食用菌培养基巨菌草纤维材料的再利用_黄广华.pdf

食用菌培养基巨菌草纤维材料的再利用黄广华1，陈瑞英2*（1.漳州职业技术学院，福建 漳州363000；2.福建农林大学，福建 福州350002）摘要：以灵芝菌草、香菇菌草为食用菌培养基，分析其被食用菌吸收前后纤维素、半纤维素、木质素、灰分和抽出物含量的变化，结果表明：巨菌草成分不同程度地被食用菌吸收后，巨菌草基数减少，使得培养基巨菌草成分含量的百分数有升有降.灵芝菌草、香菇菌草综纤维素增加 0.94%、0.25%，纤维素增加 0.17%、0.06%，半纤维素增加 0.77%、0.19%，木质素减少0.66%、0.52%，灰分含量增加1.09%、0.91%，各抽出物也有少许变化.巨菌草培养基废料各化学成分变化量相对较少，仍然具有作为非木材纤维制浆造纸、纤维板等潜在开发和再利用的价值，为巨菌草的高效利用提供理论依据.关键词：巨菌草；香菇；灵芝；纤维素；半纤维素；木质素；灰分中图分类号：TS721文献标识码：A文章编号：1673-9329（2023）03-0051-05巨菌草（Pennisetum sp）原产于非洲，1983年由福建农林大学菌草研究所所长林占熺从国外引进选育，如今在中国大面积栽培.巨菌草喜温暖、湿润及光照充足的环境，喜肥沃的土地，不耐旱、不耐涝.巨菌草植株高大，抗逆性强，不易倒伏，生长速度快，一年可长57 m，产量高，每年可达525t/hm2的鲜草产量1-2，巨菌草纤维宽度约为30 mm，长度约为1.48 mm，纤维素含量可达到2535，除了作为饲料、食用菌培养基以外也是一种非常好的纤维素原材料3.目前巨菌草在食用菌培养、纤维板、制浆造纸、生物质发电、制造乙醇等领域均有应用3-4.在巨菌草的性能和有效利用方面许多学者进行了广泛的研究5-7，但对于巨菌草的化学成分研究较少，对培养过食用菌的巨菌草化学成分的研究未见报道.本研究通过分析食用菌培养前后巨菌草化学成分的变化，为食用菌培养基巨菌草纤维材料的再利用以及巨菌草的高效利用提供理论依据.1实验材料、设备和方法1.1实验材料各种巨菌草均由国家菌草工程技术研究中心提供，将准备好的原生巨菌草和作为香菇、灵芝培养基的巨菌草用手锯锯成小段，再放入粉碎机中粉碎，用筛子筛出40-60目的原料，分别装入密封袋中备用.实验中，将原生巨菌草、香菇培养基的巨菌草和灵芝培养基的巨菌草分别用巨菌草、香菇菌草和灵芝菌草表示.收稿日期：2023-03-20基金项目：国家自然科学基金（30271057）；漳州职业技术学院科研资助项目（ZZY2021B098）作者简介：黄广华（1971-），男，福建上杭人，漳州职业技术学院副教授，研究方向为建筑装饰及木材科学与技术.*通讯作者：陈瑞英（1957-），女，福建福清人，福建农林大学教授，博士生导师，研究方向为木材科学与技术.第 41 卷第 3 期2023 年 6 月凯里学院学报Journal of Kaili UniversityVol.41 No.3Jun.2023511.2实验试剂及设备实验试剂主要有蒸馏水、氯化钡溶液、乙酸溶液、甲基橙试剂、盐酸溶液、乙醚、苯、乙醇、硝酸、亚氯酸钠、冰醋酸和浓硫酸等，试验中所用试剂均为分析纯.实验设备主要有可控温烘箱（DHG-9246A，上海精宏实验设备有限公司），干燥器（AB-415262162，无锡德凡仪器有限公司），感量0.000 1 g的分析天平（JA1004，杭州万特衡器有限公司），瓷坩埚或铂坩埚30 mL或50 mL（济南中波特特种陶瓷有限公司），回流冷凝装置250 mL（南京銮玉化玻仪器有限公司），恒温水浴（HH-2，常州润华电器有限公司），索式抽提器150 mL或250 mL（上海满贤经贸有限公司）.1.3实验方法将三种巨菌草的实验材料各取30份进行实验，结果取平均值，经数据统计分析，变异系数均小于1，结果可靠.巨菌草原料的试样按国标GB/T 2677.1-1993进行，纤维素含量按照硝酸乙醇法测定8，综纤维素含量按GB/T 2677.10-1995进行测定，半纤维素含量通过综纤维素减去纤维素的含量测定，木质素含量按GB/T35818-2018进行测定，灰分含量按GB/T2677.3-1993进行测定.抽出物含量的测定按不同溶剂（水、1%氢氧化钠、苯醇）分别采用 GB/T2677.4-93、GB/T2677.5-1993和GB/T 2677.6-94进行测定.2实验结果与分析2.1巨菌草、灵芝菌草和香菇菌草外观图1为用锯成小段的巨菌草，图2和3分别为香菇菌草和灵芝菌草.把小段巨菌草放入粉碎机中粉碎，用筛子筛出40-60目的原料，分别进行香菇和灵芝栽培.图1 巨菌草外观图图2 灵芝菌草外观图图3 香菇菌草外观图2.2综纤维素、纤维素、半纤维素、木质素和灰分含量分析巨菌草、灵芝菌草、香菇菌草三者的综纤维素、纤维素、半纤维素、木质素和灰分的主要化学成分测定结果如表1.表1巨菌草、灵芝菌草和香菇菌草主要成分含量比较试 样巨菌草变异系数%灵芝菌草变异系数%香菇菌草变异系数%综纤维素/%38.5310.5238.7820.2139.4728.03纤维素/%23.8818.4323.9423.4524.0518.63半维素/%14.6531.2714.849.5515.4225.11木质素/%7.1425.886.6214.096.4819.20灰分/%4.4629.515.5521.335.3730.21注：变异系数小于1，数据可靠.52从表1中可以看出，巨菌草、灵芝菌草、香菇菌草三者主要成分含量为纤维素半纤维素木质素，巨菌草植物原料的化学组分中以纤维素、半纤维素为主.灵芝菌草、香菇菌草纤维素、半纤维素比例较巨菌草略有增加，综纤维素、纤维素、半纤维素这三种成分的含量均是巨菌草灵芝菌草灵芝菌草香菇菌草，三者的灰分含量灵芝菌草香菇菌草巨菌草.灵芝菌草和香菇菌草的纤维素、半纤维素、木质素、灰分等均被食用菌不同程度的吸收，因食用菌培养后巨菌草基数减少，所以部分成分含量的百分数不降反升.其中，木质素吸收最多，纤维素、半纤维素、灰分吸收相对少些.表现为：纤维素、半纤维素、灰分含量上升，木质素含量下降.灵芝菌草的综纤维素、纤维素、半维素占比分别比巨菌草增加 0.25%、0.06%、0.19%；木质素减少0.52%.香菇菌草的综纤维素、纤维素、半维素占比分别比巨菌草增加0.94%、0.17%、0.77%，木质素减少0.66%.相对于巨菌草的灰分含量，灵芝菌草的灰分含量增加1.09%，香菇菌草的灰分含量增加0.91%.2.3抽出物含量分析原料的抽出物种类很多，如无机盐、糖类、植物碱、色素、黏液、淀粉、果胶质、单宁、脂肪、脂肪酸、树脂、树脂酸等，因抽出物与溶剂的相溶性不同，在不同溶剂下，抽出物溶出的程度不同9.植物纤维原料一般采用水、有机溶剂、碱等为抽提介质，如冷水法、热水法、1%NaOH法、有机溶剂法（苯-乙醇），在一定条件下测出各项抽出物的含量.通过实验测得巨菌草、灵芝菌草、香菇菌草三者的冷水抽出物、热水抽出物、1%NaOH抽出物、苯-乙醇抽出物含量，结果如表2.表2巨菌草、灵芝菌草和香菇菌草抽出物含量比较巨菌草变异系数%灵芝菌草变异系数%香菇菌草变异系数%冷水/%5.0918.365.4220.565.1119.52热水/%18.1521.5320.0521.3319.5620.771%NAOH/%33.3519.4730.3328.3034.2021.31苯醇抽提/%4.0018.314.3318.473.8020.53注：变异系数小于1，数据可靠.从表2中可以看出，巨菌草、灵芝菌草、香菇菌草三者的冷水抽出物、热水抽出物含量灵芝菌草香菇菌草巨菌草，而三者中1%NaOH抽出物含量香菇菌草巨菌草灵芝菌草，苯醇抽出含量灵芝菌草巨菌草香菇菌草.食用菌培养后，巨菌草抽出物不同程度地被食用菌吸收.因食用菌培养后巨菌草基数减少，所以，部分成分含量的百分数不降反升.与巨菌草相比，灵芝菌草冷水抽出物高出 0.33%，热水抽出物高出 1.9%；香菇菌草冷水抽出物高出 0.02%，热水抽出物高出1.41%.3实验结果与讨论研究表明，巨菌草培养基因其成分不同程度地被食用菌吸收后，基数减少，使得培养基各成分含量的百分数有升有降，但总体变化不大.灵芝菌草、香菇菌草较巨菌草，其化学成分变化为：巨菌草、灵芝菌草、香菇菌草的综纤维素纤维素半纤维素木质素，灵芝菌草、香菇菌草较巨菌草的综纤维素、纤维素、半纤维素含量略有增加，这三种成分的含量均是巨菌草灵芝菌草香菇菌草巨菌草，相对于巨菌草，灵芝菌草的灰分含量增加1.04%，香菇菌草的灰分含量增加0.91%.巨菌草、灵芝菌草、香菇菌草三者的冷水抽出物、热水抽出物含量灵芝菌草香菇菌草巨菌草，灵芝菌草冷水抽出物提高 0.33%，热水抽出物提高 1.9%；香菇菌草冷水抽出物提高 1.9%，热水抽出物提高 1.41%；1%NaOH抽出物含量：香菇菌草巨菌草灵芝菌草，苯醇抽出含量灵芝菌草巨菌草香菇菌草.通过以上对比分析食用菌培养基巨菌草前后化学成分变化，巨菌草培养基废料的纤维素、半纤维素、木质素的含量变化均小于1%.结果表明，食用菌培养基巨菌草纤维材料在造纸、纤维板等非木质人造板的生产上是可行的，此法可以促进巨菌草的高效利用.在植物纤维中，木材生长缓慢，周期长，木质纤维材料短缺，形势严峻.国内大量优质非木质纤维如巨菌草、甘蔗渣、芦苇秆等却未得到充分利用，积极探索非木质纤维原料的充分利用，对缓解我国造纸、纤维板等人造板工业的纤维原料严重不足意义重大10.如非木质纤维板，就是用含纤维素的植物废弃物如食用菌培养后的灵芝菌草、香菇菌草、甘蔗渣、芦苇秤等，代替木质材料进行生产获得的.这些含纤维素的植物废弃物，来源广泛，价格低廉，不仅为大量植物纤维废弃物开拓了综合利用的新途径，而且为生产纤维板提供了很好的代用原料11.国际生物复合材料中心对各种生物质原料在中密度纤维板生产中的应用做了大量的研究，确保优质非木质纤维作为中密度纤维板生产原料的适用性以缓解木材供应的减少和市场的多样化12.参考文献：1林占熺.菌草学 M.北京：中国农业科学技术出版社，2003.2 沈锋，陈嘉川，杨桂花，等.巨菌草纤维特性分析及其木素结构表征 J.中国造纸，2017（3）：760-765.3林占焙.菌草技术现状及其应用前景 J 福建论坛（经济社科版），1996（Z1）：80-834李志文.巨菌草作为能源草的特性研究 J 农业工程技术（新能源产业），2013（6）：12.5卢麒麟，唐丽荣，林雯怡，等.巨菌草制备纳米纤维素及其表征 J.草业科学，2013，30（2）：301-305.6鲁南，沈锋，王胜丹，等.巨菌草的木素及半纤维素分析 J.中国造纸，2016（8）：1-5.7方智毅，王晓曦，雷雅婷，等.不同生长期绿洲一号和巨菌草制浆性能探讨 J.中国造纸，2021，40（6）：40-46.8王林风，程远超.硝酸乙醇法测定纤维素含量 J.化学研究，2011，22（4）：52-56.9李建国，张红杰，雷鸣.竹柳与两种速生阔叶木的材性和制浆性能比较 J.中华纸业，2012，33（18）：10-13.10 刘文，王浩，李政，等.积极利用非木材纤维资源解决造纸工业原料短缺问题 J.中国造纸，2021，40（3）：95-100.11 建华.非木制品纤维板生产前景可观 J.技术经济信息，1989（8）：13.12 陈玲.未来中密度纤维板（MDF）生产的原料 J.国际木业，2019，49（1）：270.责任编辑：刘红霞54Reuse ofPennisetumsp Fiber Material in Edible MushroomCultureMediumHUANG Guanghua1，CHEN Ruiying2（1.Zhangzhou Institute of Technology，Zhangzhou，Fujian，363000，China；2.Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou，Fujian，350002，China）Abstract：The contents of cellulose，hemicellulose，lignin，ash and extract were analyzed before andafter being absorbed by the edible fungi using ganoderma lucidum and mushrooms edodes as the ediblefungi media.The results showed that when the components were absorbed by edible fungi to differentdegrees，the cardinal number of Pennisetum sp decreased，making the percentage of medium Pennisetum sp content increased or decreased.its medium as ganoderma lucidum and mushrooms edodes increased by 0.94%and 0.25%.cellulose increased by 0.17%and 0.06%，hemicellulose increased by0.77%and 0.19%，lignin decreased by 0.66%and 0.52%，and ash content increased by 1.09%and0.91%.Each extract also has a little change.The reduction of chemical components of the culture medium waste was relatively small，and it still had potential development and reuse value as non-wood fiber pulp and paper making，fiberboard and so on.It provides the theoretical basis for the efficient utilization of Pennisetum sp.Key words：Pennisetum sp；mushrooms；ganoderma lucidum；cellulose；hemicellulose；lignin；ash contents55