菌糠是以碎木屑、玉米芯、麦麸、麦草等农作物副产品为栽培原料进行食用菌种植,收获食用菌后产生的废弃培养基,富含多种营养物质[1-2]。近年来,食用菌产业发展迅速[3]。2020年我国食用菌总产量已达4 043万t,总产值为3 301.79亿元,新疆2020年食用菌产量3.92万t,产值1.74亿元,占全国总产值的0.05%[4]。每生产1 kg的食用菌会产生5 kg左右的菌糠。废弃菌糠虽产量巨大,但大部分菌糠被焚烧或直接丢弃,未能形成产业化、规模化的利用模式,进而需要解决菌糠浪费的问题。新鲜菌糠水分含量较高,不易贮存,管理粗放易造成严重的环境污染[5]。菌糠中含有丰富的营养物质,可用作动物饲料原料[6-8],具有较高的利用价值和发展潜力[9-10]。菌糠若未经处理,动物的适口性较低,导致动物采食量下降,影响消化率[11-13]。微生物发酵能够提高菌糠的利用价值,目前已经开展了许多相关研究[14-16]。使用单一或多种菌株可改善菌糠发酵饲料的品质[17-18],酶制剂也可改善物料的纤维结构,提高消化率[19]。本文主要以木本植物为底物的香菇菌糠,添加多种菌酶复合制剂进行混合发酵,筛选发酵香菇菌糠的最佳菌酶复合制剂,为提高菌糠饲料的利用率提供参考。1材料与方法1.1试验材料1.1.1试验原料香菇菌糠由和田当地香菇栽培基地提供。培养基组成成分为:核桃树木屑79%、麸皮20%及石灰1%,水分含量约为55%~60%。菌糠的原料特性见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.014.T001表1菌糠的原料特性项目数值pH值5.46干物质(DM)/%43.56中性洗涤纤维(NDF)/(%DM)55.43酸性洗涤纤维(ADF)/(%DM)46.22木质素(ADL)/(%DM)22.91粗脂肪(EE)/(%DM)1.23粗蛋白(CP)/(%DM)9.92粗灰分(Ash)/(%DM)9.23钙(Ca)/(%DM)2.62磷(P)/(%DM)0.411.1.2试验菌种试验选用微生物菌种由北京精准动物营养研究中心提供,其组成及活菌总数为:植物乳酸杆菌(≥2×1010 CFU/g)、黑曲霉(≥5×108 CFU/g)、嗜酸乳杆菌(≥5×109 CFU/g)、布氏乳杆菌(≥1×1010 CFU/g)和产朊假丝酵母(≥5×108 CFU/g)等。酶制剂由宁夏夏盛实业集团有限公司提供,组成及酶活力为:纤维素酶(≥10 000 U/g)、木聚糖酶(≥30 000 U/g)等。1.1.3试验仪器电子天平、立式压力蒸汽灭菌器、生物安全柜、电热恒温培养箱等。1.2试验设计发酵菌糠复合制剂的筛选采用单因素试验,设计16个不同的菌酶组合,对植物乳酸杆菌、黑曲霉、嗜酸乳杆菌、布氏乳杆菌、产朊假丝酵母、纤维素酶和木聚糖酶等进行筛选试验。根据试验设计,将不同菌种加入无菌去离子水中进行活化,制备复合菌液。底物按照0.8%比例加入硫酸铵,添加6%的玉米粉,并依次加入复合菌液及酶制剂,其组成及添加比例见表2。水分含量调节至60%后,玻璃棒混匀,密封,每个处理3个重复。室温下发酵30 d后开袋检测。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.014.T002表2菌酶组成及添加比例组别菌种组成菌种比例酶组成酶比例菌酶比菌酶添加比例/%1组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶嗜酸乳杆菌3∶3∶1———0.072组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶嗜酸乳杆菌∶黑曲霉6∶6∶2∶1———0.083组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶嗜酸乳杆菌3∶3∶1木聚糖酶∶纤维素酶2∶00.35∶10.274组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶嗜酸乳杆菌3∶3∶1木聚糖酶∶纤维素酶0∶50.14∶10.575组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶嗜酸乳杆菌∶黑曲霉6∶6∶2∶1木聚糖酶∶纤维素酶2∶00.38∶10.286组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶嗜酸乳杆菌∶黑曲霉6∶6∶2∶1木聚糖酶∶纤维素酶2∶50.11∶10.787组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶嗜酸乳杆菌∶黑曲霉6∶6∶2∶1木聚糖酶∶纤维素酶0∶50.15∶10.588组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶嗜酸乳杆菌3∶3∶1木聚糖酶∶纤维素酶2∶50.10∶10.779组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶植物乳酸杆菌3∶3∶1———0.7710组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶植物乳酸杆菌∶黑曲霉6∶6∶2∶1———0.0811组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶植物乳酸杆菌3∶3∶1木聚糖酶∶纤维素酶2∶00.35∶10.2712组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶植物乳酸杆菌3∶3∶1木聚糖酶∶纤维素酶0∶50.14∶10.5713组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶植物乳酸杆菌∶黑曲霉6∶6∶2∶1木聚糖酶∶纤维素酶2∶00.38∶10.2814组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶植物乳酸杆菌∶黑曲霉6∶6∶2∶1木聚糖酶∶纤维素酶2∶50.11∶10.7815组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶植物乳酸杆菌∶黑曲霉6∶6∶2∶1木聚糖酶∶纤维素酶0∶50.15∶10.5816组布氏乳杆菌∶产朊假丝酵母∶植物乳酸杆菌3∶3∶1木聚糖酶∶纤维素酶2∶50.10∶10.771.3测定指标及方法1.3.1感官评价发酵产物感官评价参照德国农业协会(DLG)[20]方法。通过对气味、质地和色泽等3个指标进行打分,按得分分为优良(16~20)、尚好(10~15)、中等(5~9)、腐败(0~4)共4个等级。1.3.2营养成分分析采用烘干法(参照GB/T 6435—2006)测定DM含量;凯氏定氮法(参照GB/T 6432—94)CP含量;滤袋法(参照ANKOM 2000i全自动纤维分析仪应用介绍)测定NDF和ADF含量;范式(Van Soest)法测定ADL含量;索氏提取法测定EE含量;高锰酸灰化法测定Ca含量;钼酸铵比色法测定P含量。每个样本称取10 g放入250 mL锥形瓶,加入90 mL蒸馏水,4 ℃静置24 h,取上清液测定pH值。1.3.3发酵产品综合评分分析方法使用Fzuuy数学中隶属函数法对感官评定以及发酵品质的综合评价。计算与发酵品质呈正相关的指标(感官评价指标、CP、EE、Ca和P),见公式(1);计算与发酵品质呈负相关的指标(pH值、NDF、ADF和ADL),见公式(2);最后计算出各项指标隶属函数平均值。Fij+=(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin)(1)Fij-=1-(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin)(2)式中:Fij为在第i个处理第j个指标时的隶属度;Xij为第i个处理第j个指标的测定值;Xmax、Xmin为每个供试对象中第j个项指标的最大值和最小值[21]。1.4数据统计与分析试验数据采用Excel 2019软件进行整理,SPSS 20.0软件进行单因素方差分析,Duncan's法进行多重比较。结果以“平均值±标准差”表示,P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1菌酶组成及添加比例对发酵菌糠产物感官评价的影响(见表3)由表3可知,发酵菌糠产物的感官评价得分均属于尚好及以上,总分在11.54~17.77之间。该条件下发酵的菌糠呈淡褐色,无丁酸臭味,具有浓郁的面包香味及酸香味,质地较松软。以感官评价总分为依据,8组、12组、14组和16组的菌酶复合制剂发酵效果较好。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.014.T003表3菌酶组成及添加比例对发酵菌糠产物感官评价的影响组别总分等级组别总分等级1组14.27尚好9组13.56尚好2组13.61尚好10组13.33尚好3组12.95尚好11组13.37尚好4组11.72尚好12组17.48优良5组13.98尚好13组14.11尚好6组15.28尚好14组17.77优良7组11.54尚好15组15.39尚好8组17.08优良16组15.75尚好2.2菌酶组成及添加比例对发酵菌糠产物pH值的影响(见表4)由表4可知,各组pH值均在4.17~4.48之间,显著降低了菌糠原料的pH值。3组、6组、8组、12组和14组的pH值较低:其中,8组和14组的pH值最低,显著低于其余14个组(P0.05);3组、6组和12组的pH值显著低于1组、5组、7组、9组、11组、13组和16组(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.014.T004表4菌酶组成及添加比例对发酵菌糠产物pH值的影响组别结果组别结果1组4.43±0.06abcd9组4.48±0.03a2组4.35±0.05defg10组4.37±0.03cdef3组4.28±0.10fg11组4.47±0.03ab4组4.33±0.03efg12组4.28±0.10fg5组4.40±0.01abcde13组4.45±0.05abc6组4.27±0.10g14组4.17±0.03h7组4.43±0.03abcd15组4.32±0.08efg8组4.17±0.03h16组4.38±0.03bcde注:同列数据肩标不同字母表示差异显著(P0.05),相同字母或无字母表示差异不显著(P0.05);下表同。2.3菌酶组成及添加比例对发酵菌糠产物对常规营养成分的影响(见表5)由表5可知,与原料相比,香菇菌糠经过菌酶复合制剂发酵NDF、ADF、ADL、Ca和P含量均有所下降,CP和EE含量有所提高。其中,12组的NDF含量最高,显著高于1组、2组以及4组~11组(P0.05);3组以及9组~16组的NDF含量显著高于1组、4组和6组(P0.05)。3组的ADF含量最高,且显著高于1组、2组以及4组~11组和13组(P0.05);2组、3组以及12组~16组的ADF含量显著高于4组、6组和7组(P0.05)。7组的CP含量最低,且显著低于1组、2组、5组、6组、8组、12组、14组及16组(P0.05);3组、4组、7组以及9组~11组和13组、15组的CP含量显著低于6组、8组、12组和14组(P0.05)。6组和7组的ADL含量显著低于1组、2组、3组、5组以及8组~16组(P0.05);4组的ADL含量显著低于3组、5组、8组、10组、12组~16组(P0.05)。1组、4组和7组的EE含量显著高于3组、9组、10组和13组(P0.05)。2组、3组的Ca含量最低,显著低于4组、7组以及11组~16组(P0.05);1组~6组以及8组~10组的Ca含量显著低于12组、14组和16组(P0.05)。3组及9组~16组的P含量显著低于(P0.05)1组、4组和7组;10组、13组和15组的P含量显著低于1组、2组、4组~8组(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.014.T005表5菌酶组成及添加比例对发酵菌糠产物对常规营养成分的影响组别NDFADFCPADLEECaP1组54.84±2.64f39.07±0.52cde9.63±1.37bcde6.08±0.38ab2.35±0.24a0.56±0.05defg0.33±0.02ab2组55.39±1.35ef40.15±1.52bcd9.88±0.96bcd6.05±0.23ab2.08±0.43abc0.51±0.06g0.31±0.03bcd3组60.82±4.37abcd42.77±3.58a8.92±0.74ef6.39±0.32a1.75±0.35c0.52±0.04g0.27±0.04ef4组53.60±1.83f37.69±2.23ef9.4±1.07cdef5.79±0.24bc2.34±0.37a0.59±0.07cdf0.32±0.02bc5组57.26±2.41def39.62±1.95bcde9.94±0.33bc6.29±0.60a2.00±0.34abc0.54±0.01fg0.30±0.03bcde6组53.53±1.08f37.72±0.44ef10.56±0.45ab5.55±0.07c2.28±0.01ab0.55±0.03efg0.31±0.02bcd7组53.73±4.15ef36.59±0.55f8.53±0.39f5.59±0.22c2.38±0.06a0.63±0.03abc0.36±0.02a8组57.29±0.19def39.74±1.62bcde10.46±0.29ab6.33±0.22a2.27±0.41ab0.55±0.05efg0.31±0.03bcd9组59.35±0.77cd38.75±0.55cdef9.09±0.11cdef6.12±0.06ab1.96±0.08bc0.56±0.01defg0.27±0.01ef10组60.11±1.04bcd39.66±0.63bcde9.05±0.36cdef6.21±0.17a1.94±0.06bc0.55±0.05efg0.27±0.01f11组59.27±0.55cd38.61±0.35def9.44±0.11cdef6.16±0.04ab2.04±0.03abc0.63±0.01abc0.27±0.01ef12组64.02±1.58a41.46±1.13ab11.27±0.28a6.37±0.01a2.12±0.13abc0.67±0.02a0.27±0.01ef13组61.31±0.11abc39.98±0.07bcd8.82±0.13ef6.38±0.07a1.90±0.01bc0.61±0.03bcde0.26±0.01f14组63.40±1.16ab40.89±0.34abc10.59±0.05ab6.18±0.03a2.01±0.04abc0.65±0.01ab0.28±0.01def15组63.62±0.49ab41.02±0.39abc9.26±0.22cdef6.22±0.05a2.00±0.12abc0.63±0.02abc0.27±0.01f16组62.60±0.93abc41.02±0.67abc9.73±0.04bcde6.34±0.10a2.11±0.04abc0.65±0.02ab0.27±0.01ef%2.4不同菌酶复合制剂处理菌糠发酵品质隶属函数分析(见表6)由表6可知,菌糠发酵30 d后,6组、8组、12组和14组的发酵效果较好,排序为:6组8组14组12组。即布氏乳杆菌+产朊假丝酵母+嗜酸乳杆菌+黑曲霉+木聚糖酶+纤维素酶组合的发酵效果最佳,其次为布氏乳杆菌+产朊假丝酵母+嗜酸乳杆菌+木聚糖酶+纤维素酶的组合,再次为布氏乳杆菌+产朊假丝酵母+植物乳酸杆菌+黑曲霉+木聚糖酶+纤维素酶的组合,最后为布氏乳杆菌+产朊假丝酵母+植物乳酸杆菌+纤维素酶的组合。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.17.014.T006表6不同菌酶复合制剂处理菌糠发酵品质隶属函数分析组别感官评定pH值中性洗涤纤维酸性洗涤纤维粗蛋白木质素粗脂肪钙磷平均值排名1组0.440.190.720.720.550.560.710.410.670.5572组0.350.430.690.620.630.580.510.170.510.5083组0.250.620.410.380.290.370.260.210.260.34144组0.080.480.780.840.470.740.700.530.590.5865组0.400.290.590.660.650.430.450.320.460.47106组0.590.670.790.840.870.890.660.360.540.6917组0.050.190.710.940.160.860.730.730.900.5958组0.850.950.590.650.840.400.650.380.570.6529组0.340.050.490.740.350.530.420.420.230.401210组0.310.380.440.660.340.480.400.380.200.401211组0.320.090.490.760.480.510.480.740.230.461112组0.900.620.240.490.990.380.540.920.260.60413组0.420.140.380.630.260.370.370.620.130.371314组0.950.950.270.550.880.490.460.820.330.63315组0.610.520.260.530.410.470.440.710.200.461116组0.660.340.310.540.580.400.530.830.260.4993讨论3.1添加不同菌酶复合制剂对香菇菌糠发酵后感官指标及pH值的影响微生物菌种及酶制剂在饲料发酵过程中可产生风味物质,能够改善发酵饲料的感官指标。本试验中,发酵后的菌糠均具有面包香味及酸香味,无丁酸臭味且呈淡褐色,质地较松软,菌糠保质期被延长。徐淏等[22]在杏鲍菇菌糠中加入复合菌种进行发酵,结果表明,发酵产物感官指标得到改善,产生明显的酸香味,发酵可促进动物采食量,提高菌糠饲料的利用率。本试验中,16个组合的发酵产物感官评价得分均属于尚好及以上,总分为11.54~17.77,表明通过菌酶协同作用可改善菌糠发酵饲料的品质。酵母菌的好氧发酵过程在底物中最先进行,通过空间占位、氧气竞争等抑菌作用有效抑制霉菌的生长。乳酸菌在厌氧发酵阶段大量繁殖,产生的乳酸可降低pH值;低pH值环境能够抑制杂菌生长,延长菌糠发酵饲料的保存时间[23]。有研究表明,乳酸菌产酸能力较强,可降低发酵料的pH值[24-26]。陈炳钿等[27]采用两株不同的乳酸菌发酵平菇菌糠,结果表明,与对照组相比,处理组pH值显著降低,结果与本研究一致,表明添加微生物可提高菌糠发酵品质,缩短发酵进程,延长保存时间。3.2添加不同菌酶复合制剂对香菇菌糠发酵后营养成分的影响发酵产物的营养成分和含量的变化是评价发酵饲料品质的基础。本研究中,添加不同菌酶复合制剂能够使菌糠发酵产物的NDF、ADF和ADL含量降低,CP含量增加,与李成舰等[28]用多菌种混合发酵杏鲍菇菌糠的结果一致,其NDF、ADF含量降低,提高了CP含量。寇江涛等[29]研究发现,添加纤维素酶也能够降低ADL、NDF和ADF含量,提高CP和EE含量。毛建红等[30]采用布氏乳杆菌、果胶酶和纤维素酶等发酵玉米秸秆,结果表明,NDF、ADF和纤维素含量显著降低,营养品质得到改善。蒋雪[31]研究发现,采用微生物发酵杏鲍菇菌糠,其NDF和ADF含量显著降低,CP和EE含量有所提升,提高了菌糠的饲用价值。高旭红[32]在杏鲍菇菌糠中添加复合菌剂,结果发现,发酵产物的NDF和ADF含量显著降低,CP和EE含量显著提高。上述结论与本研究结果相符,分析原因可能是乳酸菌分解植物细胞壁,降低了纤维含量,菌酶复合制剂的代谢产物导致原料中纤维素转化为低聚糖,抑制了部分微生物活动,降低营养物质的损失,CP和EE含量相对提高,NDF、ADF和ADL含量降低。3.3添加不同菌酶复合制剂对香菇菌糠发酵后综合指标的影响菌糠中添加菌酶复合制剂对发酵品质的影响较大,以某种单一指标无法真实反映其发酵效果。本研究采用模糊数学隶属函数值法,对不同菌酶复合制剂处理菌糠发酵品质进行评价。通过对发酵产物感官评定、pH值、NDF、ADF、CP等指标进行评分,筛选出最佳的菌酶复合制剂。张安荣[33]的研究表明,利用菌酶协同发酵杏鲍菇菌糠可达到较好的发酵效果,优于单酶试验,降低NDF含量。刘辉等[34]研究表明,添加菌酶复合物发酵玉米秸秆效果优于单一酶制剂。贺婷婷[35]研究发现,添加菌酶复合制剂可促进油莎豆茎叶青贮发酵,提高青贮品质。采用多指标综合评价方法评判菌糠的发酵效果,表明菌酶复合制剂组合的发酵效果优于单一或混菌发酵,发酵产物营养成分也得到改善。4结论菌酶复合制剂发酵香菇菌糠的感官指标得分均属于尚好及以上,pH值较原料明显降低,营养成分有所改善。根据隶属函数分析结果,4个综合得分较高组合分别为:布氏乳杆菌+产朊假丝酵母+嗜酸乳杆菌+黑曲霉+木聚糖酶+纤维素酶,布氏乳杆菌+产朊假丝酵母+嗜酸乳杆菌+木聚糖酶+纤维素酶,布氏乳杆菌+产朊假丝酵母+植物乳杆菌+黑曲霉+木聚糖酶+纤维素酶,布氏乳杆菌+产朊假丝酵母+植物乳杆菌+纤维素酶。

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