农科院加工所食品生物制造团队联合西北大学：食用担子菌发酵助力百里香残渣饲料化高值利用

近日，食品生物制造团队联合西北大学在百里香残渣生物转化与饲料化高值利用方面取得新进展。相关研究成果以“Solid-state fermentation of recalcitrant thyme residues by two edible basidiomycetes for potential feed valorization”为题，发表于国际期刊Animal Feed Science and Technology。秦志朝和刘淑君副研究员为共同第一作者，辛凤姣研究员、李冰麟副教授和郭子晟副教授为共同通讯作者。

随着食品及天然香料产业的发展，植物提取和加工过程中产生的副产物如何实现资源化利用受到广泛关注。百里香加工残渣富含木质纤维素，同时残留具有较强抑菌活性的百里酚，这不仅限制微生物对植物纤维的进一步降解，也可能影响其在反刍动物饲料中的直接利用。此外，百里香残渣中存在的土腥、蘑菇样及辛辣等气味，也是制约其饲料化利用的重要因素。因此，如何同步实现百里酚脱除、木质纤维结构解构、营养强化以及风味改善，是百里香加工副产物高值利用面临的关键问题。

本研究筛选了多种食用担子菌，并进一步采用Cyclocybe cylindracea与Hericium erinaceus构建共培养固态发酵体系。经过28 d发酵，两菌协同体系表现出最优的百里酚降解能力，残留百里酚去除率超过97%。与此同时，发酵显著改变了百里香残渣的纤维组成，其中NDF和ADF含量均下降约30%，ADL下降约50%，表明食用菌生长能够有效削弱原有致密的木质纤维素屏障。

图1 食用担子菌固态发酵对百里酚降解及纤维组分的影响

在营养品质方面，食用菌菌丝的生长进一步实现了百里香残渣的“增蛋白”。共培养发酵后，样品粗蛋白含量由4.33%提高至10.06%；必需氨基酸指数由98.42提高至103.89。游离氨基酸及胺类总含量则由0.051 g/100 g增加至0.722 g/100 g，整体提高约14倍。这些结果表明，固态发酵不仅能够降解原有植物结构，同时可通过真菌生物量积累、蛋白合成及蛋白水解等过程实现营养物质的重新分配与富集。

图2 固态发酵过程中真菌生物量积累及粗蛋白含量变化

多尺度结构表征进一步揭示了这一营养强化过程的结构基础。发酵前，百里香残渣整体呈现较为致密、规则的植物组织结构；发酵后，菌丝在植物颗粒之间大量生长并形成三维网络，使原有致密结构逐渐转变为更加疏松、开放的多孔结构。FTIR、XRD、荧光显微及SEM等分析共同表明，食用菌生长能够破坏部分木质素和半纤维素相关结构，并在植物基质中形成富含真菌生物量的菌丝—植物复合网络，从而提高内部营养物质对后续消化体系的可及性。

除营养和结构变化外，固态发酵还显著重塑了百里香残渣的香气组成。HS-SPME-GC-O-MS分析共鉴定出11种气味活性化合物。未经发酵的样品主要受到醛类和醇类异味物质影响，而发酵后多种高FD值异味物质消失或明显降低，并生成具有苹果香气特征的酯类以及具有奶酪样香气特征的有机酸。其中，3-methylpentanoic acid表现出较高的FD值。结果表明，食用菌发酵不仅改变了百里香残渣的营养组成，也能够对其香气进行重新塑造，为降低植物加工副产物进入饲料体系时的感官障碍提供了新的思路。

图3 固态发酵对百里香残渣游离氨基酸及香气组成的影响

进一步的体外瘤胃发酵实验验证了结构重塑带来的消化优势。固态发酵后样品的干物质消化率达到71.70%，约为未发酵样品的1.53倍；纤维素和半纤维素消化率分别达到58.05%和54.64%，其中半纤维素消化率约提高至对照的2.3倍。48 h后，发酵样品粗蛋白绝对消化量达到9.48 g/100 g，而未发酵样品仅为4.29 g/100 g。

时间分辨SEM观察进一步发现，未经处理的百里香残渣主要经历由表及里的“outside-in”逐层侵蚀，而经过食用菌固态发酵后，大量孔隙和内部结构被提前暴露，使瘤胃微生物能够同时作用于材料外部和内部区域，形成更加协同的“inside–outside”降解模式。这说明食用菌发酵的作用不仅在于预先消耗部分纤维，更重要的是通过改变植物组织的空间结构，提高后续瘤胃微生物对纤维底物的可接近性。

图4 固态发酵对百里香残渣体外瘤胃消化率

图5 体外瘤胃消化微观降解过程

基于上述结果，本研究建立了一条以食用担子菌协同固态发酵为核心的百里香加工残渣生物转化路径，实现了百里酚脱除、木质纤维结构解构、菌体蛋白富集、氨基酸提升、香气重塑和消化性能改善的协同效果。研究表明，植物加工残渣并非单纯的低值废弃物，通过食用菌生物制造过程，可进一步转化为具有更高营养价值和消化利用潜力的菌丝—植物复合原料，为香辛植物及其他药食同源植物加工副产物的循环利用与饲料化开发提供了新的技术路径。

需要指出的是，本研究主要基于体外瘤胃发酵体系验证其应用潜力，实际饲料应用仍需进一步开展动物饲喂试验，对适口性、自主采食量、动物生产性能、安全性、适宜添加比例以及长期饲喂效果进行系统评价。

本研究得到新疆维吾尔自治区科技计划项目、陕西省自然科学基础研究计划、榆林市科技计划项目、四川省抗生素研究与再评价重点实验室开放基金以及中央引导地方科技发展资金项目等支持。此外，感谢中国农业科学院北京畜牧兽医研究所反刍动物营养创新团队赵连生老师在研究过程中给予的指导与支持。

原文信息：Solid-state fermentation of recalcitrant thyme residues by two edible basidiomycetes for potential feed valorization

Animal Feed Science and Technology, 2026, 345, 116991   

DOI：10.1016/j.anifeedsci.2026.116991