李阿池

毛木耳降解尾巨桉木質(zhì)纖維素能力研究

李阿池

(漳州市速生豐產(chǎn)林基地管理中心，福建 漳州 363000)

研究毛木耳栽培過程中，尾巨桉木屑不同預(yù)處理方式、不同粒徑對(duì)降解木質(zhì)纖維素的影響。結(jié)果表明：三潮后不同木質(zhì)纖維素的降解率為：α纖維素(76.0%)>半纖維素(74.3%)>木質(zhì)素(72.7%)。不同粒徑木質(zhì)纖維素的降解率為：粗細(xì)混合(76.3%)>粗木屑(74.0%)>細(xì)木屑(73.8%)，粗細(xì)混合處理對(duì)木質(zhì)纖維素的降解能力較細(xì)木屑強(qiáng)，C/N為：細(xì)木屑(29.0)>粗細(xì)混合(22.8)>粗木屑(20.2)，粗木屑相對(duì)較低的C/N有利于促進(jìn)菌絲體營養(yǎng)生長。淋洗對(duì)毛木耳栽培初期木質(zhì)纖維素的降解有一定影響，但三潮后基本無差異。

木質(zhì)纖維素；降解能力；毛木耳；尾巨桉

漳州市桉樹()資源豐富，利用桉樹木材加工時(shí)產(chǎn)生的細(xì)木屑栽培毛木耳()已有多年經(jīng)驗(yàn)，是廢棄物資源化利用的一條重要途徑和有效模式。但是，桉樹木材加工過程中也產(chǎn)生了大量邊角料因形狀各異、大小不等原因閑置未利用或利用不充分，加上傳統(tǒng)的木耳栽培對(duì)木屑反復(fù)淋洗產(chǎn)生大量醬油色“廢水”，在一定程度上造成了資源的浪費(fèi)，也給環(huán)境衛(wèi)生帶來很大壓力。鑒于此，課題組結(jié)合“尾巨桉木材邊角料栽培木耳技術(shù)研究”項(xiàng)目，對(duì)桉樹木屑的處理方式進(jìn)行了改進(jìn)試驗(yàn)。

前人對(duì)桉樹栽培毛木耳做了相關(guān)的研究，陳麗新等[1-2]、張明華等[3]、廖建良[4]、吳繼林等[5]、袁濱等[6-7]、柯麗娜等[8]分別就基質(zhì)配方、食用菌栽培種類及產(chǎn)質(zhì)量等進(jìn)行比較研究，但對(duì)毛木耳降解木質(zhì)纖維素的研究未見報(bào)道。本試驗(yàn)通過研究毛木耳栽培過程中不同措施木質(zhì)纖維素的變化情況，對(duì)深入了解毛木耳栽培的營養(yǎng)生理具有重要意義，也為充分利用桉樹資源提供理論參考。

1　材料與方法

1.1　試驗(yàn)材料

尾巨桉()木屑購自漳州長泰縣巖溪鎮(zhèn)某鋸木廠；杏鮑菇()菌渣為當(dāng)年杏鮑菇栽培廢料，購自南靖縣某杏鮑菇栽培公司；供試的毛木耳菌株為43013號(hào)，由漳州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供；栽培委托漳州錦華家庭農(nóng)場有限公司實(shí)施，位于漳州市龍文區(qū)朝陽鎮(zhèn)西洋村。

1.2　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按尾巨桉木屑粗細(xì)(粗粒徑3 ~ 8 mm 約占60%，長條薄片狀；細(xì)粒徑<1 mm 占80%以上，鋸末狀)、有無淋洗，設(shè)計(jì)6個(gè)處理，上架培養(yǎng)時(shí)每個(gè)處理分上、中、下擺放，構(gòu)成3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)50 ~ 60耳袋。栽培基質(zhì)配比按重量：木屑80%、麩皮14%、輕質(zhì)碳酸鈣3%、豆粨3%。不同栽培基質(zhì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)情況見表1。

表1　不同栽培基質(zhì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

1.3　試驗(yàn)方法

預(yù)處理時(shí)，需淋洗的木屑預(yù)先置于室外堆積日曬雨淋90 d以上，建堆時(shí)與麩皮、豆粕等配料攪拌均勻發(fā)酵。發(fā)酵時(shí)，每隔1周翻堆1次，共翻堆4 ~ 6次，發(fā)酵期40 d以上。按漳州市龍文區(qū)當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的生產(chǎn)栽培技術(shù)，經(jīng)發(fā)酵、打包(耳袋規(guī)格：17 cm× 33 cm)、滅菌、接種后，進(jìn)入同一大棚統(tǒng)一管理。課題組在木屑預(yù)處理、建堆發(fā)酵、第一潮和第三潮4個(gè)階段后分別對(duì)每個(gè)處理取樣(第一潮、第三潮后的取樣方法為：在采收毛木耳時(shí)，取耳架中部3袋正常生長的耳袋混合)，稱量樣品鮮重，風(fēng)干測算不同處理的含水率。風(fēng)干木屑委托中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所檢測木質(zhì)素、α纖維素、綜纖維素、碳、氮含量。

1.4　統(tǒng)計(jì)分析

用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，按下列公式計(jì)算有關(guān)指標(biāo)。

半纖維素=綜纖維素－α纖維素，木質(zhì)纖維素=木質(zhì)素+綜纖維素。

第一潮后不同木質(zhì)纖維素降解率或碳氮利用率/%=[(每袋發(fā)酵后含量－每袋第一潮后含量)/每袋發(fā)酵后含量] × 100%。第三潮后降解或碳氮利用率計(jì)算公式同第一潮。

2　結(jié)果與分析

2.1　預(yù)處理階段

木屑中的木質(zhì)素、α纖維素、半纖維素等有機(jī)物是毛木耳栽培的主要碳源。從圖1可以看出，不同處理方式、添加物木質(zhì)纖維素的組成明顯不同。尾巨桉木屑的木質(zhì)素比例介于23.87% ~ 25.11%，α纖維素比例介于42.87% ~ 43.41%，半纖維素介于26.26% ~ 31.23%，木質(zhì)纖維素占木屑總量的94.4% ~ 98.55%，遠(yuǎn)高于豆粕、麩皮。

碳氮測定結(jié)果表明(圖2)，栽培料碳含量這47.1 ~ 53.15 g·100 g-1；豆粕和麩皮的氮含量較高，分別為7.69 g·100 g-1和6.45 g·100 g-1，能為菌絲體生長提供良好的氮源，而尾巨桉木屑的氮含量介于0.23 ~ 0.50 g·100 g-1，也遠(yuǎn)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較高，介于97.8 ~ 231.5，遠(yuǎn)高于添加的豆粕、麩皮。

相同粒徑的木屑，不淋洗處理與淋洗相比，木質(zhì)纖維素基本維持不變，碳含量變化不明顯，但是氮含量不如淋洗處理，C/N較淋洗處理高。不論淋洗與否，粗細(xì)木屑的木質(zhì)纖維素基本不變，但粗木屑碳比例較細(xì)木屑小，C/N較細(xì)木屑小。

2.2　建堆發(fā)酵階段

建堆發(fā)酵時(shí)，料堆逐漸變小，40 d以后趨于穩(wěn)定。從圖3可知，發(fā)酵后，木質(zhì)素、α纖維素含量均呈現(xiàn)升高而半纖維素呈現(xiàn)降低的規(guī)律，木質(zhì)纖維素總體提高。表2碳氮測定結(jié)果表明：碳氮的含量降低，但是氮的降幅超過碳，C/N增高，未淋洗處理碳氮的降幅比淋洗大，可能是未淋洗處理較為膨松，透氣性較好，有利于發(fā)酵過程中好氧微生物生長，從而消耗更多碳氮。

2.3　栽培第一潮后降解情況

從圖4可知，各木質(zhì)纖維素降解率排序?yàn)椋耗举|(zhì)素66.4%>α纖維素62.3%>半纖維素60.1%，不同處理木質(zhì)纖維素降解率排序?yàn)椋?>5>2>6>3>1，平均63.0%；不同預(yù)處理木質(zhì)纖維素降解率為：不淋洗66.9%>淋洗55.1%；粗木屑及粗細(xì)混合處理的木質(zhì)素、α纖維素和木質(zhì)纖維素降解率均大于細(xì)木屑，其中木質(zhì)纖維素降解率為：粗細(xì)混合66.5%>粗木屑62.9%>細(xì)木屑59.6%。

圖 1 木質(zhì)纖維素含量情況

圖2 碳氮含量及C/N情況

注：因氮含量較低，原始數(shù)據(jù)擴(kuò)大20倍繪圖

圖3 發(fā)酵前后木質(zhì)纖維素變化情況

注：1前表示處理1發(fā)酵前，1后表示處理1發(fā)酵后，以此類推

表2 發(fā)酵前后碳氮及C/N變化情況 g·100 g-1

圖4 第一潮后木質(zhì)纖維素降解情況

從圖5可知，利用率碳61.8%>氮32.3%，C/N介于19 ~ 38之間，平均26.5，不同處理的C/N排序?yàn)椋?>2>6>5>4>3，淋洗的影響不明顯；粗木屑及粗細(xì)混合處理的碳氮的利用率較細(xì)木屑大，C/N排序?yàn)椋杭?xì)木屑36.6>粗細(xì)混合23.3>粗木屑19.7，粗木屑遠(yuǎn)小于細(xì)木屑。

圖5 第一潮后碳氮利用及C/N情況

2.4　栽培第三潮后降解情況

從圖6可知，各木質(zhì)纖維素降解率排序?yàn)椋害晾w維素76.0%>半纖維素74.3%>木質(zhì)素72.7%，不同處理木質(zhì)纖維素降解率排序?yàn)椋?>4>1>6>2>3，平均74.7%；不淋洗處理半纖維素的降解率大于淋洗處理，α纖維素則表現(xiàn)相反，但木質(zhì)纖維素降解率基本無差異；粗細(xì)混合處理木質(zhì)素、半纖維素、木質(zhì)纖維素的降解率最大，其中木質(zhì)纖維素降解率為：粗細(xì)混合76.3%>粗木屑74.0%>細(xì)木屑73.8%，木質(zhì)素、半纖維素表現(xiàn)相反。

從圖7可知，利用率碳72.9%>氮46.9%，C/N介于19 ~ 34之間，平均24.0較第一潮差異不大，不同處理的C/N排序?yàn)椋?>6>1>5>3>4，淋洗的影響不明顯；總體粗木屑及粗細(xì)混合處理的碳氮的利用率較細(xì)木屑大，C/N排序?yàn)椋杭?xì)木屑29>粗細(xì)混合22.8>粗木屑20.2，粗木屑遠(yuǎn)小于細(xì)木屑。

圖6 第三潮后木質(zhì)纖維素降解情況

圖7 第三潮后碳氮利用及C/N情況

3　結(jié)論與討論

3.1　不同栽培階段木質(zhì)纖維素、碳氮降解規(guī)律

發(fā)酵后，半纖維素比例明顯降低，而木質(zhì)素、α纖維素明顯升高，木質(zhì)纖維素比例總體提高；碳氮的比例均降低，但由于氮源物質(zhì)麩皮、豆粕相對(duì)木屑較易降解，氮的降幅超過碳，C/N增高。第一潮后降解率：木質(zhì)素>α纖維素>半纖維素，說明這一階段毛木耳菌絲體降解木質(zhì)素、α纖維素的能力大于半纖維素，該結(jié)論與史雅靜等[10]的研究結(jié)果類似，到第三潮后降解率：α纖維素>半纖維素>木質(zhì)素，對(duì)木質(zhì)素的降解能力反而最低。

毛木耳是木腐型白腐菌，降解木質(zhì)纖維素的能力隨培養(yǎng)料、菌種以及栽培環(huán)境的不同而表現(xiàn)各異。當(dāng)?shù)闯渥銜r(shí)，降解木質(zhì)素的能力最強(qiáng)、半纖維素最差，隨著后期氮源消耗殆盡，降解α纖維素能力最強(qiáng)、木質(zhì)素最差，這可能與后期三種降解酶含量變化有關(guān)。

3.2　淋洗對(duì)木質(zhì)纖維素、碳氮降解的影響

對(duì)木屑的淋洗，一定程度上去除了松脂、精油、醇、醚等抑菌菌絲生長的物質(zhì)，但也造成了營養(yǎng)物質(zhì)的流失。雖然第一潮后不淋洗處理木質(zhì)素和木質(zhì)纖維素的降解率略大于淋洗處理、第三潮后不淋洗處理木質(zhì)素和半纖維素的降解率略大于淋洗處理，但總體上，淋洗對(duì)毛木耳栽培過程中木質(zhì)纖維素、碳氮變化的影響并不明顯。

菌絲體吸收營養(yǎng)、新陳代謝都是通過水來完成，栽培料含水量是影響菌絲體生長和形成子實(shí)體的重要因素。本試驗(yàn)中木屑預(yù)處理時(shí)淋洗，相當(dāng)程度上提高了木屑的含水量，與吳小平等[11]研究木屑堆積發(fā)酵的結(jié)論基本一致。傳統(tǒng)上淋洗木屑的目的是去除針葉樹木屑中的抑菌物質(zhì)，針葉樹種的抑菌物質(zhì)主要位于樹干、樹枝，而闊葉樹尾巨桉的油脂類物質(zhì)主要位于葉片且易揮發(fā)，樹干、樹枝中的含量(1.31%[12])與闊葉樹米櫧(1.3%[12])相比并無差異(米櫧是優(yōu)良菇木樹種[12])，龍文區(qū)當(dāng)?shù)胤磸?fù)淋洗尾巨桉木屑以去除抑菌物質(zhì)的做法可能存在誤區(qū)，而是否有必要淋洗木屑，有待對(duì)比菌絲生長、毛木耳產(chǎn)量與品質(zhì)等因素后再綜合討論。

3.3　不同粒徑對(duì)木質(zhì)纖維素、碳氮降解的影響

木屑粒徑大小影響栽培料吸附水分的能力與耳袋通氣性，進(jìn)而影響菌絲體生長，而菌絲體分泌酶對(duì)木屑的降解又至關(guān)重要。本試驗(yàn)粗木屑及粗細(xì)混合處理在菌絲體生長階段，α纖維素、木質(zhì)纖維素、碳、氮降解率均較細(xì)木屑大，說明粗木屑及粗細(xì)混合處理降解木質(zhì)纖維素的能力較細(xì)木屑強(qiáng)，而C/N均較細(xì)木屑小，理論上有利于菌絲體的營養(yǎng)生長、提高毛木耳產(chǎn)量，但反過來也延長了生產(chǎn)栽培時(shí)間。如何評(píng)價(jià)不同粒徑的優(yōu)劣，還有待綜合比較菌絲生長、毛木耳產(chǎn)量與品質(zhì)等因素后再深入討論。

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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

福建省林業(yè)廳2016年林業(yè)科研項(xiàng)目“尾巨桉木材邊角料栽培木耳技術(shù)研究”

李阿池(1985—)，男，碩士，高級(jí)工程師，主要從事森林培育工作，E-mail:250384701@qq.com