牛東澤博士：白腐菌發酵秸稈技術及其在飼料領域的潛在應用價值

《非常規原料和生物飼料應用技術系列講座和點評會》的第10場公益講座

非常規原料和生物飼料應用技術是我們全行業關注的熱門話題！

牛東澤，博士，常州大學講師、學科副教授，碩士生導師，iMeta雜志青年編委，Sustainability等雜志客座編輯。2018年博士畢業于中國農業大學，主要從事生物發酵飼料、抗生素菌渣無害化處理與資源化利用等方面的科學研究和技術推廣工作，主持國家自然科學基金等縱向課題3項，作為技術骨干參與企業橫向課題5項；累計發表論文40余篇，授權發明專利12項，曾獲常州大學優秀班主任，入選“常州市青年科技人才托舉工程”。

牛東澤博士報告的題目是《白腐菌發酵秸稈技術及其在飼料領域的潛在應用價值》。

牛東澤博士的報告分4個部分。

1、研究背景，

2、白腐菌發酵原理，

3、本團隊相關工作，

4、應用展望。

牛博士的報告系統介紹了秸稈降解的機理，使我們對發酵秸稈的本質有了更科學的認知。牛博士團隊的研究非常專業，也非常的精細，使我們對發酵秸稈的微觀結構、菌群變化等有了非常清晰的認知。牛博士的報告使我們受益非常多！

互動環節，先由點評專家點評和提問！然后，觀眾們提問。

陳達，院長，博士，北京博益德集團研究院

點評：牛博士的報告主題意義重大，當然難度也大，全世界科學家也在此投入了大量的努力，但是整體上進展緩慢。牛博士的報告系統介紹了秸稈降解的機理，使我們對發酵秸稈的本質有了更科學的認知。牛博士團隊的研究非常專業，也非常的精細，使我們對發酵秸稈的微觀結構、菌群變化等有了非常清晰的認知。在此，非常感謝牛博士的報告。

問題1：按目前的發酵工藝，可否預測一下大規模生產或者中等規模生產的時候，單噸發酵秸稈的成本大概多少？比如忽略菌種、機械成本的話，主要考慮能耗大概有多少成本？

牛東澤博士答疑：

感謝您對本次匯報的認可和精彩提問！秸稈發酵作為一個復雜的生物發酵過程，在成本估算方面需要考慮多個因素，而白腐菌發酵工藝作為一個新興技術，目前尚缺乏規?；膽冒咐?，而具體的成本會因地區、設備、工藝等不同而有所差異。發酵過程中的能耗主要包括兩個環節：滅菌、發酵控制，其中滅菌環節能耗最高。正如您提到的，在實際生產過程中，如果采用高壓蒸汽滅菌對秸稈進行處理，能耗很高，因此近年來研究雜菌控制策略是白腐菌處理秸稈技術的重要研究方向之一。其中包括：1、增大接種量（美國、中國）；2、使用化學物質殺菌，如：氧化鈣、雙氧水等（中國、日本）；3、微生物輔助控制雜菌，如：青貯發酵（中國、荷蘭）；4、使用低品位（廉價）能源進行殺菌等（中國、瑞典、法國）?？傊?，能源消耗是限制白腐菌發酵技術規?；茝V應用的瓶頸，也是目前行業研究的熱點，相信隨著更經濟、有效殺菌方式的開發，處理過程的能耗成本會持續降低。

問題2：行業里曾有人擔心木質素降解后釋放的比如苯環類的物質可能對動物產生負面作用，我看牛博士也提到發酵產生的物質里有苯類化合物，牛博士對此怎么看？

牛東澤博士答疑：

根據我們的研究經驗，這種擔憂在生物發酵秸稈飼料上大可不必。我可以從應用和機理兩個層面作答：1、白腐菌發酵過程類似蘑菇種植過程，我們常吃的平菇、香菇、杏鮑菇都是白腐菌。如果降解產生的化合物有毒，這些化合物不可能不被這些菌的子實體吸收，進而危害人類健康。事實情況是，蘑菇是最好的保健食品之一，大部分蘑菇具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化等功能，蘑菇發酵產生的菌糠（類似白腐菌發酵產物）還可以作為動物飼料在大規模應用。2、從化合物層面，我們初步對其代謝產物進行了分析，結果顯示這類化合物含量不高，但是大部分都有生物活性。我們正在采用分析化學的手段對這類化合物進行分離、驗證，相信未來會有更翔實的數據支持上述觀點。

王汝都，河南農業職業學院副教授，河南省科技特派員，博士。

點評：本次報告以白腐菌發酵秸稈技術及其在飼料領域的潛在應用價值為主題，從項目研究背景、白腐菌發酵原理、團隊相關工作和白腐菌發酵秸稈應用展望四個方面進行了深刻的闡述，讓我們對木質素的發酵利用有了系統的認識。感謝牛博士的報告。

問題1：課件中介紹“蟲擬蠟菌和香菇處理小麥秸稈pH<4.3，直接青貯即可獲得較好的發酵品質”，這里用的小麥秸稈是什么時期收割的？是否帶穗？是青貯還是黃貯？

牛東澤博士答疑：

感謝王教授的肯定和精彩提問。這里說的秸稈就是收獲后剩余的秸稈，所以是完全成熟、高度木質化的秸稈，而不是帶穗的全株小麥青貯。之所以pH能降到這么低，主要還是白腐菌發酵環境是一個酸性環境，雖然不是典型的乳酸發酵，但是對保存非常有效。

問題2：報告中講述了溫度對發酵效果的影響，發酵時秸稈的最佳含水量需多少？發酵成品中的含水量有多少？

牛東澤博士答疑：

發酵過程中水分含量對白腐菌發酵非常關鍵。該過程是好氧發酵過程，如果水分含量低微生物活性不足，如果水分含量高，透氣性存在較大問題，因此最佳水分含量是控制發酵高效進行的關鍵。一般來說75%左右的水分比較適合白腐菌發酵，發酵過程需要對水分調控來保障發酵活性，因此發酵結束時的水分和初始相當，當然為了方便保存，可以在后期減少水分調整頻率。

下面，請觀眾們提問！

CPICP視頻號觀眾提問：?現在用于秸稈發酵的微生物菌種很多，白腐菌與其相比有何優勢、劣勢？目前，那個菌種對秸稈發酵效果最好？

牛東澤博士答疑：

目前用于秸稈發酵的微生物菌種確實有很多，其中白腐菌作為一種重要的降解微生物，在秸稈發酵中具有一些明顯的優勢和一些限制。以下是白腐菌與其他菌種相比的優勢和劣勢，以及目前效果最好的菌種的一些信息：

白腐菌的優勢：

高效的木質素降解能力：白腐菌是目前已知最有效的木質素降解微生物之一。它們能夠分解廢棄的木質纖維素和半纖維素，將其轉化為有機酸、蛋白質和其他有用的產物。

環境適應性強：白腐菌廣泛存在于自然環境中，具有適應性強的特點。它們能夠在不同的環境條件下生存和繁殖，適應不同類型的廢棄基質。

產物多樣性：白腐菌發酵產物豐富多樣，包括有機酸、蛋白質、酶、活性多糖等，這些產物在飼料和其他領域都有潛在的應用價值。

白腐菌的劣勢：

較長的發酵周期：與一些其他微生物相比，白腐菌的生長和發酵周期較長，可能導致生產周期相對延長。

對發酵條件要求較高：白腐菌的發酵需要一定的溫度、pH和氧氣條件，如果這些條件無法滿足，發酵效果可能受到影響。

特異性降解：白腐菌的降解能力相對特異，更適合處理木質纖維素類廢棄物，可能在其他類型的廢棄物處理上效果較差。

目前，關于哪個具體的菌種在秸稈發酵效果上最好，可能還沒有一個統一的答案。因為微生物菌種的選擇受到很多因素的影響，如基質種類、環境條件、酶活性等。白腐菌屬于廣泛的類群，其中一些菌種在秸稈發酵方面表現出色，如蟲擬蠟菌（Ceriporiopsis subvermispora）和白囊耙齒菌（Irpex lacteus）。在研究中，糙皮側耳菌（Pleurotus ostreatus）等也被發現對秸稈降解有積極影響。

需要根據具體情況，根據所使用的廢棄基質類型和預期的產物，結合實驗和研究數據來選擇最合適的菌種。不同的研究可能會在特定條件下得出不同的最佳菌種。

豬好多網觀眾提問：?青貯是目前應用最廣的飼料發酵技術，該技術和白腐菌發酵技術有何異同？

牛東澤博士答疑:

青貯和白腐菌發酵技術都是飼料發酵的方法，但它們在原理、應用范圍以及效果方面存在一些異同。

青貯技術：

青貯是一種將青綠飼料（如青草、玉米等）經過切碎、壓實，然后密封貯藏，在無氧條件下進行發酵的方法。在青貯過程中，飼料中的糖分會被微生物發酵代謝，產生乳酸等有益物質，從而降低pH值，抑制有害微生物的生長。青貯飼料富含營養，易于儲存，適合飼喂反芻動物。

白腐菌發酵技術：

白腐菌發酵技術是通過引入白腐菌這種特定的微生物來處理秸稈等植物廢棄物，從而降解其中的木質素，提高飼料的可消化性和營養價值。白腐菌通過其特殊的降解酶，將木質素分解成可被動物消化吸收的有機物，同時產生一些有益的代謝產物，如蛋白質、多糖等。

異同點：

目標物質不同：?青貯主要是為了保藏青綠飼料，通過乳酸發酵降低pH值以延緩腐敗，白腐菌發酵則是針對秸稈等木質纖維素豐富的廢棄物，旨在提高其飼料化利用率。

微生物類型不同：青貯過程中涉及多種微生物，包括乳酸菌等，而白腐菌發酵專注于引入白腐菌這種特定的真菌。

適用范圍：?青貯適用于青綠飼料，如草類、玉米等，而白腐菌發酵適用于木質纖維素豐富的廢棄物，如秸稈等。

產物和效果：?青貯產生乳酸等物質，降低pH值，防止腐敗，白腐菌發酵降解木質素，提高飼料的消化利用率和營養價值。

綜上所述，雖然青貯和白腐菌發酵技術在一定程度上都涉及飼料的發酵處理，但它們的目標物質、微生物類型和應用范圍存在差異，分別針對不同的飼料類型和目的。

北斗農科融媒體觀眾提問：?報告列出的相關研究主要集中在反芻動物領域，請問在單胃動物上面有什么應用潛力？

牛東澤博士答疑：

在單胃動物領域，白腐菌發酵技術具有廣泛的應用潛力，尤其是在發酵產生的生物活性物質對單胃動物的益生作用方面。以下是該技術在單胃動物領域的應用潛力：

活性多糖：白腐菌發酵產生的多糖類物質可能具有益生作用，可以作為預生物，促進有益菌的生長，改善腸道環境，增強免疫力。

小分子生物活性代謝產物：在白腐菌發酵過程中，還會生成一系列生物活性代謝產物，如抗氧化物質、抗炎物質和免疫調節物質。這些物質有助于提高單胃動物的免疫力，減少炎癥反應，維護腸道健康。

提高營養價值：白腐菌發酵可以改變飼料的營養組成，提高蛋白質的可利用性，增加氨基酸的含量，提高飼料的能量價值。這有助于提高單胃動物的生長性能和飼料利用率。

需要強調的是，雖然白腐菌發酵技術在單胃動物領域的應用潛力巨大，但需要進一步的研究和實驗證明其效果和安全性。同時，由于單胃動物的消化生理與反芻動物不同，因此在應用時需要針對單胃動物的特點進行調整和優化?？偟膩碚f，白腐菌發酵技術在單胃動物領域的應用可以為飼料的營養價值、腸道健康和生產性能提供有效支持。