蘑菇培養(yǎng)料發(fā)酵中微生物群落變化及其與溫室氣體排放的關(guān)系

劉昕哲 張春英

一、滑子菇的培養(yǎng)意義

作為一種食品，滑子菇的培養(yǎng)工作之所以具有重要的意義，與滑子菇豐富的營養(yǎng)價(jià)值有直接的關(guān)系。從營養(yǎng)成分上來講，滑子菇中含有豐富的蛋白質(zhì)，總體含量比例較之常規(guī)的蔬菜有顯著的優(yōu)勢，與牛奶中的蛋白質(zhì)含量幾乎達(dá)到同一水平。另外，滑子菇中含有大量的氨基酸，氨基酸銨種類多達(dá)18種，下表1為滑子菇中所含的氨基酸種類和含量統(tǒng)計(jì)表（部分）。另外，在滑子菇中還具有含量豐富的碳水化合物、維生素以及礦物質(zhì)

二、培養(yǎng)料發(fā)酵中的微生物群落分析

1、發(fā)酵樣本的采樣分析

在采集發(fā)酵樣本的過程中，需要做好對發(fā)酵采樣的時(shí)間節(jié)點(diǎn)的控制，一般在發(fā)酵后的第4日、第9日、第13日、第17日分別進(jìn)行采樣分析。關(guān)于采樣的具體時(shí)間確認(rèn)，需要在首次高溫期、第二次高溫期、首次發(fā)酵結(jié)束和第二次發(fā)酵結(jié)束四個(gè)階段分別進(jìn)行微生物群落結(jié)構(gòu)的分析，具體的分析方法為PLFA法。分析中注意嚴(yán)格按照科學(xué)的分析步驟開展分析工作。

2、氣體的采樣與檢測

關(guān)于氣體采樣的時(shí)間，與上文所述的發(fā)酵樣本采樣的時(shí)間間隔需保持一致。對于溫室氣體的采集來講，氣體采集的方法和采集的具體步驟如下。第一，將鼓風(fēng)機(jī)關(guān)閉，第二，將放影響的頂蓋打開，注意這一環(huán)節(jié)中需要保持交換箱內(nèi)外的氣體交換持續(xù)時(shí)間達(dá)到30min。待時(shí)間指標(biāo)達(dá)標(biāo)后，方可進(jìn)入到周邊空氣樣品的采集環(huán)節(jié)。第三，采集完畢后，注意將反應(yīng)箱的頂蓋做好密封，確保密封時(shí)間持續(xù)30min。最后，取下在頂蓋區(qū)域預(yù)留的取采集箱中的樣品，將其存放在容量為0.25L的，具有良好密封效果的氣袋中。關(guān)于檢測環(huán)節(jié)的工作開展，主要利用氣相色譜儀完成檢測工作。

三、溫室氣體的排放速率計(jì)算

為了研究微生物群落變化與溫室氣體排放的關(guān)系，在完成了氣體的采樣和檢測工作后，按照檢測結(jié)果運(yùn)用公式將溫室氣體的排放量進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。從溫室氣體的類型上來看，包括了CO2、CH4、N2O。在具體計(jì)算中，包括了被測氣體、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體密度、取樣箱頂部空間的體積以及被測氣體的濃度變化情況、平均溫度指標(biāo)、培養(yǎng)料質(zhì)量等。從測量結(jié)果上來看，溫室氣體的排放速率不僅在不同的氣體類型中有差異，排放中變化幅度范圍也有相應(yīng)的不同之處。其中，以CO2的排放速率為最好，變幅區(qū)間范圍為，最高772.21mg/（kg.h），最低157.48 mg/（kg.h），當(dāng)發(fā)酵時(shí)間不短延長，則CO2的排放速率會按照由低到高的趨勢發(fā)生變化。這種變化趨勢的形成，與發(fā)酵過程中的管理方式有直接的關(guān)系，在發(fā)酵持續(xù)時(shí)間到達(dá)9天的時(shí)間節(jié)點(diǎn)時(shí)，CO2的排放速率差異統(tǒng)計(jì)學(xué)差異最為顯著。下表2為基于碳氮比的發(fā)酵過程中的CO2排放速率統(tǒng)計(jì)表。

從上文的關(guān)于溫室氣體排放的計(jì)算結(jié)果可知，滑子菇的培養(yǎng)料發(fā)酵過程，是一個(gè)具有高度復(fù)雜性的化學(xué)反應(yīng)過程，微生物在這個(gè)過程中呈現(xiàn)出一種交替發(fā)生變化的狀態(tài)。在已有的研究結(jié)果中，發(fā)酵的初始階段，由中溫的微生物利用培養(yǎng)料中的簡單有機(jī)質(zhì)達(dá)到釋放熱量和CO2氣體的目的。這時(shí)培養(yǎng)料處在溫度較高的水平層次上，當(dāng)培養(yǎng)料自身的溫度不斷提升，細(xì)菌達(dá)到集中繁殖的階段，簡單的糖類開始被分解，發(fā)酵也進(jìn)入了后期階段。從這個(gè)角度上觀察可知，影響溫室氣體排放情況的主要指標(biāo)是溫度指標(biāo)。且隨著發(fā)酵反應(yīng)程度的加深，其內(nèi)部總的PLFA和細(xì)菌的含量都會隨著碳氮比的升高而同步升高。在有關(guān)的研究結(jié)果中，以放線菌為代表的一些霉菌的含量會成為菌類中含量最高的幾種類型的菌種。且其在二次發(fā)酵的過程中能夠轉(zhuǎn)變和分解為有機(jī)物的形式，并且揮發(fā)出游離狀態(tài)的氨和簡單的糖類，將菌體蛋白質(zhì)和腐殖質(zhì)的復(fù)合體殘留下來。這就意味著放線菌可以作為評價(jià)發(fā)酵過程質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)存在。

綜合來講，滑子菇的培養(yǎng)料從其自身的結(jié)構(gòu)和成分的角度來講，具有很顯著的復(fù)雜性特征，其發(fā)生反應(yīng)的過程也是非常復(fù)雜的。在發(fā)酵中，隨著溫度的變化，微生物群落體系的結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化，同步產(chǎn)生的溫室氣體排放和溫度變化過程，是滑子菇培養(yǎng)料發(fā)酵過程中伴隨發(fā)生的一個(gè)重要反應(yīng)過程。

（作者單位：165000黑龍江省大興安嶺地區(qū)農(nóng)林科學(xué)院）