食用菌菌渣综合利用研究进展

食用菌菌渣综合利用研究进展
董雪梅1，王延锋1，孙靖轩1，黄文2，倪淑君3，张海峰3，王金贺1，孟祥海1
( 1． 黑龙江省农业科学院牡丹江分院，黑龙江牡丹江157041;2． 华中农业大学食品科技学院，湖北武汉430070;3． 黑龙江省农业科学院畜牧研究所，黑龙江哈尔滨150086)
摘要: 随着食用菌产业的发展，食用菌栽培后产生了大量的菌渣。但目前我国对菌渣的综合利用率还很低，大量的可再生资源菌渣被废弃，造成严重的环境污染。详细综述了食用菌菌渣利用的现状，对代替原材料栽培食用菌以及用作肥料、饲料、基质、生态环境的修复材料等方面的研究进行了系统总结和概括，并提出菌渣利用研究中存在问题和应用前景。
关键词: 食用菌菌渣; 综合利用; 研究进展
中图分类号: S646. 9 文献标志码: A 文章编号: 1003－ 8310 ( 2013) 06－ 0004－ 03
我国是食用菌生产大国，据中国食用菌协会统计，2011年全国食用菌生产总量达到2. 57 × 107 t，产值超过1 400 亿元，出口创汇24. 07 亿美元，较2010 年食用菌总产量、总产值和出口创汇分别增长了13. 7%、10%、37. 8%［1］。伴随着食用菌产业的发展，采收食用菌子实体后废弃的固体培养基即菌渣的数量越来越多。调查显示，每生产1 kg 的食用菌约产生菌渣的数量为3. 25 kg。据统计，荷兰菌渣的产生量每年达到2. 1 × 106 m3 ，美国菌渣的产生量每年达到3. 4 × 106 m3 ，爱尔兰边界城市每年菌渣的生产量达到1. 9 × 106 t［2］。而我国作为食用菌生产量最大的国家，2011 年的菌渣产生量为8. 36 × 107 t［3，4］，数量巨大。然而如何对菌渣进行环保有效的处理，却一直没有得到很好的解决。每年大量的菌渣被当做农业垃圾随意丢弃或者焚烧，因此及时科学地处理食用菌菌渣，实现废物再利用，变废为宝，促进农业经济循环刻不容缓。本文从食用菌菌渣代替原材料栽培食用菌，及作为有机肥料、燃料和能源材料等方面对菌渣的再利用情况进行了阐述，并展望了其利用前景。
1· 食用菌菌渣的利用现状
1. 1 代替原材料栽培食用菌
由于食用菌的生长未能完全充分利用菌渣中的营养成分，因此，菌渣在二次食用菌栽培中的应用较为广泛。如适量黑木耳菌渣提取液，对平菇和榆黄蘑菌丝生长具有一定的促进作用［5］，当利用30%黑木耳菌渣替代木屑栽培平菇和秀珍菇，产量和生物转化率达到最高值，与对照以及其它处理相比差异显著［6］。利用灵芝菌渣和鲍鱼菇菌渣作为部分原料栽培平菇，40% ∼ 50% 灵芝菌渣、30% 鲍鱼菇菌渣加入量效果较好，与未加入菌渣配方相比差异不显著［7］。利用白灵菇菌渣替代部分棉籽壳原料栽培杏鲍菇，结果表明，用50% 的白灵菇菌渣废料代替栽培料中的部分棉籽皮栽培杏鲍菇，其生物学效率与对照相比没有显著差异，生物学效率可达38. 28%，子实体性状也比较理想［8］。研究发现，用黑木耳栽培后的菌渣栽培草菇、鸡腿菇，可节省原料，降低生产成本［9］。
食用菌菌渣用作再生产配料可以节省成本，提高产量，值得大力推广。但是要合理选择二次栽培菌种，以充分利用培养料中的营养物质; 再者要进行严格灭菌，以免造成二次污染; 最后，为了达到最佳的利用效果，对于不同菌种的合理添加配方还需进一步研究。
1. 2 作为有机肥料
我国是农业大国，每年都需要使用大量肥料，在农业生产中普遍存在着过量施用化肥，而有机肥施用不足的现状，因此导致耕地土壤养分及有机质含量普遍偏低，加剧了农田环境污染，降低农产品质量，出现了粮食不香、蔬菜不嫩和瓜果不甜的现象［10］。菌渣营养丰富，有益于作物的生长，除了在代替原材料栽培食用菌方面的应用之外，有机肥料是菌渣另外一个重要的资源化途径。
国内外学者对菌渣在农业上的应用做了很多研究，发现菌渣的施用可以改善土壤结构和增加土壤肥力。王莹等［11］通过田间试验发现，施用已经发酵的食用菌废渣，土壤团粒结构和容重等物理性质得到良好改变，土壤中的有机质、碱解氮和速效钾的含量得到增加，并且随着菌渣比例的增加改良效果呈上升趋势，但速效磷含量随废渣比例的增加而减少。王建忠［12］通过研究发现施用平菇菌渣有机肥后，番茄的可溶性总糖含量、可溶性固形物含量和维生素C 含量均较常规施肥得到极显著提高，而硝酸盐含量则极显著降低，这表明施入平菇菌渣有机肥可有效改善番茄的品质。马嘉伟等［13］在盆栽试验条件下，研究不同比例黑木耳菌渣与化肥配施对水稻生育期内红壤养分动态变化和水稻生长的影响，研究表明，高用量菌渣各处理均显著提高了收获期土壤有效磷含量，高用量菌渣与高用量化肥配施显著提高了收获期土壤有机质含量，高用量菌渣与中、低用量化肥配施显著提高了土壤速效钾含量，但是各处理间土壤碱解氮含量差异不明显; 在低菌渣用量下，水稻叶片SPAD 指数随着化肥施用量的增加而增加，在高菌渣用量下，水稻叶片SPAD 指数没有显著增加;高量化肥与高量菌渣配施获得稻草生物量和稻谷产量都最高，经济系数最大。吴富强等［14］通过大田对比试验，使用葛根菌渣生物有机肥可加快日光温室蔬菜植株的生长进程，改善蔬菜果实的经济性状，提高蔬菜的单果重和单株产量，降低黄瓜畸形果率和番茄裂果率; 改善了土壤耕作层微生物区系，对有害菌繁殖有较好的抑制作用，能够有效地控制和减轻地上病害和土传病害的发生，减轻危害程度; 使黄瓜增产8. 86%∼ 14. 96%，番茄增产4. 50% ∼ 15. 45%。合理的施用能够逐步消除化肥污染，降低硝酸盐含量，改良土壤、抗板结，对今后发展绿色农业具有较重要的社会意义。宫志远等［15］以工厂化金针菇菌渣为原料制备有机肥，开展了菌渣有机肥在油菜上的肥效试验，结果表明，菌渣有机肥可替代化肥在油菜上做基肥施用，能够促进油菜增产，菌渣有机肥配合化肥使用效果较好，每亩施用菌渣有机肥300 kg 和25 kg 复合肥的处理最佳，比农民习惯施肥增产24. 6%，效益提高21. 5%。
1. 3 作为燃料和能源材料
菌渣中含有大量的培养基质，因此可以作为一种很好的燃料。将菌渣晒干后可以作为食用菌菌袋灭菌的燃料，又可代替煤或炭作为冬天育菇辅助升温的燃料。此外，菌渣可以作为发酵底物来生产沼气，满足人们日常生活中的能源需求。高士友等［9］进行了黑木耳、鸡腿菇、草菇等食用菌菌渣生产沼气的试验研究，结果表明，应用菌渣发酵可提前7 d ∼ 10 d产气，且产气率高、产气量大、火力足、供气时间长，其沼气烧水做饭效果与石油液化气相当。
1. 4 作为禽畜饲料
菌渣不但含有菌丝蛋白、多种氨基酸、微量元素和维生素等，而且食用菌的生长代谢使菌渣中粗纤维的水平下降，粗蛋白含量提高，具有松软可口、气味芳香等优点，逐渐成为畜禽饲料来源的新途经。用饲料发酵剂能将菌渣制成上等饲料，可以饲喂多种畜禽，不仅不影响畜禽的生产性能，还能降低饲养成本，具有显著的经济效益。叶红英等［16］通过自制菌渣饲料饲喂育肥猪，降低养殖成本，但又不会影响生产性能; 与对照组比较，得出饲喂2 种饲料育肥猪的体况变化、日增质量和料肉比差异不显著。高士友等［17］用北草虫菌渣饲喂肉鸡，较常规喂养( 对照组) 提高仔鸡成活率3%，日增重提高5. 52%，料肉比下降7. 1%，饲料成本下降10%; 蛋鸡产蛋率较对照组提高1. 5%，日产蛋提高3. 56%。刘多才［18］在奶牛日粮中加入适量发酵菌渣代替部分精料，不会严重影响奶牛泌乳量，乳的营养成分没有明显变化，完全符合国家鲜乳收购标准，并且，通过试验总结出菌渣替代奶牛中部分精料的替代量以15% ∼ 20% 最好，20% 以上会一定程度影响经济效益。菌渣用作饲料，既降低了饲料成本，又节约了精饲料，在某种程度上可以缓解畜牧业发展所面临的粮食短缺问题。据中国食品土畜进出口商会信息［19］，美国Total NutraceuticalSolutions 公司( 简称TNS) 报道，菌渣中具有某些生物活性物质，这些生物活性物质可作为天然的抗氧化剂和抗炎药物，将之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，而且TNS 公司正在研究将废菌渣研制成动物饲料添加剂。
1. 5 作为栽培基质
菇渣容重小、疏松且通气性好，养分含量高，不但能够确保水分和空气的供应，还能不断释放养分，促进根系生长，具有保湿和填充料的作用。Paredes［20］选取3 种具有不同耐盐能力的蔬菜，对比菌渣和泥炭2 种培养基质的栽培效果，研究得出，75%菌渣与25%泥炭含量的培养基质可以用于蔬菜育种。邱艳华等［21］利用菌渣作为基质栽培辣椒、黄瓜、西红柿等获得成功，节约成本3 000 元·hm－ 2 ，经济效益好。
1. 6 作为生态环境修复材料
相关研究表明，菌渣作为生物活性材料可以应用于受苯环类结构有机物污染的土壤及水体的污染生态修复［22］。涂响等［23］研究了香菇菌渣吸附水体中Pb2 + 的机理与性能，结果表明，在pH 4. 09 ∼ 6. 00 时，Pb2 + 浓度分别为20 mg·L － 1、50 mg·L － 1、100 mg·L － 1 时，吸附剂最佳用量为1 g·L － 1、2 g·L － 1、5 g·L － 1。Law 等［24］ 研究了蘑菇渣堆肥对废水中PCP 的生物降解作用，将5% 蘑菇渣堆肥材料投入含2 mg·L － 1∼ 100 mg·L － 1PCP 的废水中，室温下培养2 d，离心过滤后发现，PCP 去除率达88. 90%，其中18. 80% 被生物吸附，70. 10%被生物降解，1 g 菇渣堆肥最高可去除15. 50 mg的PCP。蒋元继等［25］研究了香菇菌渣吸附水体中重金属铅的效果，结果表明，将香菇菌渣放入含重金属铅的水溶液中，菌渣用量为3. 00 g·L － 1 时，溶液中Pb2 + 浓度越低，菌渣对铅的吸附率越高，溶液中Pb2 + 浓度为20. 00 mg·L － 1 时，菌渣对铅的吸附率达到97. 00%。应用食用菌菌渣处理含重金属的废水是一个值得研究的课题。
2 ·菌渣利用存在问题
2. 1 菌渣利用的研究深度不够
国内对菌渣利用的研究起步较晚，相对而言，国外研究较为成熟，甚至涉猎到环境保护、能量再生等方面。用作饲料、堆肥等方面机理的研究还存在着诸多问题，有待于进一步研究确定。专门针对食用菌菌渣堆肥工艺和参数控制研究较少。
2. 2 缺乏行业间的衔接与结合
对于食用菌菌渣的研究利用大多只是针对一方面进行研究，对其利用有限，没有将菌渣各个方面的研究结合起来，对其综合高效地利用。
3 ·前景展望
由于食用菌产业的繁荣，如何处理好菌渣这一资源将会成为未来研究热点。如何利用好菌渣不仅是一个自然资源利用问题，而且对环境保护也具有重要意义。搞好菌渣的综合利用，可使农业、食用菌业、养殖业有机地结合起来，使自然资源得以良性循环，大大提高资源的利用率，有效地利用菌渣废料资源、变废为宝，对食用菌业良性持续发展具有重大的意义，有利于低碳经济社会的发展。
［参考文献］略