甘蔗稍綠汁發(fā)酵液對(duì)菌糠發(fā)酵品質(zhì)的影響

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(1. 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所, 福建 福州 350013； 2. 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生態(tài)研究所, 福建 福州 350013； 3. 福建省新閩科生物科技開發(fā)有限公司，福建 福州 350008)

菌糠是指以棉籽殼、鋸木屑、稻草、玉米芯、甘蔗渣及多種農(nóng)作物秸稈為主要原料栽培食用菌后的廢棄培養(yǎng)料[1]。我國(guó)作為世界食用菌產(chǎn)量最大的國(guó)家，每年產(chǎn)生的菌糠量不少于7×104t，約占世界食用菌總產(chǎn)量的70%以上[2-3]。2007年我國(guó)食用菌的總產(chǎn)量已達(dá)1.68×107t[4]。據(jù)報(bào)道，每1kg干培養(yǎng)料約能產(chǎn)出0.1kg干菇，絕對(duì)生物學(xué)效率約10%左右，90%以上的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)仍然存留在培養(yǎng)基中[5]。菌糠的營(yíng)養(yǎng)相當(dāng)于常規(guī)麥麩類飼料，可作為新型飼料資源應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)中降低飼料成本[6]。有研究報(bào)道[7-12]，菌糠替代一定比例育肥牛、綿羊、雞、豬、兔的日糧，均能提高動(dòng)物的生長(zhǎng)性能，同時(shí)又降低了飼料成本，緩解了飼料短缺的壓力，提高了養(yǎng)殖企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

伴隨著各種菌類的生產(chǎn)，產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)物——菌糠，菌糠中還含有大量未被利用的有機(jī)物質(zhì)和菌類生長(zhǎng)的菌絲體，如果不能正確保存和利用，將造成了巨大的資源浪費(fèi)，其廢棄或焚燒也會(huì)造成新的環(huán)境污染。特別是在南方，高溫、潮濕的的氣候環(huán)境，極易使菌糠發(fā)霉、腐爛，因此探索簡(jiǎn)單有效的菌糠保存方法，是菌糠利用的基本保障。本試驗(yàn)旨在研究甘蔗稍綠汁發(fā)酵液對(duì)菌糠發(fā)酵品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

菌糠：栽培平菇后的菌糠，由福建農(nóng)林大學(xué)菌草研究所提供。配方：五節(jié)芒 73% ，麩皮25%，石灰2%，含水量60%。

甘蔗稍由市場(chǎng)購(gòu)買的果蔗取末梢2～3節(jié)。甘蔗稍綠汁發(fā)酵液的制備參考陳鑫珠2010[13]方法制備。

1.2 菌糠青貯飼料調(diào)制

在采取菌糠原料樣品的同時(shí)，開始菌糠發(fā)酵飼料的調(diào)制。將收集的菌糠棒開包、混合均勻。按每個(gè)處理的每次重復(fù)應(yīng)稱取的原料(預(yù)試驗(yàn)測(cè)得)分別裝入試驗(yàn)塑料袋內(nèi)(事先貼好標(biāo)簽)中，噴灑2%甘蔗稍綠汁發(fā)酵液(對(duì)照組噴灑等體積的蒸餾水)，充分混勻、抽氣、封口。室溫條件下厭氧發(fā)酵貯存，分別在發(fā)酵第1，3，7，15，30和60 d開封，每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)。

1.3 化學(xué)成分分析

原料分析樣品按常規(guī)方法測(cè)定干物質(zhì)(dry matter，DM)和粗蛋白質(zhì)(crude protein，CP)含量[14]；緩沖能(buffering capacity，BC)的測(cè)定采用鹽酸、氫氧化鈉滴定法[15]；可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates，WSC)含量的測(cè)定采用Anthrone比色法定量[14]，采用改進(jìn)的濾袋分析法(ANKOM A200i，北京)測(cè)定，中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)含量；由公式HC=NDF-ADF計(jì)算法得出半纖維素(hemicellulose，HC)[16]；

青貯袋開封后，青貯飼料混合均勻，立即稱取20 g放入聚乙烯塑料封口袋中，并加入80 mL蒸餾水，放置4℃冰箱浸泡18 h后離心，測(cè)定上清液pH值(pH計(jì)：pHS-3B，上海鵬順科學(xué)儀器有限公司)。準(zhǔn)確量取10 mL上清液，采用凱氏定氮儀測(cè)定氨態(tài)氮(NH3-N)含量[15]。采用島津LC-20AT型高效液相色譜儀測(cè)定，乳酸(lactic acid，LA)、乙酸(acetic acid，AA)、丙酸(propionic acid，PA)和丁酸(butyrate acid，BA)含量。

WSC、NDF、ADF、HC、CP、LA、AA、PA和BA以干物質(zhì)基礎(chǔ)的百分比表示。

1.4 微生物分析

分別采用MRS瓊脂培養(yǎng)基(MRS agar medium，MRS)、營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基(nutrient agar，NA)、馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(potato dextrose agar，PDA)計(jì)數(shù)青貯材料上的乳酸菌、好氧性細(xì)菌、酵母菌和霉菌數(shù)量。乳酸菌用厭氧箱(YQX-Ⅱ型，上海新苗)，37℃培養(yǎng)2 d；好氧性細(xì)菌、酵母菌和霉菌在有氧條件下30℃培養(yǎng)2～3 d。

取50 mL培養(yǎng)好的甘蔗稍綠汁發(fā)酵液，在14 000 r·min-1下離心20 min，去上清液。送廣州基迪奧生物科技有限公司(中國(guó)，廣州)進(jìn)行Meta 16S rDNA測(cè)序分析微生物的多樣性。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用SPSS 17.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，采用Duncan法對(duì)均值進(jìn)行多重比較，對(duì)材料特性進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌糠的特性

菌糠的特性見表1。菌糠原料的干物質(zhì)含量為34.55%，其pH值偏弱酸(5.42)，緩沖能(50.24 mE·kg-1DM)較低，粗蛋白含量(8.13% DM)較高，可溶性碳水化合物含量(1.56% DM)較低；微生物組成中細(xì)菌數(shù)量為4.98 cfu·g-1FM，乳酸菌數(shù)量(2.23 lg cfu·g-1FM)較少。

表1 菌糠的特性Table 1 The characteristic of fungus chaff

2.2 甘蔗稍綠汁發(fā)酵液的乳酸菌的種類和比例

甘蔗稍綠汁發(fā)酵液在科、屬、種水平上，乳酸菌的種類和比例見圖1-3。如圖所示，甘蔗稍綠汁發(fā)酵液在科水平上分布：明串珠菌科(Leuconostocacea)，占90%比例以上，其次是乳桿菌科(Lactobacillaceae)，另外還有少量的腸球菌科(Enterococcaceae) 和鏈球菌科(Streptococcaceae)，共計(jì)占不到1%；在屬水平上分布：明串珠菌屬(Leuconostoc)，占50%比例以上，其次是乳球菌屬(Lactococcus)，占20%比例以上和魏斯氏菌屬(Weissella)，占10%比例以上，另外還有少量的腸球菌屬(Enterococcus)，乳桿菌屬(Lactobacillus)，片球菌屬(Pediococcus)和鏈球菌屬(Streptococcus)，共計(jì)占不到1%；在種水平上的分布：格氏乳球菌(Lactococcusgarvieae)約占70%，其次明串珠菌(Leuconostoemesenteroides)，約占20%和綠色魏斯氏菌(Weissellaviridescens)， 約占10%，另外含有少量比例的短乳桿菌(Lactobacillusbrevis)，無(wú)乳鏈球菌(Streptococcusagalactiae)和酪黃腸球菌(Enterococcuscasseliflavus)，共計(jì)占不到1%。

圖1 在科水平上的微生物種類堆積圖Fig.1 The stacked figure of species distribution at family level

圖2 在屬水平上的微生物種類堆積圖Fig.2 The stacked figure of species distribution at genus level

圖3 在種水平上的微生物種類堆積圖Fig.3 The stacked figure of species distribution at species level

2.3 甘蔗稍綠汁發(fā)酵液對(duì)菌糠青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

甘蔗稍綠汁發(fā)酵液對(duì)菌糠青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響見表2。本試驗(yàn)中6個(gè)時(shí)間點(diǎn)開封的青貯飼料，與對(duì)照組相比，添加綠汁發(fā)酵液處理的pH值均顯著(P<0.05)降低；除第7 d開封青貯飼料外，其他5個(gè)時(shí)間點(diǎn)開封的青貯飼料的乳酸(lactic acid，LA)含量顯著(P<0.05)升高；另外，第30 d開封青貯飼料的乙酸(acetic acid，AA )、丙酸( propionic acid，PA)和丁酸(butyric acid，BA)含量顯著(P<0.05)降低，第60 d開封青貯飼料的丙酸和丁酸含量顯著(P<0.05)降低。說(shuō)明甘蔗梢綠汁(sugarcane top，ST)發(fā)酵液能夠顯著提高菌糠青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)。

表2 甘蔗稍綠汁發(fā)酵液對(duì)菌糠青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響Table 2 Effect of STPFJ on fermentation quality of fungus chaff silage

2.4 甘蔗稍綠汁發(fā)酵液對(duì)菌糠發(fā)酵品質(zhì)動(dòng)態(tài)變化的影響

添加甘蔗稍綠汁發(fā)酵液處理的菌糠青貯發(fā)酵過(guò)程中，7 d、15 d、30 d時(shí)氨態(tài)氮含量顯著(P<0.05)升高，1 d、3 d、7 d、15 d、30 d、60 d時(shí)pH值持續(xù)顯著(P<0.05)降低，乳酸含量持續(xù)顯著(P<0.05)升高，30 d和60 d乙酸和丙酸含量顯著(P<0.05)升高(表3)。因此，菌糠青貯飼料最佳的開封時(shí)間是15 d，最遲不宜超過(guò)30 d。

表3 甘蔗稍綠汁發(fā)酵液對(duì)菌糠青貯發(fā)酵品質(zhì)動(dòng)態(tài)變化的影響Table 3 Dynamic change of fungus chaff silage fermentation quality affected by STPFJ

3 討論與結(jié)論

近年來(lái)菌糠主要是通過(guò)干燥后作為飼料資源直接利用，關(guān)于菌糠發(fā)酵及利用的研究報(bào)道較少，而實(shí)際上，菌糠的粗纖維含量較高，直接飼喂不利于家畜的消化和吸收[17]，另外，菌糠含有較豐富的氨基酸、蛋白質(zhì)(8.13%)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，保存不利，非常容易發(fā)霉變質(zhì)等，因此，研究菌糠青貯發(fā)酵技術(shù)，是具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本次研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用青貯發(fā)酵技術(shù)能夠長(zhǎng)期有效地保存菌糠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。在菌糠中，添加一些發(fā)酵劑能有效減少纖維素及木質(zhì)素的含量，提高菌糠的發(fā)酵品質(zhì)[18]。李志香等[19]研究醋糟菌糠和棉籽殼菌糠分別單獨(dú)發(fā)酵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種菌糠飼料的粗蛋白含量顯著提高，粗纖維含量顯著降低。陳國(guó)富[20]等研究纖維素酶、木聚糖酶和綠汁發(fā)酵液對(duì)靈芝菌糠發(fā)酵飼料的影響中發(fā)現(xiàn)，三種添加劑均能顯著降低菌糠飼料的pH值。莊益芬等[21]采用綠汁發(fā)酵液作為靈芝菌糠發(fā)酵添加劑，發(fā)現(xiàn)菌糠發(fā)酵飼料的水溶性碳水化合物含量和干物質(zhì)回收率顯著提高，pH值顯著降低。本試驗(yàn)中6個(gè)時(shí)間點(diǎn)開封的青貯飼料，與對(duì)照組相比，添加甘蔗梢綠汁發(fā)酵液處理的pH值均顯著降低，青貯飼料的乳酸含量升高，乙酸、丙酸和丁酸含量降低。說(shuō)明甘蔗梢綠汁發(fā)酵液能夠有效的促進(jìn)菌糠發(fā)酵，保存其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。本試驗(yàn)對(duì)甘蔗梢綠汁發(fā)酵液中微生物進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)主要是明串珠菌屬(Leuconostoc)，占50%比例以上，其次是乳球菌屬(Lactococcus)，占20%比例以上和魏斯氏菌屬(Weissella)，占10%比例以上。這些乳酸菌菌屬是青貯發(fā)酵中最常見的六大菌屬中的三種，他們能夠有效的產(chǎn)生乳酸，降低青貯飼料的pH值，保存青貯飼料中的營(yíng)養(yǎng)成分[22-24]。本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，添加甘蔗稍綠汁發(fā)酵液處理的菌糠青貯發(fā)酵過(guò)程中，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，青貯飼料的pH值持續(xù)顯著降低，乳酸含量持續(xù)顯著升高，但7 d、15 d、30 d時(shí)氨態(tài)氮含量顯著升高， 30 d和60 d乙酸和丙酸含量顯著升高。菌糠青貯發(fā)酵飼料最佳的開封時(shí)間是15 d，最遲不宜超過(guò)30 d?？赡苁且?yàn)榫穬?nèi)部存在一些厭氧的降解蛋白的微生物菌群，在青貯發(fā)酵到一定時(shí)候，內(nèi)部環(huán)境適宜時(shí)，這些菌群會(huì)適當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)，降解蛋白產(chǎn)生氨態(tài)氮，另外可能也伴隨著部分醋酸菌和丙酸菌的活動(dòng)，造成乙酸含量和乳酸含量的增加。此現(xiàn)象有待進(jìn)一步的深入探討研究。

因此，甘蔗梢綠汁發(fā)酵液能夠降低的菌糠青貯飼料的pH值、乙酸、丙酸和丁酸含量提高青貯飼料的乳酸含量，能夠有效的促進(jìn)菌糠發(fā)酵，保存其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。菌糠青貯飼料最佳的開封時(shí)間是15 d，最遲不宜超過(guò)30 d。