来源：计算MS Microbiol | 编译：DNA Lab Space
导语
畜牧业甲烷排放约占全球人为温室气体的14.5%，如何在保证反刍动物生产性能的同时降低甲烷生成，是可持续养殖的核心难题。近期，一项发表在《计算MS Microbiology》上的研究另辟蹊径，将平菇栽培后的废菌糠与油籽共同青贮玉米秸秆，在RUSITEC人工瘤胃系统中系统评估了其对瘤胃发酵、养分消化及甲烷排放的影响。研究首次证实，这一“变废为宝”的协同青贮策略不仅提升了饲料营养价值，更可在不损害发酵效率的前提下显著抑制甲烷生成，为低碳畜牧业提供了兼具经济性与可操作性的新方案。
研究背景
反刍动物瘤胃内的产甲烷古菌利用发酵产生的氢气和二氧化碳合成甲烷，这一过程虽可维持瘤胃低氢分压、保障纤维降解，却也造成了2%–12%的饲料总能损失，并带来巨大的环境负荷。多年来，研究者尝试了离子载体抗生素、植物次级代谢产物、油脂添加、疫苗及早期饲粮调控等多种甲烷抑制策略，但常面临毒性残留、适口性下降、长期效果不稳定或成本过高等瓶颈。
玉米青贮是全球反刍动物日粮的主要纤维与能量来源，但其高淀粉、低粗蛋白的特性限制了发酵同步性，容易导致瘤胃氮能失衡和甲烷生成加剧。如何通过青贮前的原料配伍，从源头上调控发酵方向，成为近年的研究热点。油籽（如亚麻籽、葵花籽等）富含多不饱和脂肪酸，能通过生物氢化作用竞争代谢氢、毒害产甲烷菌以及改变瘤胃微生物群落来降低甲烷排放，但单独使用时往往因氧化酸败和消化率波动而受限。另一方面，平菇（*Pleurotus* spp.）栽培产生的废菌糠富含菌体蛋白、非淀粉多糖及活性代谢物，具有改善饲料纤维降解率和调节微生态的双重潜力，却长期被当作废弃物处理，造成资源浪费与环境污染。
在此背景下，将废菌糠与油籽协同用于玉米青贮，可能通过菌糠的纤维降解酶系和抗氧化物质稳定油脂、延缓酸败，同时借助油脂的甲烷抑制效应和菌糠的促发酵特性，实现青贮品质与瘤胃发酵的双重优化。然而，该三联共青贮体系对瘤胃发酵格局、养分消化率和甲烷排放的综合影响尚缺乏系统评价。
研究方法
本研究采用体外连续培养系统，模拟瘤胃环境进行精细评估。首先，研究者以收获的整株玉米为基料，设置多个青贮处理组：单独玉米青贮组；玉米+废菌糠青贮组；玉米+油籽青贮组；以及玉米+废菌糠+油籽共青贮组。废菌糠来自平菇栽培后的基质，经干燥粉碎后添加；油籽选用富含亚麻酸的亚麻籽等，以适当比例混合。所有原料在实验室小型青贮窖中压实密封，常温避光发酵60天，确保充分完成乳酸发酵及生物活性物质转化。青贮结束后，开窖取样测定常规营养成分、发酵品质（pH、有机酸谱、氨态氮/总氮）及脂肪酸组成。
体外瘤胃发酵采用RUSITEC系统（Rumen Simulation Technique）进行。该装置由多个密闭发酵罐组成，每个罐内装入瘤胃液-缓冲液混合物和待测青贮饲料样品，通过连续灌注人工唾液和自动排出发酵液来模拟瘤胃液相稀释与流通。试验分为适应期和采样期，每个处理设置若干重复罐。发酵液取自瘘管牛，供体牛预先饲喂标准基础日粮。每日测定产气总量及甲烷浓度，定时收集发酵液用于分析pH、氨态氮、挥发性脂肪酸（VFA）浓度及摩尔比。试验结束后，测定底物干物质、有机物、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）的消失率，以计算体内模拟消化率。甲烷排放量以每克消失干物质或有机物计，并归一化至总产气量和VFA产量，综合评价不同青贮策略对瘤胃发酵效率与温室气体排放的相对影响。
数据采用完全随机设计下的方差分析，比较各处理组间发酵参数、消化率和甲烷排放的差异显著性，并采用相关分析揭示VFA模式与甲烷生成之间的内在联系。
研究结果
研究获得了一系列具有明确生物学意义的数据，揭示了废菌糠与油籽协同青贮的多重效应。
在青贮品质方面，共青贮处理显著改善了发酵特性。相比单独玉米青贮，含菌糠和油籽的青贮组pH更低，乳酸浓度提高，而乙酸和丁酸比例适宜，氨态氮/总氮显著下降，表明蛋白质降解得到有效抑制，发酵更为纯净。同时，油籽的加入使青贮料中亚麻酸等多不饱和脂肪酸含量大幅上升，且菌糠共存条件下脂质过氧化产物丙二醛含量未明显增加，验证了菌糠对油脂的抗氧化保护作用。
转入RUSITEC系统后，瘤胃发酵参数呈现规律性变化。所有处理组的瘤胃pH均维持在6.4–6.8的理想范围，未出现酸中毒风险。氨态氮浓度在共青贮组适中偏高，但未超出微生物蛋白合成的阈值，反而为纤维分解菌提供了稳定的氮源。VFA总产量在各组间无显著差异，但摩尔比例发生了显著变化：玉米+废菌糠+油籽共青贮组乙酸比例降低，丙酸比例显著升高，乙酸/丙酸比值较对照组降低约18%–25%。这种向丙酸型发酵的转变，直接意味着代谢氢更多地被用于丙酸生成，而非甲烷合成。
甲烷排放结果与此高度吻合。共青贮组日产甲烷量（mL/d）、单位消失干物质甲烷产量（mL/g DM）及单位VFA甲烷产量均显著低于单独玉米青贮组，降幅可达22%–34%。单纯添加废菌糠亦呈现一定的甲烷下降趋势（约8%–12%），而单纯添加油籽降幅居中。两因素间存在显著的正交互作用，证实了菌糠与油籽在抑制甲烷生成方面的协同增益。
消化率方面，共青贮组的干物质和有机物消失率与对照组基本持平或略有提升，NDF消化率在数值上增加约5%–7%，但未达显著水平。这表明甲烷的大幅下降并未以牺牲纤维利用为代价，这是该策略区别于很多油脂添加方案的突出优势。进一步分析发现，共青贮组瘤胃液中纤维分解菌关键酶活性有升高趋势，初步提示微生物功能群落可能发生了有利的重塑。
综合来看，废菌糠与油籽共发酵玉米青贮在不损害甚至改善瘤胃发酵效率和饲料消化的基础上，成功重塑了VFA发酵模式，并实现了甲烷排放的高效削减。
讨论与展望
这项研究从实验室规模验证了一条“农业废弃物-饲料优化-甲烷减排”的闭环路径。其机制可能涉及多个层面：油籽中的不饱和脂肪酸通过氢化作用竞争氢和直接抑制产甲烷菌；废菌糠中残留的菌丝体多糖、酚类化合物和酶系不仅稳定了脂肪酸、减少其毒副作用，还可能通过调控瘤胃微生物群体感应，促进丙酸生成菌如丙酸杆菌和琥珀酸菌的增殖，使氢流从甲烷生成转向丙酸合成。这种氢流的重新分配是乙酸/丙酸比值下降和甲烷减排的根本驱动力。
该研究的应用前景体现在三方面。第一，废菌糠与油籽均为廉价易得的工农业副产物，共青贮工艺可直接嵌入现有青贮生产链条，无需额外投资抑或设备改造，边际成本低。第二，丙酸型发酵的增加不仅减少甲烷热增耗，还可为动物提供更多糖异生前体，理论上能够改善能量利用效率和产奶或增重性能。第三，菌糠的资源化利用减轻了食用菌产业的固体废弃物处置压力，具有生态与经济双重回报。
当然，从实验室到养殖场仍有距离。RUSITEC系统虽能高度模拟瘤胃动态，但缺乏宿主吸收、唾液循环和完整微生物组的长期演化。未来需要进一步通过体内试验，评价共青贮饲料对动物采食量、生产性能、胴体品质及健康指标的实际影响，并进行生命周期评估以量化全产业链的碳足迹。微生态解析技术（如宏基因组学、宏转录组学）的应用，将阐明微生物群落结构与功能酶的表达响应，为精准配伍提供分子层面的指导。此外，不同油籽种类、菌糠来源、青贮条件及添加比例的组合筛选，也值得系统探索，以寻求降甲烷、增丙酸、保消化的最优解。总之，这一创新策略提供了一种可操作性强、生态效益高的减排路线，为反刍动物低碳营养调控打开了新的思路。
参考来源
Anotaenwere CC, Isikhuemhen OS, Dele PA, Kholif AE, Wuaku M. Co-ensiling corn silage with Pleurotus-based spent mushroom substrate and oilseeds: Impacts on rumen fermentation, digestibility, and methane emissions in a RUSITEC system. *计算MS Microbiology*, DOI: 待提供（期刊文章已在线发表，具体DOI请以期刊官网发布为准）.