菌糠發酵飼料及其在家禽中的應用

張安榮 ， 陳志敏 ， 常文環， 劉國華， 蔡輝益，2， 鄭愛娟*

（1.中國農業科學院飼料研究所，農業農村部飼料生物技術重點開放實驗室，北京 100081；2.生物飼料開發國家工程研究中心，北京 100081）

隨著食用菌產業的蓬勃發展，產生了數量龐大的食用菌菌糠（劉昆麗，2019）。中國食用菌產量由2000年的664萬噸升至2016年的3596萬噸，是世界第一大食用菌生產國，占世界食用菌總產量的 75%以上（楊國良，2018；羅小芳等，2017）。食用菌生產過程中，培養基的生物學效率只有10% ～ 40%（衛智濤等，2010；吳學謙等，2002），所以每栽培1 kg食用菌會產生2.4～9 kg菌糠，僅2016年至少產生8690萬t食用菌菌糠。不能被轉化利用的食用菌菌糠不僅造成資源浪費，而且會嚴重污染生態環境。我國一直面臨著飼料資源匱乏、農作物價格持續上漲等問題。威脅著畜牧行業的發展前景（呂新業等，2013）。所以充分開發菌糠類生物資源，合理利用微生物發酵技術將食用菌菌糠轉化為動物可消化利用的飼料，既能改善飼料資源匱乏的問題，也能緩解大量食用菌菌糠對環境的壓力，實現農業資源的多級利用和可持續發展。

1 菌糠的特性

1.1 菌糠的來源 在食用菌栽培過程中，培養基中通常添加木屑、水稻秸稈、玉米秸稈、玉米芯、棉籽殼等高纖維農副產物，以及醋糟、酒糟、造紙廠廢液等工業下腳料，采摘食用菌后培養基中剩余的廢棄物稱之為食用菌菌糠或菌渣（張變英等，2016；吳瓊等，2003）。菌糠包括培養基原料殘渣和菌體遺留物。培養基原料一部分用來菌體合成，一部分用來維持菌體呼吸代謝，一部分則以新的形式存在于菌糠中（楊和川等，2018；王德漢等，2007）。目前國內各個地區栽培的食用菌菌種不同，其選用的培養基原料也各有不同。東北地區主要以木屑、農作物副產品（秸稈等）作為培養基原料；河北、山東等地主要以玉米芯、棉籽殼、木屑還有少量的麥麩等培養食用菌；長江三角洲地區主要以稻草、牛糞為主料培養食用菌（衛智濤等，2010）。

1.2 菌糠飼料的營養價值 菌糠原料多為秸稈、木屑、麩皮等高纖維農作物副產物，因其營養價值低、適口性差、消化吸收率低，飼用價值不高。但是，食用菌能夠將原料中的纖維素、半纖維素和木質素生物降解成菌類多糖、有機酸和菌體蛋白等營養物質。此外，菌糠原料本身含有豐富的鈣、磷、灰分以及一些微量元素，因此菌糠原料在原有物質的基礎上，經過微生物發酵能使其營養價值得到改善，適口性與飼用性能也能得到提升。不同種類菌糠原料栽培前后養分變化程度不同 （陳鑫珠等，2019；魏濤，2018），表 1 為四種常見菌糠及其原料營養成分之間的變化。以醋糟、棉籽殼為原料的菌糠粗纖維含量分別下降7.3%和8.5%（李志香等，2003）。玉米芯菌糠中的粗蛋白質含量比玉米芯原料提高3.54%，粗纖維含量下降16.55%；水稻秸稈菌糠的粗蛋白質含量提升4.11%，粗纖維含量下降51.33%，粗灰分含量升高26.05%（高立鵬等，2017；張變英等，2016；馮偉林等，2012）。

表1 四種常見菌糠與其原料的營養成分對比%

2 菌糠發酵飼料

2.1 發酵菌糠 一般菌糠發酵飼料制作工藝流程為：（1）挑選干凈、菌絲潔白的菌糠進行粉碎，攪拌、高溫滅菌、過篩、冷卻；（2）在適宜的條件下將菌株活化，將活化后的菌株數量控制在1×109CFU/g以上，接種到發酵培養基中發酵菌糠；（3）將發酵菌株和發酵緩沖劑接種到已滅菌的菌糠中進行密封發酵；（4）將發酵完成的菌糠攤開晾曬、干燥，最終得到菌糠發酵飼料（趙祎等，2016；孟梅娟等，2016；李志濤等，2015）。在菌糠發酵飼料的制作過程中，試驗步驟、操作大同小異，但不同菌糠營養成分存在差異，發酵目的不同導致發酵菌種類、溫度、pH也各不相同，多菌種共同發酵時，接種次序、時間、比例等因素也會影響發酵效果（Thomas等，2013）。

2.2 常見菌糠發酵菌株

2.2.1 黑曲霉 黑曲霉是能夠產生蛋白酶、纖維素酶、檸檬酸、葡萄糖酸等有助于改善發酵飼料營養價值的大型真菌。黑曲霉在20～55℃都能生存，但不同溫度下生理功能會受到影響，溫度過高容易破壞生物大分子的生化結構，導致失活，溫度過低酶活性受到限制。有報道稱在36℃黑曲霉分泌單寧酶的活性最高，菌體蛋白產量最多 （朱飛等，2018）。湯小鵬等（2014）發現在 36℃用黑曲霉發酵木薯渣，羧甲基纖維素酶CMcase活性和粗蛋白質含量最高，發酵效果最好。所以黑曲霉的適宜發酵溫度在36℃左右。

2.2.2 乳酸菌 乳酸菌是一類能夠利用碳水化合物產生乳酸的革蘭氏陽性菌的總稱，發酵固態飼料時可將大分子物質如蛋白質、多糖、脂肪等降解為小分子物質，有利于動物體吸收利用。其代謝主要是糖酵解和磷酸戊糖途徑。在發酵過程中，產生乳酸使發酵物pH下降，抑制其他有害菌的生理活動，進而減少底物營養物質流失 （李慧芬等，2018）。 Oboh （2006） 利用釀酒酵母菌（Saccharomycescerevisiae）、 德 式 乳 桿 菌 （Lactobacillus delbrukii）和棒狀乳桿菌 （Lactobacilluscoryneformis）發酵得到的木薯皮蛋白質含量顯著升高13.3%，氰化物和植酸鹽含量分別顯著降低38.4、253.9mg/100g。

2.2.3 酵母菌 酵母菌是兼性厭氧型真菌，分布廣泛，穩定無致癌性，應用于發酵工藝中已有幾千年的歷史。石偉（2008）發現在青貯飼料中添加酵母菌能夠提高飼料中干物質的含量，并且改善飼料的適口性。已有研究證明，利用酵母菌混菌發酵菌糠無論從感官還是營養成分上都得到了良好的改善（鄭有坤等，2013；Yang 等，2004）。

3 菌糠及菌糠發酵飼料在家禽生產中的應用

菌糠主要由玉米芯、麩皮、木屑等高木質纖維素原料組成，具有膳食纖維和非淀粉多糖豐富、價格低廉等特點，但肉雞沒有足夠的內源木質纖維素降解酶，所以利用微生物固態發酵的方式對菌糠中木質纖維素進行降解、破壞，可提高肉雞腸道對纖維多糖原料的利用率（Wanzenb?Ock 等，2017；Yuan 等，2017；Leo等，2012）。 韓鵬偉等（2016）研究發現，用6%發酵杏鮑菇菌糠代替肉雞飼糧中玉米，飼養前期的經濟效益高于飼養后期，能顯著增加整個飼養階段肉雞的平均日增重、降低肉料比。Feng等（2020）通過利用產生木聚糖酶的蠟狀芽孢桿菌固態發酵麩皮，替代飼糧中5%玉米飼喂肉雞，發現其對肉雞生長性能未產生不利影響，但增加了肉雞空腸淀粉酶活性和腸道菌群豐富度。由于發酵食用菌菌糠相關研究較少，缺乏相關研究之間結果比較，有待進一步研究。張書良等（2016）以4：1和3：2的比例將玉米粉和杏鮑菇菌糠混合飼喂肉鵝，結果顯示日增重分別顯著提高37.84%和27.50%，混合比例3：2時經濟效益最好。也有研究表明，杏鮑菇菌糠添加比例越高其經濟效益越好 （杜學振等，2016）。基礎飼糧中添加5 g/kg茶樹菇菌糠多糖提取物能夠顯著提高肉雞免疫能力，其中溶菌酶C濃度和總抗氧化能力分別顯著提高22.4%和49.2%（連永權等，2016）。閆昭明等（2018）在雞飼糧中用金針菇菌糠替換基礎日糧中玉米和豆粕，結果顯示肌肉紅度顯著降低，雞肉必需氨基酸和風味氨基酸的含量極顯著提高。鄒知明等（2013）試驗發現，在肉鴨飼養前期飼糧中添加20%平菇發酵菌糠可極顯著降低雛鴨的生長性能、日采食量；在肉鴨生長后期，添加20%發酵菌糠再配以2%的植物精油能顯著提高肉鴨的日增重和飼料轉化率，這可能是因為肉鴨在不同生長時期對粗纖維的消化能力不同和植物精油的協同改善作用，導致生長性能和日采食量在前期、后期出現差異。

表2 幾種菌糠的適宜發酵條件

4 總結與展望

如今畜牧業面臨飼料資源短缺、玉米-豆粕型飼料的高依賴性、全面禁抗等問題與變革，飼料資源的開發利用、傳統型飼料向發酵飼料的轉變需要加快前進步伐。許多試驗已經證明菌糠可以替代部分玉米、麩皮等能量型飼料，因此菌糠發酵飼料的發展前景開闊。然而由于菌糠易發霉變質，粗纖維含量高，可利用代謝能偏低，所以利用生物發酵手段能降低其作為家禽飼料的不足，微生物能發掘菌糠飼料的潛在價值。目前對于菌糠開發作家禽飼料的限制是地源性菌糠原料差異較大，很難建立起系統的微生物發酵系統，并且由于菌糠中多為木質纖維素，單一菌種很難完成較好的發酵效果，所以多菌混菌和菌酶協同發酵菌糠值得深入研究。