甘蔗稍绿汁发酵液对菌糠发酵品质的影响

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(1. 福建省农业科学院畜牧兽医研究所, 福建 福州 350013； 2. 福建省农业科学院生态研究所, 福建 福州 350013； 3. 福建省新闽科生物科技开发有限公司，福建 福州 350008)

菌糠是指以棉籽壳、锯木屑、稻草、玉米芯、甘蔗渣及多种农作物秸秆为主要原料栽培食用菌后的废弃培养料[1]。我国作为世界食用菌产量最大的国家，每年产生的菌糠量不少于7×104t，约占世界食用菌总产量的70%以上[2-3]。2007年我国食用菌的总产量已达1.68×107t[4]。据报道，每1kg干培养料约能产出0.1kg干菇，绝对生物学效率约10%左右，90%以上的营养物质仍然存留在培养基中[5]。菌糠的营养相当于常规麦麸类饲料，可作为新型饲料资源应用于养殖业中降低饲料成本[6]。有研究报道[7-12]，菌糠替代一定比例育肥牛、绵羊、鸡、猪、兔的日粮，均能提高动物的生长性能，同时又降低了饲料成本，缓解了饲料短缺的压力，提高了养殖企业的经济效益。

伴随着各种菌类的生产，产生了大量的副产物——菌糠，菌糠中还含有大量未被利用的有机物质和菌类生长的菌丝体，如果不能正确保存和利用，将造成了巨大的资源浪费，其废弃或焚烧也会造成新的环境污染。特别是在南方，高温、潮湿的的气候环境，极易使菌糠发霉、腐烂，因此探索简单有效的菌糠保存方法，是菌糠利用的基本保障。本试验旨在研究甘蔗稍绿汁发酵液对菌糠发酵品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

菌糠：栽培平菇后的菌糠，由福建农林大学菌草研究所提供。配方：五节芒 73% ，麸皮25%，石灰2%，含水量60%。

甘蔗稍由市场购买的果蔗取末梢2～3节。甘蔗稍绿汁发酵液的制备参考陈鑫珠2010[13]方法制备。

1.2 菌糠青贮饲料调制

在采取菌糠原料样品的同时，开始菌糠发酵饲料的调制。将收集的菌糠棒开包、混合均匀。按每个处理的每次重复应称取的原料(预试验测得)分别装入试验塑料袋内(事先贴好标签)中，喷洒2%甘蔗稍绿汁发酵液(对照组喷洒等体积的蒸馏水)，充分混匀、抽气、封口。室温条件下厌氧发酵贮存，分别在发酵第1，3，7，15，30和60 d开封，每个处理5个重复。

1.3 化学成分分析

原料分析样品按常规方法测定干物质(dry matter，DM)和粗蛋白质(crude protein，CP)含量[14]；缓冲能(buffering capacity，BC)的测定采用盐酸、氢氧化钠滴定法[15]；可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates，WSC)含量的测定采用Anthrone比色法定量[14]，采用改进的滤袋分析法(ANKOM A200i，北京)测定，中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)含量；由公式HC=NDF-ADF计算法得出半纤维素(hemicellulose，HC)[16]；

青贮袋开封后，青贮饲料混合均匀，立即称取20 g放入聚乙烯塑料封口袋中，并加入80 mL蒸馏水，放置4℃冰箱浸泡18 h后离心，测定上清液pH值(pH计：pHS-3B，上海鹏顺科学仪器有限公司)。准确量取10 mL上清液，采用凯氏定氮仪测定氨态氮(NH3-N)含量[15]。采用岛津LC-20AT型高效液相色谱仪测定，乳酸(lactic acid，LA)、乙酸(acetic acid，AA)、丙酸(propionic acid，PA)和丁酸(butyrate acid，BA)含量。

WSC、NDF、ADF、HC、CP、LA、AA、PA和BA以干物质基础的百分比表示。

1.4 微生物分析

分别采用MRS琼脂培养基(MRS agar medium，MRS)、营养琼脂培养基(nutrient agar，NA)、马铃薯葡萄糖琼脂培养基(potato dextrose agar，PDA)计数青贮材料上的乳酸菌、好氧性细菌、酵母菌和霉菌数量。乳酸菌用厌氧箱(YQX-Ⅱ型，上海新苗)，37℃培养2 d；好氧性细菌、酵母菌和霉菌在有氧条件下30℃培养2～3 d。

取50 mL培养好的甘蔗稍绿汁发酵液，在14 000 r·min-1下离心20 min，去上清液。送广州基迪奥生物科技有限公司(中国，广州)进行Meta 16S rDNA测序分析微生物的多样性。

1.5 数据分析

用Excel对数据进行整理，采用SPSS 17.0软件对数据进行方差分析，采用Duncan法对均值进行多重比较，对材料特性进行分析。

2 结果与分析

2.1 菌糠的特性

菌糠的特性见表1。菌糠原料的干物质含量为34.55%，其pH值偏弱酸(5.42)，缓冲能(50.24 mE·kg-1DM)较低，粗蛋白含量(8.13% DM)较高，可溶性碳水化合物含量(1.56% DM)较低；微生物组成中细菌数量为4.98 cfu·g-1FM，乳酸菌数量(2.23 lg cfu·g-1FM)较少。

表1 菌糠的特性Table 1 The characteristic of fungus chaff

2.2 甘蔗稍绿汁发酵液的乳酸菌的种类和比例

甘蔗稍绿汁发酵液在科、属、种水平上，乳酸菌的种类和比例见图1-3。如图所示，甘蔗稍绿汁发酵液在科水平上分布：明串珠菌科(Leuconostocacea)，占90%比例以上，其次是乳杆菌科(Lactobacillaceae)，另外还有少量的肠球菌科(Enterococcaceae) 和链球菌科(Streptococcaceae)，共计占不到1%；在属水平上分布：明串珠菌属(Leuconostoc)，占50%比例以上，其次是乳球菌属(Lactococcus)，占20%比例以上和魏斯氏菌属(Weissella)，占10%比例以上，另外还有少量的肠球菌属(Enterococcus)，乳杆菌属(Lactobacillus)，片球菌属(Pediococcus)和链球菌属(Streptococcus)，共计占不到1%；在种水平上的分布：格氏乳球菌(Lactococcusgarvieae)约占70%，其次明串珠菌(Leuconostoemesenteroides)，约占20%和绿色魏斯氏菌(Weissellaviridescens)， 约占10%，另外含有少量比例的短乳杆菌(Lactobacillusbrevis)，无乳链球菌(Streptococcusagalactiae)和酪黄肠球菌(Enterococcuscasseliflavus)，共计占不到1%。

图1 在科水平上的微生物种类堆积图Fig.1 The stacked figure of species distribution at family level

图2 在属水平上的微生物种类堆积图Fig.2 The stacked figure of species distribution at genus level

图3 在种水平上的微生物种类堆积图Fig.3 The stacked figure of species distribution at species level

2.3 甘蔗稍绿汁发酵液对菌糠青贮发酵品质的影响

甘蔗稍绿汁发酵液对菌糠青贮发酵品质的影响见表2。本试验中6个时间点开封的青贮饲料，与对照组相比，添加绿汁发酵液处理的pH值均显著(P<0.05)降低；除第7 d开封青贮饲料外，其他5个时间点开封的青贮饲料的乳酸(lactic acid，LA)含量显著(P<0.05)升高；另外，第30 d开封青贮饲料的乙酸(acetic acid，AA )、丙酸( propionic acid，PA)和丁酸(butyric acid，BA)含量显著(P<0.05)降低，第60 d开封青贮饲料的丙酸和丁酸含量显著(P<0.05)降低。说明甘蔗梢绿汁(sugarcane top，ST)发酵液能够显著提高菌糠青贮饲料的发酵品质。

表2 甘蔗稍绿汁发酵液对菌糠青贮发酵品质的影响Table 2 Effect of STPFJ on fermentation quality of fungus chaff silage

2.4 甘蔗稍绿汁发酵液对菌糠发酵品质动态变化的影响

添加甘蔗稍绿汁发酵液处理的菌糠青贮发酵过程中，7 d、15 d、30 d时氨态氮含量显著(P<0.05)升高，1 d、3 d、7 d、15 d、30 d、60 d时pH值持续显著(P<0.05)降低，乳酸含量持续显著(P<0.05)升高，30 d和60 d乙酸和丙酸含量显著(P<0.05)升高(表3)。因此，菌糠青贮饲料最佳的开封时间是15 d，最迟不宜超过30 d。

表3 甘蔗稍绿汁发酵液对菌糠青贮发酵品质动态变化的影响Table 3 Dynamic change of fungus chaff silage fermentation quality affected by STPFJ

3 讨论与结论

近年来菌糠主要是通过干燥后作为饲料资源直接利用，关于菌糠发酵及利用的研究报道较少，而实际上，菌糠的粗纤维含量较高，直接饲喂不利于家畜的消化和吸收[17]，另外，菌糠含有较丰富的氨基酸、蛋白质(8.13%)等营养物质，保存不利，非常容易发霉变质等，因此，研究菌糠青贮发酵技术，是具有很重要的现实意义。

本次研究结果发现，采用青贮发酵技术能够长期有效地保存菌糠的营养物质。在菌糠中，添加一些发酵剂能有效减少纤维素及木质素的含量，提高菌糠的发酵品质[18]。李志香等[19]研究醋糟菌糠和棉籽壳菌糠分别单独发酵，结果发现，两种菌糠饲料的粗蛋白含量显著提高，粗纤维含量显著降低。陈国富[20]等研究纤维素酶、木聚糖酶和绿汁发酵液对灵芝菌糠发酵饲料的影响中发现，三种添加剂均能显著降低菌糠饲料的pH值。庄益芬等[21]采用绿汁发酵液作为灵芝菌糠发酵添加剂，发现菌糠发酵饲料的水溶性碳水化合物含量和干物质回收率显著提高，pH值显著降低。本试验中6个时间点开封的青贮饲料，与对照组相比，添加甘蔗梢绿汁发酵液处理的pH值均显著降低，青贮饲料的乳酸含量升高，乙酸、丙酸和丁酸含量降低。说明甘蔗梢绿汁发酵液能够有效的促进菌糠发酵，保存其营养物质。本试验对甘蔗梢绿汁发酵液中微生物进行测定，结果发现主要是明串珠菌属(Leuconostoc)，占50%比例以上，其次是乳球菌属(Lactococcus)，占20%比例以上和魏斯氏菌属(Weissella)，占10%比例以上。这些乳酸菌菌属是青贮发酵中最常见的六大菌属中的三种，他们能够有效的产生乳酸，降低青贮饲料的pH值，保存青贮饲料中的营养成分[22-24]。本试验还发现，添加甘蔗稍绿汁发酵液处理的菌糠青贮发酵过程中，随着发酵时间的延长，青贮饲料的pH值持续显著降低，乳酸含量持续显著升高，但7 d、15 d、30 d时氨态氮含量显著升高， 30 d和60 d乙酸和丙酸含量显著升高。菌糠青贮发酵饲料最佳的开封时间是15 d，最迟不宜超过30 d。可能是因为菌糠内部存在一些厌氧的降解蛋白的微生物菌群，在青贮发酵到一定时候，内部环境适宜时，这些菌群会适当的生长，降解蛋白产生氨态氮，另外可能也伴随着部分醋酸菌和丙酸菌的活动，造成乙酸含量和乳酸含量的增加。此现象有待进一步的深入探讨研究。

因此，甘蔗梢绿汁发酵液能够降低的菌糠青贮饲料的pH值、乙酸、丙酸和丁酸含量提高青贮饲料的乳酸含量，能够有效的促进菌糠发酵，保存其营养物质。菌糠青贮饲料最佳的开封时间是15 d，最迟不宜超过30 d。