小麦秸秆与果蔬废弃物序贯发酵生产循环饲料促进可持续乳业发展的研究

为解决全球食物浪费(32-40%)和作物秸秆资源化难题，美国明尼苏达大学团队创新性地采用白腐真菌（Tramates versicolor和Pleurotus ostreatus）好氧发酵结合厌氧青贮的序贯生物处理技术，成功将小麦秸秆(WS)和新鲜果蔬(FFV)废弃物转化为反刍动物饲料。研究证实PO选择性降解木质素35-55%，双阶段发酵产物在日粮中添加25%时体外干物质消化率(IVDMD)与标准日粮无差异，为构建低碳循环农业提供了关键技术路径。

　　

全球每年约有16.4-25亿吨食物在生产流通环节被浪费，其中果蔬废弃物占比最高，同时农作物秸秆等纤维资源利用率不足。这些富含木质纤维素的生物质既造成环境压力，又蕴含巨大营养潜力——反刍动物虽能利用纤维素，但木质素的存在严重限制其消化率。如何通过绿色生物技术实现农业废弃物的高值化转化，成为可持续畜牧业发展的关键命题。

美国明尼苏达大学（University of Minnesota）生物产品和生物系统工程系的研究团队在《Resources, Conservation 》发表创新研究，开发出"真菌好氧发酵-细菌厌氧青贮"的序贯生物处理工艺。该研究通过为期6周的白腐真菌固态发酵（28°C）和16天厌氧青贮（28°C）的双阶段处理，系统评估了两种真菌（TV和PO）对不同基质（纯小麦秸秆WS、WS+FFV混合料）的木质素降解效果，并通过体外瘤胃发酵试验验证了产物的饲用价值。

关键技术方法包括：1) 使用配备微孔滤膜的产孢袋进行固态发酵；2) 采用NREL标准方法分析结构性碳水化合物（纤维素、半纤维素、木质素）；3) 傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征木质素化学结构变化；4) ANKOM产气系统测定体外干物质消化率(IVDMD)；5) HPLC分析挥发性脂肪酸(VFA)谱。

【真菌发酵阶段】
通过结构性碳水化合物分析发现，PO处理WS表现出更优的选择性木质素降解能力：纯WS组木质素含量降低23.8%（p<0.05），而WS+FFV组因可溶性糖抑制仅降8%。FTIR显示真菌处理显著减弱1160-1369 cm^-1波段的木质素特征峰。氨基酸分析表明，发酵过程存在"浓缩效应"——虽然总氨基酸绝对含量不变，但必需氨基酸占比提升，其中组氨酸(His)在PO-WS组增加30%。

【厌氧青贮阶段】
所有处理组pH在8天内从5.0降至3.5-3.7，乳酸占比达80%以上（WS组85%）。真菌预处理显著提升终产物乳酸含量，PO-WS组达9.24% DM，比对照高21%。值得注意的是，WS+FFV组乙酸等VFA产量更高，反映FFV带来更丰富的微生物群落。

【营养价值评估】
体外消化试验显示，含25%发酵产物的日粮IVDMD为76.7-79.5%，与标准TMR无差异（p>0.05）。PO处理的WS在25%添加量下，粗蛋白提升27%，ADF降低6.4%，其中木质素贡献了5%的降幅，证实其选择性降解优势。

该研究开创性地构建了农业废弃物资源化循环技术路径：PO优先降解木质素释放纤维素，后续青贮利用FFV糖分生成乳酸实现长期保存。尽管FFV会抑制真菌的木质素降解酶活性，但序贯处理可兼顾效率与实用性。这项技术为乳业减排提供了新思路——用1吨处理后的WS-FFV饲料替代传统饲料，可减少约0.5吨CO₂当量的甲烷排放。未来研究需优化规模化生产中的FFV成分波动问题，并通过动物试验验证实际饲效。