趙　祎，王英臣

（吉林農業(yè)科技學院食品工程學院，吉林 吉林　132101）

木耳菌糠發(fā)酵飼料的研究

趙祎，王英臣*

（吉林農業(yè)科技學院食品工程學院，吉林 吉林132101）

以木耳菌糠為原料，采用微生物固體發(fā)酵技術及微生物種子擴大培養(yǎng)技術，用發(fā)酵種子（大球蓋菇、產朊假絲酵母、乳酸菌）降解木耳菌糠中的纖維素、半纖維素和木質素來增加菌糠作為飼料的營養(yǎng)價值和適口性。試驗通過單因素試驗和正交實驗，確定種子固體培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)條件對木耳菌糠纖維素含量以及營養(yǎng)價值和適口性的影響。結果表明，最佳培養(yǎng)條件是大球蓋菇時添加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)產朊假絲酵母時初始pH為5.5，尿素添加量10 g·kg-1，搖床轉數為140 r·min-1。

木耳菌糠；大球蓋菇；發(fā)酵；飼料

木耳生產主要以木屑為主要原料，同時添加麥麩、米糠、生石灰等制成菌段，進行木耳菌絲體的生長，最后長出木耳菌的子實體，出耳結束后，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的主要雜菌污染源，還可能會造成潛在的生物安全風險。將產生的大量菌糠隨意堆置，侵占大量土地，且會成為周邊水、土壤、大氣污染的主要源頭。另外，菌糠的燃燒既污染空氣，又浪費了菌糠中富含的生物質能量和有用物質。因此，如何處理菌糠成為目前亟需解決的重要課題。

菌糠雖然經過木耳菌的利用而被吸收了大部分的營養(yǎng)物質，但作為生物質廢物而言，菌糠中所含的氨基酸、真菌類多糖及Mn、Ca、P、K等都較豐富，經過適當的處理，可作為畜禽飼料［1-7］。采用微生物發(fā)酵的方法對木耳菌糠進行飼料轉化是一個有效的資源轉化途徑。

1　材料與方法

1.1試驗材料

木耳菌糠，選自吉林省樺甸吉元土產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研究所生產的大球蓋菇菌種；乳酸菌，選用保加利亞乳桿菌菌粉；產朊假絲酵母，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化工有限公司；尿素購自河南冠華化工產品有限公司；玉米粉、6-芐氨基嘌呤購自廣東光華化學廠有限公司；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業(yè)科技學院實驗室提供。

1.2試驗設備

AR3130電子分析天平；電爐；烘箱；樣品粉碎機；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、產朊假絲酵母、乳酸菌→發(fā)酵→干燥→成品。

1.3.2工藝設計

原料預處理：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行降解，測木質素、纖維素、半纖維素的降解程度。

菌體蛋白培養(yǎng)：在木質素、纖維素和半纖維素降解基本完成后或降解過程中，加入產朊假絲酵母，進行菌體蛋白培養(yǎng)，測粗蛋白質含量。

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

1.3.3單因素實驗

大球蓋菇菌絲體對木質素、纖維素、半纖維素的降解試驗采用單因素實驗，在試驗設計時參照相關文獻選定微量元素（CaSO4）、碳源（玉米粉）、氮源（尿素）、激素（6-芐氨基嘌呤）、發(fā)酵開始時間為試驗因子［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，測定Ca2+添加量對木質素、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%，將尿素添加量設置為0、0.1、0.2、0.3、0.4 g·kg-1，測定氮源添加量對木質素、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%，將玉米粉添加量設置為10、20、30、40、50 g·kg-1，測定碳添加量對木質素、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添加量設置為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg·L-1，測定6-芐氨基嘌呤（6-BA）添加量對木質素、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)酵時間設置為12、15、18、21、24 d，在大球蓋菇發(fā)酵結束后測發(fā)酵開始時間對木質素、纖維素、半纖維素降解率的影響。

產朊假絲酵母的培養(yǎng)：在木質素、纖維素、半纖維素降解后，按6%加入種液，在30℃下進行酵母菌生長培養(yǎng)。在試驗設計時參考有關文獻選定初始pH、尿素添加量、搖床轉數為試驗因子［11-13］。

在尿素添加量為10 g·kg-1，140 r·min-1條件下，設置初始pH為4.5、5.0、5.5、6.0、6.5，測定發(fā)酵結束后粗蛋白質增加量，觀察不同初始pH對酵母菌生長的影響。

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

在初始pH 5.5，尿素加量10 g·kg-1條件下，設置搖床轉數為120、140、160、180、200 r·min-1，測發(fā)酵結束后粗蛋白質增加量，觀察搖床不同轉數對酵母生長的影響。

1.3.4正交實驗

根據單因素實驗結果，以菌糠中木質素、纖維素、半纖維素的降解率和粗蛋白質含量為指標，進行正交實驗。

1.4檢測方法

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

2　結果與分析

2.1單因素實驗

2.1.1大球蓋菇菌絲體對木質素、纖維素、半纖維素的降解

Ca2+添加量對木質素、纖維素、半纖維素降解率的影響見圖1。

圖1　Ca2+添加量對木質素、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時對木質素、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時對木質素、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個水平。

氮源的添加量對木質素、纖維素、半纖維素降解率的影響見圖2。

圖2　尿素添加量對木質素、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時對木質素、纖維素、半纖維素的降解率較好；添加量為0.2、0.4 g·kg-1時對木質素、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個水平。

碳源的添加量對木質素、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時對木質素、纖維素、半纖維素的降解率較好；添加量為20、40 g·kg-1時對木質素、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個水平。

6-BA添加量對木質素、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添加量對木質素、纖維素、半纖維素的降解率影響不明顯。因此，這一因素在正交實驗中不予考慮。

發(fā)酵開始時間對木質素、纖維素、半纖維素降解率的影響見圖5。

圖3　玉米粉添加量對木質素、纖維素、半纖維素降解率的影響

圖4　6-BA添加量對木質素、纖維素、半纖維素降解率的影響

圖5　發(fā)酵開始時間對木質素、纖維素、半纖維素降解率的影響

由圖5可知，接種時間為21 d時對木質素、纖維素、半纖維素的降解率較好；接種時間為18、24 d時對木質素、纖維素、半纖維素的降解率次之。因此，選擇接種時間為18、21、24 d 3個水平。

2.1.2產朊假絲酵母的培養(yǎng)

不同初始pH對酵母菌生長的影響見圖6。

圖6　初始pH對酵母菌生長的影響

由圖6可知，初始pH為5.5時粗蛋白質增加量較高；初始pH為5.0、6.0時粗蛋白質增加量次之。因此，選擇初始pH為5.0、5.5、6.0 3個水平。

尿素的添加量對酵母生長的影響見圖7。

圖7　尿素的添加量對酵母生長的影響

由圖7可知，尿素添加量為10 g·kg-1時粗蛋白質增加量較高；尿素添加量為5、15 g·kg-1時粗蛋白質增加量次之。因此，選擇尿素添加量為5、10、15 g·kg-13個水平。

搖床不同轉數對酵母生長的影響見圖8。

圖8　搖床不同轉數對酵母生長的影響

由圖8可知，搖床轉數為160 r·min-1時粗蛋白質增加量較高；搖床轉數為140、180 r·min-1時粗蛋白增加量次之。因此，選擇搖床轉數為140、160、180 r·min-13個水平。

2.2正交實驗

2.2.1大球蓋菇菌絲體對木質素、纖維素、半纖維素的降解

L9（34）正交實驗因素水平表見表1。

表1　L9（34）正交實驗因素水平

添加6-BA對木質素、纖維素、半纖維素的降解率影響相對于其他因素來說較小，不予考慮。

L9（34）木質素降解率正交實驗見表2。

由表2可知，對K、k及各因素R的大小進行計算。然后根據極差R的大小，進行因素的主次排序為A＞B＞C=D。由表2數據得出最優(yōu)組合為A2B3C2D3。即當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)酵時間為24 d，在這種條件下培養(yǎng)大球蓋菇對木質素降解率最高。

表2　L9（34）正交實驗

L9（34）纖維素降解率正交實驗表見表3。

表3　L9（34）纖維素降解率正交實驗

由表3可知，對K、k及各因素的R的大小進行計算。然后根據極差R的大小，進行因素的主次排序為A＞C＞B＞D。得出最優(yōu)組合為A2B3C2D2。即當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)酵時間為21 d，在這種條件下培養(yǎng)大球蓋菇對纖維素降解率最高。

L9（34）半纖維素降解率正交實驗見表4。

表4　L9（34）半纖維素降解率正交實驗

由表4可知，對K、k及各因素的R的大小進行計算。然后根據極差R的大小，進行因素的主次排序為A＞C＞B=D，即各因素對指標影響的主次順序為Ca2+添加量＞玉米粉添加量＞尿素添加量=發(fā)酵時間。根據9組正交表中數據得出最優(yōu)組合為A2B1C2D3。即當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)酵時間為24 d，在這種條件下培養(yǎng)大球蓋菇對半纖維素降解率最高。

綜合以上結果最終取最優(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)酵時間為24 d，在這種條件下培養(yǎng)大球蓋菇對木質素、纖維素和半纖維素的降解率最高。

2.2.2產朊假絲酵母的培養(yǎng)

L9（34）正交實驗因素水平表見表5、正交實驗見表6。

表5　L9（34）正交實驗因素水平

表6　L9（34）正交實驗

由表6可知，對K、k及各因素的R的大小進行計算。然后根據極差R的大小，進行因素的主次排序為A＞B＞C，即各因素對指標影響的主次順序為初始pH＞尿素添加量＞搖床轉數。根據9組正交表中數據得出最優(yōu)組合為A2B2C1。即當初始pH為5.5，尿素添加量為10 g·kg-1，搖床轉數為140 r·min-1，在這種條件下培養(yǎng)產朊假絲酵母木耳菌糠的粗蛋白質增加量最多。

3　小結

本試驗結果表明，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)酵開始時間為24 d；培養(yǎng)產朊假絲酵母時初始pH為5.5，尿素加量10 g·kg-1，搖床轉數為140 r·min-1。

本試驗采用生物技術將菌糠廢料轉化為動物性飼料，操作容易，工藝流程簡單，生產成本較低。同時原料價格便宜，總體費用不高，會有很好的價格優(yōu)勢。因此，將菌糠廢料轉化為動物性飼料的社會、生態(tài)效益明顯，具有很好的應用前景［14-17］。

［1］霍妍明，谷子林，王志恒.菌糠飼料的開發(fā)與利用［J］.飼料博覽，2007（19）:56-57.

［2］黃坤艷.菌糠飼料的開發(fā)利用［J］.四川草原，2004（11）:42-43.

［3］成娟麗，張福元.菌糠飼料開發(fā)利用的研究進展［J］.畜牧與飼料科學:奶牛版，2006（3）:39-41.

［4］ 劉學劍.菌糠作飼料的營養(yǎng)價值與開發(fā)前景［J］.湖南飼料，2002（5）:30-32.

［5］陶新.菌糠在動物日糧中的應用效果［J］.廣東飼料，2007，16 （1）:45-46.

［6］汪水平，王文娟，田淵.菌糠飼料的開發(fā)和利用［J］.飼料研究，2003（5）:28-30.

［7］劉曉牧，王中華，李福昌，等.菌糠的營養(yǎng)價值及應用［J］.中國飼料，2000（18）:29-30.

［8］孫萌.大球蓋菇菌絲培養(yǎng)及胞外酶活性變化規(guī)律研究［D］.延吉:延邊大學，2013.

［9］黃春燕，萬魯長，張柏松，等.大球蓋菇菌絲生長適宜氮源研究［J］.中國食用菌，2012，31（6）:18-19，23.

［10］趙潔.大球蓋菇優(yōu)化栽培技術研究［D］.保定:河北大學，2010.

［11］陳合，余建軍，舒國偉，等.產朊假絲酵母1807高產培養(yǎng)基的優(yōu)化［J］.中國調味品，2010，35（7）:52-54.

［12］陸文蔚，胡國平，王淑珍，等.產朊假絲酵母發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化研究［J］.現代食品科技，2010，26（9）:965-966，971.

［13］衛(wèi)功元，李寅，堵國成，等.Candida utilis生物合成谷胱甘肽的營養(yǎng)及環(huán)境條件［J］.應用與環(huán)境生物學報，2003，9（6）:642-646.

［14］ 田娟， 趙順才， 何佳. 用菌糠生產發(fā)酵飼料的研究［J］. 河南農業(yè)科學， 2000（9）: 31-32.

［15］ 李志濤， 林冬梅. 菌糠發(fā)酵飼料開發(fā)應用研究［J］. 畜牧與獸醫(yī)，2015， 47（9）: 119-121.

［16］ 李志香， 蔡元麗. 菌糠發(fā)酵飼料的研究［J］. 中國畜牧獸醫(yī)， 2003，30（5）: 8-9.

［17］ 夏友國， 黃勤樓， 楊信， 等. 菌糠飼料開發(fā)利用的研究進展［J］.家畜生態(tài)學報， 2010， 31（4）: 6-9.

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

吉林農業(yè)科技學院大學生科技創(chuàng)新科研項目（吉農合字［2015］第096號）

趙祎（1994-），女，河北石家莊人，研究方向為食品科學與工程。
*

E-mail:jlnykj29002@163.com。