两株乳酸菌对平菇菌糠发酵品质的影响

2020-03-25陈炳钿缪伏荣孟碟方庄益芬陈鑫珠

家畜生态学报 2020年1期

陈炳钿，张诗，缪伏荣，孟碟方，庄益芬，陈鑫珠*，刘景*

(1. 福建省农业科学院畜牧兽医研究所，福建福州 350013；2. 福建省新闽科生物科技开发有限公司，福建福州 350008；3. 福建农林大学动物科学学院，福建福州 350001)

菌糠是菌菇收获后所剩的培养基，多以玉米芯、锯木屑、秸秆、甘蔗渣、棉籽壳等以及各种糟渣类的工业下脚料(如酒糟、醋糟、造纸厂废液等)为原料，也称之为“菌渣”[1]。菌糠的营养价值丰富，其残留有大量的菌丝体和食用菌生长过程中合成的菌体蛋白，氨基酸种类更加丰富，比例更加均衡，更有利于动物的吸收利用[2-3]。菌体生长过程中分泌的纤维素酶将原料中较难被利用的粗纤维分解成易于被机体吸收利用的小分子物质[4-5]，此外还有菌体在不同生长阶段分泌产生出一些活性物质[6-7]。研究表明，秀珍菇、姬菇、平菇韩黑和平菇等4种菌菇对稻草中的纤维素、半纤维素和木质素有较强地降解能力[8]。许艳丽等[2]报道，平菇菌糠蛋白含量较培养基提高9.40%，氨基酸总量增加23.12%。乳酸菌厌氧发酵是有效保存物质营养的最好方法[9-11]。优质的发酵饲料获得，其发酵启动乳酸菌的数量至少要达到1.0×105cfu·g-1[12]。菌糠发酵前添加乳酸菌，降低菌糠pH，抑制其他有害微生物的生长繁殖，保存菌糠中营养物质，提高菌糠发酵料适口性和消化率[13-15]。

本试验以耐高温乳酸菌和耐低温乳酸菌为添加剂，单独和复合添加，探讨其对平菇菌糠发酵品质的影响，为平菇菌糠发酵利用生产实践提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验原料

平菇菌糠(fungus chaff)为栽培平菇一茬后的菌糠，由福建农林大学国家菌草工程技术研究中心提供。培养基配方组成为五节芒73%，麸皮25%和石灰2%，其水分含量约60%。

1.2 添加剂

乳酸菌CCZZ1(耐低温专利菌株)和乳酸菌HT1(耐高温专利菌株)由华南农业大学草业科学系饲草加工实验室提供。

1.3 试验设计

试验设计4个处理组，分别为对照组(CK)、CCZZ1处理组(CCZZ1)，HT1处理组(HT1)和CCZZ1+HT1处理组(MIX)。各处理组的菌糠发酵饲料分别在发酵7 d、15 d和30 d开封。每组样品3个重复，即每个处理组最初均设9重复。乳酸菌CCZZ1和乳酸菌HT1的添加量均为发酵原料鲜重的108cfu·g-1，复合添加组的两种乳酸菌添加量各半，共为发酵原料鲜重的108cfu·g-1。

1.4 发酵饲料调制

将收集的菌棒开包后去除其中霉变的部分，捣碎后混合均匀，分别称取1 000 g菌糠，装入30 cm ×45 cm的自封袋内并作好标记，对照组喷洒蒸馏水5 mL，其余处理组分别喷洒配制好的添加剂和蒸馏水共计5 mL，充分混均后分3等份装入做好标记的青贮袋中，用真空封口机抽气密封。室温下7 d、15 d和30 d后开袋检测。

1.5 项目的测定与检测方法

称取20 g有代表性的菌糠发酵饲料样品装入100 mL备有刻度的广口锥形瓶内，加入蒸馏水，定容至100 mL，放入4 ℃冰箱中，18 h后用滤纸过滤，制备浸提液。用pHS-3D型酸度计测定浸提液的pH；用苯酚-次氯酸钠比色法[19]检测浸提液的氨态氮(ammoniacal nitrogen，AN)含量；用岛津LC-20AT型高效液相色谱(色谱柱：Shodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column 300×8 mm，检测器：SPD-M10AVp，流动相：3 mmol /L高氯酸)测定浸提液的乳酸(lactic acid，LA)、乙酸(acetic acid，AA)、丙酸(propionic acid，PA)、丁酸(butyric acid，BA)含量[20]。AN的结果换算为占原料总氮(TN)的比例(AN/TN)表示，LA、AA、PA和BA用新鲜(FM)基础表示。

原料与发酵饲料的分析样本在65 ℃恒温箱中烘干48 h，自然回潮、粉碎后制成的，并装入密闭的棕色玻璃瓶中备用。采用常规法[21]测定干物质(dry matter，DM)和粗蛋白质(crude protein，CP)含量，用Anthrone比色法[22]测定可溶性碳水化合物(water soluble-carbohydrate，WSC)，采用Van Soest等[22]的方法测定中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)。半纤维素(hemi-celllulose，HC)由计算得出：HC=NDF-ADF；粗灰分(Ash)含量采用灼烧法[23]测定。CP、WSC、NDF、ADF、HC和Ash用干物质(DM)基础表示。

1.6 原料微生物的检测

乳酸菌(lactic acid bacteria)数量采用MRS(de Man-Rogosa-Sharpe)琼脂培养基(广东环凯微生物有限公司)，30 ℃厌氧箱(LHS-150SC恒温恒湿箱，上海一恒科技有限公司)培养48 h，计数；好气性细菌(aerobic bacteria)数量采用营养琼脂培养基(广东环凯微生物有限公司)，30 ℃有氧条件下培养48 h，计数；酵母菌(yeast)和霉菌(mold)数量均采用马铃薯葡萄糖琼脂培养基(广东环凯微生物有限公司)，30 ℃有氧条件下培养48 h，计数[12]。

1.7 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 菌糠的化学成分和微生物组成

由表1可见，菌糠原料呈弱酸性(pH5.42)，可溶性碳水化合物较低(3.63% DM)，粗蛋白含量较高(9.62% DM)，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量较高，分别为76.03% DM和64.01% DM，半纤维素含量少(12.02% DM)。其微生物组成中好气性细菌数量较多(4.98 lg cfu/g FM)，为优势菌群，而乳酸菌和酵母菌数量相当，分别为2.23 lg cfu/g FM和2.35 lg cfu/g FM。霉菌数量较少，为1.23 lg cfu/g FM，说明原料处置得当，无大霉变，可作为饲料资源再次利用。

2.2 乳酸菌对菌糠发酵料发酵品质的影响

由表2可见，发酵7 d对照组的pH显著高于其他处理组(P<0.05)，发酵7 d和15 d除对照组外，其他处理组的pH显著降低(P<0.05)，乳酸含量显著升高(P<0.05)，其pH均降至4.2以下，发

表1 菌糠原料的特性Table 1 The characteristic of fungus chaff

酵30 d对照组的pH也降至4.07；发酵30 d的3个添加剂处理组的乳酸含量和乙酸含量显著高于其他处理组(P<0.05)，丙酸含量也最高；发酵7 d各处理组的氨态氮含量较低，发酵30 d各处理组的氨态氮含量较高。说明菌糠原料在无添加剂处理情况下，发酵30 d可以成功制备发酵优质的发酵料，而添加CCZZ1和HT1，以及二者混合添加能够促进菌糠发酵饲料的发酵进程，大大缩短发酵时间，特别是HT1菌株及二者混合添加，在发酵7d时，菌糠发酵料的pH降至4.09和4.08。另外，缩短发酵时间，可以降低乙酸、丙酸、丁酸和氨态氮的含量。

表2 菌糠发酵料的发酵品质Table 2 Fermentation quality of fungus chaff fermented feed

注：同列肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note:Values with different letter superscripts in the same column indicated significant difference (P<0.05).The same below.

2.3 乳酸菌对菌糠发酵料化学成分的影响

由表3可见，发酵15 d各处理组和发酵30 d对照处理的干物质含量显著高于其他处理组(P<0.05)，而发酵7 d的干物质含量显著降低(P<0.05)，尤其是对照处理组，干物质含量显著低于其他所有处理组(P<0.05)；所有单独添加CCZZ1和HT1菌株处理组以及发酵30 d对照处理组的灰分含量较高，其中发酵7 d和15 d菌株单独添加处理组和30 d的HT1处理组显著升高(P<0.05)；发酵7 d和15 d各处理组的粗蛋白含量显著高于发酵30 d各处理组(P<0.05)，其中发酵7 d的CCZZ1和发酵15 d的MIX处理组最高(P<0.05)；发酵7 d的HT1处理组和发酵30 d的对照、CCZZ1、HT1处理组菌糠发酵料的可溶性碳水化合物含量显著高于其他处理组(P<0.05)；发酵7 d的CCZZ1处理组和发酵30 d的HT1处理组的中性洗涤纤维含量显著最高(P<0.05)，发酵15 d的CCZZ1处理组的中性洗涤纤维含量(除发酵15 d的HT处理组)显著最低(P<0.05)；发酵30 d的HT1处理组的酸性洗涤纤维含量最高；发酵7 d 对照组的半纤维素含量最高。

3 讨论

本试验对平菇菌糠原料特性分析结果表明，菌糠原料呈弱酸性，有利调制乳酸菌发酵饲料，但其好气性细菌数量较多，乳酸菌数量较少。有报道表明乳酸菌的数量达到5.00 lg cfu·g-1以上才能作为乳酸菌优势菌启动的数量[12]。本试验平菇菌糠原料乳酸菌的数量只有2.23 lg cfu·g-1，在无外源乳酸菌添加，不利于乳酸菌成为优势菌进行发酵，因此必须采用乳酸菌添加剂处理。有研究表明，发酵原料的可溶性碳水化合物含量应达到干物质的3%以上[24]，本试验平菇菌糠的可溶性碳水化合物含量为3.63%(DM)，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量较高，半纤维素含量少，能够为发酵提供底物。与发酵7 d对照组相比，其他处理组的pH显著降低，乳酸含量显著升高，除发酵7 d和15 d对照组外，其他组的pH均降至4.2以下，发酵30 d对照处理组的pH也降至4.07。这一结果说明菌糠原料在无添加剂处理情况下，发酵30 d可以成功制备优质的发酵料，添加耐低温和耐高温两株菌以及二者混合添加均能够促进平菇菌糠的发酵进程，缩短发酵时间，特别是HT1菌株耐高温菌及二者混合添加，在发酵7 d时，菌糠发酵料的pH降至4.09和4.08。另外，缩短一定的发酵时间，可以降低乙酸、丙酸、丁酸和氨态氮的含量，有效保留原料的营养物质。但是，发酵时间达到30 d后，添加乳酸菌处理的发酵料在乳酸含量升高，pH降低的同时，不良发酵产物如氨态氮含量的升高，乙酸含量和丙酸含量的升高，可能是在添加外源乳酸菌后，由于原料中可溶性碳水化合物含量不够充足，无法长期满足其发酵所需得底物，因此可能在添加乳酸菌的同时，配合添加一定量的外源发酵底物会更好，若无外源较高碳水化合物原料的添加，乳酸菌添加后建议开封时间提早至15 d左右。本试验发酵15 d各处理组干物质含量显著较高，发酵7 d和15 d各处理组的粗蛋白含量显著高于发酵30 d各处理组，其中发酵7 d的CCZZ1和发酵15 d的MIX处理组显著最高，这也进一步证明平菇菌糠发酵料在15 d左右开封较适宜。国内外许多采用乳酸菌商品制剂或实验室制备的活菌制剂等为添加剂，在饲草或秸秆等原料中添加研究结果均表明，乳酸菌的添加确实能够降低发酵料的pH，改善发酵品质，缩短发酵进程，有效保留原料的营养物质[16-18,25-26]。发酵过程中若氨态氮含量、乙酸含量、丙酸含量和丁酸含量产生较多，表明乳酸发酵不足，主要原因可能是乳酸菌数量不足或乳酸发酵底物不足而影响乳酸菌发酵[16,27]。本试验对发酵产物的可溶性碳水化合物分析结果表明，发酵7 d的HT1处理组和发酵30 d的对照、CCZZ1、HT1处理组菌糠发酵料的可溶性碳水化合物含量显著高于其他处理组。在无乳酸菌添加情况下，平菇菌糠的原料3.63%(DM)的可溶性碳水化合物含量可以提供发酵30 d的底物，乳酸菌添加，其快速大量的生长繁殖，需要发酵底物作为保障。平菇菌糠原料添加乳酸菌处理，发酵时间较长，无外源的底物添加，导致发酵后期乳酸发酵底物不足，不良细菌利用乳酸或其他物质进行生长活动，产生了大量的不良发酵底物，这与陈鑫珠在菌糠发酵饲料品质的动态变化研究报道结果类似[16]。发酵30 d乳酸菌添加处理组的粗蛋白含量的减少，氨态氮含量的增加，也说明在发酵30 d以蛋白质为发酵底物的不良菌在生长活动。本试验，发酵7 d的CCZZ1处理组和发酵30 d的HT1处理组的中性洗涤纤维含量显著最高，发酵15 d的CCZZ1处理组的中性洗涤纤维含量(除发酵15 d的HT1处理组)显著最低；发酵30 d的HT1处理组的酸性洗涤纤维含量显著最高；发酵7 d 对照组的半纤维素含量显著最高。乳酸菌和纤维素酶的混合添加能够对纤维素进行降解，其降解产物为乳酸菌发酵再次提供底物，乳酸菌的单独添加对纤维素作用效果不明显[28]。