Chinese Journal of Animal Nutrition >

2024 , Vol. 36 >Issue 12: 8110 - 8125

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.692

RESEARCH PAPER

Effects of Fermentation Temperature and Time on Fermentation Quality of Pleurotus eryngii Substrate

  • LIU Bo , 1 ,
  • LIN Lingzhu 2, * ,
  • DU Yunlong 2 ,
  • YANG Xiaoxue 2 ,
  • LIU Yutong 2 ,
  • FANG Shibin 2 ,
  • GENG Chunyin , 2, ** ,
  • YANG Lianyu , 1, **
Expand
  • 1 College of Animal Science and Technology, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China
  • 2 College of Agriculture, Yanbian University, Yanji 133000, China
**GENG Chunyin, professor, E-mail: ;
YANG Lianyu, professor, E-mail:

*Contributed equally

Received date: 2024-06-14

  Online published: 2024-12-12

Fold

Abstract

The purpose of this study was to investigate the effects of different fermentation temperatures and time on the fermentation quality of Pleurotus eryngii substrate, and to determine the optimum fermentation time at different fermentation temperatures by the analysis of membership function. This test is based on the annual climatic temperature conditions (at ≥0 ℃) in Jilin Province, five fermentation temperatures were designed, they were (4±1) ℃ (T1 group), (10±1) ℃ (T2 group), (16±1) ℃ (T3 group), (22±1) ℃ (T4 group), (28±1) ℃ (T5 group), respectively. Bacillus subtilis, Lactobacillus No. 1 and Fubon active yeast were mixed to ferment the Pleurotus eryngii substrate under the above designed temperatures. The fermented spent mushroom substrate samples were collected at 0, 5, 15, 30, 45, 60, 75 and 90 days of fermentation to carry the sensory evaluation, the determination of conventional nutritional component contents and fermentation quality indexes, and membership function was used to comprehensively evaluate the fermentation effect. The test results showed as follows: 1) at the end of fermentation at 90 days, there was no deterioration of the fermented spent mushroom substrate in all groups. 2) Compared with the unfermented spent mushroom substrate, the pH of spent mushroom substrate fermented at different temperatures decreased to below 4.2 at the 30 days after fermentation, and then began to stabilize. Under each fermentation temperature, the lactic acid content of the fermented spent mushroom substrate had significantly change with the extension of fermentation time (P<0.05), while the acetic acid content of the fermented spent mushroom substrate changed in a quadratic curve of first rising, then decreasing and then rising with the extension of fermentation time (P<0.05). 3) The contents of ether extract and crude protein in fermented spent mushroom substrate increased significantly with the extension of fermentation time (P<0.05); under different fermentation temperatures, the contents of neutral detergent fiber and acid detergent fiber decreased linearly with the extension of fermentation time (P<0.05); at the same fermentation time, fermentation temperature had no significant effect on the contents of neutral detergent fiber and acid detergent fiber of fermented spent mushroom substrate (P>0.05). 4) Membership function analysis showed that, the fermentation began to stabilize after 30 d in T1 group; from 30 to 60 days after fermentation, T2 group in the stable fermentation stage; the T3 group was in a suitable fermentation period at the 30 days of fermentation; both T4 and T5 groups showed better fermentation at 5 d days of fermentation. In conclusion, the Pleurotus eryngii substrate is suitable for fermentation at normal temperature (≥0 ℃) in the annual climate state of Jilin Province, and can reach a high fermentation level when fermented under (4±1) ℃ at 30 days, (10±1) ℃ for more than 15 days, (16±1) ℃ for more than 5 days, (22±1) ℃ and (28±1) ℃ for 5 days, and can be fermented and preserved for at least 90 days under fully sealed state.

Key words： Pleurotus eryngii substrate; fermentation time; fermentation temperature; membership function

Cite this article

LIU Bo , LIN Lingzhu , DU Yunlong , YANG Xiaoxue , LIU Yutong , FANG Shibin , GENG Chunyin , YANG Lianyu . Effects of Fermentation Temperature and Time on Fermentation Quality of Pleurotus eryngii Substrate[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024 , 36(12) : 8110 -8125 . DOI: 10.12418/CJAN2024.692

食用菌菌糠富含一定的营养物质,可直接晾晒或烘干后作为粗饲料饲喂反刍动物等,但由于菌糠自身营养结构特性,粗纤维含量较高,且新鲜菌糠因含水量较大而易霉变,保存周期短,难以提升其利用价值[1]。而利用微生物发酵处理菌糠,可降解菌糠中部分抗营养因子,提高其营养价值和适口性,延长保存期[2]。吉林省杏鲍菇菌糠多是工厂化生产,不仅产量多,而且产地集中,更适合于饲料化开发。目前,吉林省杏鲍菇菌糠多被废弃或是用作肥料,不仅造成了资源的浪费,还容易污染环境。为了将其饲料化开发及利用,本试验围绕杏鲍菇菌糠的发酵展开研究。
目前用于发酵饲料的益生菌种类多为乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢杆菌等[3-4]。乳酸菌作为动物肠道中具有重要生理功能的菌群,饲喂后可调节动物肠道菌群,提高其免疫力和生长性能,乳酸菌经厌氧发酵后产生的乳酸可降低饲料pH,改善饲料的适口性,延长贮存时间[5]。酵母菌在发酵过程中产生的酶可将饲料中的大分子养分水解成小分子养分,进而提高饲料的利用率[6]。枯草芽孢杆菌在发酵过程中可将饲料原料中的大分子蛋白质分解成小分子多肽,促进动物机体对蛋白质的吸收[7]。研究表明,菌糠经微生物发酵后,其颜色、质地、气味和适口性等都会发生改变,与未发酵菌糠相比更适合应用于动物饲粮中[8]。各类菌糠具有作为非常规饲料资源开发价值的潜力,但其瘤胃发酵效果存在显著差异[9]。目前,吉林省菌糠的处理利用方式(如用作燃料)效率较低,随着吉林省食用菌种植产业规模的扩大,推动菌糠综合利用的高质量发展、使菌糠变废为宝对农业的增收及资源良性循环起到至关重要的作用[10]。
本课题组前期已经通过试验发现,乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢杆菌对杏鲍菇菌糠的发酵质量具有一定的积极影响。本研究以此为基础,模拟吉林省地区的全年气候温度条件(≥0 ℃时),从感官评定、发酵指标和营养指标等角度探究不同发酵温度和时间对杏鲍菇菌糠发酵质量的影响,并结合隶属函数进行综合分析,针对不同季节制定出专用发酵方案,以实现节约发酵时间、提高发酵质量、增强饲料营养价值和可利用性的目的,为今后实践中微生物发酵菌糠生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 杏鲍菇菌糠

本试验所使用的杏鲍菇菌糠初始水分含量为53%,主要成分为木屑、玉米芯、甜菜渣和大豆秸秆等。

1.1.2 发酵菌种

本试验所用枯草芽孢杆菌(菌种编号为CICC 10071)、乳酸菌1号、福邦活性酵母菌均为本实验室保存菌种。各菌种培养基成分参考冯鑫等[11],培养基配制完成后,均在121 ℃高压灭菌20 min,并在无菌通风橱中冷却至室温后备用。将保存于超低温冰箱中的试验菌种取出置于4 ℃冰箱内缓慢解冻,以4%比例分别接种于对应液体摇菌管,于160 r/min 37 ℃恒温培养摇床中活化2代,每代培养12 h。活化后的菌株以相同的接种比例接种于250 mL三角瓶液体培养基,于相同培养条件下培养24 h[12]。按照实验室前人摸索的最佳活菌数制备枯草芽孢杆菌(活菌数为2.5×108 CFU/g)、乳酸菌(活菌数为2.5×107 CFU/g)、福邦活性酵母菌菌悬液(活菌数为2.5×105 CFU/g)菌悬液。

1.2 试验方法

将上述枯草芽孢杆菌、乳酸菌1号、福邦活性酵母菌菌悬液等比例混合,按照菌糠质量10%的接种量均匀喷洒到菌糠中,并加入适量纯化水将含水量调制到60%,充分混匀后装入带有单项排气阀的发酵袋中进行密封排气,每袋5 kg。根据吉林省气候条件,设定5个发酵温度,分别为(4±1) ℃、(10±1) ℃、(16±1) ℃、(22±1) ℃、(28±1) ℃,依次命名为低温组(T1组)、较低温组(T2组)、中温组(T3组)、中高温组(T4组)、高温组(T5组),放入设定发酵温度的恒温发酵箱中进行发酵,于发酵0、5、15、30、45、60、75、90 d时打开不同发酵温度下发酵杏鲍菇菌糠的袋子,充分混合并取样,各发酵温度下每个时间点取3袋,对发酵菌糠进行感官评定和常规营养成分、发酵品质测定。

1.3 测定指标

1.3.1 感官评定

发酵菌糠无专用感官评价方法,故参考德国农业协会对青贮饲料的评价标准[13]。挑选3名动物科学系同学经培训合格后上岗,从气味、色泽、质地3个方面各自对发酵菌糠进行评分后对分数取平均分,然后再按得分分为优良(16~20分)、尚可(10~15分)、中等(5~9分)、腐败(0~4分)4个等级进行感观评定。

1.3.2 发酵品质指标测定

采用四分法取出20 g发酵菌糠,放入密封袋中并向其注入180 mL的蒸馏水,在4 ℃下静置24 h充分浸提后过滤制成浸提液。利用pH计测定浸提液的pH;采用比色法测定浸提液中氨态氮(NH3-N)含量[14];参考杨平平等[15]的方法测定浸提液中乳酸(LA)含量;使用气相色谱仪测定浸提液中乙酸(AA)和丙酸(PA)含量。

1.3.3 常规营养成分含量测定

发酵菌糠中粗蛋白质(CP)含量使用FOSS 8400全自动凯氏定氮仪进行测定,其余的常规指标如干物质(DM)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、粗灰分(Ash)含量根据国际标准AOAC(2000)[16]进行测定。

1.3.4 纤维素酶(CL)活力测定

称取0.1 g发酵菌糠,加入1 mL提取液,进行冰浴匀浆,4 ℃下8 000×g离心10 min,取上清液,置冰上待测。使用上海酶联生物科技有限公司生产的试剂盒,利用酶标仪测定CL活力,具体操作按照相关说明书进行。

1.3.5 隶属函数值计算

采用隶属函数法综合评价不同发酵条件下杏鲍菇菌糠的发酵质量,其中EE、CP、DM、LA、AA、PA含量和CL活力为正向指标,NDF、ADF、Ash、NH3-N含量和pH为负向指标[17]。
根据如下公式计算各指标的隶属函数值,并通过对各指标的隶属函数值累加求平均值计算出综合得分,综合评价发酵杏鲍菇菌糠的发酵品质。
Ux(+)=(Xij-Ximin)/(Ximax-Ximin);
Ux(-)=1-Ux(+)。
式中:Ux(+)为正向指标的隶属函数值;Ux(-)为负向指标的隶属函数值;Xij为某样品某指标测定值;Ximax为某样品某指标最大测定值;Ximin为某样品某指标最小测定值。

1.4 统计分析

采用Excel 2007软件对数据进行预处理,SPSS 22.0软件进行单因素方差分析,Duncan氏法进行多重比较,并将不同发酵温度和时间下杏鲍菇菌糠的发酵品质指标、常规营养成分含量进行线性(L)和二次曲线(Q)比较,P<0.05表示差异显著,P>0.05表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 不同发酵条件下发酵菌糠的感官评定等级

由表1可知,发酵5 d时,T1组的感官评定等级为中等,T2组为尚可,T3、T4、T5组为优良;发酵15 d时,T1、T2和T5组的感官评定等级为尚可,T3和T4组为优良;发酵30 d时,T1、T2和T3组的感官评定等级为优良,T4和T5组为尚可;发酵45 d时,T1和T2组的感官评定等级为优良,T3、T4组为尚可,T5组为中等;发酵60 d时,5个发酵温度下的发酵菌糠的感官评定等级均为尚可。在90 d结束发酵时,5个发酵温度下的发酵菌糠均无腐败变质现象。
表1 不同发酵条件下发酵菌糠的感官评定等级

Table 1 Sensory evaluation grade of fermented spent mushroom substrate under different fermentation conditions

组别
Groups		 评定指标
Evaluation
index		 发酵时间Fermentation time/d
5 15 30 45 60 75 90
T1 气味Smell 2 7 10 10 9 9 9
质地Quality 4 4 4 4 4 4 4
色泽Color 2 2 2 2 2 2 2
得分Score 8 13 16 16 15 15 15
等级Grade 中等 尚可 优良 优良 尚可 尚可 尚可
T2 气味Smell 5 8 11 12 8 8 8
质地Quality 4 4 4 4 4 4 4
色泽Color 2 2 2 2 2 2 2
得分Score 11 14 17 18 14 14 14
等级Grade 尚可 尚可 优良 优良 尚可 尚可 尚可
T3 气味Smell 12 11 10 8 8 8 8
质地Quality 4 4 4 4 4 4 4
色泽Color 2 2 2 2 2 2 2
得分Score 18 17 16 14 14 14 14
等级Grade 优良 优良 优良 尚可 尚可 尚可 尚可
T4 气味Smell 13 10 7 9 9 10 10
质地Quality 4 4 4 4 4 4 4
色泽Color 2 2 2 1 1 1 1
得分Score 19 16 13 14 14 15 15
等级Grade 优良 优良 尚可 尚可 尚可 尚可 尚可
T5 气味Smell 12 8 9 10 7 10 10
质地Quality 4 4 4 4 4 4 4
色泽Color 2 2 1 1 1 1 1
得分Score 18 14 14 15 15 15 15
等级Grade 优良 尚可 尚可 尚可 尚可 尚可 尚可

2.2 不同发酵条件下发酵菌糠的发酵品质

由表2可知,杏鲍菇菌糠经不同程度的发酵后,与未发酵菌糠相比,其在不同温度下发酵不同时间后pH均显著降低(P<0.05);T1和T2组的pH在发酵30 d时下降至4.2以下,T3组在发酵15 d时降至4.2以下,T4和T5组在发酵5 d时降至4.2以下;发酵90 d时,T1组的pH显著高于其他发酵温度(P<0.05);发酵5~45 d和75 d时,发酵菌糠pH随着发酵温度的升高逐渐下降;T2、T3和T4组的pH随着发酵时间的延长呈线性下降(P<0.05),T1和T5组的pH随着发酵时间的延长呈先降低后升高的二次曲线变化(P<0.05)。
表2 不同发酵条件下发酵菌糠的pH

Table 2 pH of fermented spent mushroom substrate under different fermentation conditions

项目
Items		 发酵时间Fermentation time/d 均值
标准误
SEM		 P值P-value
处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
0 5 15 30 45 60 75 90
组别
Groups		 T1 5.19A 4.99Ba 4.62Ca 3.75Da 3.62Ea 3.53Fb 3.63Ea 3.62Ea 0.136 <0.001 <0.001 <0.001
T2 5.19A 4.91Ba 4.22Cb 3.66DEb 3.58DEa 3.72Da 3.54Eb 3.19Fd 0.139 <0.001 <0.001 <0.001
T3 5.19A 4.58Bb 3.97Cc 3.44Dc 3.44Db 3.45Db 3.40Dc 3.26Ebc 0.136 <0.001 <0.001 <0.001
T4 5.19A 4.18Bc 3.84Ccd 3.35Dd 3.34Dc 3.32Dc 3.32Dd 3.25Ec 0.132 <0.001 <0.001 <0.001
T5 5.19A 3.98Bd 3.72Cd 3.32Dd 3.24Ed 3.14Fd 3.28DEd 3.31DEb 0.134 <0.001 <0.001 <0.001
均值标准误SEM — 0.107 0.087 0.047 0.039 0.053 0.036 0.041
P值P-value 处理Treatment — <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
线性Linear — <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
二次Quadratic — 0.062 0.004 0.026 0.255 <0.001 0.017 <0.001

同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05);同行数据肩标不同大写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。

Data in the same column with different lowercase letters on the shoulder indicate a significant difference (P<0.05); data in the same row with different capital letters on the shoulder indicate a significant difference (P<0.05). The same as below.

由表3可知,杏鲍菇菌糠在不同温度下随着发酵时间的延长,NH3-N含量均显著升高(P<0.05);各组发酵菌糠的NH3-N含量均随着发酵温度的升高呈线性上升(P<0.05);T1组的NH3-N含量在发酵60 d时达到最高,之后稍有下降,并趋于平稳状态;T2~T5组的NH3-N含量随着发酵时间的延长呈先升高后降低的二次曲线变化(P<0.05)。各发酵温度下的发酵菌糠的LA含量随着发酵时间的延长均有显著变化(P<0.05);发酵5~15 d时,发酵菌糠的LA含量随着发酵温度的上升呈线性上升(P<0.05);发酵30~75 d时,发酵菌糠的LA含量随着发酵温度的上升呈先升高后降低的二次曲线变化(P<0.05);发酵90 d时,各组LA含量无显著差异(P>0.05)。发酵5、30和75 d时,发酵菌糠的AA含量随着发酵温度的升高呈线性升高(P<0.05);发酵45和90 d时,发酵菌糠的AA含量随着发酵温度的升高呈先降低后升高的二次曲线变化(P<0.05);T1~T4组的AA含量随着发酵时间的延长均呈先升高后降低再升高的二次曲线变化(P<0.05)。发酵5 d时,发酵菌糠PA含量随着发酵温度的升高呈线性升高(P<0.05);发酵15和60 d时,发酵菌糠PA含量随着发酵温度的升高呈先升高后降低的二次曲线变化(P<0.05);T2组的PA含量随着发酵时间的延长呈先升高后降低的二次曲线变化(P<0.05)。
表3 不同发酵条件下发酵菌糠的NH3-N和有机酸含量

Table 3 NH3-N and organic acid contents of fermented spent mushroom substrate under different fermentation conditions %

项目
Items		 发酵时间Fermentation time/d 均值
标准误
SEM		 P值P-value
处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
0 5 15 30 45 60 75 90
氨态氮
NH3-N		 组别
Groups		 T1 2.71D 3.21CDc 3.46Cc 3.47Cb 4.08Bab 5.13Ae 5.10Ad 4.89Ac 0.190 <0.001 <0.001 0.393
T2 2.71G 3.29Fc 3.63Ebc 3.94Db 4.13Db 5.34Bd 5.85Ac 4.92Cc 0.209 <0.001 <0.001 <0.001
T3 2.71E 3.74Dbc 3.99CDabc 4.16CDb 4.36Cb 5.62Ac 5.81Ac 5.00Bc 0.206 <0.001 <0.001 0.003
T4 2.71D 4.33Cab 4.42Cab 4.43Cab 4.83Cb 5.99ABb 6.28Ab 5.43Bb 0.018 <0.001 <0.001 0.001
T5 2.71D 4.59Ca 4.80BCa 5.34ABCa 6.53ABa 6.61ABa 6.87Aa 5.92ABCa 0.315 0.001 <0.001 0.008
均值标准误SEM — 0.166 0.163 0.206 0.343 0.140 0.164 0.114
P值
P-value		 处理
Treatment		 — 0.003 0.020 0.023 0.107 <0.001 <0.001 <0.001
线性
Linear		 — <0.001 0.001 0.002 0.020 <0.001 <0.001 <0.001
二次
Quadratic		 — 0.535 0.618 0.458 0.173 <0.001 0.692 0.013
乳酸LA 组别
Groups		 T1 12.04BC 10.95CDd 7.93Eb 13.36Bd 12.61BCd 13.52Be 9.42DEd 29.90A 1.345 <0.001 <0.001 <0.001
T2 12.04E 16.14CDcd 12.67Eb 18.42BCb 15.37Dc 18.62BCc 20.50Bc 35.60A 1.474 <0.001 <0.001 <0.001
T3 12.04G 21.97DEab 19.43EFab 27.05BCa 15.82FGbc 23.78CDb 30.47Ba 34.76A 1.520 <0.001 <0.001 0.055
T4 12.04C 26.05ABb 30.97ABa 19.30BCb 19.13BCa 25.71ABa 29.83ABa 34.50A 1.832 0.013 0.005 0.699
T5 12.04C 39.03Aa 36.41Aa 16.12Cc 16.75Cb 15.69Cd 24.74Bb 32.61A 2.194 <0.001 0.744 0.113
均值标准误SEM — 2.750 3.505 1.252 0.582 1.259 2.077 0.727
P值
P-value		 处理
Treatment		 — <0.001 0.016 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 0.062
线性
Linear		 — <0.001 0.001 0.012 <0.001 <0.001 <0.001 0.310
二次
Quadratic		 — 0.192 0.762 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 0.012
乙酸AA 组别
Groups		 T1 2.73D 2.81Dd 4.37Bbc 3.13CDd 4.02BCb 3.96BC 4.75Bb 8.32Ab 0.440 <0.001 <0.001 <0.001
T2 2.73C 5.00Bbc 5.13Bb 2.58Cd 3.30Cc 5.19B 4.34Bb 6.30Ac 0.330 <0.001 <0.001 0.012
T3 2.73D 5.24Ac 3.87BCc 3.98BCc 2.98CDc 4.22BC 5.29Ab 6.19Ac 0.298 <0.001 <0.001 0.008
T4 2.73D 6.99Ab 5.20BCb 6.01Bb 2.94Dc 4.63C 5.94Bb 7.43Abc 0.422 <0.001 <0.001 0.018
T5 2.73E 9.10ABa 7.25Ca 7.02Ca 5.34Da 4.89D 8.05BCa 9.63Aa 0.566 <0.001 <0.001 0.260
均值标准误SEM — 0.706 0.391 0.569 0.305 0.205 0.468 0.446
P值
P-value		 处理
Treatment		 — <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 0.372 0.021 0.004
线性
Linear		 — <0.001 <0.001 <0.001 0.007 0.381 0.004 0.019
二次
Quadratic		 — 0.150 <0.001 0.002 <0.001 0.742 0.057 <0.001
丙酸PA 组别
Groups		 T1 2.04D 1.93DEd 2.04Dc 2.26Cc 2.50AB 2.61Ab 1.81E 2.41BC 0.071 <0.001 <0.001 0.005
T2 2.04E 3.10Cc 4.07Aa 3.76ABa 3.22BC 2.81CDa 2.47DE 2.47DE 0.172 <0.001 0.088 <0.001
T3 2.04F 3.63Ab 3.15Bb 2.34Ec 2.53D 2.75Cab 2.23EF 2.19EF 0.132 <0.001 <0.001 <0.001
T4 2.04F 4.10Aa 2.15EFc 2.26CDEc 2.43B 2.38BCc 2.30CD 2.22DE 0.160 <0.001 <0.001 0.133
T5 2.04C 4.05Aa 2.13Cc 2.64BCb 2.47BC 2.39BCc 2.36BC 2.80B 0.159 <0.001 0.285 0.625
均值标准误SEM — 0.267 0.265 0.192 0.116 0.061 0.093 0.098
P值
P-value		 处理
Treatment		 — <0.001 <0.001 <0.001 0.116 0.003 0.196 0.330
线性
Linear		 — <0.001 <0.001 0.003 0.202 0.002 0.144 0.433
二次
Quadratic		 — <0.001 <0.001 0.003 0.332 0.009 0.214 0.134
由表4可知,随着发酵时间的延长,各组发酵菌糠的CL活力均呈先升高后降低的二次曲线变化(P<0.05);不同发酵温度下,发酵菌糠的CL活力均在发酵45~60 d时出现最高峰值;发酵75 d时,T4组的CL活力显著高于T1、T3和T5组(P<0.05),与T2组无显著差异(P>0.05)。
表4 不同发酵条件下发酵菌糠的CL活力

Table 4 CL activity of fermented spent mushroom substrate under different fermentation conditions μg/(min·g)

项目
Items		 发酵时间Fermentation time/d 均值
标准误
SEM		 P值P-value
处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
0 5 15 30 45 60 75 90
组别
Groups		 T1 294.71BC 335.81BC 268.79C 363.37BC 637.93A 630.83A 408.13Bc 298.46C 36.610 <0.001 0.002 <0.001
T2 294.71E 314.00DE 371.63C 365.50CD 517.98B 684.20A 474.21Bab 291.20E 33.288 <0.001 <0.001 <0.001
T3 294.71DE 260.55DE 319.24D 345.60CD 519.43B 691.47A 421.41Cc 203.80E 39.031 <0.001 0.006 <0.001
T4 294.71C 277.55C 301.90C 300.71C 602.03A 624.98A 486.69Ba 278.38C 36.741 <0.001 <0.001 <0.001
T5 294.71D 281.11D 283.71D 307.53D 621.26A 605.99A 455.13Bb 383.79C 34.832 <0.001 <0.001 <0.001
均值标准误SEM — 10.870 14.524 13.282 19.823 14.891 10.313 21.667
P值P-value 处理Treatment — 0.139 0.170 0.438 0.099 0.280 0.002 0.069
线性Linear — 0.050 0.637 0.111 0.621 0.288 0.006 0.164
二次Quadratic — 0.131 0.079 0.891 0.025 0.100 0.036 0.020

2.3 不同发酵条件下发酵菌糠的常规营养成分含量

由表5可知,杏鲍菇菌糠经不同程度地发酵后,与未发酵杏鲍菇菌糠相比,各组EE和CP含量均显著升高(P<0.05),NDF和ADF含量均显著降低(P<0.05)。发酵15和45 d时,发酵菌糠的DM含量随着发酵温度的升高呈先降低后升高的二次曲线变化(P<0.05);T1组的DM含量随着发酵时间的延长呈先上升后下降的二次曲线变化(P<0.05),T4组的DM含量随着发酵时间的延长呈线性下降(P<0.05)。发酵5和15 d时,发酵菌糠的Ash含量随着发酵温度的上升呈先降低后升高的二次曲线变化(P<0.05);在发酵75 d时,发酵菌糠的Ash含量随着发酵温度的升高呈线性上升(P<0.05);发酵90 d时,发酵菌糠的Ash含量随着发酵温度的升高呈先升高后降低的二次曲线变化(P<0.05);T1组的Ash含量随着发酵时间的延长呈线性下降(P<0.05),T3组的Ash含量随着发酵时间的延长呈先上升后下降的二次曲线变化(P<0.05)。
表5 不同发酵条件下发酵菌糠的常规营养成分含量

Table 5 Conventional nutritional component contents of fermented spent mushroom substrate under different fermentation conditions %

项目
Items		 发酵时间Fermentation time/d 均值
标准误
SEM		 P值P-value
处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
0 5 15 30 45 60 75 90
干物质DM 组别
Groups		 T1 40.33BC 41.40A 40.64ABa 40.22BC 40.75ABab 40.05BC 40.75AB 39.54C 0.131 0.003 0.006 0.095
T2 40.33 40.61 39.84b 40.22 39.87c 40.21 39.81 40.57 0.125 0.640 0.742 0.222
T3 40.33 40.33 40.19ab 40.87 40.17bc 40.52 40.06 40.04 0.082 0.183 0.274 0.131
T4 40.33A 40.29A 40.28Aab 40.13A 39.94Ac 40.15A 40.04A 39.49B 0.069 0.019 <0.001 0.194
T5 40.33 40.07 40.56a 40.35 41.04a 40.07 40.71 40.18 0.118 0.431 0.755 0.309
均值标准误SEM — 0.188 0.093 0.125 0.151 0.162 0.136 0.153
P值
P-value		 处理
Treatment		 — 0.180 0.019 0.383 0.018 0.925 0.058 0.103
线性
Linear		 — 0.030 0.568 0.854 0.385 0.986 0.862 0.822
二次
Quadratic		 — 0.342 0.005 0.379 0.003 0.465 0.007 0.524
粗灰分Ash 组别
Groups		 T1 12.76A 12.51ABa 12.80Aab 13.03Aab 11.85BCb 11.33C 11.42Cb 10.34Db 0.233 <0.001 <0.001 0.004
T2 12.76B 11.96Cb 13.39Aa 12.24BCc 13.51Aa 10.39D 10.84Db 10.33Db 0.313 <0.001 <0.001 <0.001
T3 12.76AB 12.01BCb 12.40ABCb 13.42Aa 11.54CDb 12.07BC 10.89DEb 10.41Eb 0.251 0.003 <0.001 0.014
T4 12.76B 12.04CDb 12.45BCb 13.50Aa 12.03CDb 10.76E 11.56Db 11.70Da 0.202 <0.001 <0.001 0.222
T5 12.76B 12.40Ba 13.53Aa 12.72Bbc 13.47Aa 11.45C 12.42Ba 10.41Db 0.253 <0.001 <0.001 <0.001
均值标准误SEM — 0.080 0.172 0.166 0.291 0.232 0.202 0.179
P值
P-value		 处理
Treatment		 — 0.006 0.040 0.021 0.005 0.149 0.011 <0.001
线性
Linear		 — 0.532 0.478 0.324 0.066 0.639 0.007 <0.001
二次
Quadratic		 — <0.001 0.055 0.173 0.072 0.864 0.005 0.001
粗脂肪EE 组别
Groups		 T1 4.08F 6.21BCab 5.37Ea 7.43A 6.66B 5.50DE 5.83CD 6.27BCa 0.199 <0.001 <0.001 <0.001
T2 4.08E 5.91BCbc 4.71Dab 7.61A 6.12B 5.66C 5.78BC 6.02BCab 0.207 <0.001 <0.001 <0.001
T3 4.08E 5.79Cc 5.12Da 7.33A 6.23B 5.74C 5.67C 5.92Cbc 0.182 <0.001 <0.001 <0.001
T4 4.08F 6.50Ba 4.92Eab 7.18A 6.34B 5.65CD 5.43D 5.86Cbc 0.191 <0.001 <0.001 <0.001
T5 4.08D 6.38Bb 4.35Db 7.42A 6.17B 5.61C 5.57C 5.65Cc 0.215 <0.001 <0.001 <0.001
均值标准误SEM — 0.087 0.120 0.053 0.070 0.051 0.066 0.064
P值
P-value		 处理
Treatment		 — 0.013 0.041 0.116 0.065 0.734 0.334 0.009
线性
Linear		 — 0.049 0.016 0.181 0.076 0.633 0.082 <0.001
二次
Quadratic		 — 0.032 0.578 0.540 0.138 0.241 0.623 0.758
粗蛋白质CP 组别
Groups		 T1 9.21E 10.50ABb 10.54Ac 10.49ABab 10.09BCD 10.36ABCa 9.94CD 9.87D 0.097 <0.001 0.624 <0.001
T2 9.21E 10.47Bb 10.92Aa 10.30BCb 10.48B 10.20BCb 9.81D 10.11C 0.103 <0.001 0.388 <0.001
T3 9.21F 10.36BCb 10.78Aab 10.61ABa 10.31BC 10.14CDb 9.66E 9.97D 0.105 <0.001 0.737 <0.001
T4 9.21E 10.37BCb 10.71Abc 10.56ABa 10.43AB 9.97Dc 10.11CD 10.05D 0.095 <0.001 0.064 <0.001
T5 9.21D 10.76Aa 10.68Abc 10.42ABab 10.14BC 10.00Cc 10.09BC 10.11BC 0.101 <0.001 0.662 <0.001
均值标准误SEM — 0.043 0.040 0.036 0.078 0.039 0.065 0.050
P值
P-value		 处理
Treatment		 — 0.001 0.017 0.025 0.460 <0.001 0.078 0.537
线性
Linear		 — 0.021 0.720 0.531 0.935 <0.001 0.128 0.263
二次
Quadratic		 — <0.001 0.009 0.245 0.128 0.056 0.077 0.730
中性洗
涤纤维
NDF		 组别
Groups		 T1 64.46A 58.72B 58.12BC 55.18CD 55.09CD 54.48D 50.34E 51.79DE 0.923 <0.001 <0.001 0.032
T2 64.46A 58.08B 57.38BC 54.87BCD 54.09BCD 52.58CD 51.60D 50.83D 0.978 <0.001 <0.001 0.050
T3 64.46A 58.30B 56.50B 54.75BC 52.40CD 51.95CD 51.21CD 50.42D 0.988 <0.001 <0.001 0.005
T4 64.46A 58.70B 55.75BC 54.51CD 53.69CDE 52.57CDE 51.30CDE 50.04E 0.973 <0.001 <0.001 0.011
T5 64.46A 57.18B 55.73BC 53.87CD 53.49CD 52.80CD 51.00D 50.78D 0.908 <0.001 <0.001 <0.001
均值标准误SEM — 0.505 0.713 0.355 0.544 0.644 0.426 0.260
P值
P-value		 处理
Treatment		 — 0.906 0.840 0.868 0.695 0.835 0.938 0.307
线性Linear — 0.553 0.279 0.314 0.402 0.519 0.773 0.139
二次
Quadratic		 — 0.748 0.818 0.823 0.366 0.378 0.530 0.129
酸性洗
涤纤维
ADF		 组别
Groups		 T1 54.36A 45.22B 40.77C 39.19CD 38.73CD 38.02CDE 36.87DE 35.30E 1.235 <0.001 <0.001 <0.001
T2 54.36A 43.02B 41.59BC 40.54BC 37.72CD 36.40D 36.05D 34.02D 1.301 <0.001 <0.001 <0.001
T3 54.36A 43.93B 41.53BC 39.67CD 38.77CD 36.54DE 35.00EF 32.23F 1.369 <0.001 <0.001 0.001
T4 54.36A 43.97B 41.56BC 40.82BC 38.10CD 37.64CD 36.52CD 34.70D 1.288 <0.001 <0.001 0.002
T5 54.36A 42.40B 40.84BC 39.47C 38.64CD 36.76D 34.30E 34.28E 1.276 <0.001 <0.001 <0.001
均值标准误SEM — 0.627 0.481 0.439 0.369 0.551 0.575 0.537
P值
P-value		 处理
Treatment		 — 0.737 0.976 0.781 0.905 0.892 0.658 0.501
线性
Linear		 — 0.350 0.976 0.810 0.947 0.777 0.304 0.731
二次
Quadratic		 — 0.948 0.535 0.417 0.700 0.645 0.963 0.219
发酵15和90 d时,发酵菌糠的EE含量随着发酵温度的上升呈线性下降(P<0.05);除T4组外,其余各组的EE含量均随着发酵时间的延长呈先升高后降低再升高再降低的二次曲线变化(P<0.05);各组在发酵30 d时的EE含量均显著高于其他发酵时间(P<0.05)。发酵5 d时,发酵菌糠的CP含量随着发酵温度的升高呈先下降后上升的二次曲线变化(P<0.05);发酵15 d时,发酵菌糠的CP含量随着发酵温度的升高呈先升高后下降的二次曲线变化(P<0.05);发酵60 d时,发酵菌糠的CP含量随着发酵温度的升高呈线性降低(P<0.05);5个组的CP含量均随着发酵时间的延长呈先升高后降低的二次曲线变化(P<0.05)。各组的ADF和NDF含量均随着发酵时间的延长呈线性下降(P<0.05);在相同发酵时间时各组ADF和NDF含量没有显著差异(P>0.05)。

2.4 基于隶属函数对不同发酵温度下发酵菌糠的最优时间排名

由表6可知,T1和T2组在发酵30 d时综合得分开始大幅增加,T1组于发酵30 d后综合得分开始趋于稳定,T2组在发酵30~60 d时综合得分波动幅度相对较小,处于发酵稳定阶段;T3和T4组在发酵90 d内综合得分均相对较稳定,T3组在发酵30 d时综合得分与其余4组比相对较高,T4和T5组均在发酵5 d时综合得分与T1~T3组比相对较高。
表6 不同发酵温度下各发酵时间的综合得分及排名

Table 6 Comprehensive scores and rankings of each fermentation time under different fermentation temperatures

组别
Groups		 指标
Index		 发酵时间Fermentation time/d
5 15 30 45 60 75 90
T1 隶属函数值
Membership
function value		 干物质DM 0.784 0.490 0.328 0.531 0.262 0.533 0.064
粗脂肪EE 0.462 0.143 0.921 0.631 0.194 0.318 0.482
粗蛋白质CP 0.840 0.876 0.836 0.507 0.726 0.381 0.321
乳酸LA 0.167 0.044 0.265 0.235 0.272 0.105 0.938
乙酸AA 0.036 0.304 0.091 0.245 0.235 0.370 0.985
丙酸PA 0.243 0.357 0.594 0.854 0.965 0.119 0.747
纤维素酶CL 0.243 0.092 0.306 0.926 0.910 0.407 0.159
pH 0.035 0.277 0.843 0.930 0.989 0.919 0.930
氨态氮NH3-N 0.850 0.744 0.739 0.488 0.047 0.062 0.149
粗灰分Ash 0.261 0.166 0.090 0.485 0.661 0.630 0.993
中性洗涤纤维NDF 0.098 0.148 0.393 0.400 0.451 0.796 0.675
酸性洗涤纤维ADF 0.327 0.616 0.719 0.748 0.794 0.869 0.971
综合得分Comprehensive score 0.362 0.355 0.510 0.582 0.542 0.459 0.618
排名Ranking 6 7 4 2 3 5 1
T2 隶属函数值
Membership
function value		 干物质DM 0.572 0.313 0.442 0.322 0.437 0.302 0.558
粗脂肪EE 0.455 0.094 0.967 0.517 0.381 0.415 0.487
粗蛋白质CP 0.646 0.963 0.530 0.654 0.456 0.181 0.394
乳酸LA 0.175 0.049 0.258 0.147 0.265 0.333 0.880
乙酸AA 0.598 0.629 0.004 0.180 0.643 0.435 0.917
丙酸PA 0.500 0.998 0.841 0.559 0.349 0.176 0.175
纤维素酶CL 0.122 0.252 0.238 0.581 0.955 0.483 0.070
pH 0.022 0.410 0.723 0.764 0.689 0.786 0.981
氨态氮NH3-N 0.921 0.807 0.705 0.639 0.234 0.066 0.375
粗灰分Ash 0.442 0.037 0.361 0.004 0.885 0.758 0.904
中性洗涤纤维NDF 0.449 0.501 0.685 0.743 0.854 0.926 0.982
酸性洗涤纤维ADF 0.242 0.353 0.433 0.651 0.753 0.780 0.936
综合得分Comprehensive score 0.429 0.451 0.516 0.480 0.575 0.470 0.638
排名Ranking 7 6 3 4 2 5 1
T3 隶属函数值
Membership
function value		 干物质DM 0.462 0.374 0.800 0.362 0.582 0.292 0.280
粗脂肪EE 0.333 0.068 0.950 0.510 0.315 0.287 0.388
粗蛋白质CP 0.661 0.975 0.850 0.626 0.493 0.114 0.368
乳酸LA 0.371 0.263 0.586 0.111 0.447 0.730 0.912
乙酸AA 0.616 0.291 0.317 0.079 0.374 0.627 0.842
丙酸PA 0.969 0.653 0.120 0.245 0.393 0.051 0.026
纤维素酶CL 0.130 0.244 0.295 0.633 0.967 0.442 0.020
pH 0.085 0.501 0.869 0.867 0.864 0.894 0.991
氨态氮NH3-N 0.969 0.875 0.810 0.735 0.260 0.189 0.493
粗灰分Ash 0.483 0.357 0.035 0.632 0.464 0.838 0.990
中性洗涤纤维NDF 0.187 0.326 0.460 0.641 0.675 0.732 0.793
酸性洗涤纤维ADF 0.075 0.237 0.363 0.424 0.576 0.680 0.868
综合得分Comprehensive score 0.445 0.430 0.538 0.489 0.534 0.490 0.581
排名Ranking 6 7 3 5 2 4 1
T4 隶属函数值
Membership
function value		 干物质DM 0.696 0.689 0.582 0.451 0.601 0.519 0.132
粗脂肪EE 0.675 0.044 0.947 0.612 0.335 0.247 0.421
粗蛋白质CP 0.551 0.930 0.770 0.629 0.117 0.272 0.200
乳酸LA 0.462 0.621 0.245 0.239 0.451 0.584 0.735
乙酸AA 0.871 0.487 0.661 0.004 0.366 0.645 0.964
丙酸PA 0.996 0.027 0.084 0.166 0.142 0.102 0.064
纤维素酶CL 0.087 0.146 0.143 0.874 0.930 0.594 0.089
pH 0.034 0.377 0.869 0.875 0.896 0.899 0.973
氨态氮NH3-N 0.743 0.707 0.703 0.555 0.120 0.010 0.327
灰分Ash 0.552 0.420 0.086 0.554 0.961 0.706 0.660
中性洗涤纤维NDF 0.014 0.282 0.395 0.469 0.570 0.686 0.800
酸性洗涤纤维ADF 0.057 0.248 0.306 0.521 0.558 0.646 0.791
综合得分Comprehensive score 0.478 0.415 0.483 0.496 0.504 0.493 0.513
排名Ranking 6 7 5 3 2 4 1
T5 隶属函数值
Membership
function value		 干物质DM 0.346 0.584 0.484 0.821 0.345 0.657 0.400
粗脂肪EE 0.704 0.169 0.978 0.648 0.500 0.492 0.512
粗蛋白质CP 0.924 0.854 0.615 0.354 0.231 0.314 0.330
乳酸LA 0.735 0.654 0.031 0.050 0.018 0.296 0.537
乙酸AA 0.883 0.539 0.496 0.183 0.100 0.689 0.982
丙酸PA 0.985 0.018 0.279 0.192 0.152 0.135 0.355
纤维素酶CL 0.051 0.058 0.121 0.953 0.912 0.512 0.323
pH 0.032 0.312 0.738 0.832 0.932 0.789 0.756
氨态氮NH3-N 0.905 0.864 0.758 0.525 0.509 0.458 0.644
粗灰分Ash 0.401 0.081 0.312 0.097 0.673 0.396 0.969
中性洗涤纤维NDF 0.225 0.380 0.580 0.620 0.695 0.889 0.912
酸性洗涤纤维ADF 0.096 0.245 0.376 0.455 0.635 0.871 0.872
综合得分Comprehensive score 0.524 0.397 0.481 0.478 0.475 0.541 0.633
排名Ranking 3 7 4 5 6 2 1

3 讨论

3.1 不同发酵条件下发酵菌糠的感官评定分析

感官评定是评价饲料发酵效果最直接的指标。在本试验中,T1和T2组在发酵30~45 d时感官评定等级为优良,T3组在发酵前30 d时感官评定等级为优良,T4组在发酵前15 d时感官评定等级为优良,T5组在发酵5 d时感官评定等级为优良。但仅通过感官来评定各发酵温度下菌糠在不同发酵时间的发酵质量不具有客观性,因此有必要进一步研究其发酵品种指标和常规营养成分含量的变化。

3.2 不同发酵条件下发酵菌糠的发酵品质分析

pH与NH3-N、LA、AA、PA含量是衡量发酵饲料质量的重要依据,较低的pH可延长饲料的保存周期并抑制霉菌毒素的生长,优良的发酵饲料pH应在4.2以下[18]。本试验中,杏鲍菇菌糠在不同温度下随着发酵时间的延长,pH显著降低,其中T1组在发酵30 d时、T2组在发酵15 d后、T3组在发酵15 d时、T4和T5组在发酵5 d时,发酵菌糠pH均小于4.2,达到常规发酵饲料pH标准。在发酵饲料中,NH3-N主要由蛋白质水解所产生,通常NH3-N的含量与饲粮中蛋白质水解率呈正相关性,高温可能会增强蛋白质水解效率并降低杏鲍菇菌糠的发酵质量[19]。本试验结果发现,发酵菌糠的NH3-N含量均随温度的升高呈线性上升,表明发酵温度的升高会刺激蛋白质的水解。LA和AA是乳酸菌产生的抗菌物质,对有害微生物有很强的抑制作用,LA在有机酸中酸度最高,也是影响pH的主要因素[20]。本试验结果发现,在各发酵温度下,发酵菌糠的LA含量随着发酵时间的增加均有升高或降低的显著变化,这与王子苑等[21]的研究结果相似。研究发现,乳酸菌的适宜生长温度为27~38 ℃,而本试验中发酵温度是基于吉林省全年各季度平均气温设定,最高为(28±1) ℃,温度较高的组微生物活性更强,更有利于发酵。枯草芽孢杆菌可产生纤维素酶,这些酶可通过水解植物细胞壁增加可溶性糖的释放,从而提高LA的生产速率[22]。本试验中,在发酵前期,发酵菌糠的LA和AA含量随发酵温度的升高呈线性上升;待发酵90 d时,各组LA含量均无显著差异,可能是所有组均已完成发酵并进入贮藏阶段,且酵母菌在代谢过程中会抑制LA的产生[23],这与彭丽娟等[24]研究结果相似。此外,随着发酵温度的上升,杏鲍菇菌糠在发酵初期PA含量显著升高,与Jia等[25]的研究结果相似,这表明随着发酵温度的升高发酵菌糠可能受到异质发酵的影响。
CL对植物中纤维素的降解起到重要作用,CL可以催化降解纤维素及其衍生物,释放植物细胞内蛋白质、淀粉、脂肪等易消化吸收的营养物质[26]。本试验结果发现,随着发酵时间的延长,在不同发酵温度下的CL活力均呈先升高后降低的二次曲线变化,其ADF和NDF含量均随着发酵时间的延长呈线性下降。在相同发酵时间时,各组CL活力、ADF和NDF含量没有显著差异,说明在本试验条件下,发酵温度对发酵菌糠中CL活力、ADF和NDF含量的没有显著影响。

3.3 不同发酵条件下发酵菌糠的常规营养成分含量分析

本研究结果表明,发酵15和45 d时,发酵菌糠的DM含量随着发酵温度的升高呈先降低后升高的二次曲线变化,这与Land等[27]的研究结果相似。与杏鲍菇菌糠原料(发酵0 d)相比,在各发酵温度下,发酵菌糠的EE和CP含量均随着发酵时间的延长而升高,可能是微生物在发酵时产生了菌体蛋白,进而导致CP含量的增加。研究表明,菌糠中含有丰富的多糖类物质,因此在菌糠中CP含量增加的原因还可能是微生物在发酵和扩繁时优先利用发酵底物中的糖类等物质来提供能量,减少了发酵底物总量,从而导致发酵底物中CP含量的表观值增加[28]。

3.4 基于隶属函数分析不同发酵温度下发酵菌糠的最优时间

在本试验中,不同发酵温度和时间对杏鲍菇菌糠的发酵效果均不相同,仅凭某一指标来评价合理发酵条件较为片面。因此,将各组的各个指标进行隶属函数分析,求得综合得分,综合得分越大代表综合发酵效果越好。本试验通过隶属函数分析得出,杏鲍菇菌糠模拟吉林省全年5种不同温度下发酵,T1和T2组在均在发酵15~30 d时综合得分开始大幅增加,于30 d后开始趋于稳定,处于发酵稳定阶段;T3组在发酵30 d时综合得分较高,此时营养价值较高;T4和T5组均在发酵5 d时综合得分较高,发酵效果较好。极差可以反映出一组数据的离散程度和波动范围,经计算得知,T1~T5组的隶属函数极差值分别为3.945、2.943、1.108、1.259、3.085,T3和T4组的极差值相对较小,由此可推测杏鲍菇菌糠在(16±1) ℃和(22±1) ℃下发酵相对更稳定,发酵效果较好。

4 结论

在本试验条件下,不同发酵温度和时间对杏鲍菇菌糠的发酵质量均有一定影响。与未发酵杏鲍菇菌糠相比,发酵杏鲍菇菌糠在不同发酵温度下随着发酵时间的延长,其pH均显著降低,NH3-N、EE和CP含量均显著升高;发酵杏鲍菇菌糠的LA含量在相同温度下,随着发酵时间的增加呈升高或降低的显著变化;在不同发酵温度下,发酵杏鲍菇菌糠中ADF和NDF含量均随着发酵时间的延长呈线性下降;在相同发酵时间时,各发酵温度下发酵杏鲍菇菌糠的ADF和NDF含量没有显著差异。综合以上指标分析,杏鲍菇菌糠可在吉林省气温≥0 ℃时进行发酵,但在不同温度下所需发酵时间不同,其在(4±1) ℃下需发酵30 d、在(10±1)℃下发酵需超过15 d,在(16±1) ℃下发酵需超过5 d,在(22±1)℃和(28±1)℃下发酵5 d即可达到较高发酵水平;此外,杏鲍菇菌糠在完全密封状态下至少可以发酵保存90 d以上。

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