毛木耳降解尾巨桉木质纤维素能力研究

李阿池

毛木耳降解尾巨桉木质纤维素能力研究

李阿池

(漳州市速生丰产林基地管理中心，福建 漳州 363000)

研究毛木耳栽培过程中，尾巨桉木屑不同预处理方式、不同粒径对降解木质纤维素的影响。结果表明：三潮后不同木质纤维素的降解率为：α纤维素(76.0%)>半纤维素(74.3%)>木质素(72.7%)。不同粒径木质纤维素的降解率为：粗细混合(76.3%)>粗木屑(74.0%)>细木屑(73.8%)，粗细混合处理对木质纤维素的降解能力较细木屑强，C/N为：细木屑(29.0)>粗细混合(22.8)>粗木屑(20.2)，粗木屑相对较低的C/N有利于促进菌丝体营养生长。淋洗对毛木耳栽培初期木质纤维素的降解有一定影响，但三潮后基本无差异。

木质纤维素；降解能力；毛木耳；尾巨桉

漳州市桉树()资源丰富，利用桉树木材加工时产生的细木屑栽培毛木耳()已有多年经验，是废弃物资源化利用的一条重要途径和有效模式。但是，桉树木材加工过程中也产生了大量边角料因形状各异、大小不等原因闲置未利用或利用不充分，加上传统的木耳栽培对木屑反复淋洗产生大量酱油色“废水”，在一定程度上造成了资源的浪费，也给环境卫生带来很大压力。鉴于此，课题组结合“尾巨桉木材边角料栽培木耳技术研究”项目，对桉树木屑的处理方式进行了改进试验。

前人对桉树栽培毛木耳做了相关的研究，陈丽新等[1-2]、张明华等[3]、廖建良[4]、吴继林等[5]、袁滨等[6-7]、柯丽娜等[8]分别就基质配方、食用菌栽培种类及产质量等进行比较研究，但对毛木耳降解木质纤维素的研究未见报道。本试验通过研究毛木耳栽培过程中不同措施木质纤维素的变化情况，对深入了解毛木耳栽培的营养生理具有重要意义，也为充分利用桉树资源提供理论参考。

1　材料与方法

1.1　试验材料

尾巨桉()木屑购自漳州长泰县岩溪镇某锯木厂；杏鲍菇()菌渣为当年杏鲍菇栽培废料，购自南靖县某杏鲍菇栽培公司；供试的毛木耳菌株为43013号，由漳州市农业科学研究所提供；栽培委托漳州锦华家庭农场有限公司实施，位于漳州市龙文区朝阳镇西洋村。

1.2　试验设计

按尾巨桉木屑粗细(粗粒径3 ~ 8 mm 约占60%，长条薄片状；细粒径<1 mm 占80%以上，锯末状)、有无淋洗，设计6个处理，上架培养时每个处理分上、中、下摆放，构成3次重复，每个重复50 ~ 60耳袋。栽培基质配比按重量：木屑80%、麸皮14%、轻质碳酸钙3%、豆粨3%。不同栽培基质试验设计情况见表1。

表1　不同栽培基质试验设计表

1.3　试验方法

预处理时，需淋洗的木屑预先置于室外堆积日晒雨淋90 d以上，建堆时与麸皮、豆粕等配料搅拌均匀发酵。发酵时，每隔1周翻堆1次，共翻堆4 ~ 6次，发酵期40 d以上。按漳州市龙文区当地传统的生产栽培技术，经发酵、打包(耳袋规格：17 cm× 33 cm)、灭菌、接种后，进入同一大棚统一管理。课题组在木屑预处理、建堆发酵、第一潮和第三潮4个阶段后分别对每个处理取样(第一潮、第三潮后的取样方法为：在采收毛木耳时，取耳架中部3袋正常生长的耳袋混合)，称量样品鲜重，风干测算不同处理的含水率。风干木屑委托中国林业科学研究院木材工业研究所检测木质素、α纤维素、综纤维素、碳、氮含量。

1.4　统计分析

用Excel软件进行数据统计分析，按下列公式计算有关指标。

半纤维素=综纤维素－α纤维素，木质纤维素=木质素+综纤维素。

第一潮后不同木质纤维素降解率或碳氮利用率/%=[(每袋发酵后含量－每袋第一潮后含量)/每袋发酵后含量] × 100%。第三潮后降解或碳氮利用率计算公式同第一潮。

2　结果与分析

2.1　预处理阶段

木屑中的木质素、α纤维素、半纤维素等有机物是毛木耳栽培的主要碳源。从图1可以看出，不同处理方式、添加物木质纤维素的组成明显不同。尾巨桉木屑的木质素比例介于23.87% ~ 25.11%，α纤维素比例介于42.87% ~ 43.41%，半纤维素介于26.26% ~ 31.23%，木质纤维素占木屑总量的94.4% ~ 98.55%，远高于豆粕、麸皮。

碳氮测定结果表明(图2)，栽培料碳含量这47.1 ~ 53.15 g·100 g-1；豆粕和麸皮的氮含量较高，分别为7.69 g·100 g-1和6.45 g·100 g-1，能为菌丝体生长提供良好的氮源，而尾巨桉木屑的氮含量介于0.23 ~ 0.50 g·100 g-1，也远高于一般的木屑0.1%[9]；C/N是毛木耳栽培的重要限制性因子，尾巨桉木屑的C/N较高，介于97.8 ~ 231.5，远高于添加的豆粕、麸皮。

相同粒径的木屑，不淋洗处理与淋洗相比，木质纤维素基本维持不变，碳含量变化不明显，但是氮含量不如淋洗处理，C/N较淋洗处理高。不论淋洗与否，粗细木屑的木质纤维素基本不变，但粗木屑碳比例较细木屑小，C/N较细木屑小。

2.2　建堆发酵阶段

建堆发酵时，料堆逐渐变小，40 d以后趋于稳定。从图3可知，发酵后，木质素、α纤维素含量均呈现升高而半纤维素呈现降低的规律，木质纤维素总体提高。表2碳氮测定结果表明：碳氮的含量降低，但是氮的降幅超过碳，C/N增高，未淋洗处理碳氮的降幅比淋洗大，可能是未淋洗处理较为膨松，透气性较好，有利于发酵过程中好氧微生物生长，从而消耗更多碳氮。

2.3　栽培第一潮后降解情况

从图4可知，各木质纤维素降解率排序为：木质素66.4%>α纤维素62.3%>半纤维素60.1%，不同处理木质纤维素降解率排序为：4>5>2>6>3>1，平均63.0%；不同预处理木质纤维素降解率为：不淋洗66.9%>淋洗55.1%；粗木屑及粗细混合处理的木质素、α纤维素和木质纤维素降解率均大于细木屑，其中木质纤维素降解率为：粗细混合66.5%>粗木屑62.9%>细木屑59.6%。

图 1 木质纤维素含量情况

图2 碳氮含量及C/N情况

注：因氮含量较低，原始数据扩大20倍绘图

图3 发酵前后木质纤维素变化情况

注：1前表示处理1发酵前，1后表示处理1发酵后，以此类推

表2 发酵前后碳氮及C/N变化情况 g·100 g-1

图4 第一潮后木质纤维素降解情况

从图5可知，利用率碳61.8%>氮32.3%，C/N介于19 ~ 38之间，平均26.5，不同处理的C/N排序为：1>2>6>5>4>3，淋洗的影响不明显；粗木屑及粗细混合处理的碳氮的利用率较细木屑大，C/N排序为：细木屑36.6>粗细混合23.3>粗木屑19.7，粗木屑远小于细木屑。

图5 第一潮后碳氮利用及C/N情况

2.4　栽培第三潮后降解情况

从图6可知，各木质纤维素降解率排序为：α纤维素76.0%>半纤维素74.3%>木质素72.7%，不同处理木质纤维素降解率排序为：5>4>1>6>2>3，平均74.7%；不淋洗处理半纤维素的降解率大于淋洗处理，α纤维素则表现相反，但木质纤维素降解率基本无差异；粗细混合处理木质素、半纤维素、木质纤维素的降解率最大，其中木质纤维素降解率为：粗细混合76.3%>粗木屑74.0%>细木屑73.8%，木质素、半纤维素表现相反。

从图7可知，利用率碳72.9%>氮46.9%，C/N介于19 ~ 34之间，平均24.0较第一潮差异不大，不同处理的C/N排序为：2>6>1>5>3>4，淋洗的影响不明显；总体粗木屑及粗细混合处理的碳氮的利用率较细木屑大，C/N排序为：细木屑29>粗细混合22.8>粗木屑20.2，粗木屑远小于细木屑。

图6 第三潮后木质纤维素降解情况

图7 第三潮后碳氮利用及C/N情况

3　结论与讨论

3.1　不同栽培阶段木质纤维素、碳氮降解规律

发酵后，半纤维素比例明显降低，而木质素、α纤维素明显升高，木质纤维素比例总体提高；碳氮的比例均降低，但由于氮源物质麸皮、豆粕相对木屑较易降解，氮的降幅超过碳，C/N增高。第一潮后降解率：木质素>α纤维素>半纤维素，说明这一阶段毛木耳菌丝体降解木质素、α纤维素的能力大于半纤维素，该结论与史雅静等[10]的研究结果类似，到第三潮后降解率：α纤维素>半纤维素>木质素，对木质素的降解能力反而最低。

毛木耳是木腐型白腐菌，降解木质纤维素的能力随培养料、菌种以及栽培环境的不同而表现各异。当氮源充足时，降解木质素的能力最强、半纤维素最差，随着后期氮源消耗殆尽，降解α纤维素能力最强、木质素最差，这可能与后期三种降解酶含量变化有关。

3.2　淋洗对木质纤维素、碳氮降解的影响

对木屑的淋洗，一定程度上去除了松脂、精油、醇、醚等抑菌菌丝生长的物质，但也造成了营养物质的流失。虽然第一潮后不淋洗处理木质素和木质纤维素的降解率略大于淋洗处理、第三潮后不淋洗处理木质素和半纤维素的降解率略大于淋洗处理，但总体上，淋洗对毛木耳栽培过程中木质纤维素、碳氮变化的影响并不明显。

菌丝体吸收营养、新陈代谢都是通过水来完成，栽培料含水量是影响菌丝体生长和形成子实体的重要因素。本试验中木屑预处理时淋洗，相当程度上提高了木屑的含水量，与吴小平等[11]研究木屑堆积发酵的结论基本一致。传统上淋洗木屑的目的是去除针叶树木屑中的抑菌物质，针叶树种的抑菌物质主要位于树干、树枝，而阔叶树尾巨桉的油脂类物质主要位于叶片且易挥发，树干、树枝中的含量(1.31%[12])与阔叶树米槠(1.3%[12])相比并无差异(米槠是优良菇木树种[12])，龙文区当地反复淋洗尾巨桉木屑以去除抑菌物质的做法可能存在误区，而是否有必要淋洗木屑，有待对比菌丝生长、毛木耳产量与品质等因素后再综合讨论。

3.3　不同粒径对木质纤维素、碳氮降解的影响

木屑粒径大小影响栽培料吸附水分的能力与耳袋通气性，进而影响菌丝体生长，而菌丝体分泌酶对木屑的降解又至关重要。本试验粗木屑及粗细混合处理在菌丝体生长阶段，α纤维素、木质纤维素、碳、氮降解率均较细木屑大，说明粗木屑及粗细混合处理降解木质纤维素的能力较细木屑强，而C/N均较细木屑小，理论上有利于菌丝体的营养生长、提高毛木耳产量，但反过来也延长了生产栽培时间。如何评价不同粒径的优劣，还有待综合比较菌丝生长、毛木耳产量与品质等因素后再深入讨论。

[1] 陈丽新,陈振妮,汪茜,等.桉树木屑在食用菌菌种生产上的应用试验[J].南方农业学报,2013,44(4):644-648.

[2] 陈丽新,黄卓忠,陈振妮,等.桉树加工剩余物栽培的平菇及灵芝营养成分分析[J].食用菌,2016,38(1):65-66.

[3] 张明华,黄文,钟祝烂,等.桉树木屑栽培食用菌试验初报[J].食用菌,2001(5):21-22.

[4] 廖建良.巨尾桉木屑栽培金针菇初探[J].食用菌,1999(4):20.

[5] 吴继林,林方良.桉树木屑袋栽食用菌试验初报[J].桉树科技,2001(02):40-44.

[6] 袁滨,柯丽娜,方捷森,等.尾巨桉木屑栽培白背毛木耳试验[J].食用菌,2017(2):37-39.

[7] 袁滨,柯丽娜,吴尚钦,等.巨尾桉木屑配方对7种毛木耳产质量的影响[J]热带农业科学,37(2):62-66.

[8] 张志鸿,袁彬,柯丽娜,等.杏鲍菇菌渣栽培白背毛木耳技术研究[J].湖南农业科学,2013(11):18-21.

[9] 王贺祥,刘庆洪.食用菌栽培学[M].北京:中国农业大学出版社,2014.

[10] 史雅静,王云,王玉万.毛木耳降解木质纤维素的研究[J].微生物学杂志,1989,9(2):41-43.

[11] 吴小平,饶益强,温志强,等.木屑堆积发酵料及其在栽培毛木耳上的应用[J]福建农业大学学报，1999,28(2):192-195.

[12] 张明华.短轮伐期食用菌原料林桉树的营林效果及食用菌栽培应用研究[J].三明农业科技,2001(3):20-22.

Study on the Degradability ofLignocelluloses by

LI Achi

()

The effects of different pretreatment methods and particle sizes on the degradation ofcellulose were studied during the cultivation of. Degradation rate of different lignocelluloses after cultivating were ranked as follows: α cellulose (76.0%) > hemi cellulose (74.3%) > lignin (72.7%). The degradation rates of lignocelluloses of different particle sizes showed that mixtures of coarse and tiny particles degraded faster that did tiny particles by themselves, with overall rankings as follows: coarse and tiny particle mixture (76.3%) > coarse particles (74.0%) > tiny particles (73.8%). The C/N ratios were ranked in the following order: tiny particles (29.0) > coarse and tiny particle mixture (22.8) > coarse particles (20.2); the relatively low C/N ratio of coarse particles was conducive to promoting mycelium growth. Leaching had an effect on the degradation of lignocelluloses in the early stage of cultivation, but there was no difference in the end.

lignocelluloses;degradability;;

S781.4；S646.6

A

10.13987/j.cnki.askj.2019.03.008

福建省林业厅2016年林业科研项目“尾巨桉木材边角料栽培木耳技术研究”

李阿池(1985—)，男，硕士，高级工程师，主要从事森林培育工作，E-mail:250384701@qq.com