牛东泽博士：白腐菌发酵秸秆技术及其在饲料领域的潜在应用价值

《非常规原料和生物饲料应用技术系列讲座和点评会》的第10场公益讲座

非常规原料和生物饲料应用技术是我们全行业关注的热门话题！

牛东泽，博士，常州大学讲师、学科副教授，硕士生导师，iMeta杂志青年编委，Sustainability等杂志客座编辑。2018年博士毕业于中国农业大学，主要从事生物发酵饲料、抗生素菌渣无害化处理与资源化利用等方面的科学研究和技术推广工作，主持国家自然科学基金等纵向课题3项，作为技术骨干参与企业横向课题5项；累计发表论文40余篇，授权发明专利12项，曾获常州大学优秀班主任，入选“常州市青年科技人才托举工程”。

牛东泽博士报告的题目是《白腐菌发酵秸秆技术及其在饲料领域的潜在应用价值》。

牛东泽博士的报告分4个部分。

1、研究背景，

2、白腐菌发酵原理，

3、本团队相关工作，

4、应用展望。

牛博士的报告系统介绍了秸秆降解的机理，使我们对发酵秸秆的本质有了更科学的认知。牛博士团队的研究非常专业，也非常的精细，使我们对发酵秸秆的微观结构、菌群变化等有了非常清晰的认知。牛博士的报告使我们受益非常多！

互动环节，先由点评专家点评和提问！然后，观众们提问。

陈达，院长，博士，北京博益德集团研究院

点评：牛博士的报告主题意义重大，当然难度也大，全世界科学家也在此投入了大量的努力，但是整体上进展缓慢。牛博士的报告系统介绍了秸秆降解的机理，使我们对发酵秸秆的本质有了更科学的认知。牛博士团队的研究非常专业，也非常的精细，使我们对发酵秸秆的微观结构、菌群变化等有了非常清晰的认知。在此，非常感谢牛博士的报告。

问题1：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：

感谢您对本次汇报的认可和精彩提问！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。正如您提到的，在实际生产过程中，如果采用高压蒸汽灭菌对秸秆进行处理，能耗很高，因此近年来研究杂菌控制策略是白腐菌处理秸秆技术的重要研究方向之一。其中包括：1、增大接种量（美国、中国）；2、使用化学物质杀菌，如：氧化钙、双氧水等（中国、日本）；3、微生物辅助控制杂菌，如：青贮发酵（中国、荷兰）；4、使用低品位（廉价）能源进行杀菌等（中国、瑞典、法国）。总之，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。

问题2：行业里曾有人担心木质素降解后释放的比如苯环类的物质可能对动物产生负面作用，我看牛博士也提到发酵产生的物质里有苯类化合物，牛博士对此怎么看？

牛东泽博士答疑：

根据我们的研究经验，这种担忧在生物发酵秸秆饲料上大可不必。我可以从应用和机理两个层面作答：1、白腐菌发酵过程类似蘑菇种植过程，我们常吃的平菇、香菇、杏鲍菇都是白腐菌。如果降解产生的化合物有毒，这些化合物不可能不被这些菌的子实体吸收，进而危害人类健康。事实情况是，蘑菇是最好的保健食品之一，大部分蘑菇具有抗肿瘤、抗炎、抗氧化等功能，蘑菇发酵产生的菌糠（类似白腐菌发酵产物）还可以作为动物饲料在大规模应用。2、从化合物层面，我们初步对其代谢产物进行了分析，结果显示这类化合物含量不高，但是大部分都有生物活性。我们正在采用分析化学的手段对这类化合物进行分离、验证，相信未来会有更翔实的数据支持上述观点。

王汝都，河南农业职业学院副教授，河南省科技特派员，博士。

点评：本次报告以白腐菌发酵秸秆技术及其在饲料领域的潜在应用价值为主题，从项目研究背景、白腐菌发酵原理、团队相关工作和白腐菌发酵秸秆应用展望四个方面进行了深刻的阐述，让我们对木质素的发酵利用有了系统的认识。感谢牛博士的报告。

问题1：课件中介绍“虫拟蜡菌和香菇处理小麦秸秆pH<4.3，直接青贮即可获得较好的发酵品质”，这里用的小麦秸秆是什么时期收割的？是否带穗？是青贮还是黄贮？

牛东泽博士答疑：

感谢王教授的肯定和精彩提问。这里说的秸秆就是收获后剩余的秸秆，所以是完全成熟、高度木质化的秸秆，而不是带穗的全株小麦青贮。之所以pH能降到这么低，主要还是白腐菌发酵环境是一个酸性环境，虽然不是典型的乳酸发酵，但是对保存非常有效。

问题2：报告中讲述了温度对发酵效果的影响，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。

下面，请观众们提问！

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。以下是白腐菌与其他菌种相比的优势和劣势，以及目前效果最好的菌种的一些信息：

白腐菌的优势：

高效的木质素降解能力：白腐菌是目前已知最有效的木质素降解微生物之一。它们能够分解废弃的木质纤维素和半纤维素，将其转化为有机酸、蛋白质和其他有用的产物。

环境适应性强：白腐菌广泛存在于自然环境中，具有适应性强的特点。它们能够在不同的环境条件下生存和繁殖，适应不同类型的废弃基质。

产物多样性：白腐菌发酵产物丰富多样，包括有机酸、蛋白质、酶、活性多糖等，这些产物在饲料和其他领域都有潜在的应用价值。

白腐菌的劣势：

较长的发酵周期：与一些其他微生物相比，白腐菌的生长和发酵周期较长，可能导致生产周期相对延长。

对发酵条件要求较高：白腐菌的发酵需要一定的温度、pH和氧气条件，如果这些条件无法满足，发酵效果可能受到影响。

特异性降解：白腐菌的降解能力相对特异，更适合处理木质纤维素类废弃物，可能在其他类型的废弃物处理上效果较差。

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。白腐菌属于广泛的类群，其中一些菌种在秸秆发酵方面表现出色，如虫拟蜡菌（Ceriporiopsis subvermispora）和白囊耙齿菌（Irpex lacteus）。在研究中，糙皮侧耳菌（Pleurotus ostreatus）等也被发现对秸秆降解有积极影响。

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。

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存在一些异同。

青贮技术：

青贮是一种将青绿饲料（如青草、玉米等）经过切碎、压实，然后密封贮藏，在无氧条件下进行发酵的方法。在青贮过程中，饲料中的糖分会被微生物发酵代谢，产生乳酸等有益物质，从而降低pH值，抑制有害微生物的生长。青贮饲料富含营养，易于储存，适合饲喂反刍动物。

白腐菌发酵技术：

白腐菌发酵技术是通过引入白腐菌这种特定的微生物来处理秸秆等植物废弃物，从而降解其中的木质素，提高饲料的可消化性和营养价值。白腐菌通过其特殊的降解酶，将木质素分解成可被动物消化吸收的有机物，同时产生一些有益的代谢产物，如蛋白质、多糖等。

异同点：

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。

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。

适用范围： 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。

产物和效果： 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。

北斗农科融媒体观众提问： 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。以下是该技术在单胃动物领域的应用潜力：

活性多糖：白腐菌发酵产生的多糖类物质可能具有益生作用，可以作为预生物，促进有益菌的生长，改善肠道环境，增强免疫力。

小分子生物活性代谢产物：在白腐菌发酵过程中，还会生成一系列生物活性代谢产物，如抗氧化物质、抗炎物质和免疫调节物质。这些物质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。

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。