平菇发酵混合秸秆饲料的研究

2015-01-17朱颜泽朴敏娟丛立新

饲料工业 2015年19期

■田苗王泸朱颜泽朴敏娟丛立新，2

(1.吉林农业科技学院，吉林省吉林市132101；2.长白山动植物资源利用与保护吉林省高校重点实验室，吉林省吉林市132101)

秸秆细胞壁含有大量木质素，限制动物对秸秆中纤维素、半纤维素及细胞内营养物质的消化利用，致使秸秆养分消化率仅为30%～40%。秸秆传统处理方法为物理方法和化学方法，如粉碎、氨化等，或不能提高秸秆饲料的营养价值，或成本高，污染环境。而利用生物学技术对秸秆进行处理，具有污染小、成本低、方法简单有效等特点。随着降解木质素酶机理研究的不断深入,挖掘出许多降解木质素的微生物，其中白腐真菌对木质素降解的前景广阔。经白腐真菌发酵的秸秆，不仅木质素、纤维素含量有大幅度下降，而且粗蛋白含量和品质相应得到提高和改善[1]。

平菇是白腐真菌的一种，具有很强的木质素降解能力[2]。且平菇对木质素可选择性降解,使纤维素部分暴露出来以被反刍动物使用。试验研究表明,通过平菇等真菌的降解作用,可显著提高农业废弃物的营养价值,为动物有效利用秸秆资源创造了有利条件。另外，平菇适应性强,易于栽培的特征,已经成为应用最广泛的食用菌[3]。本试验选择东北地区养殖应用最多的玉米秸和大豆秸混合秸秆为原料，进行平菇发酵，旨在发现平菇分解秸秆的规律和所需条件。

1 材料与方法

1.1 试验菌种

本试验选高效木质素分解菌糙皮侧耳——平菇为试验菌种。菌种由吉林农业大学食用菌实验室提供。秸秆来源有吉林市当地采割的完熟期玉米秸秆和豆秸。

1.2 培养基及菌种配制

1.2.1 一级培养基

采用PDA(马铃薯葡萄糖培养基)培养基，其制作方法如下：

PDA培养基配方：去皮马铃薯200 g，葡萄糖20 g，琼脂15～20 g，蒸馏水1 000 ml，自然pH值。

①马铃薯去皮，切成小块，加水1 000 ml，煮沸20～30 min，用纱布滤，去马铃薯残渣。

②加入琼脂，加热熔化。

③加入葡萄糖。葡萄糖溶解后，加入适量的水定容至1 000 ml。

④分装试管，其量为管高的1/5，灭菌后制成斜面。

⑤加塞。在管口塞上棉塞。

⑥包扎。试管用线绳捆好，在棉塞外包一层牛皮纸，以防止灭菌时冷凝水润湿棉塞，其外再用线绳扎好。用记号笔注明培养基名称、配制日期、组别、制作人等。

⑦灭菌。以0.103 MPa，121℃条件对做好培养基高压蒸气灭菌20～30 min。

⑧搁置斜面。将灭菌的试管培养基冷至50℃左右(以防斜面上冷凝水太多)，将试管口端搁在玻棒或其他合适高度的器具上，搁置的斜面长度以不超过试管总长的一半为宜。培养基经灭菌后，放在37℃温箱培养24 h，或常温下放置几天后无菌生长者方可使用。

1.2.2 二级培养基

玉米粒培养基的制备。

①取玉米粒（取干燥无霉变的玉米粉碎成米粒大小）淘洗干净后置于清水中浸泡2～3 h；

② 滤心水3～5 min，放入蒸锅内隔水蒸至过白心，趁热按每千克干粒加入磷酸二氢钾2 g、白糖20 g，拌匀冷却后装试管，装置为管长的1/2，把料面压平，塞入一块湿棉垫（棉花浸水后略甩干）盖住料，管口用棉花塞塞住；

③将装好的试管培养基放入压力锅内灭菌，水烧开后，排汽5 min后盖上限压阀，限压阀孔喷汽后维持40～50 min，自然冷却后取出接种。

1.2.3 三级培养基的制备

45%玉米秸秆，豆秸42%，5%石灰，8%麦麸，料水比1∶2均匀混合。玉米秸秆和豆秸要求新鲜无霉变，晾干粉碎，粒度为3～5 cm。

1.3 操作方法

一级菌种：将供试菌株扩繁，用接种勾挑取一小块菌块，接种于PDA试管斜面，24℃恒温避光培养。

二级菌种：挑取小块一级菌种接种于玉米粒上，24℃恒温避光培养。

三级菌种：处理好的玉米秸秆和豆秸水搅拌均匀后装入聚丙烯袋中，含水量为69.7%。每袋装入湿秸秆混合物200 g，121℃高压灭菌30 min。待秸秆温度降至24℃以下时接种二级菌种，接种量为5%。接种后分别置于20～24℃条件下避光培养。

1.4 测定指标及测定方法

平菇接种后从第20 d开始，每隔3 d取样1次，至38 d结束进行分析检测。测定指标：Ash、水分、CF、CP、粗脂肪。

2 结果与分析

2.1 平菇菌生长情况

二级菌种接种混合秸秆3 d后，会发现在基质表面出现白色菌点；在15 d时，白色菌点布满基质表面及袋壁，在基质内部用肉眼可以看到出现明显的菌丝，同时可以闻到蘑菇香味，以后再没有明显变化。

2.2 平菇菌接种处理秸秆的各养分含量变化(见表1)

表1 平菇菌接种玉米秸秆后不同培养天数采样测定的养分含量

由表1可知，混合秸秆经过平菇接种处理后，粗灰分含量明显上升，与未处理混合秸秆相比，差异显著（P＜0.05）；粗脂肪含量有先降后升的趋势，但较未处理组差异显著；粗蛋白含量变化明显，有升高的趋势，与未处理组相比提高27.3%～42.4%，差异显著(P＜0.05)，并在第32 d达到最高值8.22%，较未处理组相比提高42.2%，差异极显著(P＜0.01)；粗纤维含量较未处理组明显下降，较未处理组降低29.74%～40.10%，差异显著（P＜0.05）。第38 d下降最多，下降40.1%，差异极显著(P＜0.01)。

图1 玉米秸秆平菇接种处理后粗蛋白含量

由图1显示，平菇接种玉米秸秆后，第20～26 d秸秆样本粗蛋白含量变化不明显，且在第29 d有所下降。

而在第26～29 d略有回落，第29～32 d粗蛋白含量又迅速升高，并于第32 d达到峰值，之后至第38 d发酵结束时出现持续回落现象。

图2 玉米秸秆平菇接种处理后粗纤维含量

由图2可知，处理后的混合秸秆粗纤维含量不断下降，且下降总趋势较平缓，第29～32 d下降幅度较大。

3 讨论

玉米秸秆和豆秸经过平菇接种处理后，秸秆粗灰分含量明显上升，较未处理组差异显著；粗脂肪含量上升显著，与刘坤等[4]试验结果相一致。

本试验粗蛋白含量明显升高，较未处理组提高27.3%～42.2%，差异显著。说明平菇菌具有分解秸秆中复杂有机化合物的能力，释放出蛋白质。而且微生物本身就是菌体蛋白，这样也可以提高蛋白质的含量。笔者认为，用平菇发酵秸秆，大部分的低质非蛋白氮转化为较高质量的菌体蛋白，这是蛋白质升高的主要原因。魏志文等采用白腐真菌混合发酵玉米秸秆，粗蛋白质含量达到21.87%。陈敏研究了糙皮侧耳（Pteurotusostreatus）和康氏木霉（Trichodenmakon-ingii）发酵稻草生产饲料蛋白的培养条件，产物分析结果表明，粗蛋白含量达到22.5%，赵婷静用白腐真菌处理秸秆，发酵72～96 h玉米小麦混合秸秆的粗蛋白质提高28.38%。宋瑞清报道相应的蛋白质含量增加了45.85%。这些结果与本试验研究结果虽然在提高量上有所不同，但提高的趋势存在，与本试验的结果基本一致。

白腐真菌分泌胞外氧化酶主要有3种，分别是漆酶、木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶，这些酶对木质素的降解有重要的作用。如果条件适宜，白腐真菌的菌丝可以分泌超纤维素酶，溶解秸秆表面的蜡质，这样菌丝可以进入秸秆内部，同时产生纤维素酶、半纤维素酶、内切聚糖酶、外切聚糖酶降解秸秆中的木质素和纤维素，这些降解酶既有木质素降解酶，也有纤维素降解酶及半纤维素降解酶。过程中形成许多具有高度活性的自由基中间体，再以链式反应方式产生许多不同的自由基，最后导致各种连接键断裂，使大分子的木质素解聚成各种低分子量片段。这样，白腐真菌通过自身分泌的酶系，完成木质素、纤维素和半纤维素的降解。

平菇是最强大的漆酶生产者之一,具有很高的活性,在降解酶系中起到关键性作用。同时，还可以产生锰过氧化物酶(MnP)和藜芦醇氧化酶(VAO),但不产生木质素过氧化物酶(LiP)，这些酶对木质素和纤维素的分解都是至关重要的。

本试验粗纤维含量较未处理组明显下降，第38 d下降最多，达到 40.1%，与未处理秸秆相比，差异极显著。粗纤维的变化结果同闵小梅等[5]报道(白腐真菌可使秸秆中纤维素和半纤维素降解率达到20%～40%)相近。平菇接种玉米秸秆和豆秸混合秸秆后，随着时间的推移，玉米秸秆和豆秸缓和秸秆的粗纤维含量不断下降，这与Lindenfelser[6]和Teiflce[7]的研究(侧菌在生长过程中基质粗纤维含量一直呈下降趋势)结果一致。粗纤维含量在第20～38 d下降总趋势较平缓，而在第29～32 d有个幅度相对较大的下降，可以解释为第29～32 d粗蛋白含迅速升高的直接原因。

本试验是在灭菌条件下将平菇菌接种秸秆，有试验表明，在非灭菌情况下密封缺氧的条件可使平菇停留在菌丝生长阶段而使秸秆木质素有显著降解并可长期保存，此方面还有待进一步证实。