多菌种混合发酵玉米秸秆生产黄粉虫饲料的应用与研究_熊晓莉.pdf

第 40 卷第 4 期Vol.40No.4重庆工商大学学报(自然科学版)J Chongqing Technol Business Univ(Nat Sci Ed)2023 年 8 月Aug.2023多菌种混合发酵玉米秸秆生产黄粉虫饲料的应用与研究熊晓莉，熊屿吾重庆工商大学 环境与资源学院，重庆 400067摘要:在饲养黄粉虫时，饲料的成本占据了总饲养成本的 80%左右。为了有效降低大规模饲养黄粉虫的成本，拟将玉米秸秆(CS)经过发酵处理后充当黄粉虫的常规饲料。研究了不同菌种组合发酵的玉米秸秆对黄粉虫生长的影响，先采用发酵处理的玉米秸秆养殖黄粉虫，再以黄粉虫的生长率为指标，筛选出最有利于黄粉虫生长的秸秆处理条件。最终结果表明，采用绿色木霉(Trichoderma viride，TV)、黑曲霉(Aspergillus niger，AN)、嗜热侧孢霉(Sporotrichum thermophile，ST)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis，BS)、米曲霉(Aspergillus oryzae，AO)和产朊假丝酵母(Candida utilis，CU)多种菌种组合的发酵处理的玉米秸秆饲料利用率显著增高(P005)，使用此饲料饲喂黄粉虫后生长效果好，生长率还高于使用纯麦麸喂养的黄粉虫的生长率，同时死亡率与纯麦麸喂养的黄粉虫持平。因此使用此种方法发酵处理后的玉米秸秆可作为黄粉虫的部分或完全替代饲料，为日后能生产新型黄粉虫的饲料从而有效降低黄粉虫相关养殖成本提供了实质性的依据。关键词:黄粉虫;玉米秸秆;组合菌;饲料;餐厨垃圾中图分类号:S8999文献标识码:Adoi:10.16055/j.issn.1672058X.2023.0004.002收稿日期:20220305修回日期:20220518文章编号:1672058X(2023)04001108基金项目:重庆市技术创新与应用发展专项面上项目(CSTC2020JSCXMSXMX0076);重庆英才计划“包干制项目”技术创新与应用发展类项目(CSTC2021YCJHBGZXM0242);重庆英才创新创业示范团队(CQYC201903189)作者简介:熊晓莉(1974)，女，四川广安人，硕士，高级实验师，从事农业废弃物资源化研究Email:853184045 qqcom引用格式:熊晓莉，熊屿吾多菌种混合发酵玉米秸秆生产黄粉虫饲料的应用与研究 J 重庆工商大学学报(自然科学版)，2023，40(4):1118XIONG Xiaoli，XIONG Yuwu Producing tenebrio molitor L feed by multi-strains fermentation of corn straw J Journal ofChongqing Technology and Business University(Natural Science Edition)，2023，40(4):1118Producing Tenebrio Molitor LFeed by Multi-strains Fermentation of Corn StrawXIONG Xiaoli，XIONG YuwuSchool of Environment and esources，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，ChinaAbstract:When feeding Tenebrio molitor，the cost of feed accounts for about 80%of the total feeding cost In order toeffectively reduce the cost of large-scale feeding Tenebrio molitor，it is planned to use the corn straw(CS)afterfermentation as the conventional feed for Tenebrio molitor The effects of corn straw fermented by different bacterialcombinations on the growth of Tenebrio molitor were studied Firstly，fermented corn straw was used to breed Tenebriomolitor，and then the straw treatment conditions that were most conducive to the growth of Tenebrio molitor were screenedout with the growth rate of Tenebrio molitor as the index The final results showed that the utilization rate of corn straw feedfermented with a combination of Trichoderma viride(TV)，Aspergillus niger(AN)，Sporotrichum thermophile(ST)，Bacillus subtilis(BS)，Aspergillus oryzae(AO)and Candida utilis(CU)was significantly increased(p005)The feedhad a good growth effect after feeding Tenebrio molitor The growth rate was also higher than that of Tenebrio molitor fedwith pure wheat bran，and the mortality was the same as that of Tenebrio molitor fed with pure wheat bran Therefore，thecorn straw fermented by this method can be used as a partial or complete substitute for the feed of Tenebrio molitor，whichprovides a substantial basis for the production of a new feed of Tenebrio molitor in the future so as to effectively reduce therelated breeding costs of Tenebrio molitorKeywords:Tenebrio molitor L;corn straw(CS);combination bacteria;feed;kitchen waste重庆工商大学学报(自然科学版)第 40 卷1引言我国每年可产生约 24 亿 t 玉米秸秆，仅少部分用于资源化开发利用1，利用率不足 1/3。因此，加大对玉米秸秆的综合利用，对促进农业可持续发展和保护环境具有重要意义2。秸秆的饲料化是其资源化利用途径之一。秸秆细胞壁是由纤维素、半纤维素和木质素相互交联形成3，其主要成分为木质素，一般微生物很难将其分解4，只能在体外被强酸强碱或特定的微生物所分解，动物难以将其直接消化利用5。自然界中许多微生物具有较强的生物催化酶系统，可将动物难以消化吸收的粗纤维等大分子物质分解成易消化吸收的小分子物质，提高秸秆的利用率及其营养价值。黄粉虫(Tenebrio molitor，TM)是一种人工养殖技术较为成熟的资源昆虫，在食品、保健品、化妆品等行业中日益受到重视68。传统养殖黄粉虫主要以麦麸、玉米粉和豆粉为原料，其饲料费用占到整个养殖成本的70%90%，因此，降低其养殖成本，能有力推动黄粉虫养殖产业的发展。废弃果皮、餐厨垃圾、蔬菜尾菜等可饲用有机垃圾，经适当处理后，可作为黄粉虫的饲料6，9。黄粉虫产生的虫粪，经发酵后，可用于制备动物饲料、有机肥料、食用菌培养基等6，910。有文献表明，黄粉虫能够以玉米秸秆作为饲料9。利用玉米秸秆饲养黄粉虫，可减少粮食消耗，降低黄粉虫的饲料成本，拓宽秸秆资源化利用途径11-14。玉米秸秆虽然可以饲喂黄粉虫，但因其纤维素含量高，饲用效果还有待进一步提升14。课题组前期筛选出 绿 色 木 霉(Trichoderma viride，TV)、里 氏 木 霉(Trichoderma reesei，T)、黑 曲 霉(Aspergillus niger，AN)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis，BS)、嗜热侧孢霉(Sporotrichum thermophile，ST)、米 曲 霉(Aspergillusoryzae，AO)、产朊假丝酵母(Candida utilis，CU)等 7 种有利于玉米秸秆发酵的微生物并进行单一菌种发酵。实验后发现，食用发酵玉米秸秆饲料的黄粉虫生长效果更优，其中食用发酵 9 d12 d 的玉米秸秆后的生长效果最优，但由于单一微生物对纤维素类物质的降解率较低15，单菌发酵效果总体不佳，故需将各种菌的进一步组合，以发挥各菌的协同作用，达到更好的处理效果14。不同微生物生长代谢存在差异，采用多种微生物混合发酵，可有效利用他们之间的协同、互补作用，提高纤维素酶的活性，以加速玉米秸秆中纤维素、半纤维素的降解，从而发酵成为黄粉虫的易食用消化的玉米秸秆饲料16。但不同菌种之间既有协同作用亦有拮抗作用17，若菌种之间组合不合理，则会出现相互竞争而减缓或抑制秸秆的降解，若组合适当，多菌混合获得的效果比单菌发酵显著提高18，故在实际实验中需对菌种使用效果进行系统的研究。本研究将 TV、T、AN、BS、ST、AO 和 CU 菌进行不同组合后发酵玉米秸秆，并取不同发酵时间的玉米秸秆饲养黄粉虫，观察黄粉虫的生长发育和对秸秆的利用情况，旨在探索出有利于黄粉虫饲用的玉米秸秆饲料。2菌种组合发酵研究21材料及来源玉米秸秆(中单 808，采收玉米后的新鲜秸秆，经风干、粉碎，过 10 目筛，重庆博乐农业科技发展有限公司);黄粉虫(56 龄幼虫，重庆博乐农业科技发展有限公司);麦麸(NY/T 119-1989 三级，重庆吉之汇农贸市场);供试菌种为绿色木霉(山东绿陇生物技术有限公司)、里氏木霉(3，浙江大学)、黑曲霉(AS3758，济宁玉园生物科技有限公司)、米曲霉(沪酿 3042，济宁玉园生物科技有限公司)、产朊酵母(Y0037，上海生物网)、嗜热侧孢霉(ACCC30346，上海名劲生物科技有限公司)和枯草芽孢杆菌(CMCC63501，上海鲁微科技有限公司)。MnSO4、ZnCl2、CoCl2、FeSO47H2O、MgSO4、CaCl2、NaCl、(NH4)2SO4和 KH2PO4，均为分析纯，成都市科龙化工试剂厂。22方法221发酵饲料的制备经测定，玉米秸秆的 C/N 为512。按100 份风干玉米秸秆:300 份无机盐补充液(0001 g/L MnSO4、0001 g/LZnCl2、0002 g/L CoCl2、005 g/L FeSO47H2O、03 g/LMgSO4、03 g/L CaCl2、05 g/L NaCl、14 g/L(NH4)2SO4、20 g/L KH2PO4)的比例混匀后，取5 份混合菌(按说明书扩繁，菌数占比相同，1 亿 cfu/g)，接入玉米秸秆中，混匀，在30 的恒温室中发酵6 d12 d，待温度升高到50 后，翻堆一次。222混合菌种方案设计前期单一菌种发酵过程中，黄粉虫生长优势不明显，而在多菌种发酵中，各种发酵菌之间既可能有协同作用，从而提高发酵的效率，也可能有拮抗作用，使发酵效果变差。在