高瑜，王真珍，尚秉众，宋锦浩，贺晓龙，姜文婷，陈国梁*
（1.延安大学 生命科学学院；
2.陕西省红枣重点实验室，陕西 延安 716000）
中国黑木耳种植区域广泛，大部分省市均有栽培，但主要种植区域集中在东北及中东部地区。2018年仅黑龙江和吉林两省木耳产量（干品）为47.6万t，占全国总产量的70.62%，产菌渣约200万t［1］。随着黑木耳产业的快速发展，加剧了木材资源的消耗，进一步激化“菌林”矛盾，进而推动生产原料-木屑价格的持续上涨。同时产生的菌渣不当处理，将给环境保护带来极大的压力，也给生产企业带来负担［2-4］。目前，对菌渣开发再利用的研究主要在肥料［5］、饲料［6］、配料/基质［7-8］、燃料［9-11］、修复/吸附材料［12-19］、提取原料等方面［20-22］，且大都停留在实验室阶段或在生产中能够应用得极少，致使菌渣的实际产出量远大于实际使用量［4，23-26］。为此，用黑木耳菌渣替代栽培料中的木屑并进行机械化制袋，开展工厂化栽培黑木耳试验，探索黑木耳菌渣循环再利用及其添加量对输送机、打包机等设备的影响，为利用菌渣进行工厂化生产提供示范，推动食用菌产业健康发展奠定基础。
1.1 供试菌株
东北地区主栽黑木耳菌株品种“黑威2号”由黑龙江省科学院微生物研究所提供。
1.2 栽培原料及栽培基质
黑木耳菌渣由拜泉县鑫鑫菌业有限公司提供；
杂木屑购自内蒙古阿荣旗林场；
麦麸购自海伦市自强粮食加工有限公司；
石膏和白灰购自佳木斯市石化建筑材料有限公司。栽培基质配方对照组编号为CK、实验组编号为T1，T2，T3，T4，T5（用菌渣代替CK中木屑质量的10.0%、20.0%、30.0%、40.0%、50.0%），具体成分的质量百分比含量（简称含量）见表1。
表1 黑木耳栽培基质各成分的含量表
2.1 培养基质基本营养成分测定
参照GB/T 6192—2008［27］，以黑木耳菌渣和CK测定其总氮、总碳含量。
2.2 菌渣添加量对生产设备工作影响测试
将培养料进行工厂机械自动化制作菌包，通过观测设备连续工作时间、菌包制作量及维护时间等确定其对设备工作的影响，测试在拜泉县鑫鑫菌业有限公司完成。
2.3 黑木耳栽培试验
每组配方制备1 000袋。按常规方法进行黑木耳栽培试验，从中随机选取一定数量的菌袋进行下列指标测量统计，栽培试验在拜泉县鑫鑫菌业有限公司完成。
2.3.1 菌丝生长情况观测
1）菌丝生长势与生长速度观测：生长势用目测法以菌丝的密度、粗细和颜色为观测点进行；
以菌种萌发起始至菌丝长出袋壁的时间作为菌丝生长速度进行测量，期间以固定间隔时间将菌包横切测量菌丝的生长半径，求其平均值。
2）透壁、满袋时间测量：透壁时间以菌种萌发到菌丝长至袋壁的平均时间计；
满袋时间以接种到菌丝全部长满菌袋培养料的平均时间计。
基于上述实验结果，以下仅对T1、T2、T3配方进行实验。
2.3.2 生长周期及子实体形态观测
每组随机抽取10袋菌包，生长周期（含满袋、出芽、采摘、转潮等环节）以接菌到出菇结束的平均时间计。随机抽取50个子实体，观测耳片横/竖径、厚度，耳片筋脉及其边缘光滑度等子实体形态。
2.3.3 产量、生物转化率及出芽数测量
每组随机抽取50个菌包，采收三茬耳并按照下式计算产量和生物转化率：产量/g=平均出耳数×单耳平均重量；
生物转化率%=子实体鲜品产量/培养料干重×100%；
出芽数为三茬耳的子实体平均数。
2.4 子实体营养成分、氨基酸及矿物质含量测定
基于上述实验结果，只将CK与T2配方生产的子实体送由华测检测认证集团股份有限公司，参照国标进行相关物质含量测定。
3.1 菌渣营养成分
菌渣中总氮、总碳含量分别为5.08%、40.52%，与CK相比分别低0.17%，2.32%，无显著差异，可部分替代木屑栽培黑木耳试验。
3.2 菌渣添加量对菌包自动化制作的影响
与CK相比，菌渣添加量≤T3时设备连续工作时间、菌包制作量及维护时间无明显变化，而添加量在T4、T5时设备连续工作时间依次减少240 min、360 min，菌包制作量每台每天依次减少1 200袋，2 400袋，维护时间每天平均延长30 min、60 min，与对照均存在显著差异（表2）。可见，仅从设备使用考虑，菌渣添加量应以T3为上限。
表2 菌渣添加量对机械自动化制作菌包的影响
3.3 菌丝生长情况
菌丝的生长势与CK相比，T1、T2、T3无明显差异，但从T4开始减弱，T5最弱；
菌丝满袋时间在30 d~47 d之间（表3）且随菌渣的添加量增加先缩短后延长，与CK相比差异显著。其中满袋时间T2最短（30 d），T5最长（47 d）。可见菌渣添加量对菌丝生长势和菌包满袋时间均有影响。菌丝透壁时间在14~24 d，随菌渣添加量的增加呈先缩短后延长的趋势，T2最短（14 d），T5最长（24 d）；
菌丝生长速度在0.15~0.35 cm/d之间，随菌渣添加量的增加呈先上升后下降趋势（图1）。在4~16 d，菌丝生长速度T1~T3均快于CK，T4、T5慢于CK。综合比较T2的透壁时间最短、生长速度最快。可见仅从菌丝生长情况看，黑木耳菌渣可作为黑木耳栽培培养料再利用，且添加含量≤30%时均可促进其菌丝生长。
表3 不同培养基质上黑木耳菌丝的生长情况
图1 不同培养基质上黑木耳菌丝透壁时间及生长速度对比图
3.4 菌渣添加量对生长周期及子实体形态的影响
菌丝封口时间6~10 d且随菌渣添加量的增加呈上升趋势，其中CK时间最短（6 d）；
出耳线时间9~15 d，出芽时间11~18 d，开片时间26~32 d，生长周期145~171 d，4个环节中T2用时均最短，较CK分别少6 d、7 d、6 d、26 d（表4），且随菌渣添加量的增加均呈先缩短后延长的趋势。菌渣对黑木耳菌丝封口、出耳线、出芽、开片时间及生长周期均有显著影响，综合分析T2组较优。
生产的鲜耳片横、纵径，厚度分别为33.9~36.5 mm、46.0~48.7 mm、1.16~1.44 mm。其中纵横径T2最长，厚度T2与T3最厚，与CK横径、纵径、厚度相比差异显著（表5）。T2、T3鲜耳筋脉多于T1和CK，鲜耳边缘光滑度CK优于T1、T2、T3。
3.5 菌渣添加量对产量、生物转化率及出芽的影响
鲜黑木耳产量在537.63~588.67 g/袋，生物转化率89。66%~98.08%之间，出芽数132.80~167.33个/袋，且随菌渣添加量的增加均呈先上升后下降的趋势（表6）。其中产量、生物转化率、出芽个数均T2最高，综合分析T2较优且与CK、T1、T3存在显著差异。
表4 不同培养基质上黑木耳生长情况分析表
表5 不同培养基质上黑木耳子实体形态统计分析表
表6 不同培养基质上黑木耳产量、生物转化率及出芽数统计分析表
3.6 子实体营养成分、氨基酸及矿物质含量
经测定蛋白质、脂肪、粗多糖、氨基酸总量、粗纤维等5种营养成分发现，脂肪、粗纤维含量CK和T2相同，蛋白质T2比CK略低外，粗多糖、氨基酸总量高于CK（表7）。菌渣添加提高了多糖和氨基酸含量。
表7 两种培养基质上的黑木耳营养成分含量
黑木耳子实体共检出15种氨基酸，其中有7种必需氨基酸（表8）。15种氨基酸含量均T2>CK，表明氨基酸没有因为加入黑木耳菌渣而降低，反而略有提高且呈鲜味的谷氨酸和天冬氨酸含量最高。
表8 两种培养基质上的黑木耳氨基酸含量
通过对铝、钙和铁矿质元素进行检测分析，发现CK与T2的黑木耳中铁、钙和铝的含量相当，无差异（表9）。
表9 两种培养基质上黑木耳矿质元素含量
3.7 经济效益分析
黑木耳菌渣成本50元/t，木屑的价格600元/t，劳工费用每10 d约0.046元/袋。T2菌渣代替木屑的量20%，较CK生长周期缩短约26 d，产量平均增加51 g/袋。因此T2较CK产值增加0.38元，生产成本降低0.32元，净利润增加0.70元/袋（表10）。
表10 两种培养基质上黑木耳生产经济效益核算表
研究表明，用黑木耳菌渣替代39%~40%的木屑进行人工制作菌包栽培黑木耳是可行的且效果最 佳［25，27］。但是，当其添加量大于木屑质量的30.0%时，由于受其黏附作用使得机械设备连续工作时间、菌包制作量依次变小，机械维护时间延长，对自动化制作菌包有显著影响。再从菌丝生长势、满袋时间、透壁时间、生长速度等情况看，添加含量≤30%的木屑时均有促进作用。因此，综合设备使用效率及菌丝生长情况，在后续实验中仅选择了T1、T2、T3三种配方进行相关参数测试。结果3种配方对黑木耳的生长周期、产量、生物转化率、出芽及子实体形态等均有显著影响。综合衡量，T2配方不仅不影响机械设备使用效率、还缩短了生产周期，而且产量、生物转化率、出芽个数T2均最高。同时，T2配方所生产的子实体的基本营养成分、矿质元素及氨基酸含量较CK均未降低，子实体形态无明显变化，故可作为菌渣再利用工厂化生产黑木耳的优选配方。
通过自动化制包实验发现，当黑木耳菌渣添加量≤30%时，生产设备可正常运行，同时在生长周期、产量、生物转化率与出芽数及子实体形态等方面均显著好于对照。所生产的黑木耳子实体的基本营养成分、矿质元素及氨基酸含量与对照均无显著差异。进一步就其经济效益与CK相比：T2配方生产周期缩短26 d，平均鲜耳产量提高51.04 g/袋、原料成本降低0.10元/袋、产值增加0.38元/袋、人工费用节约0.12元/袋，在提高劳工效率、物资周转率及降低能耗（水、电等）、物质折旧等方面可节约0.10元/袋。综合衡量，T2配方（木屑65.20%、黑木耳菌渣16.30%、豆饼3.00%、麸皮13.00%、轻质碳酸钙1.50%、白灰1.00%）可作为工厂化生产黑木耳的优良配方，即利用黑木耳菌渣部分替代20%的杂木屑进行工厂化栽培黑木耳是可行的。该研究为菌渣工厂化生产再利用提供了范例，可有效降低菌渣污染环境的风险，缓解原材料市场供不应求的现状，扩大自然条件下的黑木耳的栽培区域，为食用菌的绿色、环保、可持续发展奠定基础。
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