将森林废弃物通过生物转化技术培育成平菇,构建循环型生物经济体系,这一做法对蓝罗非鱼的健康养殖具有积极意义

《Bioresource Technology Reports》:Bioconversion of the forest wastes into oyster mushrooms as a circular bio-economy with promise for health aspects of blue tilapia

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年05月23日 来源:Bioresource Technology Reports 4.3

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  阿鲁尔·库马尔·穆鲁格桑(Arul Kumar Murugesan)|普拉德希娜·瓦伊拉加坦(Pradheena Vairaganthan)|拉朱·苏巴(Raju Subha)印度泰米尔纳德邦金奈马德拉斯大学附属帕查亚帕斯学院(Pachaiyappas College)植物学研究

  
阿鲁尔·库马尔·穆鲁格桑(Arul Kumar Murugesan)|普拉德希娜·瓦伊拉加坦(Pradheena Vairaganthan)|拉朱·苏巴(Raju Subha)
印度泰米尔纳德邦金奈马德拉斯大学附属帕查亚帕斯学院(Pachaiyappas College)植物学研究生与研究系,邮编600 030

摘要

林业废弃物和废弃蘑菇培养基(SMS)是两种需要可持续管理的木质纤维素废弃物。本研究采用循环生物资源的方法,利用这些废弃物进行蘑菇栽培,并将所得产品应用于水产养殖。Pleurotus flabellatus被用于林业废弃物的生物转化。评估了所得蘑菇提取物作为Oreochromis aureus(蓝罗非鱼)饲料中鱼粉部分替代品的营养效果。进行了为期十周的喂养试验,实验饲料包含不同比例的蘑菇提取物:M0(0?g?kg?1)、M1(0.005?g?kg?1)、M2(0.01?g?kg?1)、M3(0.02?g?kg?1)、M4(0.03?g?kg?1)、M5(0.04?g?kg?1)和M6(0.05?g?kg?1)。研究了生长表现、代谢生物标志物、抗氧化活性以及肠道和肝脏组织的组织形态特征。与对照组相比,喂食含蘑菇提取物的鱼表现出更好的抗氧化反应,血浆蛋白和葡萄糖水平也有所提高。中等添加量(尤其是M3–M5)显示出更好的整体表现,尽管各处理组之间的生长参数没有显著差异。这些发现表明,林业废弃物和SMS可以有效地转化为功能性水产饲料成分,有助于循环经济、减少废弃物和实现可持续的水产养殖实践。

引言

全球水产养殖的迅速扩张增加了对自然资源的压力,并加剧了人们对废弃物产生和环境可持续性的担忧。为了满足对水产品日益增长的需求,水产养殖产量显著增加。根据联合国粮食及农业组织(FAO, 2020)的数据,全球约52%的鱼类是通过水产养殖生产的(Rana et al., 2022)。然而,集约化和高压力养殖条件可能对鱼类健康产生不利影响,并增加疾病爆发的风险。其中,病毒感染是鱼类生产者面临的主要挑战之一,导致生产力下降和重大经济损失(Sagar et al., 2023)。此外,鱼粉的有限供应进一步限制了水产养殖行业的长期可持续性。随着对鱼粉需求的增加、供应的稀缺和成本的上升,人们开始广泛研究替代蛋白质来源(Jeong and Cho, 2023)。在保持鱼类健康的同时降低饲料成本对于提高水产养殖盈利能力至关重要(Khanjani et al., 2023)。在现代鱼类生产系统中,提高饲料成分的代谢利用效率至关重要。水产养殖营养学中的一个新兴策略是用蘑菇衍生的蛋白质来源部分或完全替代鱼粉。其中,在林业废弃物上培养的平菇是一种有前景且具有商业可行性的替代品。
近年来,蘑菇成分被认作是能够增强水生生物免疫系统的潜在免疫刺激剂。蘑菇含有多种生物活性化合物,如甘露聚糖、β-半乳聚糖、木聚糖、几丁质和半纤维素(Kala?, 2009)。其中,β-葡聚糖因其免疫调节、抗炎和抗氧化特性而受到特别关注(Reddy Shetty et al., 2021)。研究表明,在鱼类饲料中添加蘑菇成分可以激活多种物种的非特异性免疫反应(Chang et al., 2013)。此外,研究还表明,蘑菇补充剂可以上调编码防御蛋白的免疫相关基因(Dawood et al., 2020a)。
Pleurotus flabellatus是一种重要的药用平菇品种,由于其易于栽培、高产量和丰富的营养成分及治疗潜力,在全球范围内广泛种植(Kumar et al., 2023)。平菇既可食用也可药用,这归功于其生理活性化合物(Hamza et al., 2023)。在许多亚洲国家,通常使用富含氮的硬木锯末作为其生长基质。虽然软木锯末(如云杉和松木)可用于酶生产和白腐真菌的定殖,但很少用于子实体的生产(Chen et al., 2020)。在针叶树占主导地位的森林资源地区,扩大软木基质的使用尤为重要。值得注意的是,平菇能够高效定殖多种木材基质(Fernandes et al., 2015)。
全球每年产生的生物量约为1460亿吨,其中近1435亿吨来自可再生和快速补充的资源(Rajak et al., 2020)。第一代生物量主要来自玉米、水果、谷物、大米和糖蜜等作物,经过预处理和精炼后用于生物能源生产。然而,这些过程会产生大量未被充分利用的残余副产品,通常被作为废弃物丢弃(Cho et al., 2020)。全球大部分废弃物为有机材料,通常被填埋在垃圾填埋场、水体或农田中,导致环境问题。农业种植、收获和食品加工过程中产生的废弃物富含碳和可发酵糖,具有转化为生物肥料和生物复合材料的巨大潜力(Xu et al., 2024)。尽管如此,仍有大量废弃物未被利用,加剧了环境污染(Jaja et al., 2022)。仅在印度,管理和处理食品及农业废弃物的年度成本就高达9亿至12亿美元。因此,通过高效利用资源和减少废弃物实现零废物目标已成为全球优先事项(Cheirsilp and Maneechote, 2022)。随着蘑菇产业的快速发展,废弃蘑菇培养基(SMS)的数量也在增加。因此,妥善处理和利用SMS已成为一个紧迫的环境和经济问题。本研究提出了一种新的综合方法,将林业废弃物和废弃蘑菇培养基与水产养殖营养相结合,通过将Pleurotus flabellatus加入鱼类饲料中来实现。此外,本研究展示了一个循环生物经济模型,其中木质纤维素废弃物被转化为增值的生物量,用作功能性饲料成分。这一综合框架填补了空白,证明了废弃物衍生蘑菇生物质在水产养殖系统中的安全性和功能性应用,有助于可持续资源管理和饲料创新。

章节摘录

蘑菇培养与生产

在本研究中,使用P. flabellatus作为母菌株来培养平菇。该菌株(KT970056)来自泰米尔纳德邦马德拉斯大学高级植物学研究中心(Murugesan et al., 2017)。蘑菇培养在马铃薯葡萄糖琼脂培养基斜面上进行,并按指定序列号进行传代培养。在开始接种培养之前,将菌株斜面在20°C下保存7天。

平菇的生产

蘑菇培养结果(表1)受多种因素影响,包括菌丝生长所需天数(DMG)、原基形成所需天数(DRPI)、原基形成次数(NPI)、总收获期(THP)和生物效率。对照组中的菌丝发育在17.33?±?0.58?天内完成(p?

结论

本研究提出了一个实用的循环生物经济模型,通过培养Pleurotus flabellatus将林业废弃物和SMS转化为有价值的成分,并随后将其重新用于水产饲料。研究结果不仅证实了蘑菇成分可以部分替代鱼粉而不影响生长,还揭示了将低价值木质纤维素废弃物转化为高价值水产饲料成分的重要可持续性途径。

作者贡献声明

阿鲁尔·库马尔·穆鲁格桑(Arul Kumar Murugesan):撰写——初稿、监督、资源提供、方法设计、实验实施、数据分析、概念构建。普拉德希娜·瓦伊拉加坦(Pradheena Vairaganthan):撰写——审稿与编辑、资源提供、实验实施、数据分析。拉朱·苏巴(Raju Subha):撰写——审稿与编辑、监督、方法设计、实验实施、概念构建。

伦理审批

不适用。

资金支持

本研究未获得任何特定资金支持。

Ha Thi et al., 2015

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

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