羅茂春，柯志君，邱豐艷，林標聲

（1.龍巖學院生命科學學院，福建龍巖 364012；2.預(yù)防獸醫(yī)學與獸醫(yī)生物技術(shù)重點實驗室，福建龍巖 364012）

白玉菇菌糠分析及其發(fā)酵飼料制備工藝優(yōu)化

羅茂春1,2，柯志君1，邱豐艷1，林標聲1,2

（1.龍巖學院生命科學學院，福建龍巖 364012；2.預(yù)防獸醫(yī)學與獸醫(yī)生物技術(shù)重點實驗室，福建龍巖 364012）

研究不同生長階段白玉菇菌糠的營養(yǎng)成分及其發(fā)酵飼料的制備工藝條件。結(jié)果表明，白玉菇第3潮采摘后菌糠營養(yǎng)成分最為豐富，粗蛋白含量最高、粗纖維含量最低，是一種潛在的動物飼料原料來源。通過響應(yīng)面分析法中Plackett-Burman試驗設(shè)計，篩選出對白玉菇菌糠發(fā)酵效果影響顯著因素作正交試驗。結(jié)果表明，白玉菇菌糠發(fā)酵飼料制備最佳工藝條件為白玉菇菌糠∶玉米粉8∶1、發(fā)酵溫度30℃、乳酸菌∶酵母菌1∶2、菌液接種量2.5%。發(fā)酵后，白玉菇菌糠粗蛋白、無氮浸出物顯著提高，粗纖維顯著降低。此外，菌糠香味明顯改善、pH下降、乳酸含量提高，菌糠感官品質(zhì)得到較大改善。

白玉菇菌糠；營養(yǎng)成分；飼料；發(fā)酵

白玉菇（Hypsizygus marmoreus），俗稱白色真姬菇、白色蟹味菇，是近年來出現(xiàn)的一種新型珍稀蕈菌[1]。白玉菇菇體通體潔白、肉質(zhì)脆嫩，味比平菇鮮，肉比滑菇厚，質(zhì)比香菇韌，口感極桂，極具市場前景和開發(fā)價值[2]。我國在1986年從日本引進白玉菇品種開始種植，目前在福建等地已形成商業(yè)化生產(chǎn)。但同時存在菌糠合理化應(yīng)用、廢棄物污染等問題[3]。例如，福建龍巖某食用菌生產(chǎn)企業(yè)日產(chǎn)白玉菇2 t，所用菌糠為2 t。菌糠綜合循環(huán)利用成為白玉菇等食用菌生產(chǎn)企業(yè)重大難題。

目前，國內(nèi)外對食用菌菌糠利用主要有飼料化、栽培基質(zhì)及土壤改良劑等[4]，其中將食用菌菌糠直接飼喂牲畜，營養(yǎng)價值低、消化率低，應(yīng)用受到一定限制。因此，近年來國內(nèi)微生物菌糠發(fā)酵飼料研究得到應(yīng)用與推廣[5]。此外，食用菌在生長過程中營養(yǎng)成分不斷變化，不同生長階段采摘后其食用菌菌糠營養(yǎng)成分不同[6]，因此，有必要對食用菌不同生長階段菌糠營養(yǎng)組成進行測定分析。

本文通過分析不同生長階段白玉菇菌糠營養(yǎng)成分，選擇合適的白玉菇菌糠將其與玉米粉等營養(yǎng)成分配合，加入乳酸菌、酵母菌進行混合發(fā)酵，通過優(yōu)化其發(fā)酵工藝條件，制備出適合飼喂育肥豬等牲畜的菌糠飼料，提高原菌糠蛋白質(zhì)、維生素等營養(yǎng)成分含量，為白玉菇菌糠的合理化、資源化利用提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

白玉菇菌糠：福建龍巖泰和強農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供。

菌株：嗜酸乳桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母，均由龍巖學院微生物實驗室篩選、鑒定、保存。

1.2 方法

1.2.1 不同生長階段白玉菇菌糠營養(yǎng)成分分析

分別收集白玉菇初裝袋、菌絲長滿袋、長勢良好無污染無霉變的第1潮、第2潮、第3潮、第4潮采摘后菌糠。將白玉菇不同生長階段菌糠在實驗室內(nèi)進行粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、無氮浸出物、還原糖、灰分測定，測定方法依據(jù)國標和飼料分析檢測常規(guī)方法進行[8]。根據(jù)測定結(jié)果，選擇白玉菇菌糠作為菌糠發(fā)酵飼料基本原料。

1.2.2 白玉菇菌糠發(fā)酵飼料制備

1.2.2.1 發(fā)酵原料預(yù)處理

將選定的白玉菇菌糠于65℃烘干，粉碎后按比例與玉米粉混合，作為發(fā)酵飼料粗原料，121℃高壓滅菌30 min后裝入特制塑料袋（發(fā)酵袋30 cm× 20 cm，袋裝容量1 000 g）中待用。

1.1.3 試驗動物和細胞。SD大鼠，第四軍醫(yī)大學試驗動物中心；黑色素瘤B16細胞株，中國科學院上海細胞生物研究所。

1.2.2.2 發(fā)酵菌液制備

將實驗室保存的嗜酸乳桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母分別接入MRS培養(yǎng)基、YPD培養(yǎng)基進行液體培養(yǎng)、活化，分別培養(yǎng)至107～108個·mL-1，按試驗設(shè)定比例取樣再與9倍量的無菌水混合，制成菌懸液待用。

1.2.2.3 白玉菇菌糠發(fā)酵飼料試驗設(shè)計

在發(fā)酵袋中按比例接入發(fā)酵菌液，并按比例補足水分，調(diào)節(jié)好pH，在設(shè)定溫度下發(fā)酵，按時取樣測定，檢驗發(fā)酵效果。

查閱相關(guān)材料及預(yù)試驗結(jié)果，采用響應(yīng)面分析法中Plackett-Burman試驗設(shè)計，以白玉菇菌糠發(fā)酵后粗蛋白含量為響應(yīng)值，篩選出影響發(fā)酵效果的顯著因素作進一步正交試驗分析，確定適合白玉菇菌糠發(fā)酵的最優(yōu)工藝條件。影響白玉菇菌糠發(fā)酵效果8個因素的Plackett-Burman試驗設(shè)計見表1所示。

1.2.2.4 優(yōu)化條件下白玉菇菌糠發(fā)酵飼料驗證

按所確定的最優(yōu)工藝條件進行白玉菇菌糠飼料發(fā)酵，并對發(fā)酵后白玉菇菌糠營養(yǎng)成分、感官品質(zhì)進行分析，檢測發(fā)酵效果。感官品質(zhì)測定中，pH采用FE.20 pH計測定，乳酸含量采用乳酸脫氫酶法測定[9]。

表1 Plackett-Burman試驗設(shè)計的因素水平和編碼Table 1 Factors and levels of Plackett-Burman experimental design

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生長階段白玉菇菌糠營養(yǎng)成分分析結(jié)果

在整個生長過程中，白玉菇菌糠的營養(yǎng)組成成分不斷變化，其中粗蛋白、粗纖維是兩個重要指標，是考查的重點因素。不同生長階段白玉菇菌糠營養(yǎng)成分分析結(jié)果見表2所示。

由表2可知，第3潮以前白玉菇粗蛋白含量變化不明顯，第3潮含量達到最高值，第4潮以后開始下降，綜合比較，白玉菇第3潮采摘后菌糠中粗蛋白、氮浸出物等營養(yǎng)成分最為豐富，粗纖維含量最低，可作為一種潛在的動物飼料原料來源加以利用。

2.2 Plackett-Burman試驗設(shè)計篩選關(guān)鍵因素結(jié)果

利用Minitab 15軟件對表1的Plackett-Burman試驗設(shè)計進行擬合和方差分析，結(jié)果如表3、4所示。

表2 白玉菇菌糠營養(yǎng)成分組成Table 2 Nutritional composition of spent white Hypsizygus marmoreus substrate (%)

表3 Plackett-Burman試驗設(shè)計及響應(yīng)值Table 3 Design and response values of Plackett-Burman experiments

表4 Plackett-Burman試驗設(shè)計各因素影響結(jié)果分析Table 4 Factors and results analysis of Plackett-Burman experiments

由表3、表4可知，影響白玉菇菌糠發(fā)酵效果的因素重要性依次排序是：白玉菇菌糠∶玉米粉（X1）＞發(fā)酵溫度（X7）＞乳酸菌∶酵母菌（X2）＞菌液接種量（X4）＞發(fā)酵時間（X8）＞發(fā)酵物料含水量（X5）＞初始pH（X6）＞袋裝量（X3）。其中，白玉菇菌糠∶玉米粉（X1）、發(fā)酵溫度（X7）、乳酸菌∶酵母菌（X2）、菌液接種量（X4）對響應(yīng)值影響達顯著水平，因此，選定以上4個參數(shù)作進一步正交試驗分析。

2.3 白玉菇菌糠發(fā)酵飼料發(fā)酵工藝條件優(yōu)化結(jié)果

同樣以粗蛋白含量為分析值，對Plackett-Burman試驗設(shè)計確定的4個因素做正交試驗分析，其結(jié)果如表5、表6所示。結(jié)果表明，4因素重要性依次為A＞B＞C＞D，即白玉菇菌糠∶玉米粉＞發(fā)酵溫度＞乳酸菌∶酵母菌＞菌液接種量，該結(jié)果與Plackett-Burman試驗設(shè)計各因素顯著性分析一致，即白玉菇菌糠∶玉米粉（A）、發(fā)酵溫度（B）、乳酸菌∶酵母菌（C）因素間差異具有顯著性（P＜0.05）；經(jīng)LSD多重比較，并結(jié)合各因素差異顯著性，確定最優(yōu)組合為A3B2C2D1，即白玉菇菌糠∶玉米粉8∶1、發(fā)酵溫度30℃、乳酸菌∶酵母菌1∶2、菌液接種量2.5%。

表5 發(fā)酵工藝條件優(yōu)化正交試驗結(jié)果Table 5 Results of orthogonal experiment to optimize the fermentation conditions

表6 發(fā)酵工藝條件優(yōu)化正交試驗結(jié)果方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal test result for optimize the fermentation conditions

2.4 優(yōu)化條件下白玉菇菌糠發(fā)酵飼料驗證結(jié)果

按確定的最優(yōu)工藝條件進行白玉菇菌糠飼料發(fā)酵，此最優(yōu)組合下3次平行試驗的粗蛋白平均含量為14.82%。經(jīng)對發(fā)酵后的白玉菇菌糠進行營養(yǎng)成分分析，其他營養(yǎng)成分組成為：粗纖維8.25%、粗脂肪1.25%、無氮浸出物52.26%、還原糖2.23%、灰分8.65%。結(jié)果表明，除灰分幾乎無變化外、白玉菇菌糠經(jīng)微生物發(fā)酵后，其粗纖維顯著降低，轉(zhuǎn)化成蛋白、單糖等無氮浸出物。因此，菌糠中粗蛋白、無氮浸出物顯著提高。發(fā)酵前后白玉菇菌糠發(fā)酵飼料感官品質(zhì)測定結(jié)果見表7，發(fā)酵前白玉菇菌糠無明顯香味、酸味，pH 6.12，乳酸含量0.02%；發(fā)酵后白玉菇菌糠有較為明顯的乳酸味、酒香味，pH 4.12，乳酸含量0.57%，發(fā)酵后白玉菇菌糠品質(zhì)得到明顯改善。

表7 發(fā)酵前后白玉菇菌糠發(fā)酵飼料感官品質(zhì)測定結(jié)果Table 7 Results of sensory quality were measured before and after fermentation of fermentation feed by using white Hypsizygus marmoreus substrate

3 討論與結(jié)論

本文分析不同生長階段白玉菇菌糠營養(yǎng)成分，結(jié)果表明，第3潮以前白玉菇粗蛋白含量變化不明顯，第3潮含量達到最高值，第4潮后開始下降，原因可能是原料中的氮元素向菌絲體轉(zhuǎn)化粗蛋白增加，而后菌絲體形成子實體粗蛋白降低，在前2潮生產(chǎn)中菌絲體轉(zhuǎn)化成蛋白較少，達到相對平衡，粗蛋白含量變化不明顯。第3潮時菌絲體向子實體轉(zhuǎn)化能力下降，使基質(zhì)中粗蛋白含量大幅度上升。第4潮粗蛋白降低，可能是由于原料中的營養(yǎng)不足，部分菌絲體解體，粗蛋白大幅降低。粗纖維含量呈降低趨勢，到第4潮時有回升，原因可能是原料中粗纖維轉(zhuǎn)化成菌絲體和子實體的蛋白，與粗蛋白含量變化趨勢一致。白玉菇菌糠中不同階段其他營養(yǎng)成分變化趨勢也與原料中木質(zhì)素等成分降解為單糖等無氮浸出物、其他還原糖、醛、酸等物質(zhì)有關(guān)。因此，白玉菇第3潮采摘后菌糠含有的粗蛋白、無氮浸出物等營養(yǎng)成分最為豐富，粗纖維含量最低，綜合考慮可作為一種潛在的動物飼料原料來源加以利用。

通過響應(yīng)面分析法中Plackett-Burman試驗設(shè)計，篩選出對白玉菇菌糠發(fā)酵效果影響顯著的因素為白玉菇菌糠和玉米粉用量比、發(fā)酵溫度、發(fā)酵菌株乳酸菌和酵母菌用量比、菌液接種量，并在此基礎(chǔ)上進行正交試驗分析，得到白玉菇菌糠發(fā)酵飼料制備最佳工藝條件為白玉菇菌糠∶玉米粉8∶1、發(fā)酵溫度30℃、乳酸菌∶酵母菌1∶2、菌液接種量2.5%。發(fā)酵后白玉菇菌糠營養(yǎng)成分、感官品質(zhì)分析表明，白玉菇菌糠經(jīng)乳酸菌、酵母菌混合發(fā)酵后，其粗纖維顯著降低，轉(zhuǎn)化成蛋白、單糖等無氮浸出物，菌糠中粗蛋白、無氮浸出物顯著提高；發(fā)酵后，菌糠香味明顯改善、pH下降、乳酸含量提高，菌糠感觀品質(zhì)得到較大改善。此外，發(fā)酵后菌糠的香味、酸味、pH下降有利于軟化原菌糠中的木質(zhì)纖維。

白玉菇菌糠含有米糠、木屑、麩皮等原料和殘留的大量菌絲體，富含蛋白質(zhì)、纖維素、維生素、氨基酸、微量元素和其他生物活性物質(zhì)，營養(yǎng)豐富，具有較好應(yīng)用前景[10]。但食用菌菌糠直接飼喂畜禽，消化率較低，限制其在畜禽飼料中應(yīng)用。嗜酸乳桿菌[11]和產(chǎn)朊假絲酵母均為農(nóng)業(yè)部公布的飼料添加劑中允許使用的菌種類型，具有飼料益生素的作用[12]，試驗結(jié)果表明，使用這兩種菌混合發(fā)酵白玉菇菌糠及玉米粉混合物，不僅能改善白玉菇菌糠營養(yǎng)組成，而且提高其飼料風味和適口性。

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Nutritional composition analysis of spent whiteHypsizygus marmoreus substrate and technological conditions optimization for fermentation feed preparation

LUO Maochun1,2,KE Zhijun1,QIU Fengyan1,LIN Biaosheng1,2（1.School of Life Science,Longyan University,Longyan Fujian 364012,China;2.Key Laboratory of Preventive Veterinary Medicine and Veterinary Medicine Biotechnology,Longyan Fujian 364012,China)

This article aims to analysis the nutritional composition of spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate in different growth stage and optimize its technological conditions for fermentation feed preparation.The results showed that the spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate after third tide picking had the most abundant nutritional,and it had the highest crude protein content,the lowest crude fiber content,which was a potential source of animal feed raw materials.The Plackett-Burman design of response surface methodology was used to select the factors for further orthogonal test,and these factors significant influence spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate fermentation.The orthogonal test results reveled that the optimal technological conditions for fermentation feed preparation of spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate included spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate:corn flour 8:1,fermentation temperature 30℃,lactic acid bacteria:yeast 1:2,inoculum size 2.5%.After fermentation,the crude proteinand nitrogen free extract in spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate was increased significantly,the crude fiber was decreased significantly.In addition,the sensory qualities of the spent mushroom substrate were improved,including the improved aroma,decreased pH and the increased content of lactic acid.

spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate;nutritional composition;feed;fermentation

S816.5

A

1005-9369（2014）09-0084-05

羅茂春,柯志君,邱豐艷,等.白玉菇菌糠分析及其發(fā)酵飼料制備工藝優(yōu)化[J].東北農(nóng)業(yè)大學學報,2014,45(9):84-88.

Luo Maochun,Ke Zhijun,Qiu Fengyan,et al.Nutritional composition analysis of spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate and technological conditions optimization for fermentation feed preparation[J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(9):84-88.(in Chinese with English abstract)

2013-11-20

福建省教育廳B類項目（JB13188）；2012年龍巖學院福建省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目；龍巖學院2013年百名青年教師攀登項目（LQ2013026）

羅茂春（1961-），男，副教授，研究方向為食用菌生物技術(shù)。E-mail:150391768@qq.com

時間2014-9-18 17:38:24[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20140918.1738.020.html