2. 华中农业大学植物科学技术学院, 武汉 430070;
3. 湖北省畜牧兽医局, 武汉 430070;
4. 水牛繁育与加工湖北省工程研究中心, 武汉 430070
2. College of Plant Science and Technology, Huazhong Agricultural, Wuhan 430070, China;
3. Hubei Provincial Animal Husbandary and Veterinary Bureau, Wuhan 430070, China;
4. Hubei Provincial Engineering Research Center in Buffalo Breeding and Products, Wuhan 430070, China
金针菇菌糠是金针菇食用部分采割后的废弃培养基,留有金针菇菌丝残体。食用菌培养基中包含农业秸秆、锯末、刨花、籽壳、稻草、玉米芯等农业副产品,在食用菌生长过程,食用菌培养基经过食用菌菌体的酶解作用、固氮作用等一系列的生化反应,培养基中的纤维和一些抗营养因子如棉酚等都有所降解,并转化为多种有机酸类、糖类和生物活性因子等,食用菌采割后的菌糠中粗脂肪(EE)、粗蛋白质(CP)含量均有所提高[1]。中国是食用菌大国,每生产1 kg食用菌,约产生菌糠5 kg,每年约可产生5 800万t的菌糠[2-4],随之带来的是大量菌糠的利用问题。金针菇菌糠饲用时将会面临有效储存的问题,可以经过物理、化学、微生物发酵等方式对金针菇菌糠进行加工储存,避免长期堆放霉变的风险[5]。比较菌糠的不同处理方案,考虑到在大型家畜如奶牛、肉牛与羊等反刍动物养殖中配备有青贮窖、青贮袋且场地宽阔,微生物发酵的微贮保存方式是牧场中菌糠利用最为简易可行的方法。
金针菇种植过程中会使用相关杀菌剂,但在1个种植周期(80~100 d)内,杀菌剂的药效已失效,不会对家畜造成危害[6]。崔嘉等[7]研究发现,金针菇菌糠中的总细菌、沙门氏菌、霉菌数量及黄曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、重金属(铅、砷、汞、镉、铬)含量等各项指标均符合饲料卫生标准。目前,有关菌糠利用与处理的研究颇受关注,研究人员已经开始将菌糠作为饲料添加到家畜和家禽的饲粮中。郭万正等[8]将金针菇菌糠以0、10%、20%、30%添加到颗粒型全混合日粮中,结果发现各组间羔羊平均日增重没有显著差异,并且以金针菇菌糠添加量为10%效果最佳。黄增利[9]将平菇菌糠添加到肉牛育肥饲粮中,发现试验组肉牛平均日增重为0.90 kg,比对照组增加了0.21 kg,且差异显著。姜殿文等[10]将金针菇菌糠添加到肉牛饲粮中,发现试验组精料采食量显著低于对照组,精料减少了近17.33%,料重比也显著降低,减少了饲养成本,提高了经济效益。
水牛是热带、亚热带地区特有的畜种,并被联合国粮农组织(FAO)评为最具开发潜力和价值的家畜[11]。中国水牛属于沼泽型品种,长期以役用为主,是中国南方的经济畜种[12],但随着工业化程度加深,近年来逐步向乳、肉兼用方向发展。与其他品种牛相比,水牛具有耐粗性高的生物学特性[13]。因此,本研究选择安装永久性瘤胃瘘管的奶水牛进行试验,探讨金针菇菌糠微贮饲喂水牛的可行性。
1 材料与方法 1.1 试验材料金针菇菌糠购自广圆生物有限公司;青贮添加剂购自内蒙古和美科盛生物技术有限公司;安装永久性瘤胃瘘管的尼里杂交奶水牛由湖北劲牛牧业有限公司提供。
1.2 微贮的制作收购金针菇菌糠,选择窖贮的方法进行保存。在青贮窖底层铺1层聚乙烯薄膜,然后将金针菇菌糠由挖掘机转运到青贮窖中,并每平铺15 cm挖掘机压实1次,直至全部装填结束。在装填过程中,青贮添加剂的添加与湿度调整同时进行,将青贮添加剂溶解在水中(每吨青贮料添加5 g青贮添加剂),然后将融有青贮添加剂的清水均匀的喷洒到金针菇菌糠上,通过手抓后松散无液体流出并不结块,作为判定水分调整程度(65%~75%)的标准。经过压实装填后,在顶部平铺1层聚乙烯薄膜,并将薄膜周边四角塞进原料与青贮窖之间,此后覆盖稻草,再铺上1层油布,最后用废旧轮胎在油布的中心、周边、四角盖压防风。
1.3 感官评定和营养成分测定金针菇菌糠经过微贮之后,通过对微贮金针菇菌糠水分、pH、色泽、气味与质地的测定和观察,并借鉴1996年浙江农业大学起草的青贮玉米品质评定方法[14],结合金针菇菌糠微贮的感官评定结果,制定了微贮金针菇菌糠品质评定方法(表 1)。
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表 1 微贮金针菇菌糠品质评定方法 Table 1 Method for evaluating the quality of micro-storage mushroom bran |
按国家标准方法分别测定干物质(DM)(GB/T 6435—2006)、CP(GB/T 6432—1994)、EE(GB/T 6433—2006)、粗纤维(CF)(GB/T 6434—2006)和有机物(OM)(GB/T 6438—2007)含量。营养物质的测定以风干物质为基础,计算以绝干物质为基础。
1.4 营养物质瘤胃有效降解率测定 1.4.1 试验饲粮及饲养管理试验奶水牛基础饲粮为全混合日粮,其组成及营养水平见表 1,由湖北劲牛牧业有限公司提供。试验开始前,对试验牛进行体内外驱虫和术后炎症检查。试验3头水牛单独饲养,每天分别于08:00、16:00饲喂全混合日粮,自由饮水,预试期15 d,正试期60 d。
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表 2 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 2 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) |
取烘干至恒重的金针菇菌糠样品与尼龙袋,同时用分析天平称取约3.0 g的样品于尼龙袋中。将装好的尼龙袋用尼龙绳扎紧袋口,同时将样品上的尼龙绳穿过已剪好的软管,软管两端打结,确保在瘤胃内尼龙袋不脱落。
在晨饲前(06:00),将绑定的尼龙袋放置在瘤胃腹囊食糜中。放置尼龙袋时,其放置深度尽量达到可接触瘤胃液水平。每个样品设置了6个时间点(4、12、24、36、48、60 h),每个时间点有3个平行。按照时间取出尼龙袋后,先将整体尼龙袋上的瘤胃内容物冲掉,再用自来水冲洗尼龙袋,直至水澄清为止。洗净后,将其放置在干燥箱里65 ℃烘干至恒重。
金针菇菌糠中的部分细小样品,没有经过降解就可通过尼龙袋的空隙直接逃逸,此部分逃逸样品应通过空白试验进行校正。即在进行上述操作的同时,每个样品另装3个尼龙袋,但不将其放入瘤胃内,直接按照上述冲洗、烘干的操作步骤进行处理。
1.4.3 计算指标营养物质瘤胃有效降解率的计算,均以风干物质为基础。样品经过粉碎后装入尼龙袋,有部分样品可以直接通过尼龙袋逃逸。因此,要对装入尼龙袋中的样品进行校正。
装袋样品逃逸率(%)=100×[空白试验装袋样品干物质重(g)-空白试验袋中残余物重(g)]/空白试验装袋样品干物质重(g);
校正装袋样品重(g)=实际装袋样品重(g)×[1-装袋样品逃逸率(%)];
某营养成分某时间点的降解量(g)=[样品校正重(g)×空白试验残余物中该营养成分的含量]-[该培养时间点残余物重(g)×该培养时间点残余物中该营养成分的含量];
某营养成分的实时降解率(%)=100×该营养成分该时间点的降解量(g)/[样品校正重(g)×空白尼龙袋残余物中该营养成分的含量(%)]。
瘤胃有效降解率利用指数模型, 按照不同时间点计算,指数模型如下:
dp=a+b(1-ect);
ED=a+bc/(k+c)。
式中:dp为瞬时降解率;t为样品在瘤胃中的驻留时间;k为样品通过瘤胃的外流速度;a为快速降解组分;b为慢速降解组分;c为慢速降解组分的降解率;ED为瘤胃有效降解率。
1.5 数据分析测定得到的数据先用Excel 2013进行处理,再采用SPSS 19.0软件中的单因素方差分析程序进行显著性分析,以P<0.05作为差异显著性判断标准。
2 结果 2.1 微贮金针菇菌糠的感官评定利用上述制定的评定方法,该试验制作的微贮金针菇菌糠得分为77分,属于优等。该试验制作的微贮金针菇菌糠在色泽上与原样颜色基本一致,呈淡黄色(图 1),无特殊气味,稍有淡酸味,在质地上松散不粘手。
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A:金针菇菌糠(风干后);B:微贮金针菇菌糠。 A: mushroom bran (after air drying); B: micro-storage mushroom bran. 图 1 金针菇菌糠微贮后的外观 Fig. 1 Appearance of mushroom bran after micro-storage |
在金针菇菌糠微贮的过程中,对金针菇菌糠原样、微贮45、60 d后金针菇菌糠的水分含量进行了检测,金针菇菌糠原样的水分含量在60%左右,到微贮45 d一直呈现下降的趋势,但下降的幅度很小,到微贮60 d呈现缓慢上升的趋势,但整个过程其水分含量基本都维持在60%左右(图 2-A),根据制定的评分表水分含量(55%~60%)属于优等;对微贮45、60 d后金针菇菌糠的pH进行了检测,pH先有略微的上升,而后缓慢的下降,最终保持在4.5以下(图 2-B)。随着微贮时间的延长,在微贮60 d后金针菇菌糠的pH和水分含量都达到了较高的标准。
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图 2 金针菇菌糠微贮不同时间水分含量与pH变化 Fig. 2 Changes of moisture content and pH of mushroom bran micro-storage at different time |
由表 3可知,金针菇菌糠原样CP含量显著高于微贮45、60 d后金针菇菌糠的含量(P<0.05);微贮45、60 d后金针菇菌糠EE含量显著高于金针菇菌糠原样的含量(P<0.05);微贮45、60 d后金针菇菌糠CF含量显著高于金针菇菌糠原样的含量(P<0.05);微贮45、60 d后金针菇菌糠OM含量显著高于金针菇菌糠原样的含量(P<0.05)
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表 3 金针菇菌糠不同微贮时间的营养差异 Table 3 Nutritional differences of different micro-storage time of mushroom bran |
由表 4可知,微贮45 d后金针菇菌糠DM瘤胃有效降解率显著高于金针菇菌糠原样与微贮60 d后金针菇菌糠的瘤胃有效降解率(P < 0.05),微贮60 d后金针菇菌糠DM瘤胃有效降解率略微高于金针菇菌糠原样的瘤胃有效降解率,但差异不显著(P>0.05);微贮45、60 d后金针菇菌糠CP瘤胃有效降解率显著高于金针菇菌糠原样瘤胃有效降解率(P < 0.05),微贮45 d后金针菇菌糠CP瘤胃有效降解率显著高于微贮60 d后金针菇菌糠瘤胃有效降解率(P < 0.05);微贮45 d后金针菇菌糠EE瘤胃有效降解率显著高于微贮60 d后金针菇菌糠和金针菇菌糠原样的瘤胃有效降解率(P < 0.05),微贮60 d后金针菇菌糠EE瘤胃有效降解率显著低于金针菇菌糠原样的瘤胃有效降解率(P < 0.05);金针菇菌糠原样、微贮45、60 d金针菇菌糠之间的CF瘤胃有效降解率无显著差异(P>0.05)。
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表 4 营养物质瘤胃有效降解率的变化 Table 4 Changes of nutrient effective degradation rate in rumen |
金针菇菌糠通过乳酸菌的发酵,其原理与青贮原理相同。随微贮时间延长,饲料会达到稳定状态,即乳酸菌数量达到一个稳定状态[15]。随微贮时间的延长,水分含量(60%~62%)、pH(4.5)达到稳定值;在感官品质上,也会达到稳定状态。在本试验中,微贮60 d后金针菇菌糠水分含量在60%左右,pH在4.5以下,在我们制定的评定方法中均处于较高的标准。
青贮玉米、苜蓿等感官评定方法已经成熟,但关于微贮金针菇菌糠感官评定的研究很少,本试验通过对微贮金针菇菌糠水分、pH的测定与色泽、气味、质地的观察,制定了微贮金针菇菌糠品质的评定方法(表 2),可以为后期金针菇菌糠微贮的评定提供一个评分参考。
3.2 金针菇菌糠营养物质含量与微贮时间的关系金针菇菌糠原样CP、EE、CF含量分别为11.90%、2.29%、25.53%,与潘军[16]报道的菌糠中CP、EE、CF的含量范围一致。有研究表明金针菇菌糠经发酵处理后CP、EE的含量均有所上升[17-18]。本研究结果显示,微贮后EE、CF、OM的含量都有所升高,但变化波动较小,CP含量略有下降,可能是由于微贮发酵时没有做好温度与时间的控制所导致。
金针菇菌糠开发利用最大的困难就是金针菇菌糠的保存方式。金针菇菌糠水分含量高,在60%以上,直接堆放易霉烂,不仅浪费资源,还污染环境。由于产量较大,晾晒与烘干费时费力,同时金针菇菌糠是收割金针菇后的废弃培养基,其营养物质含量低,直接添加到家畜饲粮中适口性差。因此结合青贮制作技术,通过添加微生物的微贮保存形式简单易行,且微贮45、60 d后金针菇菌糠CP含量高于油菜秸秆(5.48%)、小麦秸秆(3.60%)、玉米秸秆(3.70%)与豆秸(1.11%)[19],因此金针菇菌糠可以作为饲料添加到牛、羊等反刍动物的饲粮当中。
3.3 金针菇菌糠微贮后对营养物质瘤胃有效降解率的影响金针菇菌糠经乳酸菌发酵之后,CP含量稍微降低,EE、CF、OM含量增加。本研究中微贮45 d后金针菇菌糠的DM、EE、CP瘤胃有效降解率均显著高于金针菇菌糠原样的有效降解率,而CF瘤胃有效降解率与金针菇菌糠原样没有显著差异;微贮60 d后金针菇菌糠的DM和CP瘤胃有效降解率显著高于金针菇菌糠原样的有效降解率,EE瘤胃有效降解率显著低于金针菇菌糠原样的有效降解率,CF瘤胃有效降解率与金针菇菌糠原样无显著差异。新鲜的菌糠中含水量较高,很难长期保存,导致其使用范围缩小[20],而通过添加适当的菌株,通过发酵的方法,能产生大量的酸,使发酵产物具有良好的酸香味,同时pH下降,利与保存,发酵过程中产生的菌体蛋白也丰富了其营养组成[21]。
结合金针菇菌糠与金针菇菌糠微贮在水牛瘤胃有效降解率的研究,金针菇菌糠的利用开发有2种形式,直接添加到家畜饲粮与微贮发酵后添加到家畜饲粮。微贮45 d后金针菇菌糠的DM、EE、CP瘤胃有效降解率显著高于金针菇菌糠原样的有效降解率,且考虑到金针菇菌糠收割后水分含量大,生产量大,因此金针菇菌糠亟待解决的问题是保存问题。微生物发酵贮存方式是金针菇菌糠饲料开发的一种新思路,可以避免由饲喂存放造成的腐败问题,提高家畜饲粮的质量,有助于家畜的营养健康。根据本研究结果显示,对金针菇菌糠进行45 d微贮是大量金针菇菌糠利用的有效途径。
4 结论① 金针菇菌糠中CP的含量丰富,达到了11.90%;EE含量2.29%、CF含量25.53%;微贮45、60 d后,EE、CF含量均显著上升,CP含量显著降低。
② 微贮45 d金针菇菌糠的DM、EE、CP瘤胃有效降解率得到显著提高,CF瘤胃有效降解率与金针菇菌糠原样没有显著差异;微贮60 d后金针菇菌糠的CP瘤胃有效降解率得到显著提高,EE瘤胃有效降解率显著降低,DM和CF瘤胃有效降解率与金针菇菌糠原样没有显著差异。
③ 微生物发酵是保存金针菇菌糠的有效途径,有助于闲置资源金针菇菌糠的饲料开发。
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