乳酸菌對平菇菌糠發(fā)酵飼料品質(zhì)和發(fā)酵進程的影響

孟碟方 趙怡凡 霍建超 王重重 莊益芬 陳鑫珠 彭輝

摘要：【目的】探明乳酸菌對平菇菌糠發(fā)酵飼料品質(zhì)和發(fā)酵進程的影響，以期提升發(fā)酵工藝水平，提高平菇菌糠作為畜禽飼料的利用價值。 【方法】將2種乳酸菌（CCZZ1和HT1）單獨及復合加入平菇菌糠中，并設(shè)置空白對照（CK），對4個試驗處理進行室溫下發(fā)酵效果的對比試驗。4個處理的起始重復數(shù)均為18個，分別對每一處理發(fā)酵1、3、7、15、30、60 d時的發(fā)酵飼料進行化學成分和發(fā)酵品質(zhì)的3個重復測定。 【結(jié)果】發(fā)酵到7d時，3個乳酸菌添加組CCZZ1、HTI和MIX組的pH值均顯著低于CK組（P<0.05），并比CK組提前23 d下降到4.2以下;CCZZ1、HT1和MIX組的乙酸和干物質(zhì)含量均顯著高于CK組（P<0.05）;CCZZ1、HT1和MIX組在發(fā)酵過程中提高了乳酸含量，降低了粗蛋白含量;CCZZI、HT1和MIX組的氨態(tài)氮、粗灰分、可溶性碳水化合物、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維、半纖維素、丙酸和丁酸的含量與CK組相比差異不顯著。 【結(jié)論】單獨或復合添加乳酸菌不僅能改善平菇菌糠發(fā)酵飼料的品質(zhì)，也能使平菇菌糠發(fā)酵飼料的發(fā)酵過程提前結(jié)束。

關(guān)鍵詞：乳酸菌;菌糠;厭氧發(fā)酵;飼料品質(zhì)

中圖分類號：S 816.32

文獻標志碼：A

文章編號：1008-0384（ 2020） 10-1145-09

0 引言

【研究意義】菌糠是栽培各種食用菌后剩下的培養(yǎng)基廢料，每生產(chǎn)1 kg食用菌約產(chǎn)生3.25 kg菌糠[1]。我國是食用菌生產(chǎn)大國，隨著我國對食用菌需求量的增多，每年產(chǎn)生的菌糠數(shù)量也隨之增加[2]。隨著食用菌產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，每年產(chǎn)生菌糠8.36×10⁷t[3]。未經(jīng)處理的菌糠因所含纖維比例較高，存在適口性較差和消化率偏低等問題。研究表明，經(jīng)生物發(fā)酵和酶解作用的菌糠，其纖維素和木質(zhì)素等成分都得到很大程度的降解，粗蛋白、粗脂肪含量都高于未經(jīng)發(fā)酵的基質(zhì)[4]。平菇作為我國栽培和消費量最大的菌種之一，栽培后產(chǎn)生的培養(yǎng)基廢料量也相對較多。平菇菌糠中含有豐富的氨基酸、蛋白質(zhì)、多糖、鈣、鎂及微量元素等[5]，具有很大的開發(fā)潛力。因此，探討添加乳酸菌對提高平菇菌糠發(fā)酵飼料品質(zhì)和發(fā)酵進程的促進作用，具有重要的現(xiàn)實意義?！厩叭搜芯窟M展】李志香等[6]把多種飼料酵母加入由醋糟和棉籽殼構(gòu)成的廢棄菌糠中，對比分析原菌糠和發(fā)酵菌糠后，發(fā)現(xiàn)不同基質(zhì)的菌糠發(fā)酵飼料的粗蛋白質(zhì)含量均高于20%。曹啟民等[7]在豬的基本飼料中加入20%的發(fā)酵靈芝菌糠后，發(fā)現(xiàn)對豬的生長并沒有產(chǎn)生顯著的影響，但每千克增重飼料成本下降5.19%，瘦肉率顯著提高。羅茂春等[8]研究發(fā)現(xiàn)，白玉菇菌糠發(fā)酵后粗蛋白、無氮浸出物顯著提高，粗纖維顯著降低，pH值下降，乳酸含量升高，菌糠感官品質(zhì)得到較大改善。菌糠經(jīng)過某些微生物的發(fā)酵作用，粗纖維中的一些成分被不同程度地降解，同時產(chǎn)生多種糖類尤其是還原糖，提高了菌糠內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用率[9]。鄭有坤等[10]研究表明，微生物發(fā)酵處理會降低香菇菌糠的中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和可溶性碳水化合物含量，提高粗蛋白和氨基酸含量，以酵母菌和乳酸菌混合發(fā)酵處理的效果最好。同時，微生物還可產(chǎn)生有機酸類等營養(yǎng)物質(zhì)，提高菌糠的飼用價值[11]。在發(fā)酵飼料中添加足夠的乳酸菌，可使發(fā)酵過程中乳酸菌繁殖的啟動時間更早、繁殖速度更快，從而占據(jù)主導地位，能有效抑制不良菌的繁殖，減少飼料消耗，提高發(fā)酵品質(zhì)[12]?！颈狙芯壳腥朦c】迄今為止，比較不同乳酸菌對平菇菌糠發(fā)酵飼料品質(zhì)改善效果的研究鮮見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】探明不同乳酸菌對平菇菌糠發(fā)酵飼料品質(zhì)和發(fā)酵進程的影響，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌糠發(fā)酵飼料提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

平菇菌糠：平菇培養(yǎng)基由73%五節(jié)芒、25%麩皮和2%石灰組成，含水率為60%左右。以福建農(nóng)林大學國家菌草工程技術(shù)研究中心栽培平菇采收一茬后的菌糠作為本試驗發(fā)酵原料。

乳酸菌：由華南農(nóng)業(yè)大學草業(yè)科學系飼草加工與貯藏實驗室提供的專利菌。其中乳酸菌CCZZI（ Lactic acid bacteria，CCZZl）為耐低溫乳酸菌株，乳酸菌HTl（ Lactic acid bacteria，HTI）為耐高溫乳酸菌株。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)4個處理：添加乳酸菌CCZZI處理（記為CCZZI處理）、添加乳酸菌HTI處理（記為HT1處理）、添加乳酸菌CCZZl+乳酸菌HT1處理（記為MIX處理），以不添加乳酸菌為空白對照（CK）。每個處理最初均設(shè)18個重復，裝有約100 9菌糠的塑料袋為一個重復。分別在不同發(fā)酵天數(shù)（1、3、7、15、30、60 d）開封，每個處理的每個開封期均調(diào)查3個重復。乳酸菌CCZZI和乳酸菌HTI單獨添加處理的添加量均按每克發(fā)酵原料（鮮重）添加1×10⁸cfu進行;復合添加處理兩種乳酸菌的添加量各半，均為5×10⁷cfu。

1.3 發(fā)酵飼料的調(diào)制

將收集的菌棒開包后去除其中霉變的部分，搗碎后混合均勻，分別稱取300 g菌糠，裝入塑料袋內(nèi)并做好標記。對照處理噴灑蒸餾水5 mL，其余處理各噴灑配制好的添加劑和蒸餾水共計5 mL，混拌均勻后大致分為3等份作為同一天開封的重復處理。每個處理組制作18個這樣的菌糠料，分別裝入真空袋內(nèi)并做好標記，用真空泵抽氣使其真空后密封。室溫下貯存，分別于發(fā)酵1、3、7、15、30、60 d后開袋檢測。

1.4 項目的測定與檢測方法

取代表性的樣本20 g裝入100 mL備有刻度的廣口錐形瓶內(nèi)，加入80 mL蒸餾水，放入4℃冰箱中，18 h后過濾，制浸提液，取50 mL浸提液測定pH值（pHS-3D型酸度計），檢測浸提液的氨態(tài)氮（AN）含量（苯酚.次氯酸鈉比色法）[13];采用島津LC-20AT型高效液相色譜（色譜柱：Shodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column 300×8mm，檢測器：SPD-MIOAVp，流動相：3 mmol.L^-1高氯酸）測定浸提液的乳酸（ IA）、乙酸（AA）、丙酸（PA）、丁酸（BA）含量[14]。氨態(tài)氮（AN）用AN/TN的值表示，即測定的氨態(tài)氮（ AN）占原料總氮（TN）的比例（苯酚一次氯酸鈉比色法[13]檢測）。乳酸（ IA）、乙酸（ AA）、丙酸（PA）和丁酸（BA）均用新鮮（ FM）基礎(chǔ)表示。

新鮮樣本在65℃恒溫箱中烘干48 h，放置常溫回潮30 min后粉碎稱重，計算含水率，并立即將烘干樣粉碎裝入密閉的棕色玻璃瓶中備用。采用常規(guī)法[15]測定干物質(zhì)（ DM）和粗蛋白質(zhì)（CP）含量;采用Anthrone比色法[16]測定可溶性碳水化合物（WSC）含量;采用Van Soest等[16]的方法測定中性洗滌纖維（ NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量;半纖維素（HC）含量通過測定中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ ADF）含量，計算二者的差值，即HC=中性洗滌纖維（ NDF） -酸性洗滌纖維（ADF）;粗灰分（ Ash）含量采用灼燒法[17]測定。CP、WSC、NDF、ADF、HC和Ash用干物質(zhì)（DM）基礎(chǔ)表示。

參考傅彤[18]報道的方法測定原料的乳酸菌、細菌、酵母菌和霉菌數(shù)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Exce1 2003軟件初步處理原始數(shù)據(jù)后，再用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行方差統(tǒng)計分析。相同發(fā)酵時間不同添加劑、相同添加劑不同發(fā)酵時間對菌糠發(fā)酵飼料品質(zhì)所有項目的影響使用單因子方差分析。單因子方差分析采用Duncan's多重比較法。

2 結(jié)果與分析

2.1 平菇菌糠的化學成分和微生物組成

從表1看出，供試菌糠的pH值為5.42，呈弱酸性;可溶性碳水化合物含量較低，僅為3.63%;粗蛋白含量為9.62%;中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量較高，分別為76.03%和64.01%;半纖維素含量為12.02%。

從表2看出，菌糠的微生物組成中好氣性細菌數(shù)量較多，可與乳酸菌爭奪養(yǎng)分，影響乳酸菌的生長繁殖。

2.2 乳酸菌對平菇菌糠發(fā)酵飼料品質(zhì)和發(fā)酵進程的影響

由圖1可知，總體而言，平菇菌糠發(fā)酵飼料的pH值隨發(fā)酵時間的增加而降低。在發(fā)酵3～30 d的4個發(fā)酵時間點上，3個添加乳酸菌處理組（以下簡稱：添加組）的pH值均顯著低于對照組（CK）（P<0.05），同一時間點均以MIX處理組的pH值最低，且在發(fā)酵15 d時復合添加組（MIX組）顯著低于2個單獨添加組（P<0.05）;3個添加組的pH值在發(fā)酵7d時均降到4.2以下（一般發(fā)酵飼料的pH值在4.2以下品質(zhì)較優(yōu)），而CK組的pH值在發(fā)酵30d時才降到4.2以下。也就是說，3個添加組的pH值比CK組提前23 d下降到4.2以下，且以MIX組下降速度最快。

由圖2可知，在發(fā)酵7～30 d的3個發(fā)酵時間點上，3個添加組的LA含量均高于CK組（P<0.05）;在發(fā)酵60 d時，3個添加組LA含量開始下降，3個添加組LA含量均顯著低于CK組（P<0.05）。

由圖3可知，在發(fā)酵1 d和3d，CK組的AA含量均高于3個添加組，但差異不顯著;在發(fā)酵7d和30d，CK組AA含量均顯著低于3個添加組（P<0.05）;在發(fā)酵的整個過程中，CCZZI處理組的AA含量一直呈上升趨勢。

由表3可知，從發(fā)酵3d開始，平菇菌糠發(fā)酵飼料的AN含量隨發(fā)酵天數(shù)的增加而升高。在發(fā)酵15 d及之后，CK組的AN含量一直最高;在發(fā)酵15 d和30d時，MIX組的AN含量顯著低于CK組（P<0.05）;在發(fā)酵60 d時，3個添加組的AN含量均顯著低于CK組（P<0.05）。

由表4可知，總體而言，平菇菌糠發(fā)酵飼料的PA含量隨發(fā)酵天數(shù)的增加而升高。在發(fā)酵1～15 d時段，4個處理之間差異不顯著（P>0.05）;在發(fā)酵到30～60 d時，3個添加組的PA含量與之前相比顯著增加（P<0.05），3個添加組處理間差異不顯著（P>0.05）。

由表5可知，CCZZ1組的BA含量在發(fā)酵3d時，顯著低于CK組和MIX組（P<0.05）;MIX組的BA含量在發(fā)酵的1～7 d顯著高于15～60 d（P<0.05）;在發(fā)酵60 d時，CCZZ1組的BA含量最高。

由表6可知，在發(fā)酵7d和15 d，CK組的DM含量均低于3個添加組;在發(fā)酵7d時CK組的DM含量顯著低于3個添加組（P<0.05）;在發(fā)酵30d和60d，CK組DM含量顯著高于3個添加組（P<0.05）;在發(fā)酵60 d時，2個單獨添加組DM含量顯著高于MIX組（P<0.05）。

由表7可知，總體而言，隨著發(fā)酵時間的增加，各處理組Ash含量的變化較小。發(fā)酵3～15 d，CK組、MIX組的Ash含量均低于2個單獨添加組;在發(fā)酵7d，MIX組的Ash含量顯著低于2個單獨添加組（P<0.05）;在發(fā)酵60 d時，CK組Ash含量顯著高于3個添加組（P<0.05）。

由表8可知，在發(fā)酵7 d時，CCZZI組CP含量最高。發(fā)酵15 d后勤工作各處理的CP含量開始減少;在發(fā)酵15 d時CK組CP含量顯著低于3個添加組（P<0.05）;在發(fā)酵60 d時，CK組CP含量顯著高于3個添加組（P<0.05）。

由表9可知，在發(fā)酵15 d時，HTI組的WSC含量最低，顯著低于MIX組（P<0.05）;在發(fā)酵30 d和60d時，MIX組的WSC含量顯著低于其他3個處理組（P<0.05）。

由表10可知，總體而言，平菇菌糠發(fā)酵飼料的ADF含量隨著發(fā)酵時間的增加而有所升高。在發(fā)酵3～15 d時段，同一時間點各處理組間的ADF含量差異不顯著（P>0.05）;在發(fā)酵30 d，CK組、MIX組的ADF含量顯著低于HT1處理組（P<0.05）;在發(fā)酵60 d時，CCZZI組的ADF含量顯著高于HT1處理組（P<0.05）。

由表11可知，在發(fā)酵1～15 d，各處理組之間差異不顯著（P>0.05）;在發(fā)酵30d時，CK組、CCZZ1組的NDF含量均顯著低于HT1處理組（P<0.05）;在發(fā)酵60 d時，CK組、HT1組的NDF含量顯著低于CCZZ1組（P<0.05）。

由表12可知，各處理組在發(fā)酵結(jié)束時的HC含量均最低。在發(fā)酵1d時，MIX組的HC含量顯著低于其他3組（P<0.05）;在發(fā)酵3～60 d時段，同一時間點各處理組之間差異不顯著（P>0.05）;發(fā)酵60 d時，CK組、CCZZI組和HTI組的HC含量均顯著低于其他發(fā)酵時間點（P<0.05），MIX組的HC含量也顯著低于3～30 d的4個發(fā)酵時間點。

3 討論

3.1 菌糠的化學成分和微生物組成

供試材料平菇菌糠的pH值為5.42，偏酸性;中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維所占比例偏高，分別為76.03%和64.01%;菌糠粗蛋白含量較高（9.62%）。其纖維和粗蛋白含量與陸亞珍等[19]的測定結(jié)果相近，與中等質(zhì)量粗飼料相當。食用菌的菌絲殘體和通過食用菌生命活動產(chǎn)生的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素，以及豐富的礦物元素、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)，具有很高的營養(yǎng)價值[20]。采集食用菌子實體后，菌糠具有濃厚的芳香氣味，更易粉碎，禽畜的適口性更好，可直接作為飼料喂養(yǎng)大型禽畜[21]。

由表2可知，平菇菌糠的微生物組成中乳酸菌數(shù)量（ FM）為2.23 1g （cfu.g^-1），好氣性細菌數(shù)量（ FM）為4.98 1g （cfu.g^-1），酵母菌和霉菌數(shù)量（ FM）分別為2.35 1g （cfu.g^-1）和1.23 1g （cfu.g^-1）。在發(fā)酵初期，酵母菌和霉菌會過多消耗飼料的營養(yǎng)物質(zhì)，霉菌會使飼料發(fā)霉變質(zhì)并產(chǎn)生酸敗味，降低其品質(zhì)。在平菇菌糠的微生物組成中乳酸菌數(shù)未占據(jù)優(yōu)勢地位，不能滿足良好的乳酸發(fā)酵需要。在自然發(fā)酵條件下，附著在原材料上的乳酸菌數(shù)量會使發(fā)酵初期的pH值下降，菌糠附著的菌數(shù)量越多，pH值下降越快[22]。由于前人的研究大多過于籠統(tǒng)，為了更深入研究乳酸菌對菌糠發(fā)酵飼料品質(zhì)的影響，本試驗選用更適宜用作動物飼料開發(fā)的平菇菌糠，通過篩選不同菌糠發(fā)酵菌種和完善發(fā)酵工藝，對菌糠發(fā)酵不同時間各成分進行測定、分析和比較研究。本研究結(jié)果可為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌糠發(fā)酵飼料提供理論依據(jù)，為菌糠資源的合理利用開辟新途徑。

3.2 乳酸菌對平菇菌糠發(fā)酵飼料品質(zhì)和發(fā)酵進程的影響

3.2.1 乳酸菌對平菇菌糠發(fā)酵飼料品質(zhì)的影響 平菇菌糠發(fā)酵過程中，隨著乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，pH值下降至4.2以下時，平菇菌糠內(nèi)的微生物的活動會受到抑制，從而減少平菇菌糠內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的損耗，3個添加乳酸菌的處理組pH值比CK組更快降到4.2以下，說明發(fā)酵前添加乳酸菌可增加發(fā)酵初期的乳酸菌數(shù)量，促進乳酸發(fā)酵，加快生成大量的乳酸，迅速降低pH值，抑制有害微生物的活性，從而減少發(fā)酵過程中營養(yǎng)物質(zhì)的損失，這與Mcdonald等[23]的試驗結(jié)果一致。伴隨著后期的進一步發(fā)酵，平菇菌糠飼料中氨態(tài)氮含量，以及乳酸、乙酸、丙酸的含量均呈上升趨勢，pH值呈下降趨勢，這與陳鑫珠[24-25]的試驗結(jié)果一致。但在發(fā)酵進程結(jié)束時，酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維含量有所升高，粗蛋白含量有所下降。究其原因：①乳酸菌發(fā)酵到一定程度，由于發(fā)酵底物逐漸消耗，乳酸菌生長繁殖速度變慢，從而減弱了其對有害微生物的抑制作用，導致有害微生物異常發(fā)酵。②伴隨著發(fā)酵的進程，菌糠內(nèi)部溫度升高，耐低溫的乳酸菌活動減弱或停止，也使有害微生物活性增強并對菌糠中蛋白質(zhì)產(chǎn)生降解作用。

3.2.2 乳酸菌對平菇菌糠發(fā)酵飼料發(fā)酵進程的影響 王英超等[22]的研究結(jié)果表明，平菇菌糠發(fā)酵初期，在菌糠上接種一定量的乳酸菌可加速發(fā)酵。在本試驗的4個處理組中，添加乳酸菌的3個處理組在發(fā)酵7d時pH值均降到4.2以下，而未添加乳酸菌的對照組則是在30 d時pH值才下降到4.2以下。4個處理組在發(fā)酵的1—30 d，菌糠的pH值持續(xù)降低，添加乳酸菌的3個處理組的pH值與未添加的對照組相比下降更明顯，其中又以復合添加乳酸菌組pH值下降最快。這與侯建建[26]對苜蓿青貯飼料的試驗結(jié)果相似。說明，平菇菌糠中添加乳酸菌可以加快其pH值的下降，從而加快平菇菌糠的發(fā)酵進程。

4 結(jié)論

單一或復合添加乳酸菌CCZZ1、HTI可使平菇菌糠發(fā)酵過程的pH值迅速降低，加快發(fā)酵進程，減少菌糠營養(yǎng)物質(zhì)損失，對提升菌糠發(fā)酵品質(zhì)有積極作用。在本試驗條件下平菇菌糠在發(fā)酵第15 d開封效果最好。

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（責任編輯：楊小萍）

作者簡介：孟碟方（1994-），女，碩士研究生，主要從事動物生殖生理與胚胎工程研究（E-mail： 1026526745@qq.com）

通信作者：陳鑫珠（1985-），女，博士，副研究員，主要從事飼草加工與貯藏研究（E-mail：010622051@163.com）;彭輝（1980-），

男，博士，副教授，主要從事動物生殖生理與胚胎工程研究（E-mail： penghui702@163.com）