談 峰，張 健，李玉娟，李 敏，王 瑩

(江蘇沿江地區(qū)農(nóng)科所，江蘇 如皋 226541)

隨著利用非糧生物質(zhì)材料生產(chǎn)生物乙醇研究的不斷開(kāi)展，原材料的應(yīng)用也逐步集中到利用鹽堿地生長(zhǎng)的耐鹽能源柳上[1]。對(duì)能源柳的預(yù)處理方法的研究也逐步的集中到生物預(yù)處理上，在這個(gè)處理方案中，微生物菌的選擇是一個(gè)關(guān)鍵[2－4]。這些年，在這一方面做了一些研究工作，選擇到了1個(gè)優(yōu)秀的菌物品種——擬云芝，現(xiàn)將研究結(jié)果報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 參試菌品種

擬云芝、云芝、靈芝、猴頭菌。

1.1.2 參試材料

柳樹(shù)鋸木屑、柳樹(shù)枝。

1.1.3 試驗(yàn)藥品

72%硫酸、純凈水。

1.2 菌種篩選試驗(yàn)

以純柳樹(shù)木屑為原料，用平皿盛裝，每皿用木屑5 g加少許熱開(kāi)水，制成平板，接種不同的菌物品種，測(cè)量菌落生長(zhǎng)速度，篩選最快生長(zhǎng)的菌。于750 mL菌種瓶中裝純1.5 cm～2 cm柳樹(shù)枝小木段，稍作殺青滅活，接種不同品種的菌種，于180℃～240℃下自然培菌，測(cè)量生長(zhǎng)速度。對(duì)柳樹(shù)枝小木段定期檢查其總體吃料及木質(zhì)軟化情況。

分別取經(jīng)30 d和45 d培養(yǎng)的木屑和經(jīng)過(guò)菌物作用90 d的小木段，測(cè)量木質(zhì)素?fù)p失率。

1.3 木質(zhì)素降解率測(cè)定方法

木質(zhì)素降解率用克拉松法測(cè)定。先將樣品在72%的硫酸中降解，并加熱使糖類化合物變成可溶性成份而溶解，剩余難溶解的固體就是木質(zhì)素。該固體物質(zhì)經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥、稱重等步驟，就可以得到木質(zhì)素的質(zhì)量[5]。

木質(zhì)素降解率計(jì)算公式為:

式中:R為木質(zhì)素降解率;W1為對(duì)照值;W2為樣本值。

2 結(jié)果與分析

通過(guò)測(cè)得柳樹(shù)中主要成分含量，木質(zhì)素含量21.16%、纖維素含量68.47%。同時(shí)，測(cè)得參試柳樹(shù)木屑經(jīng)過(guò)4種供試菌作用后的木質(zhì)素降解率，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 平皿中純木屑菌物生長(zhǎng)速度及木質(zhì)素降解率

木屑為段木在截割、加工過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，成份為木質(zhì)纖維素，沒(méi)有速效養(yǎng)分，對(duì)于需要依靠速效營(yíng)養(yǎng)才能啟動(dòng)生長(zhǎng)的微生物來(lái)說(shuō)是很難在此基礎(chǔ)上生存的。試驗(yàn)中，因?yàn)殪`芝和猴頭菌的生長(zhǎng)量過(guò)低，無(wú)法參與檢測(cè)，而沒(méi)有測(cè)試木質(zhì)素降解率。從菌絲生長(zhǎng)情況看，擬云芝利用木質(zhì)素的能力明顯強(qiáng)于云芝[3]。從試驗(yàn)中菌絲生長(zhǎng)速度與木質(zhì)素降解率的相關(guān)對(duì)比中可以看出，在純木屑基質(zhì)中營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)俞迅速的，其降解木質(zhì)素的能力俞強(qiáng)，他們之間是正相關(guān)的關(guān)系。

通過(guò)對(duì)擬云芝菌的進(jìn)一步試驗(yàn)，并結(jié)合生長(zhǎng)期的不斷觀察和對(duì)底物的檢測(cè)，得出擬云芝菌在木屑和柳樹(shù)小木段上的不同生長(zhǎng)表現(xiàn)主要結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 純木屑與木枝擬云芝菌物作用對(duì)比

對(duì)比木屑和樹(shù)枝段的菌絲生長(zhǎng)及生長(zhǎng)過(guò)程中的基質(zhì)物理性狀變化，木屑料在經(jīng)過(guò)30 d的生長(zhǎng)作用后，即顯白化松軟狀，而樹(shù)枝段培養(yǎng)料要經(jīng)過(guò)90 d的培養(yǎng)作用，才會(huì)顯得白化松軟，對(duì)照木屑料的木質(zhì)素降解率測(cè)定結(jié)果，顯示材料物理性狀明顯變化之時(shí)正是木質(zhì)素開(kāi)始大幅度降解之際。

木屑料經(jīng)過(guò)45 d的菌物生長(zhǎng)才能形成一點(diǎn)薄薄的菌皮，而樹(shù)枝段培養(yǎng)料在菌物生長(zhǎng)到25 d時(shí)即開(kāi)始形成很厚實(shí)的菌皮。并且后期在柳枝小斷之間也形成菌皮，經(jīng)測(cè)定，90 d時(shí)，菌皮與基質(zhì)的質(zhì)量比達(dá)2∶9。這是因?yàn)闃?shù)枝段中含有完全的樹(shù)皮，這是林木中速效養(yǎng)分含量最多的組織，可以提供菌物旺盛生長(zhǎng)的物質(zhì)資源。而木屑料則不具備這些營(yíng)養(yǎng)，只能靠菌物自身的逐步積累來(lái)達(dá)到開(kāi)成菌皮的物質(zhì)基礎(chǔ)。

自然界中，林木的自然生物降解的經(jīng)歷為菌物侵染→白化→網(wǎng)格纖維狀→粉末狀→完全降解。

自然條件下，林木最容易受到降解的是韌皮部，這是因?yàn)轫g皮部的組織結(jié)構(gòu)為篩管、伴胞韌皮纖維和薄壁細(xì)胞，含有正處于運(yùn)輸中的有機(jī)養(yǎng)料，其主要營(yíng)養(yǎng)成份是糖類和纖維素，這些物質(zhì)很容易被菌物吸收利用，并在此基礎(chǔ)上形成菌物的初步營(yíng)養(yǎng)積累，為進(jìn)一步分解利用木質(zhì)部做充分的物質(zhì)準(zhǔn)備。

從樹(shù)木在自然界的降解現(xiàn)狀來(lái)看，當(dāng)枯死的樹(shù)木開(kāi)始出現(xiàn)白化松軟現(xiàn)狀時(shí)，就離木材的徹底分解不遠(yuǎn)了，這時(shí)也是纖維素和半纖維素開(kāi)始被微生物大量徹底利用或還原的開(kāi)始，這個(gè)過(guò)程的時(shí)間相對(duì)于前期的木質(zhì)白化松軟階段來(lái)說(shuō)是非常迅速的。

30 d木屑和90 d小木段木質(zhì)素降解率的巨大差異說(shuō)明，在經(jīng)過(guò)的機(jī)械初步處理后的生物材料雖然沒(méi)有速效養(yǎng)分了，但擬云芝自身的利用木質(zhì)纖維素的能力彌補(bǔ)了生長(zhǎng)動(dòng)力的缺失，我們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)菌物的主要利用養(yǎng)分存在時(shí)，速效養(yǎng)分的缺失反而能加快其菌絲的生長(zhǎng)速度，只是形成的菌絲量稍有減少[3]，這也解釋了木屑料的菌絲生長(zhǎng)速度快于段木枝的內(nèi)在原因。

3 小結(jié)與討論

3.1 小結(jié)

擬云芝是優(yōu)良的木質(zhì)素降解菌，在純木屑中降解木質(zhì)素的效果明顯優(yōu)于云芝。以擬云芝作為降解柳樹(shù)木質(zhì)素的生產(chǎn)用菌時(shí)，為了加快反應(yīng)速度，提高效益，以將柳樹(shù)原料粉碎后使用為優(yōu)。

3.2 討論

結(jié)合食用菌生長(zhǎng)的相關(guān)研究成果，當(dāng)柳樹(shù)原料中的木質(zhì)素開(kāi)始大量降解時(shí)，正是擬云芝菌由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變的時(shí)期，生殖生長(zhǎng)產(chǎn)生的子實(shí)體必然要消耗大量的營(yíng)養(yǎng)，不利于有效營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累。生產(chǎn)中如何調(diào)控這一進(jìn)程，使得在生產(chǎn)中既能充分快速降解柳樹(shù)木質(zhì)素，又能有效積累應(yīng)用于乙醇發(fā)酵的生物質(zhì)，還要做進(jìn)一步研究。

自然界中，白腐真菌在降解木質(zhì)素時(shí)，最終以CO2和H2O的形式向大自然回流營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，多糖和簡(jiǎn)單多糖只是其中的一個(gè)極短暫的過(guò)渡過(guò)程，而在利用柳樹(shù)生物質(zhì)原料生產(chǎn)燃料乙醇時(shí)，要得到的中間產(chǎn)物為多糖和簡(jiǎn)單多糖，生產(chǎn)中如何定向的控制這一進(jìn)程，以便得到更多的目標(biāo)產(chǎn)物，還需要進(jìn)一步深入研究。

[1]俞國(guó)勝，袁湘月，李美華，等.林木生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)研究報(bào)告[J].中國(guó)林業(yè)產(chǎn)業(yè)，2006(1):6.

[2]談峰，張健，李玉娟，等.幾種木腐真菌降解木質(zhì)素效果研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012(19):210－220.

[3]汪凱華，談峰.雙孢蘑菇菌種基質(zhì)改進(jìn)的研究 [J].中國(guó)食用菌，1998(2):20－22.

[4]李文，潘家楨.木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化生物乙醇預(yù)處理B2B工藝的發(fā)展研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009(7):37.

[5]蘇同福，高玉珍.木質(zhì)素測(cè)定方法研究進(jìn)展[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007(3):12－15.