食用菌菌渣综合利用与研究现状

张亭 韩建东 李瑾 任海霞 谢红艳 任鹏飞 宫志远

摘要：近年来，我国食用菌产业发展迅猛，已成为世界第一大食用菌生产国，每年至少产生1 500万吨菌渣。食用菌菌渣的合理开发与利用不仅可以广辟资源“变废为宝”，而且具有显著的生态学效应。目前，食用菌菌渣的循环再利用受到了越来越多的关注，并已形成多种利用模式。本文介绍了食用菌菌渣的基础特性及综合利用现状，探讨了其利用过程中存在的问题并提出建议，以期为食用菌菌渣的高效利用提供理伦依据。

关键词：食用菌菌渣；基础特性；综合利用；问题建议；研究现状

中图分类号：S141.9文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）07-0146-05

中国是世界上最大的食用菌生产国，自2013年起产量已超3 000万吨，占世界总产量的70%以上。随着生产模式的不断扩大，大量菌渣的处理变得尤为迫切。食用菌菌渣又称菌糠、菇渣、下脚料等，是食用菌栽培过程中收获产品后剩下的培养基废料，含有丰富的菌体蛋白、有机质、多种酶等活性物质。菌渣的有效利用，不仅可以解决其造成的面源污染，而且可以突破制约食用菌产业可持续发展的瓶颈[1]。本文综述了食用菌菌渣的基础特性及研究现状，探讨了现阶段菌渣再利用过程中存在的问题并提出对策，以期为食用菌菌渣的高效利用提供理论依据。

1食用菌菌渣的基础特性

食用菌栽培主要以棉籽壳、麦麸、玉米芯、牲畜粪便等为原料，菌丝分泌胞外酶降解木质素、纤维素、蛋白质等物质，大部分用于菌丝生长和呼吸消耗，有的则以新形式存在于栽培料中。常见的食用菌菌渣含水量为30%～55%，粗蛋白含量5.80%～15.44%，粗纤维含量2.00%～37.11%，粗脂肪含量 0.12%～4.53%，粗灰分含量1.56%～35.87%，无氮浸出物33.00%～63.50%， 钙0.21%～4.59%， 全N、全P、全K总养分含量2.72%～5.39%，C∶N一般在30∶1 以下， pH值在6.0～8.0，大多数菌渣的有机质含量达到了45%以上。食用菌菌渣氨基酸齐全，其中许多氨基酸含量和氨基酸总量与玉米接近。菌渣中不仅含有大量营养物质，而且还存在着多种微生物及酶等其他活性物质，对改良土壤理化性状和微生态环境、养分转化、促进植物营养吸收都有着积极作用[2～6]。

2食用菌菌渣综合利用现状

目前菌渣问题已得到社会的广泛关注，对食用菌循环经济理念的认识逐步提高，菌渣综合利用的研究和开发工作也不断深入，并已取得了一系列成果，主要集中在二次种菇、土壤改良、有机肥料、育苗和栽培基质、能源化利用、动物饲料、养殖垫料等方面。

2.1用作二次种菇的培养料

现如今，食用菌栽培的原料成本日渐升高，利用菌渣二次种菇可降低成本增加收益。蘑菇采收后，菌渣中仍含有大量未被利用的营养物质，尤其是工厂化的菌渣。 Di Lena 等[7]认为，培养料经前茬菌物分解后，存在较多的简单化合物，能被菌丝直接吸收利用，使菌丝快速生长，另外菌渣的持水性和物理性质都较棉籽壳好，更有利于菌丝的生长和穿透。菌渣可替代部分棉子壳、阔叶木屑、玉米芯等，拓宽了食用菌培养料来源，降低了生产成本，将香菇菌渣添加到平菇栽培料中，可以获得更高的生物学效率[8]；利用金针菇菌渣栽培秀珍菇、姬松茸、金福菇、双孢蘑菇等的研究也见报道。此外，菌渣还可用作覆土材料，已有研究表明用金属螯合剂EDTA处理后的双孢蘑菇菌渣与草炭土1∶1混合用作双孢蘑菇覆土材料，获得了比100%草炭土更高的产量[9]。大量试验证明，菌渣用于二次种菇，可提高资源利用率，获得更高的经济效益。食用菌菌渣二次种菇的实例很多，但也存在着栽培料配方繁多、菌渣质量参差不齐、二次种菇产量难稳定等诸多问题。

2.2用作生态修复材料

近年来，利用农业副产物，如木屑、树皮、米糠和玉米芯等作吸附剂去除溶液中重金属离子的研究备受关注。食用菌菌渣中含有大量的此类有机成分，加之真菌菌丝死体表面也具有吸附作用，这便使其作为生物吸附剂成为可能。已有报道称食用菌菌渣对Pb2+和Zn2+有较强的吸附作用，可作为一种新型的生物吸附剂使用[10，11]。Jing等[12]将菌渣表面改造后，其对重金属铬的吸收作用提高了9.4倍。

食用菌菌渣含有丰富的微生物以及生物降解酶系，能够用于农药DDT的生物修复与降解[13]。Eliseo等用75%双孢蘑菇菌渣和25%糙皮侧耳菌渣对戊唑醇污染的土壤进行修复处理，结果表明在土壤中添加食用菌菌渣不但能够加快戊唑醇的去除速率，还对其持续性、迁移性具有或多或少的影响[14]。菌渣用于去除五氯苯酚、百菌清等污染物的报道也较多。

将菌渣还田可改良土壤的物理性状提高土壤肥力。张泽等[15]采用室内模拟的试验方法，研究了香菇菌糠对土壤微生态的影响，结果表明添加香菇菌渣对土壤中微生物数量及几丁质酶、脱氢酶等的活性均有不同程度的提高，有利于从根本上改善土壤质量。罗婷[16]对菌渣还田模式在成都平原水稻土中的短期环境效应进行了研究，设置常规施肥做对照，得出最佳菌渣还田量为100%和150%，该模式下土壤水分和硝态氮含量均较其他处理高，且CH4排放通量低。

2.3用作有机肥料

食用菌菌渣肥料化应用是目前菌渣最有效的利用方式。宫志远[17]在研究中发现，所测菌渣中有机质、N、P、K等养分均达到了国家有机肥标准。对于不达要求的，也可以作为生产有机肥的配料，如菌渣发酵后制取生化黄腐酸，能有效促进作物生长。菌丝在生产过程中分泌的一些生物活性物质，能够分解复杂的有机物，抑制部分土传性病害，促进植物生长。宫志远等[18]以金针菇菌渣为原料制备有机肥用于油菜种植，发现每666.7m2施用300 kg菌渣有机肥和20 kg复合肥可增产24.6%。施用菌渣制作的绿肥可使土壤持续分解形成腐殖质而改良土壤团聚体结构，从而提高农作物产量及品质[1]。目前用菌渣制作有机肥的工艺已日渐成熟，食用菌菌渣经过工艺处理可制成不同类型、不同系列的专用或复合有机肥[19]。

2.4用作畜禽饲料

食用菌生产过程中，培养料被酶解，粗纤维水平下降，粗蛋白含量提高，并且含有多种氨基酸、维生素等，质地松软，醇香适口，感官品质佳，在饲料中添加可提高畜禽抗病力，且有调节畜禽代谢机能及促进其生理功能的作用[20]。据中国食品土畜进出口商会信息[21]，美国Total Nutraceutical Solutions 公司（简称TNS）报道菌渣中具有某些生物活性物质，可作为天然的抗氧化剂和抗炎药物，将其添加到动物饲料中可以预防一些动物因食物链问题而引起的疾病。Belewu等[22]的研究也表明，饲喂真菌处理过的农作物副产品，不会影响动物的血液生理指标、免疫细胞、免疫功能及动物健康状况。山东省农业科学院农业资源与环境研究所微生物室将金针菇菌渣粉碎，加入一定量的酯化葡甘露聚糖，以11∶30的比例与粗饲料混合后制成金针菇菌渣饲料，作为全日粮饲喂奶牛，结果表明菌渣饲料和常规饲料饲养奶牛的产奶量和乳脂率相差不大。相比常规饲料，菌渣饲料饲养奶牛每日每头牛增加经济效益4.53元，增效比例为8.84%。四川金堂县、辽宁环保所将食用菌菌渣用于养殖蚯蚓，效果佳。吴和龙在研究菌草灵芝菌糠多糖对瘤胃微生物发酵及菌群影响时，用灵芝菌渣代替20%粗饲料喂山羊，可以提高瘤胃微生物发酵水平，提高纤维素降解率，提高饲料利用率[23～25]。因此，菌渣饲料化应用有较好的环境效益和经济效益。

2.5用作养殖场的发酵床垫料

发酵床养殖技术是一种新型的环保养殖技术，在垫料成分中，无污染的天然杂木屑是目前制作发酵床垫料的首选主材。但是由于森林资源缺乏，锯末等垫料原料供应紧张，寻找廉价替代原料成为当务之急。食用菌在生长过程中分泌出丰富的生物活性物质，可有效地增强动物的免疫功能，提高抗疾病的效果，且菌渣中含有大量有益微生物，能高效分解家禽和牲畜的排泄物，真正实现养殖业零排放，具有较高的生态效益。

食用菌菌渣用做发酵床垫料，既可降低成本又能促进菌渣的循环利用。冯国兴等[26]将工厂化金针菇菌渣作为养猪垫料进行发酵床饲养，以水泥地面养殖作对照，研究发现，发酵床饲养的猪平均增重与日增重分别提高了14.41%、12.59%，料肉比优势明显。此外，菌渣作为奶牛垫料、养鸡垫料的报道也数见不鲜。有报道称菌渣发酵床饲养的雏鸡平均体重、日增重、日采食量和料肉比与常规发酵床饲养的肉鸡相当，饲养效果基本一致，但成本与常规相比降低10.75%。因此，用菌渣作为养殖垫料，实现了环保、优质、高产、高效的养殖目标。

2.6用作园艺作物的栽培基质

菌渣容重小、疏松透气性好，并含有作物生长所需的蛋白质、无机盐、微量元素等营养成分，不仅可以确保水分和空气供应，还可以提供充足的养分，是良好的栽培基质。大量研究表明，将菌渣用于园艺作物的栽培和育苗，不仅可以提高菌渣的综合利用价值，还能提高作物品质及产量。将一定比例的双孢蘑菇菌渣与田园土混合作为栽培基质来栽培叶菜和番茄，有利于商品菜品质的提高。将菌渣用作花卉栽培基质替代部分营养土栽培花卉，其效果比纯营养土栽培要好[27]。山东省农业科学院资源与环境研究所微生物室的研究表明，菌渣替代草炭土比例为40%～60%时育黄瓜苗的效果最好，比例为80%时育茄子苗的效果最好。Medina等[28]研究表明，菌渣基质培育的可移栽植株的生物量和营养成分相当于或高于纯草炭基质培育的植株。

2.7用作燃料

食用菌栽培料的原材料主要是棉籽壳、秸秆、木屑等，这些材料也是农户传统燃料的重要组成部分。因此，将食用菌菌渣风干，可直接用作食用菌菌袋灭菌或菇棚升温时的燃料；也可将其压制成煤渣，或用作发酵底物来生产沼气，用作生活燃料。据测算，1包晒干的菌渣所产生的燃气就可满足1户家庭（4口）1餐的燃料需求[1]。研究发现，菌渣用于农户沼气池发酵产气可行，气温较高的季节可满足农户日常生活所需，改善了农村能源结构，缓解了环境污染[29～32]。此外，将香菇菌渣经20 atm（214℃）5 min蒸汽爆破预处理后，用纤维素酶和酿酒酵母进行同步糖化发酵可有效转化为乙醇，转化率达87.6%，产率为159 g/kg[30]；此外，将菌渣压制成碳化燃料，及将压制的菌渣碳制成活性碳的研究也已见报道[33]。

2.8用于获取生物活性物质

由于菌渣中残留大量的食用菌菌丝体，因此从理论上来说，从食用菌中可获取的生物活性物质也能够从菌渣中获得。菌丝在生长过程中，分泌胞外酶来分解基质中的木质素、纤维素等，供给食用菌和菌丝体生长繁殖，食用菌采收后一部分酶仍会滞留于菌渣中，分析菌渣中的生物活性酶，并进行提取再利用，可变废为宝，具有十分重要的意义。此外，菌渣中还含有许多代谢产物，如肌酸、三萜皂苷、植物甾醇等生物活性物质，提高抗病能力，部分能抑制有害菌的生长。有报道称，从香菇菌渣中提取香菇多糖作为一种高效的生物农药，可用于防治植物的病毒病，提取多糖后的废渣可用于养殖蚯蚓，蚯蚓粪可用于制备有机肥，从而实现资源利用的最大化[34]。党立志等[35]采用“超声波辅助热水浸提法”从茶树菇菌渣中提取真菌多糖，发现出菇1～3次的菌渣多糖含量可高达56.34～63.51 mg/g，得率高达17.95%～18.83%。此研究采用的工艺路线简捷，设备投入少，实现了菌渣高附加值的循环利用，值得推广。

3菌渣综合利用中的问题及建议

随着食用菌产业的不断扩大，菌渣总量增长迅速，但利用率还相对较低。目前有关菌渣营养成分、理化性质等的研究分析尚不深入。各种菌渣因栽培原材料、栽培周期、栽培模式不同，性质缺乏均一性，使用前需对其进行必要的指标检测，工作量大。工厂化栽培后的菌渣利用较多，而分散种植户的菌渣利用模式单一，多为能源化利用。我国菌渣的综合利用研究相对滞后，专业研究人员投入不足，高附加值利用存在一定的技术限制；菌渣的综合利用主要集中于种植业和养殖业，其研究缺乏行业间的沟通，利用模式缺乏行业间衔接与结合，存在一定的产业限制。

根据食用菌菌渣综合利用过程中存在的问题及现状，本文提出以下建议。政府出台相关政策对菌渣的综合利用加以扶持和引导，建立循环利用体制，合理规划食用菌行业发展的新模式，并给与一定的资金支持；鼓励有条件的食用菌生产企业建立菌渣利用的生产线，就地处理，减少中间运输等环节的费用，延长产业链；加快培养专门研究人才，根据不同的应用目的和方式，深入研究，建立完整的试验体系，以免造成还田后土壤盐渍化等后果，真正做到因地制宜，因材施用；行业之间加强沟通及联合，开发更多的菌渣高附加值利用模式。

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