木耳菌糠发酵饲料的研究

赵　祎，王英臣

（吉林农业科技学院食品工程学院，吉林 吉林　132101）

木耳菌糠发酵饲料的研究

赵祎，王英臣*

（吉林农业科技学院食品工程学院，吉林 吉林132101）

以木耳菌糠为原料，采用微生物固体发酵技术及微生物种子扩大培养技术，用发酵种子（大球盖菇、产朊假丝酵母、乳酸菌）降解木耳菌糠中的纤维素、半纤维素和木质素来增加菌糠作为饲料的营养价值和适口性。试验通过单因素试验和正交实验，确定种子固体培养基组成和培养条件对木耳菌糠纤维素含量以及营养价值和适口性的影响。结果表明，最佳培养条件是大球盖菇时添加CaSO40.04 g·kg-1，尿素0.4 g·kg-1，玉米粉30 g·kg-1，发酵24 d；培养产朊假丝酵母时初始pH为5.5，尿素添加量10 g·kg-1，摇床转数为140 r·min-1。

木耳菌糠；大球盖菇；发酵；饲料

木耳生产主要以木屑为主要原料，同时添加麦麸、米糠、生石灰等制成菌段，进行木耳菌丝体的生长，最后长出木耳菌的子实体，出耳结束后，菌段被废弃成为菌糠。传统菌糠处理的方法主要是简易堆置和燃烧，但由于菌糠容易滋生微生物，不仅成为周边食用菌生产的主要杂菌污染源，还可能会造成潜在的生物安全风险。将产生的大量菌糠随意堆置，侵占大量土地，且会成为周边水、土壤、大气污染的主要源头。另外，菌糠的燃烧既污染空气，又浪费了菌糠中富含的生物质能量和有用物质。因此，如何处理菌糠成为目前亟需解决的重要课题。

菌糠虽然经过木耳菌的利用而被吸收了大部分的营养物质，但作为生物质废物而言，菌糠中所含的氨基酸、真菌类多糖及Mn、Ca、P、K等都较丰富，经过适当的处理，可作为畜禽饲料［1-7］。采用微生物发酵的方法对木耳菌糠进行饲料转化是一个有效的资源转化途径。

1　材料与方法

1.1试验材料

木耳菌糠，选自吉林省桦甸吉元土产有限公司提供的菌糠；大球盖菇菌种，选用四川汶川岷源高新技术研究所生产的大球盖菇菌种；乳酸菌，选用保加利亚乳杆菌菌粉；产朊假丝酵母，选用12 Bx麦芽汁培养基，接种后在28℃条件下，200 r·min-1培养24 h；CaSO4购自武汉宏信康精细化工有限公司；尿素购自河南冠华化工产品有限公司；玉米粉、6-苄氨基嘌呤购自广东光华化学厂有限公司；中性洗涤剂、十氢化萘、无水亚硫酸钠、丙酮、酸性洗涤剂、98%浓硫酸、硫酸钾液等均由吉林农业科技学院实验室提供。

1.2试验设备

AR3130电子分析天平；电炉；烘箱；样品粉碎机；电热恒温培养箱；凯氏定氮仪；普通摇床；高压蒸汽灭菌锅等。

1.3试验方法

1.3.1工艺流程

木耳菌糠→清理→粉碎+水→混合+大球盖菇菌丝体、产朊假丝酵母、乳酸菌→发酵→干燥→成品。

1.3.2工艺设计

原料预处理：把木耳菌糠去掉外层塑料，去掉有污染的菌斑部分，粉碎。

木质素、纤维素、半纤维素的降解：在混合料中加入大球盖菇菌丝体进行降解，测木质素、纤维素、半纤维素的降解程度。

菌体蛋白培养：在木质素、纤维素和半纤维素降解基本完成后或降解过程中，加入产朊假丝酵母，进行菌体蛋白培养，测粗蛋白质含量。

乳酸菌的添加：在降解过程结束或某个阶段添加乳酸菌约20%，增加饲料的适口性。

1.3.3单因素实验

大球盖菇菌丝体对木质素、纤维素、半纤维素的降解试验采用单因素实验，在试验设计时参照相关文献选定微量元素（CaSO4）、碳源（玉米粉）、氮源（尿素）、激素（6-苄氨基嘌呤）、发酵开始时间为试验因子［8-10］。

选取接种量0.5 cm3·mL-1，按6-苄氨基嘌呤（6-BA）0.5 mg·L-1，尿素0.02%，玉米粉2%，CaSO4添加量为0、0.02、0.04、0.06、0.08 g·kg-1，测定Ca2+添加量对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响。

选取接种量0.5 cm3·mL-1，CaSO40.04 g·kg-1，6-BA 0.5 mg·L-1，玉米粉2%，将尿素添加量设置为0、0.1、0.2、0.3、0.4 g·kg-1，测定氮源添加量对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响。

选取接种量0.5 cm3·mL-1，CaSO40.04 g·kg-1，6-BA 0.5 mg·L-1，尿素0.02%，将玉米粉添加量设置为10、20、30、40、50 g·kg-1，测定碳添加量对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响。

选取接种量0.5 cm3·mL-1，CaSO40.04 g·kg-1，尿素0.02%，玉米粉2%，将6-BA添加量设置为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg·L-1，测定6-苄氨基嘌呤（6-BA）添加量对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响。

选取接种量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，将发酵时间设置为12、15、18、21、24 d，在大球盖菇发酵结束后测发酵开始时间对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响。

产朊假丝酵母的培养：在木质素、纤维素、半纤维素降解后，按6%加入种液，在30℃下进行酵母菌生长培养。在试验设计时参考有关文献选定初始pH、尿素添加量、摇床转数为试验因子［11-13］。

在尿素添加量为10 g·kg-1，140 r·min-1条件下，设置初始pH为4.5、5.0、5.5、6.0、6.5，测定发酵结束后粗蛋白质增加量，观察不同初始pH对酵母菌生长的影响。

在初始pH 5.5，140 r·min-1条件下，设置尿素添加量为0、5、10、15、20 g·kg-1，测定发酵结束后粗蛋白质增加量，观察尿素的添加量对酵母生长的影响。

在初始pH 5.5，尿素加量10 g·kg-1条件下，设置摇床转数为120、140、160、180、200 r·min-1，测发酵结束后粗蛋白质增加量，观察摇床不同转数对酵母生长的影响。

1.3.4正交实验

根据单因素实验结果，以菌糠中木质素、纤维素、半纤维素的降解率和粗蛋白质含量为指标，进行正交实验。

1.4检测方法

木质素、纤维素、半纤维素的测定，采用范氏（Van Soest）的洗涤纤维分析法；粗蛋白质含量的测定采用凯氏定氮法。

2　结果与分析

2.1单因素实验

2.1.1大球盖菇菌丝体对木质素、纤维素、半纤维素的降解

Ca2+添加量对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响见图1。

图1　Ca2+添加量对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响

由图1可知，Ca2+为0.04 g·kg-1时对木质素、纤维素、半纤维素的降解率较好；Ca2+添加量为0.02、0.06 g·kg-1时对木质素、纤维素、半纤维素的降解率次之。因此，选择Ca2+添加量为0.02、0.04、0.06 g·kg-13个水平。

氮源的添加量对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响见图2。

图2　尿素添加量对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响

由图2可知，添加尿素0.3 g·kg-1时对木质素、纤维素、半纤维素的降解率较好；添加量为0.2、0.4 g·kg-1时对木质素、纤维素、半纤维素的降解率次之。因此，选择尿素添加量为0.2、0.3、0.4 g·kg-13个水平。

碳源的添加量对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响见图3。

由图3可知，玉米粉添加量为30 g·kg-1时对木质素、纤维素、半纤维素的降解率较好；添加量为20、40 g·kg-1时对木质素、纤维素、半纤维素的降解率次之。因此，选择玉米粉添加量为20、30、40 g·kg-13个水平。

6-BA添加量对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响见图4。

由图4可知，不同的6-BA添加量对木质素、纤维素、半纤维素的降解率影响不明显。因此，这一因素在正交实验中不予考虑。

发酵开始时间对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响见图5。

图3　玉米粉添加量对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响

图4　6-BA添加量对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响

图5　发酵开始时间对木质素、纤维素、半纤维素降解率的影响

由图5可知，接种时间为21 d时对木质素、纤维素、半纤维素的降解率较好；接种时间为18、24 d时对木质素、纤维素、半纤维素的降解率次之。因此，选择接种时间为18、21、24 d 3个水平。

2.1.2产朊假丝酵母的培养

不同初始pH对酵母菌生长的影响见图6。

图6　初始pH对酵母菌生长的影响

由图6可知，初始pH为5.5时粗蛋白质增加量较高；初始pH为5.0、6.0时粗蛋白质增加量次之。因此，选择初始pH为5.0、5.5、6.0 3个水平。

尿素的添加量对酵母生长的影响见图7。

图7　尿素的添加量对酵母生长的影响

由图7可知，尿素添加量为10 g·kg-1时粗蛋白质增加量较高；尿素添加量为5、15 g·kg-1时粗蛋白质增加量次之。因此，选择尿素添加量为5、10、15 g·kg-13个水平。

摇床不同转数对酵母生长的影响见图8。

图8　摇床不同转数对酵母生长的影响

由图8可知，摇床转数为160 r·min-1时粗蛋白质增加量较高；摇床转数为140、180 r·min-1时粗蛋白增加量次之。因此，选择摇床转数为140、160、180 r·min-13个水平。

2.2正交实验

2.2.1大球盖菇菌丝体对木质素、纤维素、半纤维素的降解

L9（34）正交实验因素水平表见表1。

表1　L9（34）正交实验因素水平

添加6-BA对木质素、纤维素、半纤维素的降解率影响相对于其他因素来说较小，不予考虑。

L9（34）木质素降解率正交实验见表2。

由表2可知，对K、k及各因素R的大小进行计算。然后根据极差R的大小，进行因素的主次排序为A＞B＞C=D。由表2数据得出最优组合为A2B3C2D3。即当Ca2+添加量为0.04 g·kg-1，尿素添加量为0.4 g·kg-1，玉米粉添加量为30 g·kg-1，发酵时间为24 d，在这种条件下培养大球盖菇对木质素降解率最高。

表2　L9（34）正交实验

L9（34）纤维素降解率正交实验表见表3。

表3　L9（34）纤维素降解率正交实验

由表3可知，对K、k及各因素的R的大小进行计算。然后根据极差R的大小，进行因素的主次排序为A＞C＞B＞D。得出最优组合为A2B3C2D2。即当Ca2+添加量为0.04 g·kg-1，尿素添加量为0.4 g·kg-1，玉米粉添加量为30 g·kg-1，发酵时间为21 d，在这种条件下培养大球盖菇对纤维素降解率最高。

L9（34）半纤维素降解率正交实验见表4。

表4　L9（34）半纤维素降解率正交实验

由表4可知，对K、k及各因素的R的大小进行计算。然后根据极差R的大小，进行因素的主次排序为A＞C＞B=D，即各因素对指标影响的主次顺序为Ca2+添加量＞玉米粉添加量＞尿素添加量=发酵时间。根据9组正交表中数据得出最优组合为A2B1C2D3。即当Ca2+添加量为0.04 g·kg-1，尿素添加量为0.2 g·kg-1，玉米粉添加量为30 g·kg-1，发酵时间为24 d，在这种条件下培养大球盖菇对半纤维素降解率最高。

综合以上结果最终取最优组合为A2B3C2D3，即Ca2+添加量0.04 g·kg-1，尿素添加量为0.4 g·kg-1，玉米粉添加量为30 g·kg-1，发酵时间为24 d，在这种条件下培养大球盖菇对木质素、纤维素和半纤维素的降解率最高。

2.2.2产朊假丝酵母的培养

L9（34）正交实验因素水平表见表5、正交实验见表6。

表5　L9（34）正交实验因素水平

表6　L9（34）正交实验

由表6可知，对K、k及各因素的R的大小进行计算。然后根据极差R的大小，进行因素的主次排序为A＞B＞C，即各因素对指标影响的主次顺序为初始pH＞尿素添加量＞摇床转数。根据9组正交表中数据得出最优组合为A2B2C1。即当初始pH为5.5，尿素添加量为10 g·kg-1，摇床转数为140 r·min-1，在这种条件下培养产朊假丝酵母木耳菌糠的粗蛋白质增加量最多。

3　小结

本试验结果表明，确定出木耳菌糠发酵饲料中各种发酵种子的最佳培养条件：培养大球盖菇时CaSO4添加量为0.04 g·kg-1，尿素加量为0.4 g· kg-1，玉米粉添加量为30 g·kg-1，发酵开始时间为24 d；培养产朊假丝酵母时初始pH为5.5，尿素加量10 g·kg-1，摇床转数为140 r·min-1。

本试验采用生物技术将菌糠废料转化为动物性饲料，操作容易，工艺流程简单，生产成本较低。同时原料价格便宜，总体费用不高，会有很好的价格优势。因此，将菌糠废料转化为动物性饲料的社会、生态效益明显，具有很好的应用前景［14-17］。

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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

吉林农业科技学院大学生科技创新科研项目（吉农合字［2015］第096号）

赵祎（1994-），女，河北石家庄人，研究方向为食品科学与工程。
*

E-mail:jlnykj29002@163.com。