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    工厂化食用菌菇渣理化性状和安全性评价

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      工厂化食用菌菇渣理化性状和安全性评价

      盛鹏飞a,桑羽希a,王建立a,张国庆b,刘超杰a,陈青君a∗
      (农业应用新技术北京市重点实验室/北京农学院 a.植物科学技术学院,b.生物科学与工程学院)
      北京农学院学报 2017年第3期

        食用菌菌渣是指食用菌人工栽培收获产品后剩下的培养基废弃物。由于菇渣中含有丰富的有机质、菌丝体、蛋白质、大量微量元素等,目前在很多方面都有再利用。随着中国工厂化食用菌产量的增长,配料和性状相对稳定的菇渣数量越来越多,研究工厂化菇渣的理化性状和安全性对其规模化的利用有重要指导意义。
        食用菌菇渣的再利用一般集中在食用菌栽培、饲料、做栽培基质及土壤改良等方面。菇渣作为二次培养料,被用于栽培草菇、平菇等。菇渣的粗蛋白、粗纤维、粗脂肪丰富,被认为是一种很好的新型饲料。为了验证菇渣是否适合作为商业栽培基质,许多研究对草菇菇渣、茶树菇菇渣、杏鲍菇菇渣、香菇菇渣进行理化性状研究。虽然菇渣含有丰富的营养,但是有研究表明它的重金属超标。食用菌栽培原料来源广泛,加上中国食用菌行业目前农民家庭式小生产居多,没有统一固定的配方,导致菇渣的成分、种类非常繁多。双孢菇、杏鲍菇、金针菇等是工厂化食用菌的代表菇种,拥有稳定的配方,生产后留有大量的废弃菇渣,但是不同类型食用菌工厂化菇渣的理化性质及其安全性未见系统的报道。选择可以代表工厂化菇渣的样本,主要包括草腐型和木腐型2种类型的菇渣,分别从菇渣的理化性状和重金属含量两个方面对菇渣进行评价。
        1 材料与方法
        1.1 材料
        通过对工厂化食用菌企业考察,进行样本采集最终获得新鲜、发酵半年、发酵一年的菇渣,选择10个样本分别为:草腐型A1GA3;木腐型B1GB3,C1GC2D1GD2;分别来自4个厂家,将菌渣样品自然风干后粉碎,装入自封袋中备用。
        1.2 方法
        1.2.1菇渣的理化性状测定 菇渣pH与EC值测定采用水浸提(水∶菇渣=10∶1)后,用酸度计法与电导率法;菇渣含碳量用灼烧重量法,全氮(N)用半微量凯氏定氮法,灰分采用干灰化法。
        1.2.2菇渣的重金属测定 火焰原子吸收分光光度计。
        1.2.3数据分析试验 数据统计和显著性检测用Excel 2010和SPSS17.0软件完成。
        2 结果与分析
        2.1 不同工厂化菇渣的理化性状
        菇渣的理化性状测定结果,草腐型菇渣pH值在6.67~7.67,木腐型菇渣pH值在5.27~8.61,随着发酵程度增加,pH值增加。草腐型菇渣EC值在3.77~5.22mS/cm;木腐型菇渣EC值在2.47~3.79mS/cm,随着发酵程度增加EC值也增加;草腐型菇渣的EC值明显高于木腐型。
        草腐型菇渣含氮量在1.20%~1.81%,随着发酵程度增加,含氮量增加;木腐型菇渣含氮量在1.36%~2.44%,随着发酵程度的增加含氮量也随之增加;木腐型菇渣的含氮量明显高于草腐型菇渣。草腐型菇渣的含碳量是所有工厂化菇渣中最少,为15.41%~22.34%;木腐型菇渣含碳量在43.99%~48.41%。各种菇渣随着腐熟度增加,含碳量减少,但是整体减少的幅度不大,都在5%以内。
        草腐型菇渣的C/N在12.34~12.87之间,随着菇渣放置时间的延长,C/N几乎没有大的变化,非常稳定;木腐型菇渣C/N在19.53~33.20,C/N变化比较大,表明其腐熟程度低,放置过程中受微生物分解影响,性质不是很稳定。
        2.2 不同工厂化菇渣的重金属含量分析
        10个样品中,Cd、Pb均未超标。A1GD2中重金属含量均低于GB/T23349-2009肥料中砷、镉、铅、铬生态指标的规定。与NY525-2012有机肥标准相比,除A1、A2和C1中As超标,A3中Cr超标,其他样品重金属含量均未超标。GB/T23349-2009和NY525-2012有机肥中并未对Cu、Zn标准做出规定,依据德国堆肥标准,堆肥中Cu须低于100.00mg/kg,Zn须低于400.00mg/kg,C2和D2中Cu含量超过该标准,其他样品均未超标,A1和A2中Zn的含量未超过该标准,其他样品Zn含量处于超标状态。样品中Cu、Zn的含量随着腐熟时间的增加呈上升趋势。草腐型菇渣Cr的含量134.58~294.75mg/kg,高于木腐型菇渣61.93~144.32mg/kg;草腐型菇渣Zn的含量在317.75~469.50mg/kg,低于木腐型菇渣583.25~902.50mg/kg。
        3 讨论
        大多数菇渣的pH值中性至偏碱性,是由于菇渣培养料中的矿质辅料中一般会放入石膏粉(CaSO4)、碳酸钙(CaCO3)、石灰(CaO)、过磷酸钙等,主要目的是为了调节pH值,防止培养料酸坏。由本试验结果可以看出,在经过食用菌菌丝体分解利用后,废弃的培养料一般偏碱性或接近中性。不同种类的菇渣在发酵后pH值都是升高的,pH值升高的主要原因是微生物通过矿化作用,对菇渣中的有机氮进行分解,使得腐熟菇渣的氮素主要以铵态氮的形式存在,造成pH升高,堆肥后期,消化细菌通过消化作用释放氢离子,又会导致pH升高。pH通过影响微生物的活性,从而影响发酵腐熟的进程。
        目前菇渣被用作有机肥还田或者基质是一个普遍的做法。不同菇渣的电导率差异性很大,对于一些作物的生长起到促进作用,对有些作物反而起到抑制作用;EC值是反映基质水溶液离子总浓度的指标。作物生长的安全EC值应为≤2.6mS/cm,理想基质的电导率(EC值)要求在2mS/cm以下。本试验中,草腐型和木腐型菇渣发酵后的EC值都大于3,高于作物安全生长的EC值,如果直接使用,对作物生长不利,实际应用中可以用淋溶的方式降低菇渣的EC值,或者与土壤混合后使用。
        堆肥的含氮量一般是0.636%,马粪的含氮量为0.58%,含土的猪圈肥含氮量在0.45%。本试验所测菇渣含氮量都高于普通堆肥和有机肥含氮量。据研究木屑、稻壳经过腐熟处理后,它们的总含氮量是增加的。本试验菇渣随着发酵程度的增加,菇渣含氮量增加的趋势不很明显。
        菇渣的有机质含量很高,木腐型菇渣的含碳量比草腐型菇渣的要高;据研究木屑、稻壳经过腐熟处理后,它们的总含碳量是减少的,本试验中各种菇渣随着发酵腐熟其含碳量也呈减少趋势,其原因可能是在自然堆置过程中,堆料中大分子有机物质通过微生物的代谢而消耗,一部分被降解为较为稳定的小分子有机物,进而形成腐殖质,另一部分以水和CO2的形式散失。
        碳氮比对于蘑菇培养料是一个重要的指标。通常双孢蘑菇栽培料的碳氮比在16~18∶1,木腐菌在33~35∶1。C/N是评价和判断堆料腐熟程度的一项重要指标。本试验可以看出草腐型菇渣随着腐熟程度已经不再变化,说明其稳定性很好,这可能与草腐型双孢蘑菇培养料的制作过程有关,双孢蘑菇培养料以麦草和鸡粪为主,并且经过隧道一、二次发酵,培养料性质稳定,再经过蘑菇菌丝体分解利用,更适合于制作植物生长基质,但其较高的EC值还需要注意。
        本试验测定菇渣的重金属含量,结果表明:菇渣中重金属Zn的风险较大,As有一定风险;其中草腐型菇渣中As、Cr、Zn含量过高可能跟鸡粪有关;也可能与原料配方中的矿质辅料有关。木腐型菇渣中Zn含量普遍偏高,可能跟木腐型菇渣的原料配方有关。但总体上危害较大的镉Cd和铅Pb含量都没有超标。

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