用作饲料的金针菇菌糠筛选及栽培过程中的成分变化*

周 帅，张引芳，赵 静，朱爱莲，周 敏，刘红强

（1.农业部南方食用菌资源利用重点实验室，国家食用菌工程技术研究中心，上海市农业遗传育种重点开放实验室，上海市农业科学院食用菌研究所，上海 201403；2.上海光明森源生物科技有限公司，上海201408）

金针菇（Flammulina velutipes） 是我国的食用菌主栽品种之一，生长周期约50 d，据中国食用菌协会统计数据，2018年我国金针菇产量达到257万吨，占食用菌总产量的6.70%，其中工厂化金针菇产量62%，占食用菌工厂化生产总产量的48%[1]。食用菌菌糠是食用菌采收后剩余菌丝和培养基的混合物，金针菇的生产过程中产生了大量的菌糠，大部分被废弃或作为燃料焚烧，对环境造成严重污染[2]，仅有部分作为有机肥或食用菌栽培基质重新利用[3-4]，应用途径较少且经济效益较低。近年来菌糠饲料化的研究一直备受关注，目前已有使用平菇、杏鲍菇等食用菌菌糠制备饲料的研究报道[5-6]。菌糠中原有的木屑、棉籽壳和玉米芯等经食用菌降解利用后，粗纤维含量大幅降低，转化为蛋白质和碳水化合物，提高了菌糠中的营养成分，改善了适口性和消化率，按一定比例添加到饲料中不仅能降低饲料生产成本，还能够提高饲喂动物的产肉量或营养品质[7-8]，对降低肉类产品成本、发展循环经济及地区生态环境具有重要意义。

目前的相关研究集中在金针菇菌糠饲料配方及其生物学功能方面，而对上游改善菌糠营养成分的金针菇栽培条件研究较少。常规的金针菇栽培配方中主要原料为玉米芯、米糠、麸皮及棉籽壳等，其中金针菇对棉籽壳的降解能力相对较弱，同时棉籽壳中含有棉酚等物质不利于菌糠的饲料化应用[9]，需选用合适的原料降低棉籽壳在基质配方中的含量或将其完全替代。甘蔗渣是制糖产业的下脚料，含大量纤维素及可溶性糖，且价格低廉，是较理想的替代栽培原料。因此，拟采用甘蔗渣作为替代棉籽壳的原料，比较降解效果，评价金针菇对2种基质的降解能力。采用不同比例甘蔗渣替代栽培基质中棉籽壳，比较最后采收时的单产和品质性状，结合营养成分检测，筛选出高产、优质，又适合饲料化应用的金针菇栽培配方，为金针菇菌糠饲料化提供更优质的原料。

1 材料与方法

1.1 试验菌株

金针菇菌株“森源Fv6”，由上海光明森源生物科技有限公司提供。

1.2 试验试剂与仪器

化学试剂均为分析纯。中性洗涤剂配制方法为乙二胺四乙酸二钠（EDTA） 18.6 g、硼酸钠6.8 g、十二烷基硫酸钠（SDS） 30 g、乙二醇乙醚10 mL、无水磷酸氢二钠4.56 g，定容至1 L，pH 6.9～7.1。

DJ-10A中药粉碎机，上海定久中药机械制造有限公司；Centrifuge 5810R离心机，艾本德中国有限公司；SX-4-10马弗炉，上海实验电炉厂；P2级砂芯漏斗，唯意朴中国有限公司。

1.3 金针菇对甘蔗渣与棉籽壳基质降解能力比较

选择甘蔗渣和棉籽壳分别作为栽培基质，每种基质含水量调节至65%，分装到18个三角瓶中，每瓶湿重100 g，121°C灭菌90 min。冷却后于无菌条件下接入金针菇PDA斜面菌种，平均每支斜面接3瓶，19°C下培养。按栽培时间0天（初始）、第14天、第28天、第35天、第42天、第49天取样，每种基质每次按菌丝生长深度取样3瓶，将瓶中菌丝连同基质一同干燥后称重，粉碎混匀后，检测样品中粗纤维含量变化。

1.4 甘蔗渣与棉籽壳基质栽培金针菇的菌糠成分检测

栽培过程在上海光明森源生物科技有限公司进行，以传统的金针菇栽培配方作为对照：玉米芯37%、米糠28.5%、麸皮12%、棉籽壳7.0%、啤酒糟5.0%、大豆皮5.0%、甜菜渣3.5%、贝化石1.5%、碳酸钙0.5%。替代配方1为将甘蔗渣50%替代对照配方中棉籽壳；替代配方2为甘蔗渣100%替代对照配方中棉籽壳。培养条件同1.2。选择每个栽培周期的3个时间点采样：灭菌后（空白基质）、搔菌（去除菇蕾）、出菇（子实体成熟），共计9个样品，采集后的样品经热风干燥、粉碎之后待测。

1.5 菌糠成分检测

粗蛋白的测定按照GB/T 6432-2018饲料中粗蛋白的测定 凯氏定氮法[10]，粗纤维的测定按照GB/T 6434-2006饲料中粗纤维的含量测定过滤法[11]，粗脂肪的测定按照GB/T 6433-2006饲料中粗脂肪的测定[12]，粗灰分的测定GB/T 6438-2007饲料中粗灰分的测定[13]，氨基酸按照GB/T 18246-2000饲料中氨基酸的测定[14]的测定方法。

1.6 中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和酸性洗涤木质素测定

在15 mL离心管中称取0.5 g粉碎后的样品（3次重复），加入10 mL中性洗涤剂，100°C水浴1 h以溶解糖类、蛋白质、脂肪等中性可溶成分。待反应后3 000 r·min-1离心10 min，弃上清液，并加入10 mL蒸馏水按同样条件重复离心3次。沉淀冷冻干燥后称重，与样品称量时的重量差即为中性洗涤纤维含量。向离心管中加入1 mL的72%浓硫酸，室温下反应1 h，后加入9 mL蒸馏水混匀后，100°C水浴3 h，以3 000 r·min-1离心10 min，收集上清液，沉淀部分使用P2级砂芯漏斗过滤并用蒸馏水冲洗3次，放入马弗炉中105°C恒重4 h后称重，与中性洗涤后称量的重量差为酸性洗涤纤维含量，后继续在马弗炉中525°C灰化5 h后称重，重量差计为样品中的酸性洗涤木质素含量。

2 结果与分析

2.1 金针菇对棉籽壳与甘蔗渣降解能力比较

甘蔗渣与棉籽壳分别栽培金针菇后菌糠中粗纤维含量的变化情况见图1。

图1 甘蔗渣与棉籽壳分别栽培金针菇后菌糠中粗纤维含量变化Fig.1 Changes of crude fiber content in spent substrate of Flammulina velutipes cultivated with bagasse and cottonseed hull

由图1可知，将金针菇分别接入甘蔗渣和棉籽壳基质培养49 d后，2种基质中粗纤维含量呈现不同的变化趋势。甘蔗渣基质栽培金针菇后被降解，粗纤维含量下降约2%，而棉籽壳基质培养金针菇基质降解效率不高加上金针菇菌丝体生长需积累一定的碳水化合物，其中几丁质、多糖成分不易被稀酸和稀碱水解，会对粗纤维检测结果产生影响，因此导致基质中粗纤维含量上升约7%。结果表明金针菇对传统培养方法使用棉籽壳基质的降解效果不佳，培养后粗纤维含量较高，而对甘蔗渣的降解量较高，培养后粗纤维含量明显降低，因此甘蔗渣较棉籽壳更有利于金针菇将其中的粗纤维降解利用，更适合金针菇栽培。

2.2 甘蔗渣替代棉籽壳栽培金针菇菌糠中成分变化

2.2.1 粗成分变化

金针菇不同配方基质栽培后菌糠中粗成分含量统计见表1。

如表1所示，采用2种比例的甘蔗渣和棉籽壳配方和对照基质栽培金针菇后，菌糠中粗蛋白和粗纤维含量均呈先升高后降低的变化趋势，含量峰值出现在搔菌时期，说明搔菌时期菌丝体生长旺盛，蛋白质和多糖合成增加，导致粗蛋白和粗纤维含量均达到峰值。另外，粗脂肪含量呈下降趋势，灰分含量呈上升趋势，说明金针菇在生长过程中会消耗基质中的脂肪，并富集盐类成分。

表1 金针菇不同配方基质栽培后菌糠中粗成分含量Tab.1 Proximate composition in spent Flammulina velutipes substrate cultivated with different substrate formulas

配方1与纯棉籽壳栽培相比，可提高搔菌期菌糠中粗蛋白含量，提高幅度约9%～13%，因此甘蔗渣部分替代棉籽壳可提高菌糠中蛋白质含量；配方2与纯棉籽壳（对照）相比，可降低初始菌糠中粗纤维含量（降低约3%），出菇期可降低8%～9%，因此甘蔗渣完全替代棉籽壳更有利于菌糠中粗纤维的降解利用，且甘蔗渣的添加对脂肪和灰分含量无显著影响。

2.2.2 氨基酸含量变化

金针菇菌糠蛋白质中各种氨基酸含量见表2。

由表2可知，总氨基酸含量变化与总蛋白变化趋势相吻合，配方1组搔菌时期菌糠中的总氨基酸含量较高，天门冬氨酸和谷氨酸含量均超过1%，该时期菌糠中总氨基酸含量比对照组提高了20.71%，其中天门冬氨酸、苏氨酸、亮氨酸和赖氨酸含量与对照组相比提高超过24%，该时期菌糠中总氨基酸含量相比配方2组提高了26.16%，其中苏氨酸、亮氨酸、酪氨酸和脯氨酸含量相比配方2组提高近30%，更适合用于饲料制备。

表2 金针菇不同配方基质栽培后菌糠中氨基酸含量Tab.2 Amino acids in spent Flammulina velutipes substrate cultivated with different substrate formulas

2.2.3 中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和酸性洗涤木质素含量变化

金针菇菌糠粗纤维中的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和酸性洗涤木质素含量统计见图2。

如图2所示，甘蔗渣替代棉籽壳后，灭菌后的菌糠中性洗涤纤维含量有一定降低，而酸性洗涤纤维和酸性洗涤木质素含量升高。与灭菌后的含量相比，随着金针菇的生长，2个配方组菌糠的中性洗涤纤维含量在出菇后仍逐步上升，同时酸性洗涤纤维逐步下降。配方1菌糠中酸性洗涤木质素含量也呈逐步下降趋势，配方2菌糠中酸性洗涤木质素含量有先下降后上升的趋势。该结果表明配方组能促进金针菇对栽培基质中纤维素和木质素的降解，转化为其他种类的碳水化合物成分后，使得中性洗涤纤维含量提高，其中配方1组在培养后中性洗涤纤维含量提高约21%，酸性洗涤纤维和酸性洗涤木质素含量分别下降约9%和12%。

图2 金针菇不同配方基质栽培后菌糠中木质纤维素成分含量Fig.2 Lignocellulose in spent Flammulina velutipes substrate cultivated with different substrate formulas

3 结论

研究结果表明，金针菇对甘蔗渣基质降解能力优于棉籽壳，甘蔗渣部分代替栽培基质中的棉籽壳能提高金针菇培养后菌糠中总蛋白含量9%～13%，尤其是苏氨酸、亮氨酸成分，同时还可以降低菌糠中粗纤维，其中酸性洗涤纤维和酸性洗涤木质素下降约10%。综合替代配方的成分含量，以50%甘蔗渣替代棉籽壳获得的菌糠蛋白与氨基酸含量更高，基质能更有效被降解。

有研究报道，金针菇菌糠中粗蛋白含量9.30%～8.58%，粗纤维含量24.17%～27.40%[15]，本研究获得的最优配方菌糠中粗蛋白含量更高，粗纤维含量也较低；此外，最优配方下菌糠粗蛋白含量也高于同类研究平菇（Pleurotus ostreatus）、白玉菇 （Hypsizygus marmoreus）和杏鲍菇（Pleurotus eryngii）菌糠中的蛋白含量[16-18]。参考目前NY/T 65-2004猪饲养标准[19]及NY/T 816-2004肉羊饲养标准[20]，该菌糠蛋白含量接近于大麦（13%～11%）、黑麦（11%）中的含量，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量接近于芝麻饼（18.0%、13.2%）、向日葵仁粕（14.9%、13.6%），可作为饲料中同类成分的替代物[19-20]。由于该菌糠中蛋白质含量与动物饲料蛋白质及氨基酸含量摄入要求仍有一定差距，后续研究可通过选择若干菌株对该菌糠进行二次发酵，以进一步提高其中饲用蛋白质含量并降低粗纤维含量[21-22]，使其更有利于菌糠饲料化的制备。