雙孢蘑菇不同含氮量培養(yǎng)料隧道發(fā)酵過程中理化性質(zhì)變化及其對(duì)產(chǎn)量的影響

應(yīng)正河 柯斌榕 盧政輝 蘭清秀 廖劍華

摘要：[目的]分析不同含氮量培養(yǎng)料在隧道發(fā)酵過程中的理化性質(zhì)變化，為優(yōu)化蘑菇培養(yǎng)料配方提供參考依據(jù)。[方法]以麥稈、雞糞為主要原料，采用隧道發(fā)酵技術(shù)制備含氮量為1.15%（T1）、1.35%（T2）以及1.55%（T3）共3個(gè)處理的雙孢蘑菇培養(yǎng)料。測定不同堆制時(shí)期培養(yǎng)料的含水量、灰分、含氮量及pH，并統(tǒng)計(jì)各處理不同潮次蘑菇產(chǎn)量。[結(jié)果]在培養(yǎng)料堆制發(fā)酵過程，培養(yǎng)料含氮量比例呈上升趨勢，處理T3二次發(fā)酵料含氮量最高，為2.28%，顯著高于處理T1.培養(yǎng)料pH呈現(xiàn)先升后降的趨勢，總體呈弱堿性，處理T3一次料以及二次料的pH最高，pH和原料的含氮量呈正相關(guān)性。培養(yǎng)料含水量都隨著發(fā)酵過程不斷降低，T3處理的二次料含水量最低，為65.78%，符合蘑菇生長需求。培養(yǎng)料灰分則隨著發(fā)酵過程不斷提高，T1處理初始灰分最低，發(fā)酵結(jié)束后二次培養(yǎng)料灰分為30.92%，較其他兩個(gè)處理低。含氮量較高的培養(yǎng)料其總產(chǎn)量更高，處理T3產(chǎn)量最高，為20.74kg·m^-2。[結(jié)論]不同含氮量培養(yǎng)料發(fā)酵過程中，培養(yǎng)料理化性質(zhì)變化較大，含氮量1.55%的培養(yǎng)料蘑菇產(chǎn)量最高，適合雙孢蘑菇工廠化栽培。

關(guān)鍵詞：雙孢蘑菇;理化性質(zhì);隧道發(fā)酵;二次發(fā)酵;含氮量;產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S646文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-0384（2020）03-0331-06

0引言

（研究意義）雙孢蘑菇（Agaricus bisporus）是一種草腐型食用菌，目前在全球范圍內(nèi)廣泛栽培，主產(chǎn)區(qū)包括美國、荷蘭、波蘭、愛爾蘭、加拿大等歐美國家及中國。據(jù)中國食用菌協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2017年我國雙孢蘑菇總產(chǎn)量達(dá)到289.52萬t，位列各食用菌品種第四位。我國雙孢蘑菇栽培從傳統(tǒng)季節(jié)栽培開始，隨著近些年歐美發(fā)達(dá)國家雙孢蘑菇工廠化設(shè)備和技術(shù)的引進(jìn)和吸收轉(zhuǎn)化，國內(nèi)部分食用菌廠商也開始進(jìn)行雙孢蘑菇工廠化栽培的嘗試，且發(fā)展勢頭強(qiáng)勁。而工廠化栽培中培養(yǎng)料的性質(zhì)是決定雙孢蘑菇品質(zhì)的關(guān)鍵。（前人研究進(jìn)展）工廠化雙孢蘑菇栽培過程中，培養(yǎng)料一般通過隧道發(fā)酵進(jìn)行制備。隧道發(fā)酵技術(shù)最早由意大利人發(fā)明，并于20世紀(jì)70年代成功應(yīng)用到荷蘭及法國雙孢蘑菇生產(chǎn)當(dāng)中。隧道發(fā)酵早期只用于二次發(fā)酵，隨著集中發(fā)酵原理研究的深入，一次發(fā)酵也開始采用開放式隧道進(jìn)行發(fā)酵。當(dāng)前工廠化雙孢蘑菇栽培主要以麥稈、雞糞為主要原料，通過隧道發(fā)酵技術(shù)轉(zhuǎn)化為適于蘑菇栽培的選擇性培養(yǎng)料。當(dāng)前蘑菇培養(yǎng)料發(fā)酵理化性質(zhì)方面的研究較多，如張昊琳等關(guān)于不同基質(zhì)培養(yǎng)料理化性狀與雙孢蘑菇產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀方面的研究結(jié)果表明，出菇期培養(yǎng)料含水量是提高蘑菇產(chǎn)量的關(guān)鍵。蔣毅敏等通過配方碳氮比試驗(yàn)表明，培養(yǎng)基料中碳氮比為25.4：1時(shí)，雙孢蘑菇的產(chǎn)量最高。許修宏等通過隧道二次發(fā)酵培養(yǎng)料含氮量從1.58%增加到1.85%，pH值從8.7下降到7.5，表明通過隧道二次發(fā)酵技術(shù)可以制備符合雙孢蘑菇生長需要的培養(yǎng)料。朱燕華等通過研究培養(yǎng)料發(fā)酵過程中的pH、電導(dǎo)率、含水量、灰分、碳氮比等理化性質(zhì)的變化情況，對(duì)稻、麥秸稈配方工廠化栽培雙孢蘑菇進(jìn)行比較，獲得了適于工廠化栽培的稻草秸稈配方。（本研究切入點(diǎn)）目前培養(yǎng)料隧道式發(fā)酵是雙孢蘑菇工廠化栽培的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而不同含氮量培養(yǎng)料一次隧道發(fā)酵和二次隧道發(fā)酵過程中理化性質(zhì)變化及其對(duì)出菇產(chǎn)量的影響的相關(guān)研究還較少。（擬解決的關(guān)鍵問題）本研究通過配制不同含氮量培養(yǎng)料配方，比較一次隧道發(fā)酵和二次隧道發(fā)酵過程中各處理理化性質(zhì)的變化，以期為蘑菇培養(yǎng)料配方優(yōu)化及與后續(xù)產(chǎn)量、質(zhì)量相關(guān)性研究提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1供試雙孢蘑菇菌株

試驗(yàn)采用雙孢蘑菇菌株為W192，由福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所提供并保藏。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)采用傳統(tǒng)麥草+雞糞配方，主要原材料為麥草秸稈、雞糞、豆粕以及石膏，原材料各理化參數(shù)見表1.麥草秸稈長度在30cm左右，新鮮、足干，無霉變;雞糞新鮮、顆粒狀;豆粕呈顆粒狀，無霉變異味;石膏純凈無雜質(zhì)。

1.3培養(yǎng)基質(zhì)配方

目前隧道發(fā)酵配方碳氮配比多在1.20%-1.50%，本研究根據(jù)原料的含氮量進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，設(shè)置含氮量分別為1.15%（T1）、1.35%（T2）以及1.55%（T3）的3個(gè)處理配方。配方T1：麥稈20t，雞糞16.25t;配方T2：麥稈20t，雞糞16.25t，豆粕0.10t;配方T3：麥稈20t，雞糞22t，豆粕0.55t，此外各處理石膏添加量為5.5%左右。

1.4 培養(yǎng)料制備及出菇方法

培養(yǎng)料采用隧道集中發(fā)酵工藝，并采用荷蘭AEM公司隧道發(fā)酵控制系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制，以保持各處理在隧道發(fā)酵過程具有相同的發(fā)酵條件。第l d將麥草浸入含有雞糞的泡料池進(jìn)行預(yù)濕，然后進(jìn)行建堆，建堆高度2.0～2.5m，寬5m，長度不限。添加輔料（石膏和豆粕），再通過拋料機(jī)進(jìn)行填料，開始一次隧道發(fā)酵，拋料高度3m左右，開啟風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)升溫，根據(jù)升溫情況，控制風(fēng)機(jī)間隔運(yùn)行時(shí)間，料溫控制在75～85℃，每隔4d翻堆1次，共翻堆3次。二次隧道發(fā)酵控制參考文獻(xiàn)，填料高度2.2～2.5m，通過風(fēng)機(jī)控制通氣量大小以及調(diào)節(jié)新風(fēng)供應(yīng)進(jìn)行堆料溫度調(diào)整，整個(gè)二次發(fā)酵過程分為平衡、升溫、巴氏消毒、降溫、控溫培養(yǎng)及降溫出料幾個(gè)階段，出料前測定氨氣濃度，低于0.005‰才能夠進(jìn)行上料。其中巴氏消毒料溫要保持在58～62℃，保溫8h，控溫發(fā)酵溫度保持在48～52℃，控溫發(fā)酵4～5d.出菇菇房為標(biāo)準(zhǔn)化出菇房，菇房采用FANCOM公司的菇房系統(tǒng)進(jìn)行控制，保證出菇環(huán)境相同，播種、發(fā)菌、覆土和出菇管理均按常規(guī)方法進(jìn)行。

1.5培養(yǎng)料理化性質(zhì)測定

分別對(duì)進(jìn)一次發(fā)酵隧道（發(fā)酵0d）、一次轉(zhuǎn)隧道（發(fā)酵4d）、二次轉(zhuǎn)隧道（發(fā)酵8d）、三次轉(zhuǎn)隧道（發(fā)酵12d）、進(jìn)二次發(fā)酵隧道（發(fā)酵16d）和二次發(fā)酵結(jié)束（發(fā)酵23d）的培養(yǎng)料進(jìn)行取樣，其中一次料為進(jìn)二次發(fā)酵隧道時(shí)期的培養(yǎng)料，二次料為二次發(fā)酵結(jié)束時(shí)的培養(yǎng)料。采用烘干法測定含水量：取不同發(fā)酵階段培養(yǎng)料樣品500g于105℃熱風(fēng)烘干箱中烘干24h，然后計(jì)算樣品含水量，每個(gè)階段樣品重復(fù)3次。采用奧豪斯pH計(jì)進(jìn)行pH值測定：取發(fā)酵各階段樣品10g于50mL蒸餾水中，充分?jǐn)嚢杌旌辖?.5h后進(jìn)行測定。采用馬弗爐灼燒重量法測定灰分：準(zhǔn)確稱重發(fā)酵各階段樣品1g，550℃灼燒4h.采用凱氏定氮法測定含氮量。

1.6 產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)及數(shù)據(jù)分析

用Excel 2013和DPS v7.05對(duì)各配方不同理化性質(zhì)及產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不同潮次出菇產(chǎn)量，以商品菇規(guī)格為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行切腳并稱重。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同含氮配方培養(yǎng)料發(fā)酵過程含氮量變化

根據(jù)原料的含氮量進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，實(shí)際測得各配方初始含氮量分別為1.16%（T1）、1.38%（T2）以及1.57%（T3），接近設(shè)計(jì)指標(biāo)。由表2可見，不同含氮配方隨著發(fā)酵過程的深入，含氮量均呈上升趨勢，其含氮量的上升主要是由于微生物代謝活動(dòng)對(duì)有機(jī)物的分解，以及微生物定殖增長。一次發(fā)酵結(jié)束，3個(gè)處理含氮量差異逐漸縮小，隨著二次發(fā)酵的進(jìn)行，由于游離的氨氣被微生物固定，初始含氮量較高的處理T3二次料含氮量為2.28%，顯著高于含氮量較低的處理Tl和處理T2（P<0.05）。各處理發(fā)酵結(jié)束時(shí)的含氮量比較，初始含氮量越高，二次料含氮量也相對(duì)較高，但與初始含氮量存在較大的差異，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，含氮量的差異逐漸縮小。

2.2 不同含氮配方培養(yǎng)料發(fā)酵過程pH變化

pH是微生物代謝活動(dòng)重要的影響因素，現(xiàn)代隧道發(fā)酵技術(shù)一般通過強(qiáng)制通氣的方式促進(jìn)有益微生物的生長代謝。隨著微生物的代謝活動(dòng)，培養(yǎng)料料溫逐步升高，同時(shí)隨著有機(jī)物質(zhì)的分解產(chǎn)生大量的氨氣，造成培養(yǎng)料pH呈弱堿性。由表3可見，不同含氮處理pH值變化趨勢基本一致，呈現(xiàn)先升后降的趨勢，最終使培養(yǎng)料pH呈弱堿性。其中含氮量較高的處理T3一次料以及二次料的pH最高，T3處理二次料的pH值顯著高于T2處理（P<0.05）?？梢妏H和原料的含氮量呈正相關(guān)性，因此在發(fā)酵過程中應(yīng)特別注意氨氣濃度的變化，若培養(yǎng)料含氮量過高，則需要注意二次發(fā)酵過程及出料前的氨氣濃度的測定。

2.3 不同含氮配方培養(yǎng)料發(fā)酵過程水分變化

雙孢蘑菇生長的水分主要來源于培養(yǎng)料。因此，發(fā)酵好的培養(yǎng)料含水量在適宜范圍內(nèi)對(duì)雙孢蘑菇產(chǎn)量和質(zhì)量具有決定意義。含水量的指標(biāo)通常與原材料的物理性狀有關(guān)，發(fā)酵好的二次培養(yǎng)料含水量控制在65%～75%比較適宜。由表4可以看出，在蘑菇培養(yǎng)料發(fā)酵過程，3個(gè)處理的含水量變化趨勢相同。含水量隨著發(fā)酵過程不斷降低，這主要由于發(fā)酵過程培養(yǎng)料的水分隨微生物代謝活動(dòng)產(chǎn)生的高溫以及強(qiáng)制通風(fēng)被帶走。二次料含水量最低的為處理T3，為65.78%，與Tl、T2處理的二次料含水量差異不顯著（戶>0.05），但顯著低于其他發(fā)酵階段的含水量（P<0.05），符合蘑菇生長需求。

2.4 不同含氮配方培養(yǎng)料發(fā)酵過程灰分變化

灰分決定了培養(yǎng)料中可利用干物質(zhì)含量，灰分越高則表明蘑菇菌絲可利用干物質(zhì)越少，因此同等質(zhì)量下灰分較低的培養(yǎng)料，可以提供更多的有機(jī)物供蘑菇菌絲利用。由表5可以看出，在蘑菇培養(yǎng)料發(fā)酵過程，3個(gè)處理的灰分變化趨勢相同。由于發(fā)酵過程中微生物生長代謝使得有機(jī)物分解，灰分則隨著發(fā)酵過程不斷提高。同時(shí)灰分很大程度與原料中的灰分含量關(guān)系密切，由表5可以看出，處理T1初始灰分最低，發(fā)酵結(jié)束后，二次培養(yǎng)料灰分為30.92%，顯著低于其他兩個(gè)處理（P<0.05）。在蘑菇培養(yǎng)料的原料中灰分主要來源于雞糞、石膏、小麥秸稈等，由于含氮量提高對(duì)應(yīng)的雞糞含量相對(duì)增加，因此含氮量高的原料配方灰分含量也相對(duì)較高。

2.5 不同含氮配方培養(yǎng)料對(duì)雙孢蘑菇產(chǎn)量的影響

由圖1可以看出不同處理各采收潮次蘑菇產(chǎn)量的變化。產(chǎn)量最高的為T3處理，為20.74kg·m^-1。3個(gè)處理的前二潮出菇產(chǎn)量較高，分別占總產(chǎn)量的81.90%、78.99%、79.73%。T1處理的第三潮產(chǎn)量低于其他兩個(gè)處理，僅有3.16kg·m^-1，而另外兩個(gè)處理均超過4kg·m^-1。T3處理的第三潮產(chǎn)量與Tl處理的第三潮產(chǎn)量差異顯著（P<0.05）。相對(duì)而言，含氮量較高的培養(yǎng)料其三潮菇產(chǎn)量更高，同時(shí)菇質(zhì)更加緊實(shí)。

3 討論與結(jié)論

雙孢蘑菇培養(yǎng)料堆制發(fā)酵過程是一個(gè)需要微生物參與轉(zhuǎn)化的過程，原材料中各種有機(jī)組分會(huì)被微生物消耗利用，并被轉(zhuǎn)化為適宜雙孢蘑菇利用的選擇性培養(yǎng)料。目前隧道發(fā)酵配方碳氮配比多為1.20%-1.50%，因此本研究根據(jù)原料的含氮量進(jìn)行配方，分別設(shè)計(jì)含氮量為1.15%（T1）、1.35%（T2）以及1.55%（T3）3個(gè)配方處理，在保證一定的出菇產(chǎn)量前提下設(shè)置的3個(gè)配方處理涵蓋了目前主流配方含氮量，且上下限都超出常規(guī)配方要求。本研究采用隧道發(fā)酵技術(shù)比較了不同含氮培養(yǎng)料堆制發(fā)酵過程中理化性質(zhì)的變化，在培養(yǎng)料堆制發(fā)酵過程的不同階段，3個(gè)配方處理的培養(yǎng)料含氮量及灰分比例呈上升趨勢，含水量則呈下降趨勢，pH則總體呈弱堿性。在所有處理二次培養(yǎng)料中，處理Tl的二次發(fā)酵料灰分最低，為30.92%;處理T3二次發(fā)酵料含氮量最高，為2.28%;處理T3三潮產(chǎn)量最高，為20.74kg·m^-2。在發(fā)酵過程中，由于微生物的代謝作用，原材料中的有機(jī)物質(zhì)被分解為水和二氧化碳，并產(chǎn)生熱量，加快了原材料腐熟和水分蒸發(fā)，因此在發(fā)酵過程中含碳量及水分呈下降趨勢。同時(shí)，不能被代謝分解的礦質(zhì)元素含量相對(duì)提高，從而導(dǎo)致培養(yǎng)料灰分含量隨著發(fā)酵過程逐漸升高。隨著微生物的繁殖生長，特別是二次發(fā)酵控溫培養(yǎng)階段，嗜熱放線菌的不斷繁殖，使pH呈弱堿性，同時(shí)產(chǎn)生大量的菌體蛋白，提高了培養(yǎng)料含氮量。姚琴等研究表明，隨著培養(yǎng)料發(fā)酵過程的進(jìn)行全氮的絕對(duì)量減少，但相對(duì)含量成上升趨勢，與本研究的結(jié)果一致。KARIAGA等通過對(duì)培養(yǎng)料堆制過程中生物及理化因素進(jìn)行研究，表明蘑菇培養(yǎng)料的選擇性與培養(yǎng)料的理化性質(zhì)相關(guān)。

隧道發(fā)酵是一種強(qiáng)制通風(fēng)的發(fā)酵方法，Wakchaure等研究表明通風(fēng)是控制堆肥周期及質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)之一。采用隧道式發(fā)酵技術(shù)可以縮短制料周期，同時(shí)提高培養(yǎng)料質(zhì)量。當(dāng)前越來越多的工廠化企業(yè)采用隧道發(fā)酵制備蘑菇培養(yǎng)料，并形成了專門的堆肥公司。隨著雙孢蘑菇工廠化栽培技術(shù)工藝的不斷進(jìn)步，雙孢蘑菇單產(chǎn)水平逐步提升，為了保證產(chǎn)量、質(zhì)量協(xié)調(diào)提升，必須有充足的營養(yǎng)源，這就導(dǎo)致培養(yǎng)料中含氮量比例在逐漸提升，但隨著培養(yǎng)料含氮量越來越高，容易引起培養(yǎng)料綠霉病的發(fā)生。因此，必須加強(qiáng)培養(yǎng)料隧道發(fā)酵和雙孢蘑菇栽培技術(shù)管理。