張安榮 ， 陳志敏 ， 常文環(huán)， 劉國(guó)華， 蔡輝益，2， 鄭愛(ài)娟*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料生物技術(shù)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2.生物飼料開(kāi)發(fā)國(guó)家工程研究中心，北京 100081）

隨著食用菌產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，產(chǎn)生了數(shù)量龐大的食用菌菌糠（劉昆麗，2019）。中國(guó)食用菌產(chǎn)量由2000年的664萬(wàn)噸升至2016年的3596萬(wàn)噸，是世界第一大食用菌生產(chǎn)國(guó)，占世界食用菌總產(chǎn)量的 75%以上（楊國(guó)良，2018；羅小芳等，2017）。食用菌生產(chǎn)過(guò)程中，培養(yǎng)基的生物學(xué)效率只有10% ～ 40%（衛(wèi)智濤等，2010；吳學(xué)謙等，2002），所以每栽培1 kg食用菌會(huì)產(chǎn)生2.4～9 kg菌糠，僅2016年至少產(chǎn)生8690萬(wàn)t食用菌菌糠。不能被轉(zhuǎn)化利用的食用菌菌糠不僅造成資源浪費(fèi)，而且會(huì)嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境。我國(guó)一直面臨著飼料資源匱乏、農(nóng)作物價(jià)格持續(xù)上漲等問(wèn)題。威脅著畜牧行業(yè)的發(fā)展前景（呂新業(yè)等，2013）。所以充分開(kāi)發(fā)菌糠類生物資源，合理利用微生物發(fā)酵技術(shù)將食用菌菌糠轉(zhuǎn)化為動(dòng)物可消化利用的飼料，既能改善飼料資源匱乏的問(wèn)題，也能緩解大量食用菌菌糠對(duì)環(huán)境的壓力，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的多級(jí)利用和可持續(xù)發(fā)展。

1 菌糠的特性

1.1 菌糠的來(lái)源 在食用菌栽培過(guò)程中，培養(yǎng)基中通常添加木屑、水稻秸稈、玉米秸稈、玉米芯、棉籽殼等高纖維農(nóng)副產(chǎn)物，以及醋糟、酒糟、造紙廠廢液等工業(yè)下腳料，采摘食用菌后培養(yǎng)基中剩余的廢棄物稱之為食用菌菌糠或菌渣（張變英等，2016；吳瓊等，2003）。菌糠包括培養(yǎng)基原料殘?jiān)途w遺留物。培養(yǎng)基原料一部分用來(lái)菌體合成，一部分用來(lái)維持菌體呼吸代謝，一部分則以新的形式存在于菌糠中（楊和川等，2018；王德漢等，2007）。目前國(guó)內(nèi)各個(gè)地區(qū)栽培的食用菌菌種不同，其選用的培養(yǎng)基原料也各有不同。東北地區(qū)主要以木屑、農(nóng)作物副產(chǎn)品（秸稈等）作為培養(yǎng)基原料；河北、山東等地主要以玉米芯、棉籽殼、木屑還有少量的麥麩等培養(yǎng)食用菌；長(zhǎng)江三角洲地區(qū)主要以稻草、牛糞為主料培養(yǎng)食用菌（衛(wèi)智濤等，2010）。

1.2 菌糠飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 菌糠原料多為秸稈、木屑、麩皮等高纖維農(nóng)作物副產(chǎn)物，因其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低、適口性差、消化吸收率低，飼用價(jià)值不高。但是，食用菌能夠?qū)⒃现械睦w維素、半纖維素和木質(zhì)素生物降解成菌類多糖、有機(jī)酸和菌體蛋白等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。此外，菌糠原料本身含有豐富的鈣、磷、灰分以及一些微量元素，因此菌糠原料在原有物質(zhì)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵能使其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到改善，適口性與飼用性能也能得到提升。不同種類菌糠原料栽培前后養(yǎng)分變化程度不同 （陳鑫珠等，2019；魏濤，2018），表 1 為四種常見(jiàn)菌糠及其原料營(yíng)養(yǎng)成分之間的變化。以醋糟、棉籽殼為原料的菌糠粗纖維含量分別下降7.3%和8.5%（李志香等，2003）。玉米芯菌糠中的粗蛋白質(zhì)含量比玉米芯原料提高3.54%，粗纖維含量下降16.55%；水稻秸稈菌糠的粗蛋白質(zhì)含量提升4.11%，粗纖維含量下降51.33%，粗灰分含量升高26.05%（高立鵬等，2017；張變英等，2016；馮偉林等，2012）。

表1 四種常見(jiàn)菌糠與其原料的營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)比%

2 菌糠發(fā)酵飼料

2.1 發(fā)酵菌糠 一般菌糠發(fā)酵飼料制作工藝流程為：（1）挑選干凈、菌絲潔白的菌糠進(jìn)行粉碎，攪拌、高溫滅菌、過(guò)篩、冷卻；（2）在適宜的條件下將菌株活化，將活化后的菌株數(shù)量控制在1×109CFU/g以上，接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中發(fā)酵菌糠；（3）將發(fā)酵菌株和發(fā)酵緩沖劑接種到已滅菌的菌糠中進(jìn)行密封發(fā)酵；（4）將發(fā)酵完成的菌糠攤開(kāi)晾曬、干燥，最終得到菌糠發(fā)酵飼料（趙祎等，2016；孟梅娟等，2016；李志濤等，2015）。在菌糠發(fā)酵飼料的制作過(guò)程中，試驗(yàn)步驟、操作大同小異，但不同菌糠營(yíng)養(yǎng)成分存在差異，發(fā)酵目的不同導(dǎo)致發(fā)酵菌種類、溫度、pH也各不相同，多菌種共同發(fā)酵時(shí)，接種次序、時(shí)間、比例等因素也會(huì)影響發(fā)酵效果（Thomas等，2013）。

2.2 常見(jiàn)菌糠發(fā)酵菌株

2.2.1 黑曲霉 黑曲霉是能夠產(chǎn)生蛋白酶、纖維素酶、檸檬酸、葡萄糖酸等有助于改善發(fā)酵飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的大型真菌。黑曲霉在20～55℃都能生存，但不同溫度下生理功能會(huì)受到影響，溫度過(guò)高容易破壞生物大分子的生化結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致失活，溫度過(guò)低酶活性受到限制。有報(bào)道稱在36℃黑曲霉分泌單寧酶的活性最高，菌體蛋白產(chǎn)量最多 （朱飛等，2018）。湯小鵬等（2014）發(fā)現(xiàn)在 36℃用黑曲霉發(fā)酵木薯渣，羧甲基纖維素酶CMcase活性和粗蛋白質(zhì)含量最高，發(fā)酵效果最好。所以黑曲霉的適宜發(fā)酵溫度在36℃左右。

2.2.2 乳酸菌 乳酸菌是一類能夠利用碳水化合物產(chǎn)生乳酸的革蘭氏陽(yáng)性菌的總稱，發(fā)酵固態(tài)飼料時(shí)可將大分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)、多糖、脂肪等降解為小分子物質(zhì)，有利于動(dòng)物體吸收利用。其代謝主要是糖酵解和磷酸戊糖途徑。在發(fā)酵過(guò)程中，產(chǎn)生乳酸使發(fā)酵物pH下降，抑制其他有害菌的生理活動(dòng)，進(jìn)而減少底物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失 （李慧芬等，2018）。 Oboh （2006） 利用釀酒酵母菌（Saccharomycescerevisiae）、 德 式 乳 桿 菌 （Lactobacillus delbrukii）和棒狀乳桿菌 （Lactobacilluscoryneformis）發(fā)酵得到的木薯皮蛋白質(zhì)含量顯著升高13.3%，氰化物和植酸鹽含量分別顯著降低38.4、253.9mg/100g。

2.2.3 酵母菌 酵母菌是兼性厭氧型真菌，分布廣泛，穩(wěn)定無(wú)致癌性，應(yīng)用于發(fā)酵工藝中已有幾千年的歷史。石偉（2008）發(fā)現(xiàn)在青貯飼料中添加酵母菌能夠提高飼料中干物質(zhì)的含量，并且改善飼料的適口性。已有研究證明，利用酵母菌混菌發(fā)酵菌糠無(wú)論從感官還是營(yíng)養(yǎng)成分上都得到了良好的改善（鄭有坤等，2013；Yang 等，2004）。

3 菌糠及菌糠發(fā)酵飼料在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

菌糠主要由玉米芯、麩皮、木屑等高木質(zhì)纖維素原料組成，具有膳食纖維和非淀粉多糖豐富、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，但肉雞沒(méi)有足夠的內(nèi)源木質(zhì)纖維素降解酶，所以利用微生物固態(tài)發(fā)酵的方式對(duì)菌糠中木質(zhì)纖維素進(jìn)行降解、破壞，可提高肉雞腸道對(duì)纖維多糖原料的利用率（Wanzenb?Ock 等，2017；Yuan 等，2017；Leo等，2012）。 韓鵬偉等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，用6%發(fā)酵杏鮑菇菌糠代替肉雞飼糧中玉米，飼養(yǎng)前期的經(jīng)濟(jì)效益高于飼養(yǎng)后期，能顯著增加整個(gè)飼養(yǎng)階段肉雞的平均日增重、降低肉料比。Feng等（2020）通過(guò)利用產(chǎn)生木聚糖酶的蠟狀芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵麩皮，替代飼糧中5%玉米飼喂肉雞，發(fā)現(xiàn)其對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能未產(chǎn)生不利影響，但增加了肉雞空腸淀粉酶活性和腸道菌群豐富度。由于發(fā)酵食用菌菌糠相關(guān)研究較少，缺乏相關(guān)研究之間結(jié)果比較，有待進(jìn)一步研究。張書(shū)良等（2016）以4：1和3：2的比例將玉米粉和杏鮑菇菌糠混合飼喂肉鵝，結(jié)果顯示日增重分別顯著提高37.84%和27.50%，混合比例3：2時(shí)經(jīng)濟(jì)效益最好。也有研究表明，杏鮑菇菌糠添加比例越高其經(jīng)濟(jì)效益越好 （杜學(xué)振等，2016）。基礎(chǔ)飼糧中添加5 g/kg茶樹(shù)菇菌糠多糖提取物能夠顯著提高肉雞免疫能力，其中溶菌酶C濃度和總抗氧化能力分別顯著提高22.4%和49.2%（連永權(quán)等，2016）。閆昭明等（2018）在雞飼糧中用金針菇菌糠替換基礎(chǔ)日糧中玉米和豆粕，結(jié)果顯示肌肉紅度顯著降低，雞肉必需氨基酸和風(fēng)味氨基酸的含量極顯著提高。鄒知明等（2013）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在肉鴨飼養(yǎng)前期飼糧中添加20%平菇發(fā)酵菌糠可極顯著降低雛鴨的生長(zhǎng)性能、日采食量；在肉鴨生長(zhǎng)后期，添加20%發(fā)酵菌糠再配以2%的植物精油能顯著提高肉鴨的日增重和飼料轉(zhuǎn)化率，這可能是因?yàn)槿怿喸诓煌L(zhǎng)時(shí)期對(duì)粗纖維的消化能力不同和植物精油的協(xié)同改善作用，導(dǎo)致生長(zhǎng)性能和日采食量在前期、后期出現(xiàn)差異。

表2 幾種菌糠的適宜發(fā)酵條件

4 總結(jié)與展望

如今畜牧業(yè)面臨飼料資源短缺、玉米-豆粕型飼料的高依賴性、全面禁抗等問(wèn)題與變革，飼料資源的開(kāi)發(fā)利用、傳統(tǒng)型飼料向發(fā)酵飼料的轉(zhuǎn)變需要加快前進(jìn)步伐。許多試驗(yàn)已經(jīng)證明菌糠可以替代部分玉米、麩皮等能量型飼料，因此菌糠發(fā)酵飼料的發(fā)展前景開(kāi)闊。然而由于菌糠易發(fā)霉變質(zhì)，粗纖維含量高，可利用代謝能偏低，所以利用生物發(fā)酵手段能降低其作為家禽飼料的不足，微生物能發(fā)掘菌糠飼料的潛在價(jià)值。目前對(duì)于菌糠開(kāi)發(fā)作家禽飼料的限制是地源性菌糠原料差異較大，很難建立起系統(tǒng)的微生物發(fā)酵系統(tǒng)，并且由于菌糠中多為木質(zhì)纖維素，單一菌種很難完成較好的發(fā)酵效果，所以多菌混菌和菌酶協(xié)同發(fā)酵菌糠值得深入研究。