白玉菇菌糠分析及其发酵饲料制备工艺优化

罗茂春，柯志君，邱丰艳，林标声

（1.龙岩学院生命科学学院，福建龙岩 364012；2.预防兽医学与兽医生物技术重点实验室，福建龙岩 364012）

白玉菇菌糠分析及其发酵饲料制备工艺优化

罗茂春1,2，柯志君1，邱丰艳1，林标声1,2

（1.龙岩学院生命科学学院，福建龙岩 364012；2.预防兽医学与兽医生物技术重点实验室，福建龙岩 364012）

研究不同生长阶段白玉菇菌糠的营养成分及其发酵饲料的制备工艺条件。结果表明，白玉菇第3潮采摘后菌糠营养成分最为丰富，粗蛋白含量最高、粗纤维含量最低，是一种潜在的动物饲料原料来源。通过响应面分析法中Plackett-Burman试验设计，筛选出对白玉菇菌糠发酵效果影响显著因素作正交试验。结果表明，白玉菇菌糠发酵饲料制备最佳工艺条件为白玉菇菌糠∶玉米粉8∶1、发酵温度30℃、乳酸菌∶酵母菌1∶2、菌液接种量2.5%。发酵后，白玉菇菌糠粗蛋白、无氮浸出物显著提高，粗纤维显著降低。此外，菌糠香味明显改善、pH下降、乳酸含量提高，菌糠感官品质得到较大改善。

白玉菇菌糠；营养成分；饲料；发酵

白玉菇（Hypsizygus marmoreus），俗称白色真姬菇、白色蟹味菇，是近年来出现的一种新型珍稀蕈菌[1]。白玉菇菇体通体洁白、肉质脆嫩，味比平菇鲜，肉比滑菇厚，质比香菇韧，口感极桂，极具市场前景和开发价值[2]。我国在1986年从日本引进白玉菇品种开始种植，目前在福建等地已形成商业化生产。但同时存在菌糠合理化应用、废弃物污染等问题[3]。例如，福建龙岩某食用菌生产企业日产白玉菇2 t，所用菌糠为2 t。菌糠综合循环利用成为白玉菇等食用菌生产企业重大难题。

目前，国内外对食用菌菌糠利用主要有饲料化、栽培基质及土壤改良剂等[4]，其中将食用菌菌糠直接饲喂牲畜，营养价值低、消化率低，应用受到一定限制。因此，近年来国内微生物菌糠发酵饲料研究得到应用与推广[5]。此外，食用菌在生长过程中营养成分不断变化，不同生长阶段采摘后其食用菌菌糠营养成分不同[6]，因此，有必要对食用菌不同生长阶段菌糠营养组成进行测定分析。

本文通过分析不同生长阶段白玉菇菌糠营养成分，选择合适的白玉菇菌糠将其与玉米粉等营养成分配合，加入乳酸菌、酵母菌进行混合发酵，通过优化其发酵工艺条件，制备出适合饲喂育肥猪等牲畜的菌糠饲料，提高原菌糠蛋白质、维生素等营养成分含量，为白玉菇菌糠的合理化、资源化利用提供基础理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

白玉菇菌糠：福建龙岩泰和强农业发展有限公司提供。

菌株：嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母，均由龙岩学院微生物实验室筛选、鉴定、保存。

1.2 方法

1.2.1 不同生长阶段白玉菇菌糠营养成分分析

分别收集白玉菇初装袋、菌丝长满袋、长势良好无污染无霉变的第1潮、第2潮、第3潮、第4潮采摘后菌糠。将白玉菇不同生长阶段菌糠在实验室内进行粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、无氮浸出物、还原糖、灰分测定，测定方法依据国标和饲料分析检测常规方法进行[8]。根据测定结果，选择白玉菇菌糠作为菌糠发酵饲料基本原料。

1.2.2 白玉菇菌糠发酵饲料制备

1.2.2.1 发酵原料预处理

将选定的白玉菇菌糠于65℃烘干，粉碎后按比例与玉米粉混合，作为发酵饲料粗原料，121℃高压灭菌30 min后装入特制塑料袋（发酵袋30 cm× 20 cm，袋装容量1 000 g）中待用。

1.1.3 试验动物和细胞。SD大鼠，第四军医大学试验动物中心；黑色素瘤B16细胞株，中国科学院上海细胞生物研究所。

1.2.2.2 发酵菌液制备

将实验室保存的嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母分别接入MRS培养基、YPD培养基进行液体培养、活化，分别培养至107～108个·mL-1，按试验设定比例取样再与9倍量的无菌水混合，制成菌悬液待用。

1.2.2.3 白玉菇菌糠发酵饲料试验设计

在发酵袋中按比例接入发酵菌液，并按比例补足水分，调节好pH，在设定温度下发酵，按时取样测定，检验发酵效果。

查阅相关材料及预试验结果，采用响应面分析法中Plackett-Burman试验设计，以白玉菇菌糠发酵后粗蛋白含量为响应值，筛选出影响发酵效果的显著因素作进一步正交试验分析，确定适合白玉菇菌糠发酵的最优工艺条件。影响白玉菇菌糠发酵效果8个因素的Plackett-Burman试验设计见表1所示。

1.2.2.4 优化条件下白玉菇菌糠发酵饲料验证

按所确定的最优工艺条件进行白玉菇菌糠饲料发酵，并对发酵后白玉菇菌糠营养成分、感官品质进行分析，检测发酵效果。感官品质测定中，pH采用FE.20 pH计测定，乳酸含量采用乳酸脱氢酶法测定[9]。

表1 Plackett-Burman试验设计的因素水平和编码Table 1 Factors and levels of Plackett-Burman experimental design

2 结果与分析

2.1 不同生长阶段白玉菇菌糠营养成分分析结果

在整个生长过程中，白玉菇菌糠的营养组成成分不断变化，其中粗蛋白、粗纤维是两个重要指标，是考查的重点因素。不同生长阶段白玉菇菌糠营养成分分析结果见表2所示。

由表2可知，第3潮以前白玉菇粗蛋白含量变化不明显，第3潮含量达到最高值，第4潮以后开始下降，综合比较，白玉菇第3潮采摘后菌糠中粗蛋白、氮浸出物等营养成分最为丰富，粗纤维含量最低，可作为一种潜在的动物饲料原料来源加以利用。

2.2 Plackett-Burman试验设计筛选关键因素结果

利用Minitab 15软件对表1的Plackett-Burman试验设计进行拟合和方差分析，结果如表3、4所示。

表2 白玉菇菌糠营养成分组成Table 2 Nutritional composition of spent white Hypsizygus marmoreus substrate (%)

表3 Plackett-Burman试验设计及响应值Table 3 Design and response values of Plackett-Burman experiments

表4 Plackett-Burman试验设计各因素影响结果分析Table 4 Factors and results analysis of Plackett-Burman experiments

由表3、表4可知，影响白玉菇菌糠发酵效果的因素重要性依次排序是：白玉菇菌糠∶玉米粉（X1）＞发酵温度（X7）＞乳酸菌∶酵母菌（X2）＞菌液接种量（X4）＞发酵时间（X8）＞发酵物料含水量（X5）＞初始pH（X6）＞袋装量（X3）。其中，白玉菇菌糠∶玉米粉（X1）、发酵温度（X7）、乳酸菌∶酵母菌（X2）、菌液接种量（X4）对响应值影响达显著水平，因此，选定以上4个参数作进一步正交试验分析。

2.3 白玉菇菌糠发酵饲料发酵工艺条件优化结果

同样以粗蛋白含量为分析值，对Plackett-Burman试验设计确定的4个因素做正交试验分析，其结果如表5、表6所示。结果表明，4因素重要性依次为A＞B＞C＞D，即白玉菇菌糠∶玉米粉＞发酵温度＞乳酸菌∶酵母菌＞菌液接种量，该结果与Plackett-Burman试验设计各因素显著性分析一致，即白玉菇菌糠∶玉米粉（A）、发酵温度（B）、乳酸菌∶酵母菌（C）因素间差异具有显著性（P＜0.05）；经LSD多重比较，并结合各因素差异显著性，确定最优组合为A3B2C2D1，即白玉菇菌糠∶玉米粉8∶1、发酵温度30℃、乳酸菌∶酵母菌1∶2、菌液接种量2.5%。

表5 发酵工艺条件优化正交试验结果Table 5 Results of orthogonal experiment to optimize the fermentation conditions

表6 发酵工艺条件优化正交试验结果方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal test result for optimize the fermentation conditions

2.4 优化条件下白玉菇菌糠发酵饲料验证结果

按确定的最优工艺条件进行白玉菇菌糠饲料发酵，此最优组合下3次平行试验的粗蛋白平均含量为14.82%。经对发酵后的白玉菇菌糠进行营养成分分析，其他营养成分组成为：粗纤维8.25%、粗脂肪1.25%、无氮浸出物52.26%、还原糖2.23%、灰分8.65%。结果表明，除灰分几乎无变化外、白玉菇菌糠经微生物发酵后，其粗纤维显著降低，转化成蛋白、单糖等无氮浸出物。因此，菌糠中粗蛋白、无氮浸出物显著提高。发酵前后白玉菇菌糠发酵饲料感官品质测定结果见表7，发酵前白玉菇菌糠无明显香味、酸味，pH 6.12，乳酸含量0.02%；发酵后白玉菇菌糠有较为明显的乳酸味、酒香味，pH 4.12，乳酸含量0.57%，发酵后白玉菇菌糠品质得到明显改善。

表7 发酵前后白玉菇菌糠发酵饲料感官品质测定结果Table 7 Results of sensory quality were measured before and after fermentation of fermentation feed by using white Hypsizygus marmoreus substrate

3 讨论与结论

本文分析不同生长阶段白玉菇菌糠营养成分，结果表明，第3潮以前白玉菇粗蛋白含量变化不明显，第3潮含量达到最高值，第4潮后开始下降，原因可能是原料中的氮元素向菌丝体转化粗蛋白增加，而后菌丝体形成子实体粗蛋白降低，在前2潮生产中菌丝体转化成蛋白较少，达到相对平衡，粗蛋白含量变化不明显。第3潮时菌丝体向子实体转化能力下降，使基质中粗蛋白含量大幅度上升。第4潮粗蛋白降低，可能是由于原料中的营养不足，部分菌丝体解体，粗蛋白大幅降低。粗纤维含量呈降低趋势，到第4潮时有回升，原因可能是原料中粗纤维转化成菌丝体和子实体的蛋白，与粗蛋白含量变化趋势一致。白玉菇菌糠中不同阶段其他营养成分变化趋势也与原料中木质素等成分降解为单糖等无氮浸出物、其他还原糖、醛、酸等物质有关。因此，白玉菇第3潮采摘后菌糠含有的粗蛋白、无氮浸出物等营养成分最为丰富，粗纤维含量最低，综合考虑可作为一种潜在的动物饲料原料来源加以利用。

通过响应面分析法中Plackett-Burman试验设计，筛选出对白玉菇菌糠发酵效果影响显著的因素为白玉菇菌糠和玉米粉用量比、发酵温度、发酵菌株乳酸菌和酵母菌用量比、菌液接种量，并在此基础上进行正交试验分析，得到白玉菇菌糠发酵饲料制备最佳工艺条件为白玉菇菌糠∶玉米粉8∶1、发酵温度30℃、乳酸菌∶酵母菌1∶2、菌液接种量2.5%。发酵后白玉菇菌糠营养成分、感官品质分析表明，白玉菇菌糠经乳酸菌、酵母菌混合发酵后，其粗纤维显著降低，转化成蛋白、单糖等无氮浸出物，菌糠中粗蛋白、无氮浸出物显著提高；发酵后，菌糠香味明显改善、pH下降、乳酸含量提高，菌糠感观品质得到较大改善。此外，发酵后菌糠的香味、酸味、pH下降有利于软化原菌糠中的木质纤维。

白玉菇菌糠含有米糠、木屑、麸皮等原料和残留的大量菌丝体，富含蛋白质、纤维素、维生素、氨基酸、微量元素和其他生物活性物质，营养丰富，具有较好应用前景[10]。但食用菌菌糠直接饲喂畜禽，消化率较低，限制其在畜禽饲料中应用。嗜酸乳杆菌[11]和产朊假丝酵母均为农业部公布的饲料添加剂中允许使用的菌种类型，具有饲料益生素的作用[12]，试验结果表明，使用这两种菌混合发酵白玉菇菌糠及玉米粉混合物，不仅能改善白玉菇菌糠营养组成，而且提高其饲料风味和适口性。

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Nutritional composition analysis of spent whiteHypsizygus marmoreus substrate and technological conditions optimization for fermentation feed preparation

LUO Maochun1,2,KE Zhijun1,QIU Fengyan1,LIN Biaosheng1,2（1.School of Life Science,Longyan University,Longyan Fujian 364012,China;2.Key Laboratory of Preventive Veterinary Medicine and Veterinary Medicine Biotechnology,Longyan Fujian 364012,China)

This article aims to analysis the nutritional composition of spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate in different growth stage and optimize its technological conditions for fermentation feed preparation.The results showed that the spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate after third tide picking had the most abundant nutritional,and it had the highest crude protein content,the lowest crude fiber content,which was a potential source of animal feed raw materials.The Plackett-Burman design of response surface methodology was used to select the factors for further orthogonal test,and these factors significant influence spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate fermentation.The orthogonal test results reveled that the optimal technological conditions for fermentation feed preparation of spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate included spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate:corn flour 8:1,fermentation temperature 30℃,lactic acid bacteria:yeast 1:2,inoculum size 2.5%.After fermentation,the crude proteinand nitrogen free extract in spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate was increased significantly,the crude fiber was decreased significantly.In addition,the sensory qualities of the spent mushroom substrate were improved,including the improved aroma,decreased pH and the increased content of lactic acid.

spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate;nutritional composition;feed;fermentation

S816.5

A

1005-9369（2014）09-0084-05

罗茂春,柯志君,邱丰艳,等.白玉菇菌糠分析及其发酵饲料制备工艺优化[J].东北农业大学学报,2014,45(9):84-88.

Luo Maochun,Ke Zhijun,Qiu Fengyan,et al.Nutritional composition analysis of spent whiteHypsizygus marmoreussubstrate and technological conditions optimization for fermentation feed preparation[J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(9):84-88.(in Chinese with English abstract)

2013-11-20

福建省教育厅B类项目（JB13188）；2012年龙岩学院福建省大学生创新创业训练计划项目；龙岩学院2013年百名青年教师攀登项目（LQ2013026）

罗茂春（1961-），男，副教授，研究方向为食用菌生物技术。E-mail:150391768@qq.com

时间2014-9-18 17:38:24[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20140918.1738.020.html