劉世操，劉梓洋，祝愛俠，祝家東，陳 帆，王春維.2*

（1.武漢輕工大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，武漢市畜禽飼料工程技術(shù)研究中心，湖北武漢430023；2.生豬健康養(yǎng)殖協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北武漢 4300700）

杏鮑菇菌糠固態(tài)發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化及在生長(zhǎng)豬上的應(yīng)用

劉世操1，劉梓洋1，祝愛俠1，祝家東1，陳 帆1，王春維1.2*

（1.武漢輕工大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，武漢市畜禽飼料工程技術(shù)研究中心，湖北武漢430023；2.生豬健康養(yǎng)殖協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北武漢 4300700）

本試驗(yàn)旨在研究杏鮑菇菌糠最佳發(fā)酵工藝條件及其在生長(zhǎng)豬日糧中的適宜添加量。以采摘3茬的杏鮑菇菌糠為原料，選取黑曲霉、枯草芽孢桿菌和嗜酸乳桿菌3株菌種，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，考察接種量、發(fā)酵時(shí)間、料水比和混菌比例對(duì)杏鮑菇菌糠發(fā)酵后營養(yǎng)價(jià)值的影響。動(dòng)物試驗(yàn)選取平均體重為20 kg的杜×長(zhǎng)×大三元雜交生長(zhǎng)豬24頭，隨機(jī)分為4組，每組6個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1頭豬；對(duì)照組飼喂基礎(chǔ)日糧，試驗(yàn)組日糧分別用5%、10%、15%發(fā)酵菌糠替代麩皮，試驗(yàn)期為21 d。結(jié)果表明：最佳條件為菌種接種量12%、發(fā)酵時(shí)間84 h、料水比1:1.5、混菌比例2:1:1、發(fā)酵溫度37℃，在此條件下粗蛋白提高39.9%、粗纖維降低18.9%；與對(duì)照組相比，添加5%和10%發(fā)酵菌糠對(duì)生長(zhǎng)豬的生長(zhǎng)性能無顯著影響（P＞0.05），5%菌糠組和10%菌糠組的表觀消化率明顯優(yōu)于對(duì)照組（P＞0.05）。綜合考慮，通過優(yōu)化發(fā)酵條件，提高了杏鮑菇菌糠的營養(yǎng)價(jià)值，且在生長(zhǎng)豬飼料中杏鮑菇菌糠的適宜添加量為10%。

發(fā)酵；杏鮑菇菌糠；生長(zhǎng)豬；生長(zhǎng)性能；消化率

近年來食用菌產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，而大量的食用菌栽培副產(chǎn)物——菌糠卻未能得到合理開發(fā)與利用，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染[1]。隨著大眾環(huán)保意識(shí)的提高、飼料資源的匱乏、對(duì)菌糠營養(yǎng)價(jià)值的研究以及加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，將菌糠作為一種飼料資源進(jìn)行深度研究與開發(fā)已成為可能。李斌等[2]研究表明，飼喂發(fā)酵菌糠的約克夏豬健康狀態(tài)良好，豬肉品質(zhì)良好。李超等[3]對(duì)香菇菌糠經(jīng)堿化、氨化和復(fù)合處理后，中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、酸性洗滌木質(zhì)素及纖維素均有不同程度降低；復(fù)合處理后效果最顯著，分別降低了9.31%、6.72%、20.36%和16.15%。目前我國對(duì)菌糠飼料的資源開發(fā)研究還不夠深入，多數(shù)是隨意在基礎(chǔ)日糧中添加一定比例，而忽略了飼喂動(dòng)物的品種、生長(zhǎng)階段和營養(yǎng)需求，未能充分利用菌糠的營養(yǎng)價(jià)值[4]。本試驗(yàn)旨在利用生物工程技術(shù)對(duì)菌糠進(jìn)行前處理，以提高菌糠的飼用價(jià)值；并通過飼養(yǎng)試驗(yàn)檢驗(yàn)發(fā)酵菌糠飼料的飼喂效果，為其在生產(chǎn)實(shí)踐中的運(yùn)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和設(shè)備

1.1.1 試驗(yàn)材料 發(fā)酵底物為出菇3茬后的杏鮑菇菌糠（水分含量為10.99%、粗蛋白為9.42%、粗纖維為32.89%、粗灰分為14.82%），取自武漢新洲徐古鎮(zhèn)天添食用菌生產(chǎn)基地，杏鮑菇栽培培養(yǎng)基由木屑、麥草、棉籽殼、玉米芯、廢棉渣、生石灰和尿素等原料組成。試驗(yàn)菌種為黑曲霉、枯草芽孢桿菌（由本實(shí)驗(yàn)室保存，每3個(gè)月活化1次）、嗜酸乳桿菌（購于湖北安琪生物集團(tuán)有限公司）。

1.1.2 試驗(yàn)儀器 全自動(dòng)固態(tài)發(fā)酵設(shè)備（鎮(zhèn)江格瑞生物工程有限公司）；SW-CJ-1BU單人無菌操作臺(tái)（蘇州凈化設(shè)備有限公司）；LS-350L型立式壓力蒸汽滅菌鍋（上海醫(yī)用核子儀器廠）；LRH-250型生化培養(yǎng)箱（上海一恒科技有限公司）。

1.2 單因素試驗(yàn) 以杏鮑菇菌糠作為發(fā)酵底物，自然pH的條件下進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，發(fā)酵溫度37℃。發(fā)酵結(jié)束后，在自然風(fēng)干的基礎(chǔ)上，粉碎過40目篩，用于測(cè)定粗蛋白和粗纖維等營養(yǎng)成分。

1.2.1 接種量 接種量以4%、8%、12%和16%為單因素，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，黑曲霉、枯草芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌比例2:1:1，料水比1:1.5，發(fā)酵時(shí)間84 h。1.2.2 料水比 設(shè)置4個(gè)處理組，分別按1:1、1:1.5、1:2和1:2.5的料水比加入蒸餾水，接種量按照優(yōu)化結(jié)果選取最適料水比，菌種比例為2:1:1，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，發(fā)酵時(shí)間84 h。

1.2.3 發(fā)酵時(shí)間 發(fā)酵時(shí)間以48、60、72、84 h為單因素，接種量和料水比按照優(yōu)化結(jié)果選取最適結(jié)果，混菌比例2:1:1。

1.2.4 混菌比例 菌種分別為枯草芽孢桿菌、黑曲霉、嗜酸乳桿菌3種菌種復(fù)配（黑曲霉：枯草芽孢桿菌: 嗜酸乳桿菌=1:1:1、2:1:1、1:2:1、1:1:2），接種量、料水比和發(fā)酵時(shí)間按照優(yōu)化結(jié)果選取最適混菌比例。

1.3 正交設(shè)計(jì) 杏鮑菇菌糠發(fā)酵正交試驗(yàn)因素水平表見表1。

表1 杏鮑菇菌糠發(fā)酵正交試驗(yàn)因素水平

1.4 動(dòng)物試驗(yàn)設(shè)計(jì) 將20 kg左右的健康生長(zhǎng)豬（公、母各半）按單因子設(shè)計(jì)隨機(jī)分配到4個(gè)處理組（對(duì)照組、5%菌糠組、10%菌糠組、15%菌糠組），每組6個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1頭豬。各組分別飼喂相對(duì)應(yīng)的日糧。按照NRC（2012）生長(zhǎng)豬的營養(yǎng)需求標(biāo)準(zhǔn)配制豬的基礎(chǔ)日糧，用不同比例的發(fā)酵菌糠取代麩皮，日糧配方及營養(yǎng)成分見表2。

試驗(yàn)期間，豬舍溫度保持在22～25℃，自然采光，在不銹鋼代謝籠中進(jìn)行飼養(yǎng)。每籠飼養(yǎng)1頭生長(zhǎng)豬，采用鴨嘴式飲水器自動(dòng)供水，根據(jù)豬的食欲情況和生長(zhǎng)階段隨時(shí)調(diào)節(jié)飼喂量，使豬在每次飼喂時(shí)都能保持旺盛的食欲。豬舍定期打掃和消毒。預(yù)試期為7 d，正式試驗(yàn)期為21 d。

表2 基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)成分(風(fēng)干基礎(chǔ))

1.5 測(cè)定指標(biāo)

1.5.1 生長(zhǎng)性能的測(cè)定 在預(yù)試期結(jié)束后，正式試驗(yàn)開始的第1天和第21天08:00對(duì)所有試驗(yàn)豬進(jìn)行空腹稱重，并詳細(xì)記錄每天飼喂量。

1.5.2 養(yǎng)分消化率的測(cè)定 采用內(nèi)源指示劑法（4N-AIA）測(cè)定各養(yǎng)分的消化率[5-6]。試驗(yàn)結(jié)束后，全部糞樣解凍，按四分法取樣，于65℃干燥箱烘干，在空氣中回潮24 h，與日糧樣品一樣粉碎過40目篩，作為待測(cè)樣品。計(jì)算各養(yǎng)分表觀消化率；

1.6 統(tǒng)計(jì)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)先用Microsoft Excel進(jìn)行整理，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，以SPSSl7.0軟件進(jìn)行方差分析，以Duncan's法進(jìn)行差異顯著性比較，以P＜0.05作為差異顯著的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 杏鮑菇菌糠單因素發(fā)酵效果分析

2.1.1 菌種接種量的優(yōu)化 如圖1 所示，菌種接種量由4%提高到8%時(shí)，杏鮑菇菌糠發(fā)酵后的粗蛋白含量大幅提高。當(dāng)接種量由8%提高到16%時(shí)，菌糠發(fā)酵后的粗蛋白含量提高不明顯。故菌種接種量在8%～16%時(shí)效果較好。

圖1 不同菌種接種量對(duì)杏鮑菇菌糠發(fā)酵的影響

2.1.2 菌種料水比的優(yōu)化 如圖2所示，當(dāng)料水比為1:1、1:1.5和1:2時(shí)，發(fā)酵杏鮑菇菌糠的粗蛋白含量均無明顯差異。而當(dāng)料水比達(dá)到1:2.5時(shí)，粗蛋白含量出現(xiàn)急劇下降。因此，料水比為1:1、1:1.5和1:2時(shí)效果較好。

圖2 菌種料水比對(duì)杏鮑菇菌糠發(fā)酵的影響

2.1.3 菌種發(fā)酵時(shí)間的優(yōu)化 如圖3所示，菌糠發(fā)酵的粗蛋白含量隨著發(fā)酵時(shí)間的增大而增加，到84 h時(shí)達(dá)到最高。由此可知，杏鮑菇菌糠發(fā)酵時(shí)間應(yīng)控制在60～84 h。

2.1.4 菌種混菌比例的優(yōu)化 如圖4所示，當(dāng)混菌（黑曲霉：枯草芽孢桿菌： 嗜酸乳桿菌）比例為2:1:1時(shí)，發(fā)酵杏鮑菇菌糠的粗蛋白含量明顯高于其他各組。因此，選擇混菌比例為2:1:1。

圖3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)菌糠發(fā)酵的影響

圖4 混菌比例對(duì)杏鮑菇菌糠發(fā)酵的影響

2.2 菌糠發(fā)酵正交試驗(yàn) 由表3可知，根據(jù)極差R值大小，影響指標(biāo)因素主次順序?yàn)锳＞B＞C，即接種量＞發(fā)酵時(shí)間＞料水比。最佳發(fā)酵工藝條件組合為A2B3C2。但由單因素試驗(yàn)可知，當(dāng)料水比為1:1和1:1.5時(shí)效果基本一致，從發(fā)酵成本方面來考慮，選用組合A2B3C1，即菌種接種量12%，發(fā)酵時(shí)間84 h，料水比為1:1為最佳。經(jīng)優(yōu)化后杏鮑菇菌糠發(fā)酵的最佳條件為菌種接種量12%、發(fā)酵時(shí)間84 h、料水比1:1.5、黑曲霉:枯草芽孢桿菌:嗜酸乳桿菌混菌比例為2:1:1，發(fā)酵溫度為37℃。

2.3 發(fā)酵杏鮑菇菌糠對(duì)生長(zhǎng)豬生長(zhǎng)性能的影響 由表4可知，與對(duì)照組相比，5%菌糠組和10%菌糠組的平均日增重分別提高了1.43%和4.18%（P＞0.05），15%菌糠組降低了12.76%（P＞0.05）。與15%菌糠組相比，10%菌糠組平均日增重顯著提高（P＜0.05）。與對(duì)照組相比，5%菌糠組的平均日采食量降低了0.25%（P＞0.05），10%菌糠組和15%菌糠組分別提高了5.72%和3.20%（P＞0.05）。與對(duì)照組相比，5%菌糠組和10%菌糠組耗料增重比差異不顯著（P＞0.05），15%菌糠組耗料增重比增加17.24%（P＜0.05）。由此可知，可用5%、10%發(fā)酵杏鮑菇菌糠替代麩皮，且不影響其生長(zhǎng)性能。

2.4 發(fā)酵杏鮑菇菌糠對(duì)生長(zhǎng)豬養(yǎng)分表觀消化率的影響 由表5可知，與對(duì)照組相比，3個(gè)試驗(yàn)組干物質(zhì)消化率分別降低了1.81%、3.05%和4.46%（P＜0.05）；有機(jī)物消化率分別升高了5.33%、6.62%和5.85%（P＜0.05）；粗脂肪消化分別降低了3.06%（P＞0.05）、2.62%（P＞0.05）和5.49%（P＜0.05）。與對(duì)照組相比，5%菌糠組和10%菌糠組粗蛋白消化率分別升高了3.46%和1.70%，但15%菌糠組降低了3.69%，且3組均差異顯著（P＜0.05）。3組之間干物質(zhì)消化率、有機(jī)物消化率、粗脂肪消化率均差異不顯著，粗蛋白差異顯著（P＜0.05）。因此，5%菌糠組和10%菌糠組的表觀消化率優(yōu)于對(duì)照組（P＞0.05）。

表3 杏鮑菇菌糠發(fā)酵正交結(jié)果及分析

表4 發(fā)酵菌糠飼料對(duì)生長(zhǎng)豬生長(zhǎng)性能的影響

表5 發(fā)酵菌糠飼料對(duì)生長(zhǎng)豬表觀消化率的影響 %

3 討 論

接種量與料水比是固態(tài)發(fā)酵的重要影響因素。接種量過小，菌種數(shù)量少，杏鮑菇菌糠發(fā)酵不完全，代謝產(chǎn)物少，粗蛋白含量提高不明顯；接種量過多，一方面增加成本，另一方面也可能造成菌種污染[8]。料水比影響營養(yǎng)物質(zhì)的溶解性、酶的穩(wěn)定性和微生物的生長(zhǎng)[9]。當(dāng)料水比達(dá)到1:2.5時(shí)，粗蛋白急劇下降，可能由于水分含量過高，導(dǎo)致底物粘性增大，通風(fēng)不暢，影響菌體生長(zhǎng)。每種菌產(chǎn)生酶的種類不相同，混菌發(fā)酵能有效利用菌種間的協(xié)調(diào)作用使發(fā)酵效果達(dá)到最好[10]。當(dāng)混菌（黑曲霉:枯草芽孢桿菌:嗜酸乳桿菌）比例為2:1:1時(shí)，粗蛋白含量最高，效果最好。本研究在對(duì)菌種接種量、發(fā)酵時(shí)間、料水比、混菌比例等條件進(jìn)行單因素優(yōu)化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)接種量、發(fā)酵時(shí)間、料水比等因素進(jìn)行優(yōu)化，在優(yōu)化條件下發(fā)酵杏鮑菇菌糠，發(fā)酵后產(chǎn)物中粗蛋白含量由9.42%提高到13.18%，粗纖維由32.89%降低到26.70%；粗蛋白提高了39.9%，粗纖維降低了18.9%。這與張成東等[11]研究結(jié)果基本一致。

與普通飼料相比，在飼料中添加5%或10%菌糠替代麩皮飼喂生長(zhǎng)豬，生長(zhǎng)豬在日增重、日采食量均無下降，耗料增重比無增長(zhǎng)趨勢(shì)，且日采食量稍有提高，這可能是由于日糧中加入一定量的杏鮑菇菌糠后，改善了日糧的適口性，提高了生長(zhǎng)豬的食欲。與普通飼料相比，在飼料中添加15%菌糠替代麩皮飼喂生長(zhǎng)豬，日采食量無明顯變化，但日增重下降，耗料增重比增高。這是由于杏鮑菇菌糠添加量過高使日糧中纖維含量增加，不利于豬的消化吸收。因此，在飼料中添加菌糠不影響生長(zhǎng)豬的生長(zhǎng)性能，這與李斌等[12]和劉建昌等[13]的研究結(jié)果一致。同時(shí)，生長(zhǎng)豬的平均日增重并沒有降低，耗料增重比也無增高趨勢(shì)，而菌糠擁有更低廉的價(jià)格，因而菌糠有更高的利用價(jià)值。用合適比例的菌糠代替部分精料飼養(yǎng)肥育豬是安全可行的，養(yǎng)殖戶可充分利用這類廢棄物，節(jié)省飼糧成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

表觀消化率能在一定程度上反映動(dòng)物對(duì)飼料中的營養(yǎng)成分消化、吸收和利用情況。在本試驗(yàn)中，菌糠飼料組的干物質(zhì)消化率和粗脂肪消化率低于對(duì)照組，但其有機(jī)物消化率和蛋白質(zhì)消化率優(yōu)于對(duì)照組。目前，菌糠飼料對(duì)生長(zhǎng)豬養(yǎng)分表觀消化率的影響機(jī)制還不清楚，有可能與試驗(yàn)動(dòng)物的品種、生長(zhǎng)階段、日糧水平、飼養(yǎng)管理和養(yǎng)殖環(huán)境有關(guān)，還需要進(jìn)一步的研究。

4 結(jié) 論

以采摘3茬的杏鮑菇菌糠為原料，選取黑曲霉、枯草芽孢桿菌和嗜酸乳桿菌混合菌為發(fā)酵菌種進(jìn)行發(fā)酵，最佳的發(fā)酵條件為菌種接種量12%、發(fā)酵時(shí)間84 h、料水比1:1.5、黑曲霉:枯草芽孢桿菌:嗜酸乳桿菌混菌比例為2:1:1，發(fā)酵溫度為37℃。在此條件下發(fā)酵后的菌糠粗蛋白含量為13.18%，粗纖維含量為26.67%。發(fā)酵后杏鮑菇菌糠中粗蛋白提高了39.91%，粗纖維降低了18.91%。在生長(zhǎng)豬飼料中，添加5%和10%發(fā)酵杏鮑菇菌糠替代麩皮有較好的飼養(yǎng)效果，且適宜替代量為10%。

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Optimization of Fermentation Processing of Waste Materials Pleurotus Eryngii and Its Application in Growing Pigs

LIU Shi‐cao1, LIU Zi‐yang1, ZHU Ai‐xia1, ZHU Jia‐dong1, CHEN Fan1, WANG Chun‐wei1,2*

(1.Wuhan Livestock Feed Engineering Technology Research Center, Wuhan Polytechnic University School of Animal Science and Nutritional Engineering, Hubei Wuhan 430023,China; 2. The Cooperative Innovation Center for Sustainable Pig Production, Hubei Wuhan 430070,China)

The study aimed to investigate the optimal fermentation conditions of waste materials Pleurotus eryngii and optimum adding amount in growing pigs diets. The fermented waste materials Pleurotus eryngii was used as raw material, the strains, the inoculation amounts, liquid mass ratio, time and the strains were considered to improve Nutritional value of waste materials Pleurotus eryngii and optimized process by single factor and orthogonal experiments.Twenty healthy growing pigs at average weight of 20 kg were randomly divided into four groups with 6 pigs each and fi ve units of one pig in each group. The animals were

one of the following diets: basal diet(control), basal diet with 5%, 10% or 15% of fermented waste materials Pleurotus eryngii instead of bran. The result showed that the inoculation amount of indicative bacteria 12% , feed liquid ratio1:1.5, the reaction time 84 h,culture solid‐state fermentation ratio 2:1:1 (Aspergillus niger, Bacillus subtilis and Lactobacillus acidophilus)and fermentation temperature 37℃, where the crude protein content increased 39.9%, the raw cellulose content reduced 18.9%. Animal tests showed that, compared with the control group, the addition of 5% and 10% fermented waste materials Pleurotus eryngii has no signif i cant ef f ect on the growth performance of growing pigs (P＞ 0.05); compared with the control group, 5% and 10% fermented waste materials Pleurotus eryngii group was signif i cantly better than the control group (P＞0.05) in the apparent digestibility. In conclusion, the nutritive value of waste materials Pleurotus eryngii were improved by optimizing fermentation conditions. And the optimal additives amounts of fermented waste materials Pleurotus eryngii in growing pigs diets was 10%.

Fermentation; Waste materials pleurotus eryngii; Growing pigs; Growth performance; Digestibility

S828.5

A

10.19556/j.0258-7033.2017-09-086

2017-01-10；

2017-04-11

武漢輕工大學(xué)引進(jìn)（培養(yǎng)）人才科研啟動(dòng)項(xiàng)目（2013 RZ04）

劉世操（1993-），男，湖北十堰人，碩士研究生，研究方向?yàn)轱暳咸砑觿┘百Y源開發(fā)與利用，E-mail: 519539058 @qq.com

* 通訊作者：王春維（1958-），男，教授，研究方向?yàn)轱暳腺Y源與新型飼料添加劑的研究，E-mail：chwwangp@163.com