菌糠飼料開發(fā)及其在反芻動物生產(chǎn)中應(yīng)用的研究進(jìn)展

王宇，李晗，高景，高思，齊智利

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，武漢 430070）

據(jù)中國食用菌統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國菌糠產(chǎn)量在2010年就已經(jīng)突破3 000萬t，而到了2017年，僅是湖北省產(chǎn)生的菌糠就超過了500萬t。雖然我國每年都有大量菌糠作為食用菌的副產(chǎn)物產(chǎn)生，但只有少部分能被合理利用[1]。焚燒菌糠會造成空氣污染[2]，露天堆積又容易滋生致病菌污染土壤和水源[3]。因此如何對菌糠進(jìn)行無害化處理，做到變廢為寶成為當(dāng)下熱門課題。

目前國內(nèi)外研究結(jié)果顯示，廢棄菌糠的合理利用途徑主要有制作有機(jī)肥料[4]、沼氣池原料[5]、土壤改良修復(fù)[6]、制作生物質(zhì)燃料[7]、制作畜禽飼料[8]等，其中以畜禽飼料制作途徑研究時間最長，應(yīng)用最廣。

1 菌糠的定義及其理化性質(zhì)

1.1 食用菌菌糠

食用菌菌糠是食用菌生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物，由于不同食用菌生長所需的培養(yǎng)基組成不同，菌糠的成分組成也有較大的差異[9]（表1）。一般來說，菌糠不僅是廢棄的食用菌培養(yǎng)基，還包括部分采摘后殘留的食用菌菌絲[10]。

表1 常規(guī)菌糠的原料組成

1.2 菌糠理化性質(zhì)

因受培養(yǎng)基原料的影響，菌糠的顏色和粒徑大小并不固定，質(zhì)地疏松形似泥土。菌糠有機(jī)質(zhì)可占40%～60%，含水率30%～50%，pH接近中性（6.0～8.0），C/N比在30∶1以下[11]。菌糠疏松的質(zhì)地有利于保持營養(yǎng)物質(zhì)和水分不流失，再加上較高的有機(jī)質(zhì)含量，為其資源化利用提供了基礎(chǔ)。適宜的C/N比是為了保證培養(yǎng)食用菌的生物固氮作用順利進(jìn)行，有研究顯示C/N比超過30∶1時，微生物的生物固氮作用受到抑制[12]。菌糠多顯中性，含水量較高，再加上含有未收割干凈的菌絲體，很容易滋生細(xì)菌。

1.3 菌糠的營養(yǎng)價值

食用菌的生物固氮作用和酶解作用會使培養(yǎng)基的營養(yǎng)價值產(chǎn)生很大變化。培養(yǎng)基本身因為粗蛋白、粗脂肪含量低，粗纖維含量很高，再加上適口性較差而不能作為畜禽飼料使用。培養(yǎng)食用菌后，培養(yǎng)基中大部分營養(yǎng)物質(zhì)被食用菌吸收，其中約2/3被食用菌自身利用，剩余部分會被儲存到菌糠中[10]。經(jīng)過食用菌的生物固氮作用和酶的降解作用后，粗蛋白、粗脂肪含量會有所升高，而粗纖維含量會顯著下降。有研究對杏鮑菇栽培前后進(jìn)行電鏡掃描分析，掃描結(jié)果如圖1所示，可以看出未經(jīng)食用菌栽培的培養(yǎng)基呈致密結(jié)構(gòu)，而經(jīng)過杏鮑菇栽培后的菌糠表面出現(xiàn)了很多微觀孔洞、溝壑和褶皺[13]。這說明食用菌的酶解作用會使部分木質(zhì)素降解，增大菌糠表面的吸附面積，使其更容易被消化吸收。菌糠的營養(yǎng)特性受食用菌種類影響，常見菌糠的常規(guī)營養(yǎng)成分見表2[14]。

表2 常見菌糠常規(guī)營養(yǎng)成分 單位：%

圖1 杏鮑菇菌糠的掃描電鏡照片

2 菌糠飼料

2.1 普通菌糠飼料

普通菌糠飼料是將廢棄菌糠干燥粉碎過篩后制成的飼料，在畜禽生產(chǎn)中得到了一定應(yīng)用。李浩波等用平菇菌糠代替10%～30%日糧，發(fā)現(xiàn)使用菌糠飼料能降低飼料成本，提高經(jīng)濟(jì)效益[15]。潘軍等用白靈菇菌糠代替20%～60%麥秸，發(fā)現(xiàn)其對肉牛采食量和日增重有促進(jìn)作用[16]。姜殿文等用金針菇菌糠代替15%精料，試驗結(jié)果肉牛日增重增加，飼料成本降低[17]。但相關(guān)研究顯示，普通菌糠飼料雖然經(jīng)過了食用菌的生物固氮作用和酶解作用，可是飼料中還是含有許多難以被畜禽消化吸收的纖維素和抗?fàn)I養(yǎng)因子，而且由于菌糠中含有少量菌絲體，再加上其顯中性，含水量較高，所以容易發(fā)生霉變，不易長期保存利用。

2.2 菌糠發(fā)酵飼料

菌糠發(fā)酵飼料是在普通發(fā)酵飼料的基礎(chǔ)上添加復(fù)合菌和酶制劑經(jīng)過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的發(fā)酵料。田娟等發(fā)現(xiàn)進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵后的菌糠營養(yǎng)水平顯著提升，和普通菌糠飼料相比，菌糠發(fā)酵料更有成為畜禽飼料的潛力[18]。馬純艷等研究發(fā)現(xiàn)接種熱帶假絲酵母后的菌糠粗蛋白含量顯著增加[19]。李志香等報道，經(jīng)過大型真菌和酵母菌的發(fā)酵處理后，菌糠發(fā)酵料的粗蛋白含量會升高到20%以上[20]。菌糠發(fā)酵飼料的相關(guān)研究顯示，微生物發(fā)酵會進(jìn)一步降解菌糠中的纖維素等難以利用的成分，提高其粗蛋白含量并降低pH值，使菌糠在具有更高營養(yǎng)價值的同時又延長了保存時間。

3 菌糠飼料在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 對肉牛生產(chǎn)性能的影響

有研究結(jié)果顯示，菌糠的適口性和一般飼料相似，飼喂菌糠并不會降低肉牛生產(chǎn)性能，反而對日增重有促進(jìn)作用，進(jìn)而降低飼料成本，提高生產(chǎn)效益[21,22]。但也有研究顯示，在肉牛日糧中過量使用菌糠會降低采食量，進(jìn)而影響日增重。Adamovic等發(fā)現(xiàn)用平菇菌糠代替17%日糧時肉牛日增重顯著降低。該試驗的前期研究還發(fā)現(xiàn)隨著菌糠替代日糧比例的增加，采食量有降低的趨勢，當(dāng)替代量超過17%時，肉牛會停止采食[23]。

與普通菌糠飼料相似，使用菌糠發(fā)酵飼料也可降低飼料成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。劉玉等用發(fā)酵菌糠分別替代17%～29%精料飼喂西雜公牛，結(jié)果顯示與對照組相比，試驗組的日增重都出現(xiàn)了不顯著的下降。但由于降低了飼料成本，用菌糠代替23%精料時經(jīng)濟(jì)效益比對照組高16.11%[24]。Shinekhuu等用發(fā)酵金針菇菌糠替代部分稻草飼喂韓牛，結(jié)果對日增重沒有顯著影響[25]。Kim等用發(fā)酵杏鮑菇菌糠替代50%日糧后發(fā)現(xiàn)對韓牛的生長性能、胴體品質(zhì)沒有顯著影響，但可以顯著降低成本[26]。

3.2 對奶牛生產(chǎn)性能的影響

菌糠飼料對奶牛生產(chǎn)性能的影響主要體現(xiàn)在產(chǎn)奶量、高產(chǎn)時間和乳品質(zhì)等方面。研究結(jié)果顯示，用菌糠替代部分精料或粗料并不會對奶牛生產(chǎn)性能產(chǎn)生顯著影響，但會使飼料成本降低，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。徐延生等[27]用平菇菌糠代替5%～10%精料飼喂荷斯坦牛，齊永玲等[28]用菌糠代替40%苜蓿干草（總量2.5kg）飼喂荷斯坦牛，結(jié)果顯示對產(chǎn)奶量和乳品質(zhì)都沒有顯著影響，且都提高了經(jīng)濟(jì)效益。還有研究結(jié)果顯示菌糠飼料有延長奶牛高產(chǎn)時間的作用[29～31]。

對菌糠在奶牛日糧中最佳添加比例的研究顯示，添加量為精料的5%～12.5%時效果較佳。趙華等分別用平菇菌糠代替5%、10%和15%的精料飼喂德系荷斯坦牛，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，5%和10%替代組的產(chǎn)奶量沒有顯著變化但經(jīng)濟(jì)效益增加，而15%替代組產(chǎn)奶量下降6%（P＜0.05）[32]。劉多才用1～3kg的發(fā)酵菌糠等量替代精料，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)奶量和乳品質(zhì)下降（P＞0.05），精料中添加12.5%～25%發(fā)酵菌糠的經(jīng)濟(jì)效益高于對照組，而37.5%添加組低于對照組[33]。劉志芳等用1～3kg杏鮑菇菌糠等量替代精料，結(jié)果顯示在精料中添加菌糠低于22%時不會對奶牛產(chǎn)奶性能和經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生顯著影響[34]。

3.3 對瘤胃發(fā)酵的影響

菌糠飼料對反芻動物瘤胃發(fā)酵的影響主要體現(xiàn)在瘤胃pH值、揮發(fā)性脂肪酸、氨態(tài)氮等方面。瘤胃pH值是反映瘤胃環(huán)境的重要指標(biāo)，能影響揮發(fā)性脂肪酸的組成。揮發(fā)性脂肪酸在反芻動物體內(nèi)最基本的作用是提供能源[35]。瘤胃微生物能將底物發(fā)酵產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸，而揮發(fā)性脂肪酸可以進(jìn)行一系列生物合成和能量代謝[36]。乙酸能通過檸檬酸循環(huán)參與脂肪酸的合成或為反芻動物提供能源[37]，丙酸能通過糖異生作用供能，而丁酸在很多情況下會被首先利用[38]。

鄧思川等用人工瘤胃法對不同處理的真姬菇菌糠進(jìn)行體外培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)菌糠飼料對瘤胃pH值沒有顯著影響[39]。張瑩瑩用菌糠飼料替代全部日糧飼喂晉南瘺管牛，結(jié)果顯示試驗組瘤胃液pH值、氨態(tài)氮、總揮發(fā)性脂肪酸等指標(biāo)都顯著低于對照組。試驗組牛瘤胃液纖維酶、蛋白酶和淀粉酶活性均有不同程度降低，其中淀粉酶活性顯著降低[40]。陳坤明用香菇菌糠分別替代3%、7%、10%精料飼喂安格斯牛，發(fā)現(xiàn)菌糠的使用對瘤胃pH值沒有顯著影響。和對照組相比，7%和10%替代組的總揮發(fā)性脂肪酸含量以及乙酸和丁酸含量顯著增加，丙酸有增加的趨勢，但并不顯著[41]。

3.4 對免疫功能的影響

潘軍用菌糠分別替代20%、40%、60%麥秸飼喂肉牛，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，三個試驗組的白細(xì)胞數(shù)都有不同程度的降低，20%和40%替代組達(dá)到了顯著水平，但仍處于正常范圍之內(nèi)[42]。而對血漿生化指標(biāo)的測定發(fā)現(xiàn)，40%和60%替代組的總膽固醇在試驗45d和60d顯著高于對照組[43]。說明飼喂菌糠對肉牛免疫功能沒有負(fù)面影響。齊永玲等[28]用菌糠代替40%苜蓿干草（總量2.5kg）飼喂荷斯坦牛，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，試驗組血清膽固醇升高12.75%，尿素氮升高10.81%，都達(dá)到顯著水平，谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶分別升高4.60%和3.05%，但差異不顯著。谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶都可以在一定程度上反映肝臟功能，試驗組兩種酶的含量雖有上升趨勢但也沒超過正常范圍，說明用菌糠飼料不會對奶牛的免疫力和肝臟功能造成不利影響。魏濤分別用發(fā)酵前后的杏鮑菇菌糠替代30%精料飼喂日本和牛，發(fā)現(xiàn)兩種飼料都不會對血液生化指標(biāo)產(chǎn)生顯著影響，而飼喂發(fā)酵菌糠還會使總蛋白顯著增加。試驗說明飼喂杏鮑菇菌糠不會損傷肉牛免疫功能，而且發(fā)酵后的杏鮑菇菌糠還能提高肉牛免疫力[44]。

4 菌糠飼料的發(fā)展前景

大量研究顯示菌糠及其發(fā)酵產(chǎn)品不僅不會對反芻動物生產(chǎn)性能、瘤胃發(fā)酵和免疫功能產(chǎn)生不利影響，還能降低飼料成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，可以作為反芻動物飼料使用。但在目前的反芻動物生產(chǎn)實踐中，菌糠飼料還沒有得到大規(guī)模推廣應(yīng)用?，F(xiàn)在的當(dāng)務(wù)之急，就是做到菌糠飼料的規(guī)范化生產(chǎn)，對不同品種菌糠飼料的營養(yǎng)價值進(jìn)行評定并確定其在反芻動物不同階段飼料中的最佳添加方式和添加比例，以實現(xiàn)菌糠飼料在反芻動物生產(chǎn)中的大規(guī)模推廣應(yīng)用。