乳酸菌對平菇菌糠發酵飼料品質和發酵進程的影響

孟碟方 趙怡凡 霍建超 王重重 莊益芬 陳鑫珠 彭輝

摘要：【目的】探明乳酸菌對平菇菌糠發酵飼料品質和發酵進程的影響，以期提升發酵工藝水平，提高平菇菌糠作為畜禽飼料的利用價值。 【方法】將2種乳酸菌（CCZZ1和HT1）單獨及復合加入平菇菌糠中，并設置空白對照（CK），對4個試驗處理進行室溫下發酵效果的對比試驗。4個處理的起始重復數均為18個，分別對每一處理發酵1、3、7、15、30、60 d時的發酵飼料進行化學成分和發酵品質的3個重復測定。 【結果】發酵到7d時，3個乳酸菌添加組CCZZ1、HTI和MIX組的pH值均顯著低于CK組（P<0.05），并比CK組提前23 d下降到4.2以下;CCZZ1、HT1和MIX組的乙酸和干物質含量均顯著高于CK組（P<0.05）;CCZZ1、HT1和MIX組在發酵過程中提高了乳酸含量，降低了粗蛋白含量;CCZZI、HT1和MIX組的氨態氮、粗灰分、可溶性碳水化合物、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維、半纖維素、丙酸和丁酸的含量與CK組相比差異不顯著。 【結論】單獨或復合添加乳酸菌不僅能改善平菇菌糠發酵飼料的品質，也能使平菇菌糠發酵飼料的發酵過程提前結束。

關鍵詞：乳酸菌;菌糠;厭氧發酵;飼料品質

中圖分類號：S 816.32

文獻標志碼：A

文章編號：1008-0384（ 2020） 10-1145-09

0 引言

【研究意義】菌糠是栽培各種食用菌后剩下的培養基廢料，每生產1 kg食用菌約產生3.25 kg菌糠[1]。我國是食用菌生產大國，隨著我國對食用菌需求量的增多，每年產生的菌糠數量也隨之增加[2]。隨著食用菌產業生產規模的不斷擴大，每年產生菌糠8.36×10⁷t[3]。未經處理的菌糠因所含纖維比例較高，存在適口性較差和消化率偏低等問題。研究表明，經生物發酵和酶解作用的菌糠，其纖維素和木質素等成分都得到很大程度的降解，粗蛋白、粗脂肪含量都高于未經發酵的基質[4]。平菇作為我國栽培和消費量最大的菌種之一，栽培后產生的培養基廢料量也相對較多。平菇菌糠中含有豐富的氨基酸、蛋白質、多糖、鈣、鎂及微量元素等[5]，具有很大的開發潛力。因此，探討添加乳酸菌對提高平菇菌糠發酵飼料品質和發酵進程的促進作用，具有重要的現實意義。【前人研究進展】李志香等[6]把多種飼料酵母加入由醋糟和棉籽殼構成的廢棄菌糠中，對比分析原菌糠和發酵菌糠后，發現不同基質的菌糠發酵飼料的粗蛋白質含量均高于20%。曹啟民等[7]在豬的基本飼料中加入20%的發酵靈芝菌糠后，發現對豬的生長并沒有產生顯著的影響，但每千克增重飼料成本下降5.19%，瘦肉率顯著提高。羅茂春等[8]研究發現，白玉菇菌糠發酵后粗蛋白、無氮浸出物顯著提高，粗纖維顯著降低，pH值下降，乳酸含量升高，菌糠感官品質得到較大改善。菌糠經過某些微生物的發酵作用，粗纖維中的一些成分被不同程度地降解，同時產生多種糖類尤其是還原糖，提高了菌糠內營養物質的消化利用率[9]。鄭有坤等[10]研究表明，微生物發酵處理會降低香菇菌糠的中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和可溶性碳水化合物含量，提高粗蛋白和氨基酸含量，以酵母菌和乳酸菌混合發酵處理的效果最好。同時，微生物還可產生有機酸類等營養物質，提高菌糠的飼用價值[11]。在發酵飼料中添加足夠的乳酸菌，可使發酵過程中乳酸菌繁殖的啟動時間更早、繁殖速度更快，從而占據主導地位，能有效抑制不良菌的繁殖，減少飼料消耗，提高發酵品質[12]。【本研究切入點】迄今為止，比較不同乳酸菌對平菇菌糠發酵飼料品質改善效果的研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】探明不同乳酸菌對平菇菌糠發酵飼料品質和發酵進程的影響，為生產優質菌糠發酵飼料提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

平菇菌糠：平菇培養基由73%五節芒、25%麩皮和2%石灰組成，含水率為60%左右。以福建農林大學國家菌草工程技術研究中心栽培平菇采收一茬后的菌糠作為本試驗發酵原料。

乳酸菌：由華南農業大學草業科學系飼草加工與貯藏實驗室提供的專利菌。其中乳酸菌CCZZI（ Lactic acid bacteria，CCZZl）為耐低溫乳酸菌株，乳酸菌HTl（ Lactic acid bacteria，HTI）為耐高溫乳酸菌株。

1.2 試驗設計

試驗設4個處理：添加乳酸菌CCZZI處理（記為CCZZI處理）、添加乳酸菌HTI處理（記為HT1處理）、添加乳酸菌CCZZl+乳酸菌HT1處理（記為MIX處理），以不添加乳酸菌為空白對照（CK）。每個處理最初均設18個重復，裝有約100 9菌糠的塑料袋為一個重復。分別在不同發酵天數（1、3、7、15、30、60 d）開封，每個處理的每個開封期均調查3個重復。乳酸菌CCZZI和乳酸菌HTI單獨添加處理的添加量均按每克發酵原料（鮮重）添加1×10⁸cfu進行;復合添加處理兩種乳酸菌的添加量各半，均為5×10⁷cfu。

1.3 發酵飼料的調制

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300 g菌糠，裝入塑料袋內并做好標記。對照處理噴灑蒸餾水5 mL，其余處理各噴灑配制好的添加劑和蒸餾水共計5 mL，混拌均勻后大致分為3等份作為同一天開封的重復處理。每個處理組制作18個這樣的菌糠料，分別裝入真空袋內并做好標記，用真空泵抽氣使其真空后密封。室溫下貯存，分別于發酵1、3、7、15、30、60 d后開袋檢測。

1.4 項目的測定與檢測方法

取代表性的樣本20 g裝入100 mL備有刻度的廣口錐形瓶內，加入80 mL蒸餾水，放入4℃冰箱中，18 h后過濾，制浸提液，取50 mL浸提液測定pH值（pHS-3D型酸度計），檢測浸提液的氨態氮（AN）含量（苯酚.次氯酸鈉比色法）[13];采用島津LC-20AT型高效液相色譜（色譜柱：Shodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column 300×8mm，檢測器：SPD-MIOAVp，流動相：3 mmol.L^-1高氯酸）測定浸提液的乳酸（ IA）、乙酸（AA）、丙酸（PA）、丁酸（BA）含量[14]。氨態氮（AN）用AN/TN的值表示，即測定的氨態氮（ AN）占原料總氮（TN）的比例（苯酚一次氯酸鈉比色法[13]檢測）。乳酸（ IA）、乙酸（ AA）、丙酸（PA）和丁酸（BA）均用新鮮（ FM）基礎表示。

新鮮樣本在65℃恒溫箱中烘干48 h，放置常溫回潮30 min后粉碎稱重，計算含水率，并立即將烘干樣粉碎裝入密閉的棕色玻璃瓶中備用。采用常規法[15]測定干物質（ DM）和粗蛋白質（CP）含量;采用Anthrone比色法[16]測定可溶性碳水化合物（WSC）含量;采用Van Soest等[16]的方法測定中性洗滌纖維（ NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量;半纖維素（HC）含量通過測定中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ ADF）含量，計算二者的差值，即HC=中性洗滌纖維（ NDF） -酸性洗滌纖維（ADF）;粗灰分（ Ash）含量采用灼燒法[17]測定。CP、WSC、NDF、ADF、HC和Ash用干物質（DM）基礎表示。

參考傅彤[18]報道的方法測定原料的乳酸菌、細菌、酵母菌和霉菌數量。

1.5 數據分析

用Exce1 2003軟件初步處理原始數據后，再用SPSS 13.0統計軟件對數據進行方差統計分析。相同發酵時間不同添加劑、相同添加劑不同發酵時間對菌糠發酵飼料品質所有項目的影響使用單因子方差分析。單因子方差分析采用Duncan's多重比較法。

2 結果與分析

2.1 平菇菌糠的化學成分和微生物組成

從表1看出，供試菌糠的pH值為5.42，呈弱酸性;可溶性碳水化合物含量較低，僅為3.63%;粗蛋白含量為9.62%;中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量較高，分別為76.03%和64.01%;半纖維素含量為12.02%。

從表2看出，菌糠的微生物組成中好氣性細菌數量較多，可與乳酸菌爭奪養分，影響乳酸菌的生長繁殖。

2.2 乳酸菌對平菇菌糠發酵飼料品質和發酵進程的影響

由圖1可知，總體而言，平菇菌糠發酵飼料的pH值隨發酵時間的增加而降低。在發酵3～30 d的4個發酵時間點上，3個添加乳酸菌處理組（以下簡稱：添加組）的pH值均顯著低于對照組（CK）（P<0.05），同一時間點均以MIX處理組的pH值最低，且在發酵15 d時復合添加組（MIX組）顯著低于2個單獨添加組（P<0.05）;3個添加組的pH值在發酵7d時均降到4.2以下（一般發酵飼料的pH值在4.2以下品質較優），而CK組的pH值在發酵30d時才降到4.2以下。也就是說，3個添加組的pH值比CK組提前23 d下降到4.2以下，且以MIX組下降速度最快。

由圖2可知，在發酵7～30 d的3個發酵時間點上，3個添加組的LA含量均高于CK組（P<0.05）;在發酵60 d時，3個添加組LA含量開始下降，3個添加組LA含量均顯著低于CK組（P<0.05）。

由圖3可知，在發酵1 d和3d，CK組的AA含量均高于3個添加組，但差異不顯著;在發酵7d和30d，CK組AA含量均顯著低于3個添加組（P<0.05）;在發酵的整個過程中，CCZZI處理組的AA含量一直呈上升趨勢。

由表3可知，從發酵3d開始，平菇菌糠發酵飼料的AN含量隨發酵天數的增加而升高。在發酵15 d及之后，CK組的AN含量一直最高;在發酵15 d和30d時，MIX組的AN含量顯著低于CK組（P<0.05）;在發酵60 d時，3個添加組的AN含量均顯著低于CK組（P<0.05）。

由表4可知，總體而言，平菇菌糠發酵飼料的PA含量隨發酵天數的增加而升高。在發酵1～15 d時段，4個處理之間差異不顯著（P>0.05）;在發酵到30～60 d時，3個添加組的PA含量與之前相比顯著增加（P<0.05），3個添加組處理間差異不顯著（P>0.05）。

由表5可知，CCZZ1組的BA含量在發酵3d時，顯著低于CK組和MIX組（P<0.05）;MIX組的BA含量在發酵的1～7 d顯著高于15～60 d（P<0.05）;在發酵60 d時，CCZZ1組的BA含量最高。

由表6可知，在發酵7d和15 d，CK組的DM含量均低于3個添加組;在發酵7d時CK組的DM含量顯著低于3個添加組（P<0.05）;在發酵30d和60d，CK組DM含量顯著高于3個添加組（P<0.05）;在發酵60 d時，2個單獨添加組DM含量顯著高于MIX組（P<0.05）。

由表7可知，總體而言，隨著發酵時間的增加，各處理組Ash含量的變化較小。發酵3～15 d，CK組、MIX組的Ash含量均低于2個單獨添加組;在發酵7d，MIX組的Ash含量顯著低于2個單獨添加組（P<0.05）;在發酵60 d時，CK組Ash含量顯著高于3個添加組（P<0.05）。

由表8可知，在發酵7 d時，CCZZI組CP含量最高。發酵15 d后勤工作各處理的CP含量開始減少;在發酵15 d時CK組CP含量顯著低于3個添加組（P<0.05）;在發酵60 d時，CK組CP含量顯著高于3個添加組（P<0.05）。

由表9可知，在發酵15 d時，HTI組的WSC含量最低，顯著低于MIX組（P<0.05）;在發酵30 d和60d時，MIX組的WSC含量顯著低于其他3個處理組（P<0.05）。

由表10可知，總體而言，平菇菌糠發酵飼料的ADF含量隨著發酵時間的增加而有所升高。在發酵3～15 d時段，同一時間點各處理組間的ADF含量差異不顯著（P>0.05）;在發酵30 d，CK組、MIX組的ADF含量顯著低于HT1處理組（P<0.05）;在發酵60 d時，CCZZI組的ADF含量顯著高于HT1處理組（P<0.05）。

由表11可知，在發酵1～15 d，各處理組之間差異不顯著（P>0.05）;在發酵30d時，CK組、CCZZ1組的NDF含量均顯著低于HT1處理組（P<0.05）;在發酵60 d時，CK組、HT1組的NDF含量顯著低于CCZZ1組（P<0.05）。

由表12可知，各處理組在發酵結束時的HC含量均最低。在發酵1d時，MIX組的HC含量顯著低于其他3組（P<0.05）;在發酵3～60 d時段，同一時間點各處理組之間差異不顯著（P>0.05）;發酵60 d時，CK組、CCZZI組和HTI組的HC含量均顯著低于其他發酵時間點（P<0.05），MIX組的HC含量也顯著低于3～30 d的4個發酵時間點。

3 討論

3.1 菌糠的化學成分和微生物組成

供試材料平菇菌糠的pH值為5.42，偏酸性;中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維所占比例偏高，分別為76.03%和64.01%;菌糠粗蛋白含量較高（9.62%）。其纖維和粗蛋白含量與陸亞珍等[19]的測定結果相近，與中等質量粗飼料相當。食用菌的菌絲殘體和通過食用菌生命活動產生的纖維素、半纖維素、木質素，以及豐富的礦物元素、氨基酸等營養物質，具有很高的營養價值[20]。采集食用菌子實體后，菌糠具有濃厚的芳香氣味，更易粉碎，禽畜的適口性更好，可直接作為飼料喂養大型禽畜[21]。

由表2可知，平菇菌糠的微生物組成中乳酸菌數量（ FM）為2.23 1g （cfu.g^-1），好氣性細菌數量（ FM）為4.98 1g （cfu.g^-1），酵母菌和霉菌數量（ FM）分別為2.35 1g （cfu.g^-1）和1.23 1g （cfu.g^-1）。在發酵初期，酵母菌和霉菌會過多消耗飼料的營養物質，霉菌會使飼料發霉變質并產生酸敗味，降低其品質。在平菇菌糠的微生物組成中乳酸菌數未占據優勢地位，不能滿足良好的乳酸發酵需要。在自然發酵條件下，附著在原材料上的乳酸菌數量會使發酵初期的pH值下降，菌糠附著的菌數量越多，pH值下降越快[22]。由于前人的研究大多過于籠統，為了更深入研究乳酸菌對菌糠發酵飼料品質的影響，本試驗選用更適宜用作動物飼料開發的平菇菌糠，通過篩選不同菌糠發酵菌種和完善發酵工藝，對菌糠發酵不同時間各成分進行測定、分析和比較研究。本研究結果可為生產優質菌糠發酵飼料提供理論依據，為菌糠資源的合理利用開辟新途徑。

3.2 乳酸菌對平菇菌糠發酵飼料品質和發酵進程的影響

3.2.1 乳酸菌對平菇菌糠發酵飼料品質的影響 平菇菌糠發酵過程中，隨著乳酸菌發酵生產乳酸，pH值下降至4.2以下時，平菇菌糠內的微生物的活動會受到抑制，從而減少平菇菌糠內營養物質的損耗，3個添加乳酸菌的處理組pH值比CK組更快降到4.2以下，說明發酵前添加乳酸菌可增加發酵初期的乳酸菌數量，促進乳酸發酵，加快生成大量的乳酸，迅速降低pH值，抑制有害微生物的活性，從而減少發酵過程中營養物質的損失，這與Mcdonald等[23]的試驗結果一致。伴隨著后期的進一步發酵，平菇菌糠飼料中氨態氮含量，以及乳酸、乙酸、丙酸的含量均呈上升趨勢，pH值呈下降趨勢，這與陳鑫珠[24-25]的試驗結果一致。但在發酵進程結束時，酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維含量有所升高，粗蛋白含量有所下降。究其原因：①乳酸菌發酵到一定程度，由于發酵底物逐漸消耗，乳酸菌生長繁殖速度變慢，從而減弱了其對有害微生物的抑制作用，導致有害微生物異常發酵。②伴隨著發酵的進程，菌糠內部溫度升高，耐低溫的乳酸菌活動減弱或停止，也使有害微生物活性增強并對菌糠中蛋白質產生降解作用。

3.2.2 乳酸菌對平菇菌糠發酵飼料發酵進程的影響 王英超等[22]的研究結果表明，平菇菌糠發酵初期，在菌糠上接種一定量的乳酸菌可加速發酵。在本試驗的4個處理組中，添加乳酸菌的3個處理組在發酵7d時pH值均降到4.2以下，而未添加乳酸菌的對照組則是在30 d時pH值才下降到4.2以下。4個處理組在發酵的1—30 d，菌糠的pH值持續降低，添加乳酸菌的3個處理組的pH值與未添加的對照組相比下降更明顯，其中又以復合添加乳酸菌組pH值下降最快。這與侯建建[26]對苜蓿青貯飼料的試驗結果相似。說明，平菇菌糠中添加乳酸菌可以加快其pH值的下降，從而加快平菇菌糠的發酵進程。

4 結論

單一或復合添加乳酸菌CCZZ1、HTI可使平菇菌糠發酵過程的pH值迅速降低，加快發酵進程，減少菌糠營養物質損失，對提升菌糠發酵品質有積極作用。在本試驗條件下平菇菌糠在發酵第15 d開封效果最好。

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（責任編輯：楊小萍）

作者簡介：孟碟方（1994-），女，碩士研究生，主要從事動物生殖生理與胚胎工程研究（E-mail： 1026526745@qq.com）

通信作者：陳鑫珠（1985-），女，博士，副研究員，主要從事飼草加工與貯藏研究（E-mail：010622051@163.com）;彭輝（1980-），

男，博士，副教授，主要從事動物生殖生理與胚胎工程研究（E-mail： penghui702@163.com）