木耳菌糠發(fā)酵飼料的研究

趙　祎，王英臣

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林 吉林　132101）

木耳菌糠發(fā)酵飼料的研究

趙祎，王英臣*

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林 吉林132101）

以木耳菌糠為原料，采用微生物固體發(fā)酵技術(shù)及微生物種子擴(kuò)大培養(yǎng)技術(shù)，用發(fā)酵種子（大球蓋菇、產(chǎn)朊假絲酵母、乳酸菌）降解木耳菌糠中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素來增加菌糠作為飼料的營養(yǎng)價(jià)值和適口性。試驗(yàn)通過單因素試驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)，確定種子固體培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)條件對(duì)木耳菌糠纖維素含量以及營養(yǎng)價(jià)值和適口性的影響。結(jié)果表明，最佳培養(yǎng)條件是大球蓋菇時(shí)添加CaSO40.04 g·kg-1，尿素0.4 g·kg-1，玉米粉30 g·kg-1，發(fā)酵24 d；培養(yǎng)產(chǎn)朊假絲酵母時(shí)初始pH為5.5，尿素添加量10 g·kg-1，搖床轉(zhuǎn)數(shù)為140 r·min-1。

木耳菌糠；大球蓋菇；發(fā)酵；飼料

木耳生產(chǎn)主要以木屑為主要原料，同時(shí)添加麥麩、米糠、生石灰等制成菌段，進(jìn)行木耳菌絲體的生長，最后長出木耳菌的子實(shí)體，出耳結(jié)束后，菌段被廢棄成為菌糠。傳統(tǒng)菌糠處理的方法主要是簡易堆置和燃燒，但由于菌糠容易滋生微生物，不僅成為周邊食用菌生產(chǎn)的主要雜菌污染源，還可能會(huì)造成潛在的生物安全風(fēng)險(xiǎn)。將產(chǎn)生的大量菌糠隨意堆置，侵占大量土地，且會(huì)成為周邊水、土壤、大氣污染的主要源頭。另外，菌糠的燃燒既污染空氣，又浪費(fèi)了菌糠中富含的生物質(zhì)能量和有用物質(zhì)。因此，如何處理菌糠成為目前亟需解決的重要課題。

菌糠雖然經(jīng)過木耳菌的利用而被吸收了大部分的營養(yǎng)物質(zhì)，但作為生物質(zhì)廢物而言，菌糠中所含的氨基酸、真菌類多糖及Mn、Ca、P、K等都較豐富，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚?，可作為畜禽飼料?-7］。采用微生物發(fā)酵的方法對(duì)木耳菌糠進(jìn)行飼料轉(zhuǎn)化是一個(gè)有效的資源轉(zhuǎn)化途徑。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

木耳菌糠，選自吉林省樺甸吉元土產(chǎn)有限公司提供的菌糠；大球蓋菇菌種，選用四川汶川岷源高新技術(shù)研究所生產(chǎn)的大球蓋菇菌種；乳酸菌，選用保加利亞乳桿菌菌粉；產(chǎn)朊假絲酵母，選用12 Bx麥芽汁培養(yǎng)基，接種后在28℃條件下，200 r·min-1培養(yǎng)24 h；CaSO4購自武漢宏信康精細(xì)化工有限公司；尿素購自河南冠華化工產(chǎn)品有限公司；玉米粉、6-芐氨基嘌呤購自廣東光華化學(xué)廠有限公司；中性洗滌劑、十氫化萘、無水亞硫酸鈉、丙酮、酸性洗滌劑、98%濃硫酸、硫酸鉀液等均由吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2試驗(yàn)設(shè)備

AR3130電子分析天平；電爐；烘箱；樣品粉碎機(jī)；電熱恒溫培養(yǎng)箱；凱氏定氮儀；普通搖床；高壓蒸汽滅菌鍋等。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1工藝流程

木耳菌糠→清理→粉碎+水→混合+大球蓋菇菌絲體、產(chǎn)朊假絲酵母、乳酸菌→發(fā)酵→干燥→成品。

1.3.2工藝設(shè)計(jì)

原料預(yù)處理：把木耳菌糠去掉外層塑料，去掉有污染的菌斑部分，粉碎。

木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解：在混合料中加入大球蓋菇菌絲體進(jìn)行降解，測(cè)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解程度。

菌體蛋白培養(yǎng)：在木質(zhì)素、纖維素和半纖維素降解基本完成后或降解過程中，加入產(chǎn)朊假絲酵母，進(jìn)行菌體蛋白培養(yǎng)，測(cè)粗蛋白質(zhì)含量。

乳酸菌的添加：在降解過程結(jié)束或某個(gè)階段添加乳酸菌約20%，增加飼料的適口性。

1.3.3單因素實(shí)驗(yàn)

大球蓋菇菌絲體對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解試驗(yàn)采用單因素實(shí)驗(yàn)，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)參照相關(guān)文獻(xiàn)選定微量元素（CaSO4）、碳源（玉米粉）、氮源（尿素）、激素（6-芐氨基嘌呤）、發(fā)酵開始時(shí)間為試驗(yàn)因子［8-10］。

選取接種量0.5 cm3·mL-1，按6-芐氨基嘌呤（6-BA）0.5 mg·L-1，尿素0.02%，玉米粉2%，CaSO4添加量為0、0.02、0.04、0.06、0.08 g·kg-1，測(cè)定Ca2+添加量對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響。

選取接種量0.5 cm3·mL-1，CaSO40.04 g·kg-1，6-BA 0.5 mg·L-1，玉米粉2%，將尿素添加量設(shè)置為0、0.1、0.2、0.3、0.4 g·kg-1，測(cè)定氮源添加量對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響。

選取接種量0.5 cm3·mL-1，CaSO40.04 g·kg-1，6-BA 0.5 mg·L-1，尿素0.02%，將玉米粉添加量設(shè)置為10、20、30、40、50 g·kg-1，測(cè)定碳添加量對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響。

選取接種量0.5 cm3·mL-1，CaSO40.04 g·kg-1，尿素0.02%，玉米粉2%，將6-BA添加量設(shè)置為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg·L-1，測(cè)定6-芐氨基嘌呤（6-BA）添加量對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響。

選取接種量0.5 cm3·mL-1，CaSO40.04 g·kg-1，尿素0.02%，玉米粉2%，6-BA 0.5 mg·L-1，將發(fā)酵時(shí)間設(shè)置為12、15、18、21、24 d，在大球蓋菇發(fā)酵結(jié)束后測(cè)發(fā)酵開始時(shí)間對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響。

產(chǎn)朊假絲酵母的培養(yǎng)：在木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解后，按6%加入種液，在30℃下進(jìn)行酵母菌生長培養(yǎng)。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)參考有關(guān)文獻(xiàn)選定初始pH、尿素添加量、搖床轉(zhuǎn)數(shù)為試驗(yàn)因子［11-13］。

在尿素添加量為10 g·kg-1，140 r·min-1條件下，設(shè)置初始pH為4.5、5.0、5.5、6.0、6.5，測(cè)定發(fā)酵結(jié)束后粗蛋白質(zhì)增加量，觀察不同初始pH對(duì)酵母菌生長的影響。

在初始pH 5.5，140 r·min-1條件下，設(shè)置尿素添加量為0、5、10、15、20 g·kg-1，測(cè)定發(fā)酵結(jié)束后粗蛋白質(zhì)增加量，觀察尿素的添加量對(duì)酵母生長的影響。

在初始pH 5.5，尿素加量10 g·kg-1條件下，設(shè)置搖床轉(zhuǎn)數(shù)為120、140、160、180、200 r·min-1，測(cè)發(fā)酵結(jié)束后粗蛋白質(zhì)增加量，觀察搖床不同轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)酵母生長的影響。

1.3.4正交實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以菌糠中木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解率和粗蛋白質(zhì)含量為指標(biāo)，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

1.4檢測(cè)方法

木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的測(cè)定，采用范氏（Van Soest）的洗滌纖維分析法；粗蛋白質(zhì)含量的測(cè)定采用凱氏定氮法。

2　結(jié)果與分析

2.1單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1大球蓋菇菌絲體對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解

Ca2+添加量對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響見圖1。

圖1　Ca2+添加量對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響

由圖1可知，Ca2+為0.04 g·kg-1時(shí)對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解率較好；Ca2+添加量為0.02、0.06 g·kg-1時(shí)對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解率次之。因此，選擇Ca2+添加量為0.02、0.04、0.06 g·kg-13個(gè)水平。

氮源的添加量對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響見圖2。

圖2　尿素添加量對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響

由圖2可知，添加尿素0.3 g·kg-1時(shí)對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解率較好；添加量為0.2、0.4 g·kg-1時(shí)對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解率次之。因此，選擇尿素添加量為0.2、0.3、0.4 g·kg-13個(gè)水平。

碳源的添加量對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響見圖3。

由圖3可知，玉米粉添加量為30 g·kg-1時(shí)對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解率較好；添加量為20、40 g·kg-1時(shí)對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解率次之。因此，選擇玉米粉添加量為20、30、40 g·kg-13個(gè)水平。

6-BA添加量對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響見圖4。

由圖4可知，不同的6-BA添加量對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解率影響不明顯。因此，這一因素在正交實(shí)驗(yàn)中不予考慮。

發(fā)酵開始時(shí)間對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響見圖5。

圖3　玉米粉添加量對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響

圖4　6-BA添加量對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響

圖5　發(fā)酵開始時(shí)間對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素降解率的影響

由圖5可知，接種時(shí)間為21 d時(shí)對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解率較好；接種時(shí)間為18、24 d時(shí)對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解率次之。因此，選擇接種時(shí)間為18、21、24 d 3個(gè)水平。

2.1.2產(chǎn)朊假絲酵母的培養(yǎng)

不同初始pH對(duì)酵母菌生長的影響見圖6。

圖6　初始pH對(duì)酵母菌生長的影響

由圖6可知，初始pH為5.5時(shí)粗蛋白質(zhì)增加量較高；初始pH為5.0、6.0時(shí)粗蛋白質(zhì)增加量次之。因此，選擇初始pH為5.0、5.5、6.0 3個(gè)水平。

尿素的添加量對(duì)酵母生長的影響見圖7。

圖7　尿素的添加量對(duì)酵母生長的影響

由圖7可知，尿素添加量為10 g·kg-1時(shí)粗蛋白質(zhì)增加量較高；尿素添加量為5、15 g·kg-1時(shí)粗蛋白質(zhì)增加量次之。因此，選擇尿素添加量為5、10、15 g·kg-13個(gè)水平。

搖床不同轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)酵母生長的影響見圖8。

圖8　搖床不同轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)酵母生長的影響

由圖8可知，搖床轉(zhuǎn)數(shù)為160 r·min-1時(shí)粗蛋白質(zhì)增加量較高；搖床轉(zhuǎn)數(shù)為140、180 r·min-1時(shí)粗蛋白增加量次之。因此，選擇搖床轉(zhuǎn)數(shù)為140、160、180 r·min-13個(gè)水平。

2.2正交實(shí)驗(yàn)

2.2.1大球蓋菇菌絲體對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解

L9（34）正交實(shí)驗(yàn)因素水平表見表1。

表1　L9（34）正交實(shí)驗(yàn)因素水平

添加6-BA對(duì)木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的降解率影響相對(duì)于其他因素來說較小，不予考慮。

L9（34）木質(zhì)素降解率正交實(shí)驗(yàn)見表2。

由表2可知，對(duì)K、k及各因素R的大小進(jìn)行計(jì)算。然后根據(jù)極差R的大小，進(jìn)行因素的主次排序?yàn)锳＞B＞C=D。由表2數(shù)據(jù)得出最優(yōu)組合為A2B3C2D3。即當(dāng)Ca2+添加量為0.04 g·kg-1，尿素添加量為0.4 g·kg-1，玉米粉添加量為30 g·kg-1，發(fā)酵時(shí)間為24 d，在這種條件下培養(yǎng)大球蓋菇對(duì)木質(zhì)素降解率最高。

表2　L9（34）正交實(shí)驗(yàn)

L9（34）纖維素降解率正交實(shí)驗(yàn)表見表3。

表3　L9（34）纖維素降解率正交實(shí)驗(yàn)

由表3可知，對(duì)K、k及各因素的R的大小進(jìn)行計(jì)算。然后根據(jù)極差R的大小，進(jìn)行因素的主次排序?yàn)锳＞C＞B＞D。得出最優(yōu)組合為A2B3C2D2。即當(dāng)Ca2+添加量為0.04 g·kg-1，尿素添加量為0.4 g·kg-1，玉米粉添加量為30 g·kg-1，發(fā)酵時(shí)間為21 d，在這種條件下培養(yǎng)大球蓋菇對(duì)纖維素降解率最高。

L9（34）半纖維素降解率正交實(shí)驗(yàn)見表4。

表4　L9（34）半纖維素降解率正交實(shí)驗(yàn)

由表4可知，對(duì)K、k及各因素的R的大小進(jìn)行計(jì)算。然后根據(jù)極差R的大小，進(jìn)行因素的主次排序?yàn)锳＞C＞B=D，即各因素對(duì)指標(biāo)影響的主次順序?yàn)镃a2+添加量＞玉米粉添加量＞尿素添加量=發(fā)酵時(shí)間。根據(jù)9組正交表中數(shù)據(jù)得出最優(yōu)組合為A2B1C2D3。即當(dāng)Ca2+添加量為0.04 g·kg-1，尿素添加量為0.2 g·kg-1，玉米粉添加量為30 g·kg-1，發(fā)酵時(shí)間為24 d，在這種條件下培養(yǎng)大球蓋菇對(duì)半纖維素降解率最高。

綜合以上結(jié)果最終取最優(yōu)組合為A2B3C2D3，即Ca2+添加量0.04 g·kg-1，尿素添加量為0.4 g·kg-1，玉米粉添加量為30 g·kg-1，發(fā)酵時(shí)間為24 d，在這種條件下培養(yǎng)大球蓋菇對(duì)木質(zhì)素、纖維素和半纖維素的降解率最高。

2.2.2產(chǎn)朊假絲酵母的培養(yǎng)

L9（34）正交實(shí)驗(yàn)因素水平表見表5、正交實(shí)驗(yàn)見表6。

表5　L9（34）正交實(shí)驗(yàn)因素水平

表6　L9（34）正交實(shí)驗(yàn)

由表6可知，對(duì)K、k及各因素的R的大小進(jìn)行計(jì)算。然后根據(jù)極差R的大小，進(jìn)行因素的主次排序?yàn)锳＞B＞C，即各因素對(duì)指標(biāo)影響的主次順序?yàn)槌跏紁H＞尿素添加量＞搖床轉(zhuǎn)數(shù)。根據(jù)9組正交表中數(shù)據(jù)得出最優(yōu)組合為A2B2C1。即當(dāng)初始pH為5.5，尿素添加量為10 g·kg-1，搖床轉(zhuǎn)數(shù)為140 r·min-1，在這種條件下培養(yǎng)產(chǎn)朊假絲酵母木耳菌糠的粗蛋白質(zhì)增加量最多。

3　小結(jié)

本試驗(yàn)結(jié)果表明，確定出木耳菌糠發(fā)酵飼料中各種發(fā)酵種子的最佳培養(yǎng)條件：培養(yǎng)大球蓋菇時(shí)CaSO4添加量為0.04 g·kg-1，尿素加量為0.4 g· kg-1，玉米粉添加量為30 g·kg-1，發(fā)酵開始時(shí)間為24 d；培養(yǎng)產(chǎn)朊假絲酵母時(shí)初始pH為5.5，尿素加量10 g·kg-1，搖床轉(zhuǎn)數(shù)為140 r·min-1。

本試驗(yàn)采用生物技術(shù)將菌糠廢料轉(zhuǎn)化為動(dòng)物性飼料，操作容易，工藝流程簡單，生產(chǎn)成本較低。同時(shí)原料價(jià)格便宜，總體費(fèi)用不高，會(huì)有很好的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。因此，將菌糠廢料轉(zhuǎn)化為動(dòng)物性飼料的社會(huì)、生態(tài)效益明顯，具有很好的應(yīng)用前景［14-17］。

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Study on the Fermented Feed of Fungus Chaff

ZHAO Yi，WANG Yingchen*
（Department of Food Engineering，Jilin Agriculture Science and Technology College，Jilin 132101，Jilin China）

As raw material，fungus chaff used with microbial solid fermentation and microbial seed expansion technology，study on the nutritional value and palatability of fungus chaff with using fermented seeds（Stropharia rugosoannulata，torula yeast，lactobacillus）to degrade cellulose，hemicellulose and lignin in the fungus bran. Through single factor experiment and orthogonal experiment to determine the effect of seed solid medium composi?tion and culture conditions on the cellulose content and nutritional value and palatability of the fungus chaff.The results showed that the best culture condition was that CaSO4dosage was 0.4 g·kg-1，the amount of urea was 0.04 g·kg-1，corn flour was 30 g·kg-1，and the fermentation time was 24 d，when cultivate candida utilis，the initial pH value was 5.5，urea was 10 g·kg-1，rotation speed was 140 r·min-1.

fungus chaff；Stropharia rugosoannulata；ferment；feed

S816.6；S816.44

A

1001-0084（2016）06-0031-06

2016-04-24

吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新科研項(xiàng)目（吉農(nóng)合字［2015］第096號(hào)）

趙祎（1994-），女，河北石家莊人，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)與工程。
*

E-mail:jlnykj29002@163.com。