富硒蟲草新型飼料的制備

張杰，劉奎艷，范鑫，李洋，張國財

(1.東北林業(yè)大學生命科學學院，哈爾濱 150040；2.東北林業(yè)大學林學院，哈爾濱 150040)

蛹蟲草藥性作用溫和，具有與冬蟲夏草相似的活性成分[1]。因有提高免疫能力、保肺益腎、促進癌細胞凋亡[2]等藥效作用而被大規(guī)模工業(yè)生產?，F階段蛹蟲草生產大多采用固體培養(yǎng)模式[3]，當蛹蟲草子實體采收后，剩余的培養(yǎng)殘基被廢棄，而培養(yǎng)殘基中仍含有大量的菌絲體和營養(yǎng)成分沒有得到很好地利用，造成資源的浪費。動物生產上常用抗生素來預防控制各類疾病，而抗生素的長期大量使用已使病原菌產生耐藥性，導致防控疾病效果不佳且給人類健康造成影響[4]。戴朝洲等[5]研究認為，蟲草真菌發(fā)酵中草藥培養(yǎng)基作為原料飼喂育肥豬，能夠提高育肥豬的日增重、屠宰率和瘦肉率、降低料肉比和背膘厚度；楊迪[6]研究認為，中草藥為綠色安全的飼料添加劑，經過發(fā)酵后不但能使有效成分充分釋放，提高原料利用率，而且發(fā)酵代謝產生的新物質，能增加更豐富的藥物作用。而其他蟲草飼料添加劑對保育仔豬[7]和巴馬小型豬[8]日增重和飼料轉化率也具有積極影響，蟲草飼料添加劑對豬的免疫增強主要表現在降低腹瀉率，提高血液抗體濃度[5]和免疫蛋白的濃度[9]，改善機體抗氧化能力[7]等方面。

硒是人類動物機體生長發(fā)育必需的微量元素之一，缺硒時，動物體內細胞抗過氧化物毒性能力降低，細胞被過氧化物破壞，出現水腫、出血，滲出性素質，肝細胞壞死，脾臟纖維性萎縮，肌肉不正常，心肌變性。在飼料原料中添加無機硒或富硒黃粉蟲，能有效提高飼料中硒的含量而從根本上解決動物缺硒癥狀,并且有效提高動物的繁殖性能[10-11]。研究表明，無機硒在腸道吸收是被動的，而類似于硒蛋氨酸等有機形式的硒是主動吸收的,有機硒更有利于血液中硒含量穩(wěn)定，維持硒在肌肉的沉積量[12]。而黃粉蟲中的有機硒相比無機硒(亞硒酸鈉)更安全，動物吸收效果更好[13]。此外，黃粉蟲還可提供豐富的粗蛋白[14]及粗纖維物質。

本研究利用經采收后的蛹蟲草培養(yǎng)殘基和富硒黃粉蟲，加以豆粕、生物飼料發(fā)酵劑進行發(fā)酵的方法，制成富硒蟲草發(fā)酵飼料。通過飼料中各成份含量測量及指標測定，進一步優(yōu)化飼料配比及培養(yǎng)條件，很大程度上降低了生產成本，為其在飼料工業(yè)、養(yǎng)殖行業(yè)中規(guī)模化應用奠定了基礎。

1 材料

1.1 實驗對象

蛹蟲草培養(yǎng)殘基：實驗室培養(yǎng)的蛹蟲草子實體采收后，剩余的培養(yǎng)殘基。

黃粉蟲(Tenebriomolitor)：實驗室飼養(yǎng)。

1.2 實驗藥品

環(huán)己烷、硝酸、高氯酸、亞硒酸鈉、磷酸、考馬斯亮藍G-250、正辛醇、丙酮、氫氧化鉀、硫酸、偏釩酸銨、鉬酸銨、鹽酸、高碘酸鈉、醋酸銨、冰醋酸、乙酰丙酮、高碘酸鈉、鼠李糖、苯酚。

1.3 實驗試劑

DAN 試劑(1.0g/L)：此試劑在暗室內配制。稱取DAN(純度95%～98%)200mg加入帶蓋錐形瓶中，加入0.1mol/L 鹽酸200 mL，振搖約15min使其全部溶解。加入約40mL環(huán)己烷，繼續(xù)振蕩5min。將此液倒入塞有玻璃棉(或脫脂棉)的分液漏斗中，待分層后濾去環(huán)己烷層，收集DAN溶液層，反復用環(huán)己烷純化直至環(huán)己烷中熒光降至最低時為止(約純化5～6 次)。將純化后的DAN溶液儲于棕色瓶中，加入約1cm厚的環(huán)己烷覆蓋表層，至冰箱內保存。必要時在使用前再以環(huán)己烷純化一次。

EDTA溶液(0.2mol/L)：稱取EDTA二鈉鹽37g，加水并加熱至完全溶解，冷卻后稀釋至500mL。

考馬斯亮藍G-250溶液：稱取0.10g考馬斯亮藍G-250，溶于50mL 95%乙醇后，加入100mL 85%磷酸，并用水稀釋至1000mL，過濾制得考馬斯亮藍G-250溶液，避光待用。

釩鉬酸銨顯色劑：取偏釩酸銨1.25g，加200mL水，加熱溶解，冷卻后再加入250mL硝酸，另取鉬酸銨25g，加水400mL，加熱溶解，在冷卻條件下，將兩種溶液混合，用水定容至1L，避光保存。

高碘酸鈉試劑：將0.015mol高碘酸鈉溶于1000mL 0.12mol/L的HCL溶液中。

Nash試劑：稱取150g醋酸銨，加3mL冰醋酸，2mL乙酰丙酮，加水定容至1000mL。

2 方法

2.1 蛹蟲草培養(yǎng)殘基處理

選用實驗室中培養(yǎng)蛹蟲草子實體采收后的剩余培養(yǎng)殘基，在60℃烘箱中烘干后，用粉碎機進行粉碎。

2.2 黃粉蟲富硒飼養(yǎng)

2.2.1 黃粉蟲飼養(yǎng)。選取黃粉蟲幼蟲(身長約2cm)，飼喂自配飼料，飼養(yǎng)溫度約為21～23℃，篩糞頻率5～7 天/次。黃粉蟲飼料配方：麥麩70%，玉米粉24%，大豆粉5%，奶粉1%。在黃粉蟲飼料中分別添加三組不同含量無機硒，分別為Se1=15mg/kg，Se2=25mg/kg，Se3=30mg/kg。無機硒采用亞硒酸鈉，將其溶于水中，與飼料攪拌均勻。

2.2.2 硒含量測定。分別取已富硒飼養(yǎng)10、20、30d的黃粉蟲，饑餓3d，速凍致死后，在80℃條件下烘干，密封保存?zhèn)溆?。?.5g樣品，采用二胺基萘熒光光度法，參照GB/T 13883-2008測定硒含量。

2.3 富硒蟲草飼料的制作

2.3.1 不同原料配比的飼料發(fā)酵實驗。蛹蟲草培養(yǎng)殘基和黃豆豆粕共100g，兩者配比分別為培養(yǎng)殘基60g、豆粕40g，培養(yǎng)殘基70g、豆粕30g，培養(yǎng)殘基80g、豆粕20g，培養(yǎng)殘基90g、豆粕10g，培養(yǎng)殘基100g，豆粕0g。各添加10g富硒黃粉蟲(硒含量為0.3mg/kg)，用100mg/kg的生物飼料發(fā)酵劑進行發(fā)酵，水分為30%左右。密封發(fā)酵5～7d，避免陽光直射。

2.3.2 不同富硒方式的飼料發(fā)酵實驗。本實驗分3組：

第一組(不添加硒)：90g蛹蟲草培養(yǎng)殘基，10g黃豆豆粕。分別用60、80、100mg/kg的生物飼料發(fā)酵劑進行發(fā)酵，水分為30%左右。密封發(fā)酵5～7d，避免陽光直射。

第二組(有機硒)：90g蛹蟲草培養(yǎng)殘基，10g富硒黃粉蟲(硒含量為0.3mg/kg)，10g黃豆豆粕。分別用 60、80、100mg/kg的生物飼料發(fā)酵劑進行發(fā)酵，水分為30%左右。密封發(fā)酵5～7d，避免陽光直射。

第三組(無機硒)：90g蛹蟲草培養(yǎng)殘基，亞硒酸鈉(調整硒含量為0.3mg/kg)，10g黃豆豆粕。分別用 60、80、100mg/kg的生物飼料發(fā)酵劑進行發(fā)酵，水分為30%左右。密封發(fā)酵5～7d，避免陽光直射。

2.4 富硒蟲草飼料中主要物質含量測定

2.4.1 粗蛋白含量的測定。稱取0.3g樣品，置于預冷的研缽中，分次加入5mL預冷的0.1mol/L(pH=7)磷酸緩沖液，研磨后轉入離心管中，12000r/min離心10min，上清液為樣品提取液。采用考馬斯亮藍G-250染色法測定粗蛋白含量。

2.4.2 粗纖維含量的測定。將飼料在60℃干燥箱中烘干2h，用粉碎機磨成粉末。粗纖維含量的測定參照GB/T 5009.10-2003。

2.4.3 總磷含量的測定?？偭缀康臏y定采用鉬酸銨分光光度法，參照GB11893-89。

2.4.4 銅含量的測定。銅含量的測定采用原子吸收光譜法，參照GB/T13885-2017。

2.4.5 水分含量的測定

預處理：稱取10g飼料，在130℃干燥箱中烘干10min，烘干結束后，于室溫下冷卻2h以上，然后用粉碎機粉碎。

稱取5g已粉碎好的試樣，采用直接干燥法參照GB/T 6435-2014，通過試樣干燥損失的質量計算水分含量。

2.4.6 蟲草酸含量的測定。取飼料于60℃干燥箱中烘干2h，采用比色法測定蟲草酸含量[15]。

2.4.7 蟲草多糖含量的測定。取飼料于60℃干燥箱中烘干2h，稱取烘干后樣品0.50g，加入20mL水，在微波爐中以中火(P50)處理3.5min(將瓶塞放在瓶口上，但不要塞緊)。將處理過的樣品溶液過濾，取5mL濾液加入50mL離心管中，采用乙醇沉淀法提取蟲草多糖、硫酸-苯酚法[16]測定多糖含量。

2.5 添加不同劑量生物飼料發(fā)酵劑的飼料中pH測定

稱取10g發(fā)酵好的飼料，加100mL蒸餾水，放入4℃冰箱中保存，浸泡24h后取出。過濾取得濾液，用pH計測量濾液的pH值。

3 結果與分析

3.1 黃粉蟲飼養(yǎng)的最適硒添加量及最適飼養(yǎng)天數

在黃粉蟲飼料中添加亞硒酸鈉(硒含量分別為Se1=15mg/kg，Se2=25mg/kg，Se3=30mg/kg)，當飼養(yǎng)時間為10、20、30d時，取黃粉蟲測定富硒量，結果如表1所示。

表1 不同硒添加量的黃粉蟲富硒量

由表1可知，黃粉蟲富硒量隨著添加的無機硒濃度的增高而增加，富集量也與時間呈正相關。從時間上來看，在富硒飼養(yǎng)10d時，體內已富集一定量的硒且前10天的富硒速度最快。在飼養(yǎng)20d時，幼蟲富硒量明顯多于第10d。在飼喂30d時，富硒量仍有增加，但富硒速度減慢。黃粉蟲幼蟲在飼養(yǎng)30天后大多數發(fā)育為成蟲，硒含量大大下降。從硒添加量上來看，黃粉蟲幼蟲富硒范圍局限于15～30 mg/kg的硒添加量，添加量過低時富硒量不明顯,過高則會引起幼蟲大量死亡。當硒的添加量為30mg/kg，飼養(yǎng)天數為30d時，黃粉蟲幼蟲體內富集的硒含量最高為8.95mg/kg，且沒有發(fā)現幼蟲富硒量下降現象。因此該實驗硒的最適添加量為30mg/kg，最適飼養(yǎng)天數為30d。

3.2 飼料主要原料的最佳配比

圖1 不同原料配比對飼料中蟲草多糖的影響

圖2 不同原料配比對飼料中蟲草酸的影響

圖3 不同原料配比對飼料中粗蛋白的影響

圖1～圖3中a、b、c、d、e分別表示飼料中蛹蟲草培養(yǎng)殘基和黃豆豆粕的配比，分別是培養(yǎng)殘基60g、豆粕40g，培養(yǎng)殘基70g、豆粕30g，培養(yǎng)殘基80g、豆粕20g，培養(yǎng)殘基90g、豆粕10g，培養(yǎng)殘基100g，豆粕0g?？芍暳现杏枷x草培養(yǎng)殘基的量越多，飼料中蟲草多糖及蟲草酸含量越高，而粗蛋白含量越低。當飼料中不添加黃豆豆粕時，飼料的粗蛋白含量不符合國家標準。因此，可得出飼料中蛹蟲草培養(yǎng)殘基和黃豆豆粕的最佳配比是培養(yǎng)殘基90g，豆粕10g。

3.3 蟲草飼料中主要成分的測定結果

3.3.1 硒含量的測定結果

圖4 不同生物飼料發(fā)酵劑添加量對3組飼料含量的影響

圖4中圖示1、2、3，分別表示第一組、第二組、第三組飼料。由圖中可知，第一組飼料的硒含量小于第二組、第三組飼料的硒含量，且差值較大。第一組飼料硒含量最大值為0.08mg/kg，第二組和第三組飼料的最大值分別為0.343mg/kg和0.372mg/kg。豬飼料的國家標準硒含量為≦0.5mg/kg。3組飼料硒含量均符合國家標準。因此，在飼料原料中添加無機硒或富硒黃粉蟲，能有效提高飼料中硒的含量。而黃粉蟲中的有機硒相比無機硒(亞硒酸鈉)更安全，動物吸收效果更好。

3.3.2 水分測定結果

圖5 不同生物飼料發(fā)酵劑添加量對3組飼料水分含量的影響

由圖5可知，三組飼料的水分含量差值不大，最大值為11.4%。豬飼料的國家標準水分含量為≦11.5%，3組飼料水分含量均符合國家標準。飼料的水分含量與發(fā)酵時加水量有關，發(fā)酵時使原料的水分含量保持在30%左右，發(fā)酵后的飼料水分含量較適宜。

3.3.3 粗纖維含量測定結果

圖6 不同生物飼料發(fā)酵劑添加量對3組飼料粗纖維含量的影響

由圖6可知，第二組飼料中粗纖維含量明顯高于其它兩組，而第一組和第三組飼料的粗纖維含量相差不大。第二組飼料中粗纖維含量的最大值為52mg/g。豬飼料的國家標準粗纖維含量為<7%，3組飼料粗纖維含量均符合國家標準。第二組飼料加入了富硒黃粉蟲，使飼料的粗纖維含量提高。因此，飼料中添加黃粉蟲可增加粗纖維含量。

3.3.4 粗蛋白含量測定結果

圖7 不同生物飼料發(fā)酵劑添加量對3組飼料粗蛋白含量的影響

由圖7可知，第二組飼料的粗蛋白含量高于其它兩組，粗蛋白含量最大值為140.8mg/g。第一組和第三組飼料粗蛋白含量最大值分別為118.8mg/g和115.1mg/g。豬飼料的國家標準粗纖維含量為≧13%，只有第二組飼料的粗蛋白含量符合國家標準。第二組飼料添加的黃粉蟲的蛋白質含量較高，提高了第二組飼料的粗蛋白含量。因此，飼料中添加黃粉蟲可增加蛋白質含量。

3.3.5 銅含量測定結果

圖8 不同生物飼料發(fā)酵劑添加量對3組飼料銅含量的影響

由圖8可知，3組飼料中銅含量差值不大，銅含量最大值為12.08mg/kg。豬飼料的國家標準銅含量為≦35mg/kg，3組飼料銅含量均符合國家標準。

3.3.6 總磷含量測定結果

圖9 不同生物飼料發(fā)酵劑添加量對3組飼料總磷含量的影響

如圖9所示，3組飼料中總磷含量差值不大，最小值為6.8mg/g，最大值為8mg/g。豬飼料的國家標準總磷含量為≧0.35%，3組飼料總磷含量均符合國家標準。

3.3.7 蟲草酸含量測定結果

圖10 不同生物飼料發(fā)酵劑添加量對硒蟲草飼料蟲草酸含量的影響

由圖10可知，3組飼料中蟲草酸含量無明顯差異，最大值為19.37mg/g。在蛹蟲草子實體采收后，蛹蟲草培養(yǎng)殘基中仍含有一定含量的蟲草酸，經過生物飼料發(fā)酵劑的發(fā)酵，飼料中含有蟲草酸，可使飼喂的動物提高免疫力，使動物具有良好的生長性狀。

3.3.8 蟲草多糖含量測定結果

圖11 不同生物飼料發(fā)酵劑添加量對3組飼料蟲草多糖含量的影響

由圖11可知，3組飼料中蟲草酸含量無明顯差異，最大值為28.47mg/g。

3.3.9 pH值測定結果

圖12 不同生物飼料發(fā)酵劑添加量對3組飼料pH的影響

pH能反應飼料是否得到了很好的保存及其被腐敗菌分解的程度，飼料的pH越低，品質越優(yōu)良。由圖12可知，3組飼料中，當生物飼料發(fā)酵劑的添加量為100mg/kg時，pH都達到最低。因此，生物飼料發(fā)酵劑的最適添加量應為100mg/kg。

4 結論

按不同原料配比(60g培養(yǎng)殘基、40g豆粕，70g培養(yǎng)殘基、30g豆粕，80g培養(yǎng)殘基、20g豆粕，90g培養(yǎng)殘基、10g豆粕，100g培養(yǎng)殘基、0g豆粕)，以飼料中蟲草多糖、蟲草酸和粗蛋白含量為指標，確定飼料的原料最佳配比為90g蛹蟲草培養(yǎng)殘基，10g黃豆豆粕和10g富硒黃粉蟲(硒含量為0.3mg/kg)。再按不同富硒方式、不同量(60、80、100mg/kg)生物飼料發(fā)酵劑進行發(fā)酵實驗，確定了生物飼料發(fā)酵劑的最佳添加量為100mg/kg。也就是說，本研究新研發(fā)的富硒蟲草飼料的最佳配方為：90g蛹蟲草培養(yǎng)殘基，10g黃豆豆粕和10g富硒黃粉蟲(硒含量為0.3mg/kg)，生物飼料發(fā)酵劑含量100mg/kg。此時，飼料中硒、粗蛋白、粗纖維、總磷、銅、水分含量均符合豬飼料國家標準含量，明顯看出采用富硒黃粉蟲的有機富硒方式的優(yōu)點，且保留了一定量的蛹蟲草活性物質(蟲草多糖含量為28.47mg/g，蟲草酸含量為19.37mg/g)，在飼料工業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)領域均有廣闊的應用前景和經濟價值。