快时期是第 2次
翻堆开始后，这是因为该时期高温菌迅速增殖，与李晓
博等[15]的研究相符。培养料中的木质素以木质素-腐
殖质复体的形式[16]存在，这种复合物在一般情况下不
··114
易被大多数微生物利用，但蘑菇菌丝释放的孢外木质
素酶却能将其降解为分类化合物被菌丝吸收，而单位
面积内培养料其他成分的降低使木质素的含量呈上升
趋势。纤维素、半纤维素和木质素含量变化说明其与
微生物的活动有密切的关系。
本研究显示，培养料总糖随发酵进行呈先慢后快
的下降趋势，这是因为发酵初期，培养料中易被降解的
碳水化合物如寡糖、果胶等的存在使一些竞争性杂菌
如细菌和霉菌滋生，微生物数量升高，随着发酵的进
行，嗜热微生物的大量繁殖进一步消耗了这些易于降
解的碳源，杂菌大量死亡，稳定了双孢蘑菇菌丝吸收碳
源的优势地位。所以培养料总糖含量在第 2次翻堆
(A3)后随着嗜热微生物的增殖快速下降，而纯蛋白氮
则随发酵持续上升，这是由于发酵开始时培养料中的
氮源大部分已氨化物的形式存在，其中一部分以氨气
的形式逸出损失，而大部分的氨化合物被嗜热放线菌[17]
固定，转化为蛋白氮[18]，最终以木质素-腐殖质复体的
形式存在，故而蛋白氮含量随发酵持续升高。
对双孢蘑菇培养料中稀有元素的含量一直很少有
人研究，笔者测定发现料堆经过发酵成熟，其稀有元素
锌、锰、铜、铁的含量较原始料分别提升了 9.11%、
18.4%、19.2%、25.88%，说明微生物的活动对培养料中
稀有元素有较大影响，其对双孢蘑菇产量的影响有待
进一步观察。
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