杏鲍菇菌糠饲料的发酵工艺及其在山羊日粮中的应用研究

李涛，欧阳香，李成舰，曾昭英，王雄，屈金涛，黄磊,李江

(1.邵阳学院 药学院，湖南 邵阳，422000； 2.湘西南中药开发利用湖南省工程研究中心，湖南 邵阳，422000； 3.湖南宝东农牧科技股份有限公司，湖南 邵阳，422002； 4.城步羴牧牧业有限公司，湖南 邵阳，422500； 5.邵阳市太阳农业发展有限公司，湖南 邵阳，422000)

菌糠是食用菌子实体采收后的固体培养基，其中含有大量的粗蛋白、糖类、有机酸类、粗脂肪及其他营养物质，但大多菌糠被堆积作肥料或当作废弃物燃料[1-2]。中国是食用菌生产大国，每年产生3 000万t以上的食用菌菌糠，因此，科学合理地利用食用菌菌糠,不仅可使其资源高效利用，还可促进食用菌产业的可持续发展[3]。

杏鲍菇菌糠中含有丰富的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、多糖等反刍动物生理代谢所需的营养成分，是一种较好的动物粗饲料原料。但杏鲍菇菌糠中粗纤维成分含量过高，影响营养成分的消化吸收，因此，降低粗纤维的含量是杏鲍菇菌糠饲料化推广应用的关键。研究表明，有益微生物的发酵作用可使菌糠的纤维素、半纤维素和木质素进一步降解，并产生菌体蛋白、脂肪等，同时，微生物在生长繁殖过程中还可产生有机酸类等营养物质，以提高其适口性和消化率，使菌糠具有更高的营养和饲用价值[4-5]。目前，菌糠只是作为饲料原料的部分替代品，而将杏鲍菇菌糠发酵产物作为反刍动物饲料的研究比较少见。本项目组前期已经研究了混菌发酵的微生物配方，混合发酵对杏鲍菇菌糠营养成分的影响以及混菌发酵后的菌糠在体外模拟瘤胃发酵的特征，为杏鲍菇菌糠作为反刍动物饲料的应用奠定了基础[6]。

本研究采用正交设计优选微生物混菌发酵的工艺参数，通过研究发酵杏鲍菇菌糠替代部分山羊基础日粮的饲喂效果，为发酵后的杏鲍菇菌糠在反刍动物家畜日粮中的进一步应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 菌种与杏鲍菇菌糠原料

发酵微生物分别是枯草芽孢杆菌、长枝木霉、杰丁毕赤酵母和酿酒酵母，均购自中国工业微生物菌种保藏管理中心,其增殖培养与处理方法见文献[6]。

鲜杏鲍菇菌糠与文献[6]中的来源相同，含水量为56%，粗蛋白为9.85%，粗纤维为34.86%。其干物质原料成分配比为木屑20%、棉籽壳20%、麸皮18%、玉米芯18%、豆粕8%、稻草8%、玉米粉4%、轻质碳酸钙2%、石膏粉1%及其他成分的质量分数1%。

1.2 正交设计

正交设计和发酵工艺参照文献[6]，选择发酵时间(A)、发酵温度(B)、接种量(C) 、含水量(D)进行4因素3水平的L9(34)的正交试验，每组重复 4 次，因素水平见表 1。按照文献[6]中预先配制每毫升菌液中的混合菌种配比为杰丁毕赤酵母、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、长枝木霉菌分别为 5×107，5×107，5×105，5×104cfu/g[6]。取新鲜杏鲍菇菌糠，按照正交设计中的微生物接种量配制100 g固态混菌发酵体系进行体外发酵，并通过加入的菌液体积控制含水量，按照正交设计因素水平表的参数，置于恒温箱中密封静态持续发酵。发酵完成后，检测每组中的粗蛋白(CP)、粗纤维(CF)的质量分数。

表1 正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of an orthogonal test

1.3 动物试验设计

选取平均体重为 23 kg 的健康成年浏阳黑山羊 30只，随机分为5组，包括1个对照组和4个试验组，每组6只重复；根据NRC(2016)生长山羊营养需要配制基础日粮，对照组饲喂基础日粮，各个试验组的基础日粮分别含 20%，30%，40%和50%的发酵菌糠。试验山羊单笼饲养，环境温度保持在22～25 ℃，自然采光和自由饮水，试验预试期10 d，正式试验期为42 d。

1.4 试验指标测定

1.4.1 生长性能测定

正式试验期内记录每只山羊的采食量，试验第1天和第42天，晨饲前对所有试验山羊进行称重，用于计算干物质采食量与平均日增重。平均日增重=(末重-初重)÷试验时间；料重比=平均日采食量÷平均日增重。

1.4.2 瘤胃发酵指标

参照的方法，使用瘤胃液采样器收集瘤胃内容物并检测瘤胃液pH值[7-8]；采用比色法测定氨态氮含量[9]；采用气相色谱仪测定挥发性脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸)的含量[5]，并计算乙酸和丙酸的含量比(乙丙比)及总挥发性脂肪酸含量。

1.5 统计分析

实验数据先应用excel进行整理，运用SPSS 18.0进行极差分析和方差分析；组间比较采用Duncan’s进行多重比较检验。

2 结果与分析

2.1 杏鲍菇菌糠发酵工艺条件的优选

正交试验混菌发酵后杏鲍菇菌糠粗蛋白和粗纤维含量及其分析结果见表2。由表 2可知，根据极差R，影响粗蛋白指标因素顺序为C>B>A>D，即接种量>发酵温度>发酵时间>含水量；最佳发酵工艺条件组合为A2B2C2D2；影响粗纤维指标因素顺序也是C>B>A>D，即接种量>发酵温度>发酵时间>含水量；其最佳发酵工艺条件组合为A1B2C2D2。杏鲍菇菌糠混菌发酵正交试验的方差分析(粗蛋白)见表3。杏鲍菇菌糠混菌发酵正交试验的方差分析(粗纤维)见表4。由表3和表4可知，B因素与C因素对粗蛋白和粗纤维影响显著；A因素和D因素影响不显著。一方面，饲料原料中的蛋白含量越高越好;另一方面，菌糠中的粗纤维含量过高是制约菌糠饲料化的主要因素，从降低粗纤维含量和节省生产时间的角度考虑，选择发酵工艺条件组合为2号的试验方案A1B2C2D2，即发酵时间为6 d，发酵温度为30 ℃，接种量为6%，含水量为60%作为杏鲍菇混菌发酵的最佳工艺条件。

表2 正交试验混菌发酵后杏鲍菇菌糠粗蛋白和粗纤维含量及其分析结果Table 2 The content and its analysis result of crude protein and crude fiber in Pleurotus eryngii residue treated by the mixed culture fermentation after the orthogonal test

表3 杏鲍菇菌糠混菌发酵正交试验的方差分析(粗蛋白)Table 3 Variance analysis of crude protein in Pleurotus eryngii residue treated by the mixed culture fermentation after the orthogonal test

表4 杏鲍菇菌糠混菌发酵正交试验的方差分析(粗纤维)Table 4 Variance analysis of crude fiber in Pleurotus eryngii residue treated by the mixed culture fermentation after the orthogonal test

2.2 发酵杏鲍菇菌糠替代部分基础日粮对山羊瘤胃消化的影响

发酵杏鲍菇菌糠替代部分基础日粮对山羊瘤胃消化的影响见表5。由表5可知，在山羊体内瘤胃发酵试验中，干物质消失率、氨态氮、总挥发性脂肪酸浓度、乙丙比、pH值在各组间的差异均无统计学意义。由于50%替代饲粮的干物质消失率相对较低，因此，实际生产中选择40%的杏鲍菇菌糠混菌发酵菌糠替代山羊基础日粮为宜。

表5 发酵杏鲍菇菌糠替代部分基础日粮对山羊瘤胃消化的影响Table 5 The effect of fermented Pleurotus eryngii bran replacing part of basic diet on rumen digestion of the goats

2.3 发酵杏鲍菇菌糠替代部分基础日粮对山羊生长性能的影响

发酵杏鲍菇菌糠替代部分基础日粮对山羊生长性能的影响见表6。由表6可知，在山羊饲喂试验中，干物质采食量、日增重、料重比在各组间的差异均无统计学意义。由于50%混菌发酵菌糠替代饲料的各个指标相对较低，因此，在实际生产中，选择40%的混菌发酵菌糠替代山羊基础日粮为宜。

表6 发酵杏鲍菇菌糠替代部分基础日粮对山羊生长性能的影响Table 6 The effect of fermented Pleurotus eryngii residue replacing part of basic diet on the goats growth performance

3 讨论

3.1 工艺条件

菌种接种量过低会导致发酵不充分，接种量过高则利润降低，容易造成菌种污染[4]。含水量高低会影响微生物的生长和营养成分[10]，发酵时间与发酵温度直接影响固态发酵的效果，项目组前期确定了混菌发酵的菌种比例和用量[6]，因此，本研究重点考察这4个因素影响，优选杏鲍菇菌糠固态发酵的工艺参数。

刘世操等[11]的研究显示，采用黑曲霉、枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌发酵杏鲍菇菌糠，发酵后的菌糠中增加了蛋白质的含量，降低了纤维素的比例，发酵后的菌糠可以替代10%麦麸作为生长猪的日粮饲料，不影响猪的生长性能。罗茂春等[12]研究表明，采用嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母发酵白玉菇菌糠，增加了粗蛋白含量，降低粗纤维比例。本研究结果显示，最佳的2号实验方案粗蛋白达到14.89%，增加了34.52%；粗脂肪降低至22.47%，降低幅度达到35.54%，与上述研究结果基本一致[11-12]。

3.2 生长性能

王声志等[13]的研究表明，用玉米复合菌糠替代日粮中等量玉米补饲3月龄羔羊，对羔羊生长性能无明显影响，经济效益良好。李斌等[14]研究表明，发酵菌糠替代18%的基础日粮饲喂约克夏猪30 d，不影响猪的生长性能。刘世操等[11]研究表明，10%发酵杏鲍菇菌糠替代麸皮饲喂不影响猪的生长性能。反刍动物的瘤胃天然具有强大的发酵功能，比单胃动物消化能力强大，本研究结果显示发酵后的杏鲍菇菌糠替代40%的基础日粮，不影响山羊的生长性能，与文献[11,13-14]的研究结果基本一致。含40%以下组别的发酵杏鲍菇菌糠组动物的采食量有一定程度增加，应该是特有的杏鲍菇香味导致适口性较好。

3.3 瘤胃发酵

潘军等[15]的研究表明，菌糠替代山羊粗饲料中40%的花生秧不影响瘤胃的pH和氨氮质量浓度。本研究表明，菌糠实验组的各个指标与对照组差异均无统计学意义，发酵菌糠对山羊的消化能力无影响，与文献[15]中的结果一致。进一步提示了发酵后的杏鲍菇菌糠可以替代40%的基础日粮饲喂山羊，不影响山羊的消化功能和生长性能。

4 结论

1)目前市场上的杏鲍菇菌糠价格为每吨不足200元，远低于常用饲料原料的价格，因此，研发以杏鲍菇菌糠为主要原料的新型生物饲料，在禽畜动物生产中应用，将具有较大的经济价值和社会价值。

2)杏鲍菇菌糠混菌发酵的工艺条件如下：发酵时间为6 d，发酵温度为30 ℃，接种量为6%，含水量为60%。发酵杏鲍菇菌糠替代40%的基础日粮饲喂山羊不影响消化功能，不影响生长性能，可以作为山羊的部分替代日粮。