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葡萄栽培过程中产生废弃物的侧耳属菇类生物降解：一种微生物和人类食物的来源及其在动物养殖中的潜在用途
在通过侧耳属菌（平菇）程序进行葡萄园剪枝和葡萄皮渣的生物转化过程中，使用固态发酵技术受到了高度评价。我们对水果实体的生产和收获之后被酶作用物的化学变化进行了测量计算，发现生物学效率和生物转化率各自都发生了变化，分别从37.2% 上升至78.7%和16.7%上升至 38.8%。对于菌丝生长和蘑菇产量提高最有益的基质是与葡萄园剪枝项目相混合操作。葡萄园修剪产生的枝条与葡萄皮渣相比具有较高的酚类成分、总糖、更好的c/n比值、天然脂肪和总氨。与之相反，在纯葡萄皮渣的实验中，菌丝生长得非常缓慢甚至是不会生长。葡萄
皮渣比例较高的混合物中水分、蛋白质、脂肪和木质素含量一般较高，然而修剪产生的葡萄枝中，中性洗涤剂纤维、 半纤维素、 纤维素含量较高。侧耳菌株的生长可能依赖于基质中纤维成分的可获取情况，而且其消化过程中发生的动态变化可能随着这些纤维在真菌生长过程中的改变而发生。通过以侧耳属菌为媒介的 SSF技术对葡萄栽培残基进行回收利用的潜力巨大，可以生产出人类所需的食物以及在反刍动物饲养中还有限使用的高纤维饲料。
关键词：生物转化酶作用；侧耳属菌；回收利用；固态发酵；葡萄栽培过程的
副产品
引言：
葡萄种植是墨西哥西北部一项重要的生产活动，在墨西哥西北部有33500公顷的土地栽培了数类不同品种的葡萄。这么大规模的生产活动每年大约产生了大约27万吨的工农业废料，而这其中有大约93%是葡萄园修剪掉的枝条。这些废料一般直接在田间进行焚烧处理，以防止种植物病原菌的扩散，从而引起环境和生态问题以及危害人类健康的风险。木质素是工农业废料中所有碳含量的主要组成部分，当它在遇热降解过程中会产生多环芳香烃成分，如苯并芘、邻苯二酚、对苯二酚菲和萘。所有这些化合物可以抑制DNA 合成，并可能诱发动物和人类的肝脏、肺、喉和子宫颈产生癌变肿瘤。
另一种葡萄栽培过程中所产生的废料是葡萄皮渣。这种葡萄栽培的另一种副产品一般是直接弃置在空旷的地方。然而这些葡萄皮渣可以作为动物的饲料，尤其是在干旱的季节，要知道在干旱的季节牧草是比较稀缺的。由于其非常低的营养价值和抑制胃共生的抗营养因子的存在，使葡萄皮渣在反刍动物饲料中只占30%，抑制胃共生的抗营养因子有酚类成份等。处理和运输过程所花费的高成本往往会限制使用许多农业生产过程产生的副产品喂养动物的直接效果。
另一方面，平菇是世界范围内种植的第三重要的可食用蘑菇。它可以不经过化学或生物预处理而有效地分解木质纤维素，因为它拥有复杂的酶系统，这个系统包括酚氧化酶和过氧化物酶。因此，各种各样的木质纤维素废料可以通过一种技术被利用和回收，该技术就是利用这种蘑菇的固态发酵 (SSF) 。韦尔等人认
为，在加利福利亚州北部的地区，平菇往往在葡萄藤复杂的木质腐烂过程中起主要作用。
为了努力找到回收利用酒厂工农业废料的可替代品，我们通过SSF技术对葡萄园修剪产生的枝条和葡萄皮渣的生物转化进行了评价，该项生物转化是以平菇为媒介进行的，以评价出供人类食用的平菇实体的生产。糠培养基化学成分的变化在收获的蘑菇被用于反刍动物饲养中潜在用途后得以确定。
模型和方法：
菌株。两种平菇的菌株(分别是CCMC H- 041 和 IE-8)和一种凤尾菇(IE-115)
已经被研究过，CCMC H-041来自收集于CIATEJ的各种菌株，而IE-8和IE-115则来自INECOL。微生物是在 恒温4摄氏度的 条件下保存。菌株是在28加减1摄氏度的麦芽提取物琼脂培养基上进行传播。
培养基的准备和蘑菇的栽培。葡萄栽培过程中的副产品来自于埃莫西
约海岸的葡萄园和位于墨西哥索诺拉州埃莫西约的酒厂。葡萄园修剪掉的枝条被晒干，并切成8-10 毫米长的小段。葡萄皮渣取自于酒厂的弃置物，对500 克 （干重）的样品进行调整，使其水分含量为 70%，并在85摄氏度的情况下进行巴氏杀菌1 个小时，然后冷却至室温。对葡萄园修剪的枝条和葡萄皮渣组成发五种混合物 (1:0，2:1，1:1，1:2 和 0:1) 的菌株进行了评价（反复进行三次实验）。接种的菌种是根据的 Guzma等人在小麦颗粒基础上的方法进行准备。基质混合物的接种存放于菌种比率为百分之5，大小为 50 × 30厘米的塑料袋中，并在28加减1摄氏度发黑暗环境下进行孵化。在25加减1摄氏度的标准下进行周期为12小时的照射，并且将结果的条件相对湿度控制在百分之八十至百分之九十之间。在生物学效率的基础上进行菌株之间的比较（新鲜蘑菇的产量与基质干重之间的百分比）。平菇实体的产量根据菌盖的直径被分成三组:，分别为小于5 厘米，5至10厘米和 大于10 厘米三组。生物转化成果根据蘑菇收获后基质干重的损失程度来测量。
化学分析。在接种前和收获后，我们进行了以下的分析，以确定在
SSF
的作用下基质中组成结构的变化：由恒温器控制在100摄氏度，脱水8个小时；称取在525摄氏度条件下燃烧4个小时后的残留灰烬；通过Goldfisch的 萃取
法利用石油醚来提取天然脂肪；通过微量凯氏定氮提取天然蛋白；以及利用可重塑的索伊斯特范和葡萄酒技术提取的中性洗涤纤维 (NDF)、 半纤维素、 纤维素、 木质素、 二氧化硅，该技术需使用托 Fibertec仪器，总酚的估算需要根据Singleton和 Ross的程序，而总糖的估算需要根据方法杜波依斯等人的方法。 通过可重塑的AOAC方法来测定脂肪酸，该方法需使用气相色谱-质谱。脂类在配备离子阱质量检测器和蜡玻璃毛细管柱的Varian 3800 气相色谱仪中被分离。恒温器的控制程序是这样的，先从最初的50摄氏度开始，每分钟上升10摄氏度直至160摄氏度，然后是每分钟上升1摄氏度直至216摄氏度。氦是运载媒介气体 （1 毫升/分钟）。质谱在这样的条件下进行记录，条件包括70 eV、200摄氏度的离子源，之后将质谱与一个光谱数据库中的数据进行对比。所有的分析都是对三个样本分别进行的。
统计分析。产量、生物效率、化学分析的数据服从于随机双向方差分析和
Tukey检验（P＜0.05），以确定利用SAS程序获得的平均值之间差异的意义。
结果与讨论
果实实体生产。菌丝生长的最佳基质和所有研究菌株生长的混合物都具有较高葡萄枝修剪量。由于这些基质上覆盖的总的菌丝所以形成了一个紧凑的群体。而与之相反，在所有百分之百的葡萄皮渣实验中，菌丝生长得更缓慢，甚至不生长，而且明显比较瘦。在树枝与葡萄皮渣比例为2比1的实验体上，菌丝的真菌群在12天内在基质上殖民似地繁衍。在上面这种实验体上长出的第一类菌丝是CCMC H-041菌株。其他基底的菌株则在15至17天后才出现。所有菌株和混合物基质的新芽生物学效率（BE）如表 1 所示。最高的BE出现在100%的葡萄枝条基底与IE-8型菌株（含量为78.7%）的接种，然而最低的BE出现在100%的葡萄皮渣基底与CCMC H-041菌株（含量为37.3%）的接种中。两种新芽在所有实验中均有获得，而且在菌丝接种后的第40对蘑菇实体进行了采摘。第一次发芽中收获了产量的55%至89%，在第二次发芽中收获了产量的11%至45%。 最好的生长取得于所含葡萄园修剪的枝条比例更高的混合基底中，该种生长可以由12天内基底上完全殖民化的菌丝繁殖和收获的巨大数量的可以食用的生物体来定义。当平菇在其他工农业废料中栽培时，其实体的生产开始出现于接种后的17-42天。而当将IE-8菌株种植在辣椒叶、柠檬草叶、咖啡纸浆和肉桂叶上时，
其分别在15、18、20 和 21 天开始实体的生产。百分之百含量的葡萄修剪枝基底的优势在所有测试的BE指标中是明显的。
绝大部分的菌盖尺寸发生波动的可能性有18%，而在葡萄枝与葡萄皮渣比例为2比1的混合基底上培育的IE-115型菌株产出了最好的商业菌盖尺寸（5至10厘米）。在第一批的发芽菌菇中，18%至23%的果实实体直径达到了5至10厘米，而在第二批次发芽的菌菇中21%至75%的果实实体达到了相同的尺寸。最小尺寸的菌盖出现在培育IE-8菌株的葡萄枝含量为百分之百的基底中。在收获的第一批次发芽的菌菇中，这个尺寸的比率为56.5%至98.2%，而在第二批次中，这个尺寸的比率为88.4%至100%。总而言之，菌盖尺寸大于10厘米的情况是最不常见的。在培育CCMC H-041型菌株，修剪的葡萄枝与葡萄皮渣比例为1比1 的基底中收获这种规格的菌菇比率最大，为9.9%。利用葡萄栽培过程中产生的废料培植收获的平菇实体中的化学成分是种了良好的营养成分，在另一项研究中这种化学成分得到了评估。
当将不同木质纤维素的废料被用作生产牡蛎蘑菇的基底时，已有人们对变量范围内的BE指标进行了报道。表1所显示的BE指标结果与利用甘蔗叶培育菌菇所获得的数据相似，后者的BE指标的变化范围是40.9%至89.4%。另一方面，在葡萄栽培废料上培育IE-8的效率要低于报道的在咖啡纸浆和干玉米叶上培育IE-8的效率。BE指标的变化与之前的在其他工农业废料上培育平菇的报道相吻合。
作为菌丝生长过程结果的生物转化和三种平菇类菌丝的产出情况如表所示，该3种菌丝是在5种葡萄酒厂生产过程的副产品上培育的。大型真菌的最高代谢和酶的活性发生在结果期间。因此，生物转化的百分比由收获之后的各种真菌的代谢决定。物候和真菌的生物转化是根据培养基底内容的变化而变化。最低的生物转化出现在培育IE-115真菌、葡萄皮渣含量为100%的基底中，而最高的生物转化出现在培育IE-8真菌、葡萄枝条含量为100%的基底中；生物转化的其他数值同样显示在表1中。各项试验中BE指标和生物转化率有显著的差异（p < 0.05）。 最低的生物转化率和BE指标出现在培育所有真菌的葡萄皮渣含量为百分之百的基底中。这种情况可能是由于混合物的脂肪水平较高，又可能是由于基底中总氮含量的不同。葡萄皮渣的脂肪含量是葡萄枝条脂肪含量的11倍。Rajarathnam and