摘要研究了猴頭菇、金針菇和平菇固態(tài)發(fā)酵杜仲葉渣和杜仲皮的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的降解變化規(guī)律。半纖維素、纖維素和木質(zhì)素在杜仲葉渣中的含量分別是 9. 83、39. 00 和 164. 67 mg/g，在杜仲皮中的含量分別是 32. 297、108. 313 和 44. 667 mg/g。杜仲葉渣中的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的質(zhì)量分數(shù)，通過猴頭菇 68 d固態(tài)發(fā)酵分別下降 55. 29%、80. 36% 和 12. 55%，通過金針菇 61 d 固態(tài)發(fā)酵分別下降 54. 68%、82. 53% 和23. 08% ，通過平菇 58 d 固態(tài)發(fā)酵分別下降 51. 35% 、40. 70% 和 57. 09% 。猴頭菇液體菌種發(fā)酵的菌絲滿瓶時間比固體菌種發(fā)酵的提高 4 d，金針菇、平菇的液體菌種與固體菌種發(fā)酵的菌絲滿瓶時間差距在 2 d 之內(nèi)。對杜仲皮木質(zhì)素的發(fā)酵降解，猴頭菇、平菇的固體菌種占優(yōu)，但金針菇兩類菌種發(fā)酵降解效果差且差異很小; 對杜仲皮纖維素的發(fā)酵降解，猴頭菇、金針菇的液體菌種占優(yōu)，但平菇 2 類菌種的發(fā)酵降解效果差且差異小; 對杜仲皮半纖維素的發(fā)酵降解，3 種食用菌的固體與液體菌種能力相當(dāng)。
杜仲( Eucommia ulmoides Oliver) 又名木棉( 木草圖經(jīng)) ，是杜仲科杜仲屬多年生落葉喬木，為我國特有的藥用植物，國家二級保護植物; 其皮和葉中含有多種藥用成分，如綠原酸、黃酮、桃葉珊瑚苷，以及多種維生素、氨基酸，豐富的鐵、鈣、鉀、鋅、鎂、硒等礦物元素。具有降血壓、抗衰老、增加肝臟細胞活性、恢復(fù)肝臟功能、增強腎細胞、通便、促進新陳代謝、增強血液循環(huán)、增強機體免疫力等藥理作用; 對高血壓，高血脂，心血管病，肝臟病，腰、關(guān)節(jié)痛，哮喘，腎虛，便秘，脫發(fā)，老年綜合癥有顯著療效，對肥胖治療亦有效果。
中藥材及其藥渣常被用來栽培食用菌。杜仲早已用來栽培食用菌: 杜仲木耳含有綠原酸、京尼平苷、京尼平苷酸等活性成分; 杜仲香菇口感鮮美，營養(yǎng)成分豐富。杜仲葉渣栽培食用菌，生長良好且有較好的生物學(xué)效率。本試驗以杜仲葉渣及杜仲皮為基質(zhì)，研究 3 種食用菌固態(tài)發(fā)酵對原料的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的降解規(guī)律。
1 材料與儀器
1. 1 材料與試劑
金針菇、猴頭菇，平菇，從杜仲葉渣廢棄物上自然生長的平菇子實體采取組織分離與純化制備; 杜仲葉渣，杜仲皮。
中性洗滌劑，蒽酮試劑，地衣酚試劑，按規(guī)范配制。葡萄糖，木糖，HCl、H2SO4等試劑為分析純。
1. 2 儀器與設(shè)備
分光光度計，數(shù)顯電熱恒溫水浴鍋，電子天平，電熱高壓滅菌鍋，生物潔凈工作臺，實驗型膠體磨。
2 實驗方法
2. 1 菌種制備
固體菌種: PDA 培養(yǎng)基，將購買或自行組織分離培養(yǎng)的菌種擴繁 2 次，然后接種到 PDA 固體培養(yǎng)瓶中。
液體菌種: 不加瓊脂的 PDA 培養(yǎng)基，分裝于錐形瓶中，滅菌，靜置冷卻，接種固體菌種，置于搖床以 80r / min 的振蕩速度培養(yǎng) 10 d，再接種到固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)瓶時濾取菌絲球，然后接種。
2. 2 培養(yǎng)基制作
杜仲皮的預(yù)處理: 杜仲皮洗凈，陽光下曝曬 2 d，粉碎，過 2 mm 樣品篩，去掉杜仲膠及粗顆粒，備用。
杜仲葉渣烘曬結(jié)合干燥至輕捏即碎，輕度粉碎成小塊( 不必太細) 。稱取干燥粉碎杜仲葉渣，按照每份杜仲葉渣的總質(zhì)量，分別加入其總質(zhì)量分數(shù) 1% 的KH2PO4和 Ca( OH)2，2% 蔗糖，以及 2% 的石膏粉，攪拌混勻。加入自來水，反復(fù)揉搓攪勻，然后以塑料膜覆蓋4 ～6 h，用前根據(jù)經(jīng)驗微調(diào)整基質(zhì)水分在 50% ～65% �；|(zhì)裝入洗凈烘干的培養(yǎng)瓶中時，要求裝料的松、緊適度，每瓶的裝料量盡可能保持。將裝料完畢的培養(yǎng)瓶放入高壓滅菌鍋，121℃滅菌 60 min，冷卻后接入菌種。每種食用菌接種 30 瓶，放入培養(yǎng)室，室溫培養(yǎng)。
2. 3 固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物制備
2. 3. 1 杜仲葉渣發(fā)酵產(chǎn)物
對葉渣培養(yǎng)瓶接入菌種進行培養(yǎng)，每日觀察菌絲長勢，及時挑出雜菌培養(yǎng)瓶。待菌絲滿瓶( 以菌絲穿透瓶內(nèi)基質(zhì)底部為標(biāo)準(zhǔn)) 后，記錄培養(yǎng)時間，隔15 天后第 1 次取樣，不同菌種的滿瓶培養(yǎng)瓶隨機取 4瓶，掏出其培養(yǎng)物并置烘箱以50 ～60 ℃烘至恒重，粉碎，過 40 目篩，保存?zhèn)溆�。�?2 次、第 3 次培養(yǎng)物的取樣，分別較前一次的取樣時間延長 15 d，取樣方式及處理方法同。
2. 3. 2 杜仲皮發(fā)酵產(chǎn)物
將不同菌類的固體菌種和液體菌種分別接入裝有杜仲皮基質(zhì)的培養(yǎng)瓶，觀察菌絲長勢，及時挑出雜菌培養(yǎng)瓶。待菌絲滿瓶后，記錄培養(yǎng)時間，隔 20天后取樣，每類菌的液體、固體菌種培養(yǎng)瓶每次各取4 瓶，樣品的后續(xù)處理方法同葉渣發(fā)酵培養(yǎng)產(chǎn)物的。
2. 4 纖維素、半纖維素和木質(zhì)素質(zhì)量分數(shù)測定
參照王玉萬的定量分析方法，即: 中性洗滌劑法、2 mol/L HCl 水解法、體積分數(shù) 72% H2SO4水解法、地衣酚比色定糖法和蒽酮比色定糖法，綜合應(yīng)用。
2. 4. 1 纖維素、半纖維素質(zhì)量分數(shù)測定的標(biāo)準(zhǔn)曲線
2. 4. 1. 1 木糖標(biāo)準(zhǔn)曲線
稱取 0. 100 g 在 90 ℃ 烘至恒重的木糖，溶于少量蒸餾水，移至 1 000 mL 容量瓶中，定容，得質(zhì)量濃度為 100 μg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)液。此標(biāo)準(zhǔn)液以蒸餾水稀釋后得到質(zhì)量濃度分別為 0、5、10、15、20、25 μg/mL 的稀釋液。在刻度試管中加入2 mL 標(biāo)準(zhǔn)液的稀釋液與8 mL 地衣酚試劑，混勻后在沸水浴中保持 20 min，冷水快速冷卻至室溫，掃描波長并測定吸光度，同時做空白試驗。掃描顯示在 666 nm 處有吸收波長。以木糖檢測濃度( Y1) 為橫坐標(biāo)，666 nm 處的吸光度( X1) 為縱坐標(biāo)，作標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程: Y1=0. 045 3 X1+ 0. 052 7，Ｒ12= 0. 999 6。
2. 4. 1. 2 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線
稱取 0. 200 g 在 90 ℃ 烘至恒重的葡萄糖，溶于蒸餾水，移至 1 000 mL 容量瓶中，定容，制得質(zhì)量濃度為 200 μg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)液。適當(dāng)稀釋后，得到質(zhì)量濃度為0、10、20、40、60、80、100、200 μg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)稀釋液。在試管中加入 2 mL 標(biāo)準(zhǔn)稀釋液，蒽酮試劑 8mL，混勻后放入沸水浴中加熱 10 min，冷水快速冷卻，在 620 nm 處測定吸光度，同時做空白。以葡萄糖檢測濃度( Y2) 為橫坐標(biāo)，620nm 的吸光度( X2) 為縱坐標(biāo)，作標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程: Y2= 0. 005 7 X2+0. 118 6，Ｒ22= 0. 999 5。
2. 4. 1. 3 半纖維素、纖維素、木質(zhì)素質(zhì)量分數(shù)
各種固態(tài)發(fā)酵樣品按步驟處理，參照標(biāo)準(zhǔn)曲線制作方法程序測定其吸光度。依據(jù)木糖標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算出糖含量，乘系數(shù) 0. 9 即得所測定樣品中的半纖維素的質(zhì)量。依據(jù)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算出糖含量，乘系數(shù) 0. 9 即得所測定樣品中的纖維素的質(zhì)量。木質(zhì)素的質(zhì)量是根據(jù)灰化前、后的質(zhì)量差所得。
半纖維素、纖維素、木質(zhì)素在樣品中所占的質(zhì)量計算:
Y / % =X1X2× ( 1 － X3)× 100
其中: Y，半纖維素( 或纖維素，或木質(zhì)素) 含量，mg / g; X1，樣品中的半纖維素( 或纖維素，或木質(zhì)素)質(zhì)量，mg; X2，樣品質(zhì)量，g; X3，樣品的含水量，%。每次試驗前測定。
3 結(jié)果
3. 1 杜仲葉渣及杜仲皮的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量
依據(jù)公式和標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，計算得到杜仲葉渣的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素質(zhì)量分數(shù)分別是: 9. 83、39. 00 和 164. 67 mg / g，即杜仲葉渣中木質(zhì)素含量＞纖維素含量＞半纖維素含量，與文獻報道; 杜仲皮的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素含量分別是:32. 30、108. 31 和 44. 67 mg / g。
3. 2 杜仲葉渣和杜仲皮固態(tài)發(fā)酵的菌絲滿瓶時間
3 種食用菌在杜仲葉渣上生長時，平菇生長速度快，金針菇次之，猴頭菇滿瓶時間長。經(jīng)觀察，猴頭菇在菌絲萌發(fā)階段生長緩慢，但菌絲滿瓶后，呈快速生長。液體菌種和固體菌種在杜仲皮基質(zhì)上生長時，猴頭菇液體菌種發(fā)酵的菌絲滿瓶時間比固體菌種發(fā)酵的提高4 d，存在較顯著差異; 金針菇、平菇的液體菌種與固體菌種發(fā)酵的菌絲滿瓶時間差距在 2 d 之內(nèi)，差異不顯著。而一般情況下應(yīng)該是液體菌種滿瓶時間較短，也可能與裝瓶時裝料較緊，菌種萌發(fā)之后因透氣性較差導(dǎo)致的吃料或前進速度受到明顯影響。
3. 3 三種食用菌對杜仲葉渣半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的發(fā)酵降解規(guī)律
3 種食用菌對杜仲葉渣半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的固態(tài)發(fā)酵降解比較。杜仲葉渣經(jīng)過平菇、猴頭菇、金針菇的固態(tài)發(fā)酵，其半纖維素、纖維素和木質(zhì)素有一定程度的降解。菌株不同，對半纖維素、纖維素、木質(zhì)素的降解規(guī)律也是不同的。對杜仲葉渣半纖維素的降解，隨著發(fā)酵時間延長，猴頭菇呈明顯加快態(tài)勢，而平菇、金針菇對其的降解呈較緩慢變化趨勢; 3 種食用菌中，猴頭菇終可使 55. 29%的半纖維素降解，其生長利用杜仲葉渣半纖維素的能力稍強于金針菇和平菇的。對杜仲葉渣纖維素的降解利用，猴頭菇與金針菇的利用能力基本相當(dāng)，都能利用 80% 左右，而平菇只能利用40. 70% 。對杜仲葉渣木質(zhì)素的降解利用，平菇遠比金針菇和猴頭菇的能力強，這與文獻報道平菇對木質(zhì)素有特異性降解結(jié)論相符。鞠洪波研究云杉木質(zhì)素及纖維素降解時發(fā)現(xiàn)，金針菇對纖維素的降解能力較強，對木質(zhì)素的降解能力較弱，這與本試驗結(jié)果。總體而言，猴頭菇發(fā)酵中優(yōu)先利用杜仲葉渣的半纖維素和纖維素，金針菇則優(yōu)先利用杜仲葉渣的纖維素，而平菇是優(yōu)先利用杜仲葉渣的木質(zhì)素和纖維素。
3. 4 固體菌種和液體菌種對杜仲皮發(fā)酵降解的差異
3 種食用菌的固體菌種和液體菌種固態(tài)發(fā)酵降解杜仲皮半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的含量變化比較。經(jīng)過每種食用菌不同類菌種的固態(tài)發(fā)酵，杜仲皮中這三者的含量有下降。固體菌種和液體菌種對半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的降解幅度是有差別的，其中，差別的是猴頭菇菌種。除木質(zhì)素外，半纖維素、纖維素基本是固體菌種的降解率小于液體菌種的，這主要是因為液體菌種流動性強，可覆蓋在培養(yǎng)料表面及不同深度。由于杜仲皮中纖維素和木質(zhì)素所占比例較大，綜合而言，平菇、猴頭菇固體菌種較適于發(fā)酵降解杜仲皮的木質(zhì)素，猴頭菇、金針菇的液體菌種較適于皮的纖維素發(fā)酵降解，3 種菇的 2 類菌種對皮的半纖維素發(fā)酵降解能力差異較小。
來源：惠合膠體磨研磨設(shè)備廠

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膠體磨

均質(zhì)機

3 種食用菌固態(tài)發(fā)酵降解杜仲半纖維素、纖維素和木質(zhì)素

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3 種食用菌固態(tài)發(fā)酵降解杜仲半纖維素、纖維素和木質(zhì)素

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