發酵木屑研討[本文為Infinity蟲友原著，經授權由JackBug轉貼至此] X i l m*q+i7s${ ^ B
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還記得幾年前Grace先生所發表的"鍬型蟲食性大解密"一文 1} T9f j g
裡面精闢的剖析鍬型蟲食性並介紹過如太空包製程或木屑發酵.....等
#g;K y1U2y } r5h ? 最近重拾書本,也爲了研究開始養鍬型蟲而自行發酵木屑
1^ \ _9e,L I N/x N 前陣子檢查我的木屑發好了沒時,隔壁實驗室老師問我說 F w7N)T/H x
"爲啥木屑要發酵過後才能拿來養鍬"
n ? I H m z 一開始,當然想說這是外行人問的問題,然後就開始解釋
9S$q u;S1S-e;a#_ M C 但越解釋,越覺得這是好問題 )d x ~ i L1]4z v9p a#~
到底爲啥木屑要發酵過後才能拿來養鍬呢?
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2F M S `!z9I o a y 在這裡,重新探討鍬型蟲能由木材中獲得什麼養分
1F0[ I!v%z9I'x ^+{ c N F4Q 因此重新探討食物定義,為了讓小朋友也聽的懂,由基本開始 1m D Q ? _;b0P A
對人類而言,食物中能獲得的物質生物學歸為基本七類 j-z d h-U3V p | [
構成生物的基本物質: ^ I4F w;L)[ p b N e H
水
)D @ i6N } ]&k2R*f }%] 醣類
5},X y U5`$^(o _ m h 脂質
#Y5Q U } x.J W8p.@ 蛋白質 P*w r9S!S+l f
維生素
X h S I)X1{7B 無機鹽類 +B1h.u(U9c1@ })y
核酸
*a(N [)S1[ 其中醣類,脂質,蛋白質主為分解產能或構成體質
h2`3\$m"X u c s7y 維生素,無機鹽類可調節生理機能或形成構造 )U b \ v o `
換個想法,鍬型蟲當然也是需要此七類物質
2x X0e c9Y C A'z A2c 因此鍬型蟲啃木材當然也是為了獲得這些物質 &l+u G%f+J0b$k7^
那"爲啥木屑要發酵過後才能拿來養鍬"
a n(d'z N q-F$L 標準的回答就是鍬型蟲無法直接利用木材的營養物質 )m!K9K4M/x(} j:b p(t"y W N
舉例來說,吃榴槤總是要先把外殼剝了才吃得到肉 \ {7x G N e/^ f m
因此鍬型蟲要等木材初步分解才能利用木材的養分
D:M!^)Z _ [ 這時,說不定還會舉牛不能直接消化纖維素要靠體內共生菌協助為例
N4R D K b E m 那問題來了,
9l _ B x q M(n k 為何不直接拿鍬型蟲能利用的食物形式養鍬幼, 3K ? O V ^"d
還要那麼麻煩的去發酵木屑?
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再回到主題,木材分解後才有能提供鍬幼的養分 2H)J T-` ] w*g N
那木材的成分如何,在鍬型蟲時性大解密中提到
!z }9K.L+\'b*{ 木材主要成分是纖維素、半纖維素及木質素， f i7s @ W
其次還有聚乙醣、聚戊醣、聚己醣、木醣、澱粉及蛋白質等
c d W-\9W8{1J)p b 對於主要成份的敘述分析利用,下面這資料參考吧
X _ W1^ ~ h2B @ ` [url]http://ihome.cuhk.edu.hk/~b456741/chapters/chapter3.htm[/url]
*\1_1|!M"r O 以往相信很多人覺得發酵木屑 ^8n b2Y C"t#@*Y:W }%_
最重要的是將纖維素分解以提供鍬幼養分
#t.F M C p 若你當時有認真把鍬型蟲食性大解密好好讀過
)F P m @.z E:`)X m ~ T 應有注意到裡面已有提及最重要的是木質素的分解
5D#Y n f E%~ 因為有木質素包在纖維素週邊會使纖維素難以分解利用 P5Y0| ^ U ^ R&r
通常為了分解木質素,會利用微生物
f6C o*} w H N R | L o 那問題來了 7G2W/m&q.} T2g5m&E J
訪間所謂的發酵木屑,那發酵的定義是什麼
9F5^ M X q0v 充其量應該說是木屑的腐敗吧..................O0i'`4n I K%d$e
;B { g'b+x'} 首先先來認識一些專有名詞 g6d"U%{2k [ @ ^ ?
Fermentation發酵 $Y E r Y E9Q-r
碳水化合物為活細胞，尤其是微生物，在缺氧環境下所分解。常產生熱量和廢氣(如酵母中的酒精發酵)及多種的終產物(例如乙醇、乳酸)
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G s1R5x"f s8m#q.R Z([.m Degeneration；Degradation 降解；退化
r6c'o W ~$H9l&J 構造的解體；變為較少特化或功能較不活潑的類型；由複雜變為較簡單的演化 X0n z'G2R9f j"d3o
m:C j0D Z m z Hydrolisis 水解
H d X R w%N g,Y2| 將水的氫離子及羥基離子加入一個分子中，隨之裂解成兩個或多個較簡單的分子
{;n0x(W f _5i b)L 4j u _(S y S O%] n
%d:h ` ~,J7q l _ 其實大家常說發酵木屑，就之前我提過的那一篇，為何要發酵呢？就上面名詞解釋，發酵是在一種無氧狀態下進行，過程是將碳水化合物(如葡萄糖)分解成熱量、廢氣(CO2)以及終產物(乙醇、乳酸)，所以說，除非鍬形蟲幼蟲是吃乙醇或乳酸，不然木材何必要發酵？ "} O&v S E2W2I P Q(V!g/a(P
*b T)] O x Q Y 重新探討一下木材結構，木材的主成分包含纖維素、半纖維素和木質素，主要存在於植物細胞壁中，其中能用以製造產生醣類提供鍬形蟲利用者主要為纖維素，但是因為木質素填充包覆在纖維素周圍，導致纖維素利用效率低落，故木質素的降解為利用纖維素製造鍬形蟲可利用醣類的關鍵步驟。 ] _ k&@ Y z q
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木質素是一高分子量、不溶性的聚合體，其構造複雜和多樣化。大致上是由許多O-甲基化的苯衍生物組成，如：松柏基醇（coniferyl alcohol）、芥基醇（sinapyl alcohol）和香豆基醇（p-coumaryl alcohol）。
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自然環境中放線菌或真菌可降解木質素，某些真菌可產生體外過氧化酶來降解木質素，包括：laccase (Lac)、lignin peroxidases (LIP)、manganese peroxidases (MNP)。木質素的降解是靠活性氧(氧自由基)引起的，而過程就像燃燒作用，一觸發就擴散開去（Reid, 1995）。
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$[#\7A r,R }4i d+S 所以說，若我們能先利用細菌或真菌事先降解木材的木質素，就能使纖維素釋放出來，就好像說剛收割完的稻米，要先碾去外殼，才是我們吃的白米。 Y r p9b;T4{2t.`
假如你認為這麼簡單就能養好、養大鍬形蟲，那你就錯了，你以為碾去外殼變成白米就能直接吃了嗎？當然還不行，因為沒煮熟。用鍬形蟲的說法，木屑要先除去木質素，才能使纖維素釋放出來，但纖維素卻還不是鍬形蟲能直接利用的醣類型式，必須再經過水解，才能讓鍬形蟲吸收利用。
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回到如何使木屑變成讓鍬形蟲能利用，且利用後能長大的話題，相信這才是大家想知道的，其實由木屑變成鍬形蟲能利用的醣類形式，過程一定要包含發酵、降解以及水解。 \ F2y6i ^+o,L I8] |
} e i e#] n/{(X c z 先說明為何木屑要發酵，木屑的發酵，並不是要提供鍬形蟲養分，而是藉由木屑少量的碳水化合物(醣類)發酵，使得真菌(酵母菌)或細菌(乳酸菌)能夠生存，雖然這些真菌或細菌在有氧狀態有能生存，但或許是因無氧狀態，此時這些真菌或細菌更能累積次級代謝產物，例如維他命B群或是一些胺基酸，而這些次級代謝產物，對鍬形蟲或降解木質素的真菌或細菌，還是鍬形蟲腸內的共生菌，算是他們本身無法合成的重要物質。 5?*g)f9o3c z
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至於木質素降解，主要是藉由一些白色腐朽菌的協助，自然界中，褐色腐朽菌主要是降解纖維素；而白色腐朽菌是降解木質素，有時也可降解纖維素，通常這些白色腐朽菌會產生體外過氧化酶如Laccase、LIP或MNP來降解木質素，這裡就我曾找過會產生體外過氧化酶的真菌，分類介紹：
b+y;B0a.n'B V 主要產生Laccase的種類： )U7B3J-?/H#~ @ r
側耳；平菇類Pleurotus(Pleurotus ostreatus 糙皮側耳、蠔菇；Pleurotus sajor-caju 鳳尾菇)
k u J8] K4@ 香菇類Lentinula(Lentinula edodes 香菇) U M A J1l _ r r(J
鬼傘類Coprinopsis "s;k;r F+D:_.G y t
蘑菇類Agaricus(Agaricus bisporus 洋菇)
v [5T E;h ? R G4w n ` 毛木耳類Auricularia(Auricularia polytricha 毛木耳)
E%p I5R+K d0U$D+I 黴菌類Fusarium(Fusarium proliferatum 蕙蘭細斑病菌) G;l$x u f
Panorbis 不知他是啥 .U!a \(L `
` X0C+b2{ X 會產生MNP-LIP混合酶(具兩種酶的功能)的真菌：
]1U E ^/h#H E Pleurotus eryngii versatile杏鮑菇 ,g \*`'D `3O s x
Bjerkandera adusta 煙管菌
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v-@*w1B'Q2Z T 另下面這一種真菌會產生單一LIP或MNP體外過氧化酶，且其研究報告比較多：
"}!o'w#O P h Phanerochaete chrysosporium 黃孢原毛平革菌 U+v5H"X h Y*a1W
0V9m"y,H!\ f A I7E 而靈芝這一類的真菌大多都是白色腐朽菌 F5r'W!r3@ S v4E
_)l)}7A$` _'~5u6~ S
當木質素降解後釋出纖維素，我個人是推測這些纖維素是被鍬形蟲吃入後才水解，通常甲蟲除少數天牛會自行產生纖維素酶來水解纖維素外，大部分是藉由體內共生微生物幫忙水解纖維素，故推測鍬形蟲應該也是如此，因此若要讓鍬形蟲能吸收大量可利用醣類，一定要鍬形蟲腸內維持一良好的共生環境，才能有效率的水解纖維素。
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^ S y k/E N o 綜合以上，我建議買來的生木屑或廢太空包，於添加完營養物質後，可先讓其無氧發酵過後，然後接種白色腐朽菌，但注意一點，白色腐朽菌降解木質素通常是在前半段，後半段可能變成以降解纖維素為主，因此接種好的木屑不宜保存很長一段時間後才用，另外，白色腐朽菌產生的體外過氧化酶都是需要氧氣參與作用，因此接種完白色腐朽菌後，透氣為一重要考量，至於這樣能不能保證養出大型，我不敢說能，因為鍬形蟲對可利用醣類的吸收率，可能受基因影響，另外溫控或其他環境因子，也都是該考慮的，本文只針對發酵木屑進行探討。
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