兩株乳酸菌對平菇菌糠發(fā)酵品質(zhì)的影響

陳炳鈿，張 詩，繆伏榮，孟碟方，莊益芬，陳鑫珠*，劉 景*

(1. 福建省農(nóng)業(yè)科學院 畜牧獸醫(yī)研究所，福建 福州 350013；2. 福建省新閩科生物科技開發(fā)有限公司，福建 福州 350008；3. 福建農(nóng)林大學 動物科學學院，福建 福州 350001)

菌糠是菌菇收獲后所剩的培養(yǎng)基，多以玉米芯、鋸木屑、秸稈、甘蔗渣、棉籽殼等以及各種糟渣類的工業(yè)下腳料(如酒糟、醋糟、造紙廠廢液等)為原料，也稱之為“菌渣”[1]。菌糠的營養(yǎng)價值豐富，其殘留有大量的菌絲體和食用菌生長過程中合成的菌體蛋白，氨基酸種類更加豐富，比例更加均衡，更有利于動物的吸收利用[2-3]。菌體生長過程中分泌的纖維素酶將原料中較難被利用的粗纖維分解成易于被機體吸收利用的小分子物質(zhì)[4-5]，此外還有菌體在不同生長階段分泌產(chǎn)生出一些活性物質(zhì)[6-7]。研究表明，秀珍菇、姬菇、平菇韓黑和平菇等4種菌菇對稻草中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素有較強地降解能力[8]。許艷麗等[2]報道，平菇菌糠蛋白含量較培養(yǎng)基提高9.40%，氨基酸總量增加23.12%。乳酸菌厭氧發(fā)酵是有效保存物質(zhì)營養(yǎng)的最好方法[9-11]。優(yōu)質(zhì)的發(fā)酵飼料獲得，其發(fā)酵啟動乳酸菌的數(shù)量至少要達到1.0×105cfu·g-1[12]。菌糠發(fā)酵前添加乳酸菌，降低菌糠pH，抑制其他有害微生物的生長繁殖，保存菌糠中營養(yǎng)物質(zhì)，提高菌糠發(fā)酵料適口性和消化率[13-15]。

本試驗以耐高溫乳酸菌和耐低溫乳酸菌為添加劑，單獨和復合添加，探討其對平菇菌糠發(fā)酵品質(zhì)的影響，為平菇菌糠發(fā)酵利用生產(chǎn)實踐提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

平菇菌糠(fungus chaff)為栽培平菇一茬后的菌糠，由福建農(nóng)林大學國家菌草工程技術(shù)研究中心提供。培養(yǎng)基配方組成為五節(jié)芒73%，麩皮25%和石灰2%，其水分含量約60%。

1.2 添加劑

乳酸菌CCZZ1(耐低溫專利菌株)和乳酸菌HT1(耐高溫專利菌株)由華南農(nóng)業(yè)大學草業(yè)科學系飼草加工實驗室提供。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)計4個處理組，分別為對照組(CK)、CCZZ1處理組(CCZZ1)，HT1處理組(HT1)和CCZZ1+HT1處理組(MIX)。各處理組的菌糠發(fā)酵飼料分別在發(fā)酵7 d、15 d和30 d開封。每組樣品3個重復，即每個處理組最初均設(shè)9重復。乳酸菌CCZZ1和乳酸菌HT1的添加量均為發(fā)酵原料鮮重的108cfu·g-1，復合添加組的兩種乳酸菌添加量各半，共為發(fā)酵原料鮮重的108cfu·g-1。

1.4 發(fā)酵飼料調(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1 000 g菌糠，裝入30 cm ×45 cm的自封袋內(nèi)并作好標記，對照組噴灑蒸餾水5 mL，其余處理組分別噴灑配制好的添加劑和蒸餾水共計5 mL，充分混均后分3等份裝入做好標記的青貯袋中，用真空封口機抽氣密封。室溫下7 d、15 d和30 d后開袋檢測。

1.5 項目的測定與檢測方法

稱取20 g有代表性的菌糠發(fā)酵飼料樣品裝入100 mL備有刻度的廣口錐形瓶內(nèi)，加入蒸餾水，定容至100 mL，放入4 ℃冰箱中，18 h后用濾紙過濾，制備浸提液。用pHS-3D型酸度計測定浸提液的pH；用苯酚-次氯酸鈉比色法[19]檢測浸提液的氨態(tài)氮(ammoniacal nitrogen，AN)含量；用島津LC-20AT型高效液相色譜(色譜柱：Shodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column 300×8 mm，檢測器：SPD-M10AVp，流動相：3 mmol /L高氯酸)測定浸提液的乳酸(lactic acid，LA)、乙酸(acetic acid，AA)、丙酸(propionic acid，PA)、丁酸(butyric acid，BA)含量[20]。AN的結(jié)果換算為占原料總氮(TN)的比例(AN/TN)表示，LA、AA、PA和BA用新鮮(FM)基礎(chǔ)表示。

原料與發(fā)酵飼料的分析樣本在65 ℃恒溫箱中烘干48 h，自然回潮、粉碎后制成的，并裝入密閉的棕色玻璃瓶中備用。采用常規(guī)法[21]測定干物質(zhì)(dry matter，DM)和粗蛋白質(zhì)(crude protein，CP)含量，用Anthrone比色法[22]測定可溶性碳水化合物(water soluble-carbohydrate，WSC)，采用Van Soest等[22]的方法測定中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)。半纖維素(hemi-celllulose，HC)由計算得出：HC=NDF-ADF；粗灰分(Ash)含量采用灼燒法[23]測定。CP、WSC、NDF、ADF、HC和Ash用干物質(zhì)(DM)基礎(chǔ)表示。

1.6 原料微生物的檢測

乳酸菌(lactic acid bacteria)數(shù)量采用MRS(de Man-Rogosa-Sharpe)瓊脂培養(yǎng)基(廣東環(huán)凱微生物有限公司)，30 ℃厭氧箱(LHS-150SC恒溫恒濕箱，上海一恒科技有限公司)培養(yǎng)48 h，計數(shù)；好氣性細菌(aerobic bacteria)數(shù)量采用營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基(廣東環(huán)凱微生物有限公司)，30 ℃有氧條件下培養(yǎng)48 h，計數(shù)；酵母菌(yeast)和霉菌(mold)數(shù)量均采用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(廣東環(huán)凱微生物有限公司)，30 ℃有氧條件下培養(yǎng)48 h，計數(shù)[12]。

1.7 數(shù)據(jù)分析

用Excel對數(shù)據(jù)進行整理，采用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析，采用Duncan法對均值進行多重比較，對材料特性進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌糠的化學成分和微生物組成

由表1可見，菌糠原料呈弱酸性(pH5.42)，可溶性碳水化合物較低(3.63% DM)，粗蛋白含量較高(9.62% DM)，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量較高，分別為76.03% DM和64.01% DM，半纖維素含量少(12.02% DM)。其微生物組成中好氣性細菌數(shù)量較多(4.98 lg cfu/g FM)，為優(yōu)勢菌群，而乳酸菌和酵母菌數(shù)量相當，分別為2.23 lg cfu/g FM和2.35 lg cfu/g FM。霉菌數(shù)量較少，為1.23 lg cfu/g FM，說明原料處置得當，無大霉變，可作為飼料資源再次利用。

2.2 乳酸菌對菌糠發(fā)酵料發(fā)酵品質(zhì)的影響

由表2可見，發(fā)酵7 d對照組的pH顯著高于其他處理組(P<0.05)，發(fā)酵7 d和15 d除對照組外，其他處理組的pH顯著降低(P<0.05)，乳酸含量顯著升高(P<0.05)，其pH均降至4.2以下，發(fā)

表1 菌糠原料的特性Table 1 The characteristic of fungus chaff

酵30 d對照組的pH也降至4.07；發(fā)酵30 d的3個添加劑處理組的乳酸含量和乙酸含量顯著高于其他處理組(P<0.05)，丙酸含量也最高；發(fā)酵7 d各處理組的氨態(tài)氮含量較低，發(fā)酵30 d各處理組的氨態(tài)氮含量較高。說明菌糠原料在無添加劑處理情況下，發(fā)酵30 d可以成功制備發(fā)酵優(yōu)質(zhì)的發(fā)酵料，而添加CCZZ1和HT1，以及二者混合添加能夠促進菌糠發(fā)酵飼料的發(fā)酵進程，大大縮短發(fā)酵時間，特別是HT1菌株及二者混合添加，在發(fā)酵7d時，菌糠發(fā)酵料的pH降至4.09和4.08。另外，縮短發(fā)酵時間，可以降低乙酸、丙酸、丁酸和氨態(tài)氮的含量。

表2 菌糠發(fā)酵料的發(fā)酵品質(zhì)Table 2 Fermentation quality of fungus chaff fermented feed

注：同列肩標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note:Values with different letter superscripts in the same column indicated significant difference (P<0.05).The same below.

2.3 乳酸菌對菌糠發(fā)酵料化學成分的影響

由表3可見，發(fā)酵15 d各處理組和發(fā)酵30 d對照處理的干物質(zhì)含量顯著高于其他處理組(P<0.05)，而發(fā)酵7 d的干物質(zhì)含量顯著降低(P<0.05)，尤其是對照處理組，干物質(zhì)含量顯著低于其他所有處理組(P<0.05)；所有單獨添加CCZZ1和HT1菌株處理組以及發(fā)酵30 d對照處理組的灰分含量較高，其中發(fā)酵7 d和15 d菌株單獨添加處理組和30 d的HT1處理組顯著升高(P<0.05)；發(fā)酵7 d和15 d各處理組的粗蛋白含量顯著高于發(fā)酵30 d各處理組(P<0.05)，其中發(fā)酵7 d的CCZZ1和發(fā)酵15 d的MIX處理組最高(P<0.05)；發(fā)酵7 d的HT1處理組和發(fā)酵30 d的對照、CCZZ1、HT1處理組菌糠發(fā)酵料的可溶性碳水化合物含量顯著高于其他處理組(P<0.05)；發(fā)酵7 d的CCZZ1處理組和發(fā)酵30 d的HT1處理組的中性洗滌纖維含量顯著最高(P<0.05)，發(fā)酵15 d的CCZZ1處理組的中性洗滌纖維含量(除發(fā)酵15 d的HT處理組)顯著最低(P<0.05)；發(fā)酵30 d的HT1處理組的酸性洗滌纖維含量最高；發(fā)酵7 d 對照組的半纖維素含量最高。

3 討 論

本試驗對平菇菌糠原料特性分析結(jié)果表明，菌糠原料呈弱酸性，有利調(diào)制乳酸菌發(fā)酵飼料，但其好氣性細菌數(shù)量較多，乳酸菌數(shù)量較少。有報道表明乳酸菌的數(shù)量達到5.00 lg cfu·g-1以上才能作為乳酸菌優(yōu)勢菌啟動的數(shù)量[12]。本試驗平菇菌糠原料乳酸菌的數(shù)量只有2.23 lg cfu·g-1，在無外源乳酸菌添加，不利于乳酸菌成為優(yōu)勢菌進行發(fā)酵，因此必須采用乳酸菌添加劑處理。有研究表明，發(fā)酵原料的可溶性碳水化合物含量應(yīng)達到干物質(zhì)的3%以上[24]，本試驗平菇菌糠的可溶性碳水化合物含量為3.63%(DM)，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量較高，半纖維素含量少，能夠為發(fā)酵提供底物。與發(fā)酵7 d對照組相比，其他處理組的pH顯著降低，乳酸含量顯著升高，除發(fā)酵7 d和15 d對照組外，其他組的pH均降至4.2以下，發(fā)酵30 d對照處理組的pH也降至4.07。這一結(jié)果說明菌糠原料在無添加劑處理情況下，發(fā)酵30 d可以成功制備優(yōu)質(zhì)的發(fā)酵料，添加耐低溫和耐高溫兩株菌以及二者混合添加均能夠促進平菇菌糠的發(fā)酵進程，縮短發(fā)酵時間，特別是HT1菌株耐高溫菌及二者混合添加，在發(fā)酵7 d時，菌糠發(fā)酵料的pH降至4.09和4.08。另外，縮短一定的發(fā)酵時間，可以降低乙酸、丙酸、丁酸和氨態(tài)氮的含量，有效保留原料的營養(yǎng)物質(zhì)。但是，發(fā)酵時間達到30 d后，添加乳酸菌處理的發(fā)酵料在乳酸含量升高，pH降低的同時，不良發(fā)酵產(chǎn)物如氨態(tài)氮含量的升高，乙酸含量和丙酸含量的升高，可能是在添加外源乳酸菌后，由于原料中可溶性碳水化合物含量不夠充足，無法長期滿足其發(fā)酵所需得底物，因此可能在添加乳酸菌的同時，配合添加一定量的外源發(fā)酵底物會更好，若無外源較高碳水化合物原料的添加，乳酸菌添加后建議開封時間提早至15 d左右。本試驗發(fā)酵15 d各處理組干物質(zhì)含量顯著較高，發(fā)酵7 d和15 d各處理組的粗蛋白含量顯著高于發(fā)酵30 d各處理組，其中發(fā)酵7 d的CCZZ1和發(fā)酵15 d的MIX處理組顯著最高，這也進一步證明平菇菌糠發(fā)酵料在15 d左右開封較適宜。國內(nèi)外許多采用乳酸菌商品制劑或?qū)嶒炇抑苽涞幕罹苿┑葹樘砑觿?，在飼草或秸稈等原料中添加研究結(jié)果均表明，乳酸菌的添加確實能夠降低發(fā)酵料的pH，改善發(fā)酵品質(zhì)，縮短發(fā)酵進程，有效保留原料的營養(yǎng)物質(zhì)[16-18,25-26]。發(fā)酵過程中若氨態(tài)氮含量、乙酸含量、丙酸含量和丁酸含量產(chǎn)生較多，表明乳酸發(fā)酵不足，主要原因可能是乳酸菌數(shù)量不足或乳酸發(fā)酵底物不足而影響乳酸菌發(fā)酵[16,27]。本試驗對發(fā)酵產(chǎn)物的可溶性碳水化合物分析結(jié)果表明，發(fā)酵7 d的HT1處理組和發(fā)酵30 d的對照、CCZZ1、HT1處理組菌糠發(fā)酵料的可溶性碳水化合物含量顯著高于其他處理組。在無乳酸菌添加情況下，平菇菌糠的原料3.63%(DM)的可溶性碳水化合物含量可以提供發(fā)酵30 d的底物，乳酸菌添加，其快速大量的生長繁殖，需要發(fā)酵底物作為保障。平菇菌糠原料添加乳酸菌處理，發(fā)酵時間較長，無外源的底物添加，導致發(fā)酵后期乳酸發(fā)酵底物不足，不良細菌利用乳酸或其他物質(zhì)進行生長活動，產(chǎn)生了大量的不良發(fā)酵底物，這與陳鑫珠在菌糠發(fā)酵飼料品質(zhì)的動態(tài)變化研究報道結(jié)果類似[16]。發(fā)酵30 d乳酸菌添加處理組的粗蛋白含量的減少，氨態(tài)氮含量的增加，也說明在發(fā)酵30 d以蛋白質(zhì)為發(fā)酵底物的不良菌在生長活動。本試驗，發(fā)酵7 d的CCZZ1處理組和發(fā)酵30 d的HT1處理組的中性洗滌纖維含量顯著最高，發(fā)酵15 d的CCZZ1處理組的中性洗滌纖維含量(除發(fā)酵15 d的HT1處理組)顯著最低；發(fā)酵30 d的HT1處理組的酸性洗滌纖維含量顯著最高；發(fā)酵7 d 對照組的半纖維素含量顯著最高。乳酸菌和纖維素酶的混合添加能夠?qū)w維素進行降解，其降解產(chǎn)物為乳酸菌發(fā)酵再次提供底物，乳酸菌的單獨添加對纖維素作用效果不明顯[28]。

4 結(jié) 論

綜上所述，兩株乳酸菌的添加，能夠提高平菇菌糠發(fā)酵料的發(fā)酵品質(zhì)，有效保存其營養(yǎng)物質(zhì)，縮短發(fā)酵時間，具體表現(xiàn)在發(fā)酵料的pH和氨態(tài)氮含量有效降低，乳酸含量提高，發(fā)酵時間開封時間可由無乳酸菌添加處理的30 d開封縮短至7～15 d。兩株乳酸菌效果對比中，HT1的效果稍優(yōu)于CCZZ1。