牛东泽特别分享：白腐菌发酵秸秆技术及在饲料领域的潜在应用价值

我国是农业大国，农作物资源十分丰富，秸秆作为一种可再生资源，具有“分布广、产量大、种类多、价格低廉”的特点。如何充分利用秸秆资源又使环境不受污染，是现代农业面临的重要问题， 而白腐菌对农业固体废物秸秆中的木质素具有较强的降解能力，能够破坏木质素、纤维素、半纤维素之间的结构，降低秸秆木质素含量，打破木质素对秸秆利用的限制。

基于此，牛东泽博士特别进行《白腐菌发酵秸秆技术及其在饲料领域的潜在应用价值》的专题分享，牛博士全面分析了白腐菌的发酵原理和研究背景、本团队相关工作、未来应用展望，本篇带您回顾牛博士的精彩观点。

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牛东泽：白腐菌发酵秸秆技术及其在饲料领域的潜在应用价值

众所周知，优质草料是畜牧业的基础，不过受气候条件、资源禀赋等多方面因素影响，我国面临 “饲草资源短缺 草原牲畜过载 草场严重退化 优质牧草依靠进口” 等问题，导致养殖成本居高不下。虽然，秸秆中65%-80%干物质能够为动物提供能量，不过其中粗纤维含量高，影响动物的正常吸收消化，饲料利用率仅有18%，这类生物资源的很大一部分并没有得到有效合理利用，木质素则是最大障碍因素。

据此，牛博士指出木质素、纤维素的预处理技术分为三种，分别是物理处理、化学处理、生物处理。

第一、物理处理： 包括切碎、揉搓、粉碎、造粒、蒸汽爆破等方式。经处理后，可提高秸秆的适口性及采食量。主要特点为：处理周期短、物质损失少、改变物理结构、设备需求大、能源消耗大。

第二、化学处理： 利用碱、氮碱及其混合物的化学性质，破坏纤维素与半纤维素之间的连接关系，分解木质素，同时破坏细胞壁。将木质素转化成易于被动物消化的羚基木质素，可提高秸秆中的含氮物质的消化率，从而提高秸秆饲料的营养价值及饲用效果。对于秸秆最为常用的化学预处理法有氨化法和碱液浸泡法，NaOH预处理方法以较低的成本、显著的效果而备受研究者青睐。主要特点为：能有效破坏木质素、处理周期短、物质损失少、设备要求高、产生废水，废气、有害物质。

第三、生物处理： 利用分解木质素的微生物（白腐菌、乳酸菌、酶）除去木质素以解除其对纤维素的包裹作用。主要特点为：设备要求低、能源消耗少、环保、处理周期长、多半随物质损失、部分需要无菌环境。

值得重视的是， 白腐菌属于担子菌亚门的真菌，因腐朽木材呈白色而得名，是目前已知唯一能将木质素降解为二氧化碳和水的微生物。 据相关报道，能够选择性降解木质素、显著提高秸秆菌解得糖率的白腐菌有香菇、虫拟腊菌以及白囊耙齿菌。当前，木质素降解机制尚未完全揭示，只知在分解过程中会产生分解木质素的酶系统，包括过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶等。

近年来，利用白腐菌进行秸秆发酵技术已逐渐成为农业饲料中应用的热点研究课题。目前研究白腐菌进行秸秆发酵技术相对集中的有两个团队，一个是瓦赫宁根大学（研究方向——菌种选择、条件优化、营养价值、保藏方法）；另一个是中国农业大学（研究方向——菌种选择、发酵工艺优化、体外发酵实验、营养价值）。

最后，牛教授表示，未来研究的重点与方向为菌种筛选与改造、降解与代谢机理研究、发酵工艺优化、综合利用技术研究。目前我国每年农作物种植可产生7亿多吨秸秆，而秸秆的利用率较低，大部分秸秆被焚烧。这不仅造成了资源浪费，同时也给环境造成了巨大污染。 因此，研究秸秆处理利用技术，提高秸秆作为粗饲料的利用率具有重要意义，而以白腐菌为代表的的生物处理技术，能从根本上解决了粗纤维不能转化为可消化养分的问题。

专家研讨

牛东泽博士进行课程分享后，CPICP特别颁发了CPICP授课荣誉证书以作纪念，并开启“探讨答疑”的交流环节。

1、北京博益德集团研究院院长 陈达博士： 按目前的发酵工艺，可否预测一下大规模生产或者中等规模生产的时候，单吨发酵秸秆的成本大概多少？比如忽略菌种、机械成本的话，主要考虑能耗大概有多少成本？

牛东泽博士答疑： 秸秆发酵作为一个复杂的生物发酵过程，在成本估算方面需要考虑多个因素，而白腐菌发酵工艺作为一个新兴技术，目前尚缺乏规模化的应用案例，而具体的成本会因地区、设备、工艺等不同而有所差异。发酵过程中的能耗主要包括两个环节：灭菌、发酵控制，其中灭菌环节能耗最高。实际上，能源消耗是限制白腐菌发酵技术规模化推广应用的瓶颈，也是目前行业研究的热点，相信随着更经济、有效杀菌方式的开发，处理过程的能耗成本会持续降低。

2、河南省科技特派员，河南农业职业学院副教授，王汝都博士： 牛博士报告中讲述了温度对发酵效果的影响，那么发酵时秸秆的最佳含水量需多少？发酵成品中的含水量有多少？

牛东泽博士答疑： 发酵过程中水分含量对白腐菌发酵非常关键。该过程是好氧发酵过程，如果水分含量低微生物活性不足，如果水分含量高，透气性存在较大问题，因此最佳水分含量是控制发酵高效进行的关键。一般来说75%左右的水分比较适合白腐菌发酵，发酵过程需要对水分调控来保障发酵活性，因此发酵结束时的水分和初始相当，当然为了方便保存，可以在后期减少水分调整频率。

3、CPICP视频号观众提问： 现在用于秸秆发酵的微生物菌种很多，白腐菌与其相比有何优势、劣势？目前，那个菌种对秸秆发酵效果最好？

牛东泽博士答疑： 目前用于秸秆发酵的微生物菌种确实有很多，其中白腐菌作为一种重要的降解微生物，在秸秆发酵中具有一些明显的优势和一些限制。与其他菌种相比，白腐菌的优势有“高效的木质素降解能力、环境适应性强、产物多样性”，白腐菌的劣势有“较长的发酵周期、对发酵条件要求较高、特异性降解”。

目前，关于哪个具体的菌种在秸秆发酵效果上最好，可能还没有一个统一的答案。因为微生物菌种的选择受到很多因素的影响，如基质种类、环境条件、酶活性等。需要根据具体情况，根据所使用的废弃基质类型和预期的产物，结合实验和研究数据来选择最合适的菌种。不同的研究可能会在特定条件下得出不同的最佳菌种。

4、猪好多网观众提问： 青贮是目前应用最广的饲料发酵技术，该技术和白腐菌发酵技术有何异同？

牛东泽博士答疑： 青贮和白腐菌发酵技术都是饲料发酵的方法，但它们在原理、应用范围以及效果方面的异同如下——

①目标物质不同：青贮主要是为了保藏青绿饲料，通过乳酸发酵降低pH值以延缓腐败，白腐菌发酵则是针对秸秆等木质纤维素丰富的废弃物，旨在提高其饲料化利用率。

②微生物类型不同：青贮过程中涉及多种微生物，包括乳酸菌等，而白腐菌发酵专注于引入白腐菌这种特定的真菌。

③适用范围不同：青贮适用于青绿饲料，如草类、玉米等，而白腐菌发酵适用于木质纤维素丰富的废弃物，如秸秆等。

④产物和效果不同：青贮产生乳酸等物质，降低pH值，防止腐败，白腐菌发酵降解木质素，提高饲料的消化利用率和营养价值。

综上所述，虽然青贮和白腐菌发酵技术在一定程度上都涉及饲料的发酵处理，但它们的目标物质、微生物类型和应用范围存在差异，分别针对不同的饲料类型和目的。

5、北斗农科观众提问： 报告列出的相关研究主要集中在反刍动物领域，请问在单胃动物上面有什么应用潜力？

牛东泽博士答疑： 在单胃动物领域，白腐菌发酵技术具有广泛的应用潜力，尤其是在发酵产生的生物活性物质对单胃动物的益生作用方面，如以下所述——

①白腐菌发酵产生的多糖类物质，可促进有益菌的生长，改善肠道环境，增强免疫力。

②白腐菌发酵过程中，还会生成一系列生物活性代谢产物，有助于提高单胃动物的免疫力，减少炎症反应，维护肠道健康。

③提高营养价值：白腐菌发酵可以改变饲料的营养组成，提高蛋白质的可利用性，增加氨基酸的含量，提高饲料的能量价值。这有助于提高单胃动物的生长性能和饲料利用率。

需要强调的是，虽然白腐菌发酵技术在单胃动物领域的应用潜力巨大，但需要进一步的研究和实验证明其效果和安全性。同时，由于单胃动物的消化生理与反刍动物不同，因此在应用时需要针对单胃动物的特点进行调整和优化。 总的来说，白腐菌发酵技术在单胃动物领域的应用可以为饲料的营养价值、肠道健康和生产性能提供有效支持。

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