姬菇菌糠发酵过程中理化指标变化研究

王勤礼 闫 芳 韩玉琦 席亚丽 宋利茹 张文斌 魏生龙*

（1河西学院/河西走廊设施蔬菜工程技术研究中心，甘肃张掖734000；2河西学院甘肃省应用真菌工程实验室，甘肃张掖734000；3河西学院化学化工学院，甘肃张掖734000；4张掖市经济作物技术推广站，甘肃张掖734000）

我国是世界上食用菌生产量最大的国家之一，据中国食用菌协会统计，2017年全国食用菌总产量达4000万t。伴随着食用菌产业的发展，采收食用菌子实体后废弃固体培养基即菌糠数量越来越多。调查显示，每生产1 kg食用菌产生菌糠数量为3.25 kg，据此推算，我国每年产生菌糠数量巨大，且有逐年上升趋势，然而如何对菌糠进行环保有效处理，却一直没有得到很好地解决。每年大量菌糠被当作农业垃圾随意丢弃或者焚烧，造成环境污染。因此，及时科学地处理食用菌菌糠，实现废物再利用，变废为宝，促进食用菌产业健康有序发展刻不容缓。

食用菌菌糠肥料化和基质化是目前最常用的菌糠资源化利用途径，但在资源化利用之前，需对菌糠进行无害化处理。试验以姬菇菌糠为研究对象，研究其发酵过程中理化指标的变化规律，旨在为姬菇菌糠发酵技术提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

姬菇菌糠：由甘肃张掖市民乐县甘肃占鑫生物科技有限公司提供。发酵剂：由北京世纪阿姆斯生物技术有限公司提供。

1.2 试验方法

于2018年5月26日—2018年6月30日在张掖市民乐县甘肃占鑫生物科技有限公司发酵车间进行试验。菌糠粉碎后，1 m3菌糠中加入3 kg发酵剂和15 kg硫铵（调节碳氮比），加水使菌糠含水量达到60%左右开始发酵。菌糠堆好后，插入温度计，定期记录数据和取样检测。试验总计用料15 m3。重复5次（分成5份）。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 菌糠速效氮、速效磷、速效钾、有机质含量测定

速效氮、速效磷、速效钾、有机质含量按NY/T 2118－2012[1]规定的方法测定。

1.3.2 菌糠温度变化测定

将水银温度计插入每个堆体内，深度为25 cm，每天15：30测定堆体温度。

1.3.3 基质pH测定

将风干基质10 g与去离子水50 g混合，2 h后取滤液，用PH-3E型pH计测定pH。

1.3.4 基质电导率（EC值）测定

将风干基质10 g与去离子水体积50 g混合，2 h后取出滤液，然后将滤液置于25℃的水浴锅内，30 min后取出试样，用DDBJ-350型电导仪测定EC值。

1.4 数据分析

采用Excel 2010软件对数据进行统计分析和绘图。

2 结果与分析

2.1 姬菇发酵过程中温度变化

由图1可见，姬菇菌糠在整个发酵过程中，堆体温度表现为先上升后下降趋势。发酵3 d后温度即可达到47℃高温，发酵9 d后达到最高温度61℃，随后维持一段较高温度后开始下降。第18天后进入中温阶段，第30天后温度降为32～33℃，接近室内温度，且趋于稳定。在整个发酵过程中温度变化表现四个阶段：发热上升阶段、高温阶段、降温阶段、后熟稳定阶段。

图1 姬菇菌糠发酵过程中温度的变化

2.2 姬菇菌糠发酵过程中有机质变化

由图2可见，在姬菇菌糠发酵过程中，有机质含量呈现不断下降趋势，在发酵0～10 d，有机质含量下降速度较快，降幅达到26.34%；10～25 d，有机质含量变幅很小，随后有小幅度的下降。发酵第35天时，有机质含量下降至448.93 g/kg，较发酵初期降低29.89%。

图2 姬菇菌糠发酵过程中有机质的变化

2.3 姬菇菌糠发酵过程中速效氮、磷、钾变化

由图3可见，菌糠发酵前10 d速效氮含量下降速度较快，下降了253.17 g/kg，降幅达20.2%。第10天～第15天小幅上升，第15天后又快速下降，发酵第35天时，速效氮含量下降至741.16 g/kg，较发酵初期降低40.87%。

图3 姬菇菌糠发酵过程中速效氮的变化

由图4可见，姬菇菌糠发酵过程中，速效磷含量略有上升，总体速效磷变化不大。发酵第35天时，速效磷含量较发酵初期增加了48.61 g/kg，增幅为11.98%。

图4 姬菇菌糠发酵过程中速效磷的变化

由图5可见，姬菇菌糠发酵过程中，速效钾含量呈先上升后下降的趋势。发酵前15 d速效钾含量缓慢上升，15 d后快速上升，20 d达到最高值21.47 g/kg，随后又快速下降，25 d后下降缓慢。发酵第35天时，速效钾含量下降至19.13 g/kg，较发酵初期降低1.16%，变幅很小。

图5 姬菇菌糠发酵过程中速效钾的变化

2.4 姬菇菌糠发酵过程中pH和EC值的变化

pH是评价微生物活跃程度的一个重要参数，一般认为pH为中性或者弱碱性时微生物最活跃，因此pH过高或者过低都会影响到菌糠发酵的效果。由图6可知，姬菇菌糠发酵过程中，发酵初期pH升高较快，发酵15 d pH为7.64，与初期pH相比，升高0.92，随后趋于平稳。发酵第35天时，pH上升至7.80，较发酵初期升高13.84%。

图6 姬菇菌糠发酵过程中pH的变化

由图7可见，姬菇菌糠发酵期间，EC值呈现下降趋势。发酵0～15 d，EC值从2.89 ms/cm降为2.63 ms/cm，降幅达9%，15 d后EC值变化不大。发酵第35天时，EC值下降至2.62 ms/cm，较发酵初期下降9.34%。

图7 姬菇菌糠发酵过程中EC值的变化

3 小结

温度是衡量发酵物发酵状况的重要指标，适宜的发酵物堆体温度是微生物充分活动的前提，同时也可以有效杀死发酵物中有害菌、虫卵、杂草种子。温度太高会抑制大量有益微生物生长，使有机质分解速度加快不利于发酵物充分发酵；温度太低则不易杀灭有害生物，微生物活动减弱，发酵周期过长。试验结果表明，姬菇菌糠发酵过程中，温度变化呈先上升后下降最后趋于稳定的总体趋势，这与前人研究结果相似[2-3]。

试验结果表明，姬菇菌糠发酵过程中，有机质含量呈现逐步下降趋势。这是由于随着发酵的延续，发酵堆温度升高，给发酵微生物提供了较好的环境。在发酵初期，中温好气性微生物开始大量分解简单的糖类、淀粉、蛋白质等有机物。进入高温阶段后，好气性真菌、放线菌、芽孢杆菌等开始快速分解纤维素、木质素和半纤维素等比较难降解的有机物质，使有机质和有机碳的含量下降。保温阶段和后熟阶段，主要为料腐殖化和矿化，有机质的含量变化不大。

有关研究表明，菌糠中含有丰富的有机质及氮、磷、钾，并且随发酵的时间呈增长趋势[4]。试验结果表明，姬菇菌糠发酵过程中，速效氮呈下降趋势，且下降幅度较大，主要是由于在发酵初期添加了硫铵，发酵过程中，氮素挥发较为严重，造成了速效氮含量下降。速效磷、钾含量发酵前后变化不大。

试验结果表明，姬菇菌糠pH在发酵初期时升高较快，然后趋于平稳。这与前人[5-6]的研究结果不同，原因有待于进一步研究。

电导率可以反映发酵物中可溶性养分的总量。试验表明，在姬菇菌糠发酵过程中电导率的变化呈下降的趋势，在发酵前15 d下降较快，这与李学龙[6]等人的研究也有差异。主要原因是由于发酵初期添加了硫铵，而姬菇菌糠发酵过程中，氮素挥发量大，虽然期间有机质分解速度加快，菌糠中的可溶性成分逐渐增多，但仍然导致电导率下降。