一种香菇菌糠粗纤维降解方法

1.本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种香菇菌糠粗纤维降解方法。


背景技术：

2.据中国食用菌品种协会统计，2018年我国香菇产量1043.2万吨，是产量最大的品种，而每生产1kg的食用菌约产生3.25-5kg的菌糠，粗略计算我国每年可产生约3206-4932万吨的香菇菌糠。香菇菌糠是香菇采摘后废弃的香菇培养基，主要由菌丝体、木屑、棉籽壳、秸秆等组成，含有大量的粗纤维、木质素、多糖等成分。香菇菌糠一般废弃处理不仅造成环境污染，还有资源的浪费。
3.由于种植香菇的培养基主要由植物性的物质组成如栎树、棉籽粕等组成；其经过香菇菌丝体降解处理后，其纤维成分得到部分降解；但是仍含有大量的粗纤维，而纤维成分只有经过微生物降解生成多糖和寡糖才更利用生物消化吸收。因此，合理的利用香菇菌糠，实现其资源化，首先要降解其纤维含量。
4.目前我国每年大概可产生3206-4932万吨的香菇菌糠，目前主要的处理方式为作为燃料进行燃烧，或者简单粉碎归田，其经济价值不高，没有很好的实现资源化利用。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种香菇菌糠粗纤维降解方法。
6.一种香菇菌糠粗纤维降解方法，包括采用热带假丝酵母菌对香菇菌糠粗纤维进行降解。
7.进一步地，如上所述的方法，包括以下步骤：
8.步骤1：收集香菇菌糠样品；
9.步骤2：将香菇菌糠样品粉碎成粉末；
10.步骤3：接种所述热带假丝酵母菌在所述粉末上；
11.步骤4：进行固体发酵。
12.进一步地，如上所述的方法，步骤2包括：将香菇菌糠样品暴晒、烘干，用粉碎机粉碎，过40目筛。
13.进一步地，如上所述的方法，步骤4中固体发酵时，发酵温度为25℃-37℃；发酵底物含水量为40％-80％；发酵时间为8-14天。
14.进一步地，如上所述的方法，发酵条件为25℃/40％底物含水量或者30℃/65％底物含水量，发酵10天。
15.进一步地，如上所述的方法，所述步骤3包括：把106cfu/g的热带假丝酵母菌菌液均匀的喷洒在香菇菌糠粉末上面混匀搅拌来进行接种。
16.进一步地，如上所述的方法，为了更充分的进行混匀，首先把菌液加入到调节水分的水中，然后再均匀的喷洒在香菇菌糠粉末。
17.有益效果：
18.(1)热带假丝酵母菌是从长期饲喂海藻多糖的健康家禽肠道微生物中分离到的优势微生物，具有相对安全和利用植物多糖的能力。(2)热带假丝酵母菌能够产生耐高温木聚糖酶(xylanase)、内切葡聚糖酶(endoglucanase)和β-葡糖苷酶(β-glucosidase)等，可以降解香菇菌糠纤维组分的能力。(3)此菌种可以很好的附着在植物多糖上面。因此，热带假丝酵母菌前处理后的香菇菌糠，整体可以作为饲料原料进行安全使用；发酵成本低；根据使用目的不同，假丝酵母菌对香菇菌糠进行前处理后可以结合其它物理或化学的方法，能够更好的降解其难降解纤维成分。
19.本发明提供的降解方法，实际上是利用微生物的前处理，制成原料，后续在经过一定手段的加工后，可用于禽畜饲料或土壤改良剂。具体地，大部分牲畜缺乏纤维素酶，食用菌生长过程中能分泌出对纤维素和木质素有较强分解能力的胞外酶，同时结合热带假丝酵母菌产生的生物酶与饲料的其它组分结合，可优化禽畜饲料的成份。此外，我国每年都需要使用大量的肥料，长期使用大量的化学肥料容易造成土壤板结甚至严重恶化。香菇菌糠质地疏松透气，含有多种有机物和矿质元素，在土壤中能被分解成增强土壤透气性的腐殖质，可避免土壤板结。因微生物前处理后，菌糠中纤维素和木质素已被大量降解，它作为一种有机肥添加后还可提高农作物的抗病能力，提高农作物的品质，是很好的“土壤改良剂”。
20.本发明通过将106cfu/g的热带假丝酵母菌菌液均匀的喷洒在香菇菌糠粉末上面混匀搅拌来进行接种。而且，为了更充分的进行混匀，首先把菌液加入到调节水分的水中，然后再均匀的喷洒在香菇菌糠粉末，这样可以让菌液能够更多的接触到香菇菌糠粉末。
21.本发明采用发酵条件为25℃/40％底物含水量或者30℃/65％底物含水量的原因在于：低温条件发酵要采用相对较低的含水量；相对较高温度发酵时采用相对较高的水分含量，利于发酵的进行和发酵品质的保证。
附图说明
22.图1为热带假丝酵母菌在发酵植物多糖上附着的扫描电镜图(圈表明菌体)；
23.图2为热带假丝酵母菌在香菇菌糠不同温度、不同含水量固体发酵条件下的活菌数曲线图；
24.其中，(a)为在25℃下不同含水量固体发酵条件下的活菌数曲线图；(b)为在30℃下不同含水量固体发酵条件下的活菌数曲线图；(c)为在37℃下不同含水量固体发酵条件下的活菌数曲线图；(d)为在40％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的活菌数曲线图；(e)为在65％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的活菌数曲线图；(f)为在80％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的活菌数曲线图；
25.图3为热带假丝酵母菌在香菇菌糠不同温度、不同含水量固体发酵条件下的ph变化曲线图；
26.其中，(a)为在25℃下不同含水量固体发酵条件下的ph变化曲线图；(b)为在30℃下不同含水量固体发酵条件下的ph变化曲线图；(c)为在37℃下不同含水量固体发酵条件下的ph变化曲线图；(d)为在40％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的ph变化曲线图；(e)为在65％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的ph变化曲线图；(f)为在80％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的ph变化曲线图；
27.图4为热带假丝酵母菌在香菇菌糠不同温度、不同含水量固体发酵条件下的粗纤维变化曲线图；
28.其中，(a)为在25℃下不同含水量固体发酵条件下的粗纤维变化曲线图；(b)为在30℃下不同含水量固体发酵条件下的粗纤维变化曲线图；(c)为在37℃下不同含水量固体发酵条件下的粗纤维变化曲线图；(d)为在40％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的粗纤维变化曲线图；(e)为在65％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的粗纤维变化曲线图；(f)为在80％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的粗纤维变化曲线图；
29.图5为热带假丝酵母菌在香菇菌糠不同温度、不同含水量固体发酵条件下的还原糖含量变化曲线图；
30.其中，(a)为在25℃下不同含水量固体发酵条件下的还原糖含量变化曲线图；(b)为在30℃下不同含水量固体发酵条件下的还原糖含量变化曲线图；(c)为在37℃下不同含水量固体发酵条件下的还原糖含量变化曲线图；(d)为在40％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的还原糖含量变化曲线图；(e)为在65％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的还原糖含量变化曲线图；(f)为在80％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的还原糖含量变化曲线图；
31.图6为热带假丝酵母菌在香菇菌糠不同温度、不同含水量固体发酵条件下的dpph氧化自由基清除能力曲线图；
32.其中，(a)为在25℃下不同含水量固体发酵条件下的dpph氧化自由基清除能力曲线图；(b)为在30℃下不同含水量固体发酵条件下的dpph氧化自由基清除能力曲线图；(c)为在37℃下不同含水量固体发酵条件下的dpph氧化自由基清除能力曲线图；(d)为在40％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的dpph氧化自由基清除能力曲线图；(e)为在65％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的dpph氧化自由基清除能力曲线图；(f)为在80％含水量、不同温度条件下固体发酵条件下的dpph氧化自由基清除能力曲线图；
33.图7为本发明香菇菌糠粗纤维降解方法流程图。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.如图7所示，本发明提供一种香菇菌糠粗纤维降解方法，该方法包括以下步骤：
36.步骤1：收集香菇菌糠样品；
37.步骤2：将样品粉碎成粉末；
38.步骤3：接种所述热带假丝酵母菌在所述粉末上；
39.步骤4：进行固体发酵。
40.其中，所述步骤2包括：将香菇菌糠样品暴晒、烘干，用粉碎机粉碎，过40目筛。步骤4中固体发酵时，发酵温度为25℃-37℃；发酵底物含水量为40％-80％；发酵时间为8-14天。发酵条件为25℃/40％底物含水量或者30℃/65％底物含水量，发酵10天。所述步骤3包括：把106cfu/g的热带假丝酵母菌菌液均匀的喷洒在香菇菌糠粉末上面混匀搅拌来进行接种。
为了更充分的进行混匀，首先把菌液加入到调节水分的水中，然后再均匀的喷洒在香菇菌糠粉末。如图1所示，微生物发酵的前提是使用的微生物能够很好的粘附在发酵物质上。电镜照片显示使用菌株不仅能够很好的粘附在发酵物质表面还能观察到菌体出牙生长。
41.本发明首先使用分离自长期饲喂植物多糖的肉鸡肠道中分离的一株热带假丝酵母菌，此菌株显示出较强的纤维降解能力。利用传统的固体发酵方式，对此菌株在不同发酵温度和不同含水量条件下对香菇菌糠的纤维降解能力进行测试，通过评估活菌数、ph以及粗纤维含量的变化，初步确立了热带假丝酵母菌对香菇菌糠的最适发酵条件。试验主要考虑发酵温度、发酵底物含水量、发酵时间对香菇菌糠纤维的降解能力。发酵温度设定为：25℃、30℃、37℃；发酵底物含水量设定为40％、65％、80％；发酵时间设定为14天，其中每2天检测活菌数和ph,在第2天、第4天、第10天检测粗纤维含量。
42.实验方法：
43.(1)香菇菌糠固体发酵:试验采取3
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3试验设计，以热带假丝酵母菌作为发酵菌株，接种量为106cfu/g干物质，发酵温度分别为25℃、30℃、37℃，lec含水量分别为40％、65％、80％，发酵时间为14天，每隔2天采集样品，测定菌数、ph，再将部分样品置于65℃烘箱中烘干，用于测定纤维素、总糖、还原糖的变化。
44.(2)活菌数检测:将1g样品加入到9ml灭菌蒸馏水中，充分混匀后，静置1分钟，按照10倍比例对样品进行稀释，用ym琼脂培养基在不同温度条件下培养24小时，测定活菌数。
45.(3)ph检测:将1g样品加入到9ml灭菌蒸馏水中，充分混匀后，静置5分钟，用ph仪(phs-3e,inesa scientific instrument co.ltd,上海)测量ph值。
46.(4)粗纤维检测:首先配置0.13mol/l的硫酸溶液、0.23mol/l的氢氧化钾溶液、0.5mol/l的盐酸溶液。首先将样品粉碎过筛至10-40目。将过筛的样品，放入玻璃或者金属器皿，放入鼓风干燥箱，在105℃的环境下烘干4个小时，将烘干后的样品放入干燥皿中，放凉至少30分钟。秤取1g样品，标记滤袋，将装入样品的滤袋封口后放入丙酮寖泡去除样品中的脂肪。再次向玻璃烧杯中倒入足量的0.5mol/l的盐酸溶液，在通风橱中放置20分钟，倒掉盐酸溶液后静置10分钟。按照纤维测定仪标准程序，对发酵香菇菌糠样品进行酸碱消煮。取出样品，用丙酮、盐酸溶液依次浸泡后，将所有滤袋均匀的放入鼓风干燥箱中，105℃烘干4个小时，放凉30分钟后，将滤袋放入坩埚中，然后将坩埚放入马弗炉中，550℃灰化4小时，放凉，称重计算。
47.(5)还原糖检测:
48.(6)抗氧化活性检测：
49.实施例1：
50.热带假丝酵母菌在香菇菌糠固体发酵条件下生长活性
51.发酵菌株生长活性是衡量微生物在特定培养基条件下发酵性能的重要指标。如图2所示，在25℃和30℃发酵条件下，热带假丝酵母菌可以从105cfu/g上升107cfu/g，活菌数增加100倍。其中发酵底物不同含水量对此菌的生长活性影响不明显。在37℃发酵条件下，在发酵前期此菌生长缓慢，中期生长迅速，其中在40％含水量条件下，此菌最先达到107cfu/g的活菌含量。在发酵底物不同含水量条件下，相较于37℃发酵条件，25℃和30℃发酵条件更适于热带假丝酵母菌在香菇菌糠培养基环境下生长。
52.实施例2：
53.热带假丝酵母菌在香菇菌糠固体发酵条件下ph变化
54.发酵菌株生长环境ph变化是衡量微生物在特定培养基条件下发酵性能的另一重要指标。如图3所示，在不同发酵温度、发酵底物含水量和不同发酵时间下对ph值进行了测定。结果显示，香菇菌糠发酵底物呈弱酸性(ph＝4.0)。只有在37℃发酵条件下，40％的含水量能够降低发酵底物ph环境。
55.实施例3：
56.热带假丝酵母菌在香菇菌糠固体发酵条件下粗纤维含量
57.此发明的主要目的为利用分离得到的热带假丝酵母菌通过固体发酵条件的优化得到最适降解香菇菌糠粗纤维的发酵条件。粗纤维含量的变化是衡量此发酵菌株在特定培养基条件下发酵性能的最重要指标。如图4所示，结果显示，香菇菌糠的粗纤维含量在27～28％。在25℃发酵条件下,发酵底物含水量越低，其纤维降解能力越出色，其中在40％含水量条件下粗纤维含量从27-28％降低到23-24％，降低了11-15％。在30℃和37℃发酵条件下,40％含水量条件都降低了香菇菌糠的纤维含量，但是没有在25℃发酵条件明显。在40％和65％发酵底物含水量条件下，相较于在30℃和37℃发酵条件，在25℃发酵条件能更好的降低香菇菌糠粗纤维含量。整体上，在25℃，40％的发酵底物含水量条件下热带假丝酵母菌能够更好的降解香菇菌糠中的粗纤维。
58.实施例4：
59.热带假丝酵母菌在香菇菌糠固体发酵条件下还原糖含量
60.如图5所示，随着发酵的进行，在25℃条件下，60％的底物含水量，还原糖含量逐步增加，在发酵10天时还原糖含量接近30mg/g。40％的底物含水量条件下，还原糖含量轻微增加；80％的底物含水量条件下，还原糖含量几乎不变；在30℃条件下，不同底物含水量发酵产物的还原糖含量全部增加，其中40％的底物含水量条件下，还原糖含量增加最为明显；在37℃条件下，80％的底物含水量发酵产物的还原糖含量在发酵第10天增加最多。反之，在相同含水量条件下，发酵温度越高，产生的还原糖含量越多。
61.实施例5：
62.热带假丝酵母菌在香菇菌糠固体发酵条件下抗氧化活性
63.如图6所示，dpph氧化自由基清除能力结果表明，相对于25℃和37℃,30℃/40％或50％的底物含水量发酵产物的抗氧化活性在发酵的第二天最高接近60％。在相同含水量条件下，30℃发酵处理，在发酵的前期(第二天和第四天)抗氧化活性相对较强。
64.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。