CN113951052B - 一种快速提高玉米秸秆堆积密度制作蘑菇栽培原料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速提高玉米秸秆堆积密度制作蘑菇栽培原料的方法。本发明通过对玉米秸秆依次进行高温酸处理和高温碱中和处理，使其堆积密度与处理前相比提高2倍以上，成为栽培蘑菇培养基的高性价比原料。与现有技术相比，本发明对玉米秸秆的处理时间短、效率高，可有效提高玉米秸秆堆积密度；高温酸处理和高温碱中和处理使部分纤维素和半纤维素降解，释放的单糖和寡糖可以作为食用菌菌丝萌发的速效碳源，更容易被食用菌利用；加入适量灭菌后的辅料即可作为使用栽培用的原料，较常用的棉籽壳原料性价比高，显著降低了原料成本。
Description
技术领域
本发明涉及农业种植领域，是一种快速提高玉米秸秆堆积密度使其成为高性价比蘑菇栽培原料的方法。
背景技术
我国为食用菌生产和消费大国，2019年全国食用菌产量高达3900多万吨，总产值超过3000亿元。传统的食用菌栽培以棉籽壳为主料，目前棉籽壳价格已达1500元/吨左右，高企的原料成本已成为影响食用菌价格的主要因素。与此同时，我国每年有大量的农作物秸秆(约7.2亿吨/年)产出，而这些秸秆大多以低效焚烧的形式浪费掉，既污染了环境，又浪费了资源。
分析玉米秸秆和棉籽壳的组成可知，玉米的主要组分包括纤维素(30-40％)、半纤维素(20-30％)和木质素(15-25％)与棉籽壳中的含量相当(约85％的纤维素、半纤维素和木质素含量)，而这些组分即为食用菌生长的主要营养物质。因此，玉米秸秆具有替代昂贵的棉籽壳成为食用菌栽培原料的潜力。但玉米秸秆的堆积密度约为50-100千克/立方米，不经处理直接用于食用菌种植的话，导致菌袋或菌床上培养基质太少，无法支撑食用菌的正常萌发和出菇，而造成食用菌产量的大幅下降。
目前，虽有不少利用农作物秸秆作为食用菌栽培原料的报道，但大多数过程需要加入辅料后对混合物料进行长时间的反复发酵(不少于7天)，实现对秸秆的初步降解，而且需要外加葡萄糖、糖蜜或淀粉等速效碳源，才能作为蘑菇栽培的原料。整个秸秆发酵处理过程耗时、耗力，严重制约了整个蘑菇种植产业的生产效率。
发明内容
本发明通过对玉米秸秆依次进行高温酸处理和高温碱中和处理，快速提高秸秆堆积密度2倍以上，成为高性价比的蘑菇栽培原料。在本发明中，玉米秸秆依次经历高温酸性和高温碱性的环境，秸秆中的木质素结构被有效破坏，部分纤维素和半纤维素被降解为单糖和寡糖，这些单糖和寡糖既便于食用菌作为速效碳源利用，加速出菇，又能作为诱导物，强化蘑菇的生理代谢活动。
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
1、本发明中对玉米秸秆依次进行高温酸处理和高温碱中和处理，可以在2小时内完成，使其堆积密度提高2倍以上，处理效率远高于目前报道的秸秆发酵处理(7天以上)；
2、本发明中对玉米秸秆依次进行高温酸处理和高温碱中和处理，可以将部分纤维素和半纤维素降解为单糖和寡糖，作为速效碳源被蘑菇利用，有利于食用菌的萌发出菇，并减少辅料的添加；
3、依次经过高温酸处理和高温碱中和处理后的玉米秸秆，加入适量灭菌后的辅料即可作为使用栽培用的原料，较常用的棉籽壳原料性价比高，显著降低了原料成本。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步详细说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明，而非用于限定本发明的范围。
实施例中的蘑菇栽培主料占90％(包括秸秆和棉籽壳)，辅料占10％，其中6％的麸皮，3.5％的豆粕，0.5％的尿素，上述均为占培养料干重的比例。
实施例中的生物学转化效率计算公式如下：
生物学转化效率(％)＝蘑菇子实体鲜重/培养料干重*100
实施例中堆积密度的测定方法为：向体积为437cm3的长方体容器中缓慢加入秸秆至充满整个容器，再用直尺水平拂去顶部多余的物料，以此时容器中盛有物料的质量除以容器体积即为堆积密度。
常规的蘑菇栽培过程为：将90％的棉籽壳碎料与辅料混合均匀，并装入24厘米*43厘米规格的菌袋中，置于120℃灭菌处理120分钟。取出放凉后，接入双孢蘑菇菌种(接种量为1.0％)，然后转移到21-26℃的大棚内培养，满袋后采摘。生物学转化效率为83±5％。
若使用未经处理的玉米秸秆碎料与15％的棉籽壳碎料和辅料混合均匀，并装入24厘米*43厘米规格的菌袋中，置于120℃灭菌处理120分钟。取出放凉后，接入双孢蘑菇菌种(接种量为1.0％)，然后转移到21-26℃的大棚内培养，满袋后采摘。生物学转化率为15±3％。
实施例1依次高温酸处理和高温碱中和处理玉米秸秆，可替代棉籽壳作为蘑菇栽培的高性价比原料
在1吨压力反应釜中，对玉米秸秆进行高温硫酸处理，处理条件为硫酸用量1.5g/100g秸秆，160℃处理60分钟。酸处理结束后，快速加入酸处理中硫酸用量一半(摩尔质量)的生石灰，再处理30分钟。依次经过高温酸处理和高温碱中和处理后秸秆的堆积密度约为255kg/m3，与未经处理的玉米秸秆相比(80kg/m3)，提高了2倍以上。待物料温度降至室温后，与灭菌后60％的棉籽壳碎料和辅料混合后进行双孢蘑菇的栽培，生物学转化效率为81±3％。如果经依次高温酸处理和高温碱中和处理后的玉米秸秆与灭菌后30％的棉籽壳碎料和辅料混合后进行双孢蘑菇的栽培，生物学转化率为78±6％。如果经依次高温酸处理和高温碱中和处理后的玉米秸秆与灭菌后15％的棉籽壳碎料和辅料混合后进行双孢蘑菇的栽培，生物学转化率为73±4％。所有实验结果整理见表1。
从表1中可以看出应用本发明的方法，处理后秸秆的堆积密度提高了3倍多，替代60％的棉籽壳生物转化率几乎不受影响，与对照全部采用棉籽壳相当(对照为83％)。但是采用处理后的玉米秸秆，大大降低了蘑菇培养基的成本。
如果在高温酸处理后将处理物料冷却至室温后再进行碱中和，秸秆堆积密度为130kg/m3，然后再进行蘑菇栽培，生物学转化率为25±8％(见表1)。如果将玉米秸秆进行高温碱处理(处理条件与高温碱中和处理中的相同)后，将物料冷却至室温再加入硫酸进行中和，秸秆堆积密度为140kg/m3，然后再进行蘑菇栽培，生物学转化率为33±7％(见表1)。
表1 玉米秸秆高温酸处理高温碱中和处理后的堆积密度和蘑菇栽培结果
实施例2高温酸处理与常温碱中和后的玉米秸秆不能作为蘑菇栽培的原料
在1吨压力反应釜中，对玉米秸秆进行高温硫酸处理，处理条件为硫酸用量1.5g/100g(或3.0g/100g)秸秆，160℃(或180℃)处理60(或120)分钟。待高温酸处理后的秸秆放至室温后，加入生石灰中和pH值至7.0左右，并与灭菌后的15％棉籽壳碎料和辅料混合后进行双孢蘑菇的栽培。玉米秸秆处理后的堆积密度与蘑菇栽培结果见表2。
从表2中可以看出，单独高温酸处理，即使提高酸处理的强度(如增加酸用量、提高温度或延长处理时间)，堆积密度提高也有限；少量替代棉籽壳(15％)栽培蘑菇，就造成生物学转化率急剧下降，最高只有32％。所以单独高温酸处理，得到的秸秆达不到作为蘑菇栽培原料的要求。
表2 高温酸处理与常温碱中和处理后玉米秸秆的堆积密度和蘑菇栽培结果
实施例3高温碱处理与常温酸中和后的玉米秸秆同样不能作为蘑菇栽培的原料
在1吨压力反应釜中，对玉米秸秆进行高温碱处理，处理条件为氢氧化钙用量1.5g/100g(或3.0g/100g)秸秆，160℃(或180℃)处理60(或120)分钟。待高温碱处理后的秸秆放至室温后，加入稀硫酸中和pH值至7.0左右，并与灭菌后的15％棉籽壳碎料和辅料混合后进行双孢蘑菇的栽培。玉米秸秆处理后的堆积密度与蘑菇栽培结果见表3。
从表3中可以看出，单独高温碱处理，即使提高碱处理的强度(如增加酸用量、提高温度或延长处理时间)，堆积密度提高同样也有限；少量替代棉籽壳(15％)栽培蘑菇，也同样造成生物学转化率急剧下降，最高只有35％左右。所以单独高温碱处理，得到的秸秆也同样达不到作为蘑菇栽培原料的要求。
表3 高温碱处理与常温酸中和处理后玉米秸秆的堆积密度和蘑菇栽培结果
Claims (1)
1.一种玉米秸秆的加工方法，其特征在于：首先对玉米秸秆用98％的硫酸在160℃下进行高温酸处理，硫酸用量为玉米秸秆干重的1.5％，处理时压力约0.8MPa，处理时间为60分钟；然后接着用生石灰对酸处理后的秸秆在160℃下进行高温碱中和处理，生石灰的用量为秸秆干重的1.2％，压力约0.8MPa，处理时间30分钟；经高温酸处理和高温碱中和处理后玉米秸秆的堆积密度快速提高到2倍以上，成为栽培蘑菇培养基的高性价比原料。
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| GR01 | Patent grant | ||
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