牛蒡是一种药食同源类植物,在中国被广泛栽培。在牛蒡根精深加工过程中,会产生大量的下脚料,为提高其经济利用价值,近来使用固态发酵技术进行牛蒡根下脚料的综合利用引起大家的关注。研究表明,固态发酵技术具有促进有效成分析出、产生新的活性物质、改良风味及增加功效等优点。本试验首次比较了不同地区牛蒡根下脚料的化学成分,然后以筛选出的安丘牛蒡根下脚料为发酵基质,采用赤芝为发酵菌种,对其进行固态发酵,优化其发酵条件及发酵基质配方,并对发酵前后菌质化学成分变化开展了初步研究。旨在探讨出一种适合牛蒡根下脚料赤芝固态发酵的发酵体系,以提高发酵菌质中有效化学成分含量,为新型畜禽饲料添加剂的开发提供一定的参考和理论依据。（1）不同产地牛蒡根下脚料的化学成分测定。根据牛蒡根下脚料主要来源地区,选择了安丘、徐州、毫州、苍山、陇南和城阳地区的牛蒡根下脚料,对其化学成分含量进行测定,以便筛选出最适赤芝发酵基质。在营养成分方面,安丘样品中菊糖、总糖、氨基酸、核苷总量、蛋白质含量最高,分别为10.40 g/100 g、11.79 g/100 g、0.72 g/g、0.66g/g、185.04μg/g;城阳样品中还原糖含量最高,含量为0.09 g/g,与毫州具有极显著性差异（P<0.01）。在功效成分方面,安丘样品中类黄酮含量最高,含量为6.72 mg/g,与陇南具有极显著性差异（P<0.01）;城阳样品中总三萜酸含量最高,含量为0.15 mg/g,与徐州具有极显著性差异（P<0.01）。在挥发性物质方面,安丘样品中总挥发性物质种类最多,为108种,其中醛、醇、酮、烯、氮杂环种类相对较多,分别为23、11、11、9、19种;城阳样品中总挥发性物质种类最少,为67种,其中醛、氮杂环种类相对较多,分别为15、10种。安丘样品中总挥发性物质相对含量最高,相对含量为78.47%,其中醛、醇、有机酸、氮杂环类挥发性物质相对含量最高,分别为26.35%、7.31%、10.28%、12.76%;城阳样品中总挥发性物质相对含量最低,相对含量为14.23%,其中醛、醇类等挥发性物质相对含量均较低。赤芝菌丝体的生长和繁殖需要丰富的碳、氮源及其它营养物质,因此选择碳氮源相对较丰富的安丘地区牛蒡根下脚料作为赤芝固态发酵基质。（2）赤芝固态发酵牛蒡根下脚料工艺参数优化。以发酵液培养时间、p H和菌丝干重为指标,对种子液的培养时间、p H进行单因素优化,种子液优化结果:优化得到赤芝菌丝体种子液培养基最佳发酵时间为70 h,p H4.5左右,此时菌球表面毛刺均匀,颜色浅,生长旺盛;镜检菌丝壁上无明显芽头和锁状联合,并有少量菌丝体自溶,无杂菌;气味清香,菌丝球多,稍粘稠,此时种子液作为接种种龄的菌丝适宜。以染菌情况、长满时间、菌丝体长势为指标,对固态发酵条件的灭菌时间、含水量、接种量、装袋量、温度、发酵时间进行单因素优化,固态发酵条件优化结果:确定了牛蒡根下脚料（湿料）最佳灭菌时间为:2 h（121℃）,采用单因素试验确定最佳固态发酵条件为:含水量65%、接种量10 m L/100 g、装袋量300 g/袋、温度26℃、发酵时间16 d,在该条件下,赤芝菌丝体生长快且浓密洁白、满袋时间最短。以长满时间、菌丝体长势为指标,对固态发酵配方的不同碳源（葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉、麦芽糖、果糖、及乳糖）、氮源（硫酸铵和磷酸氢二铵（无机氮源）以及蛋白胨、酵母浸粉和鱼粉蛋白胨（有机氮源））进行单因素优化,固态基质配方初步优化结果:最佳碳源为可溶性淀粉,可溶性淀粉组菌丝体生长最快,满袋时间最短,且发酵菌质中氨基酸、蛋白质及总三萜酸物质含量最高;确定最佳氮源为蛋白胨,蛋白胨组菌丝体生长最快,满袋时间最短,且发酵菌质中氨基酸、蛋白质及总三萜酸物质含量最高。（3）赤芝固态发酵牛蒡根下脚料化学成分含量及其变化规律研究。试验以第7、10、13、16、19d为时间点,对每个时间点中营养成分（蛋白质、氨基酸、总糖、还原糖和菊糖和核苷酸（胞苷、尿苷、鸟苷、肌苷和腺苷））、功效成分（类黄酮和总三萜酸）、挥发性物质（烯类、胺类、烷烃类、醛类、醚类、醇类、酯类、酮类、酚类、有机酸类、含硫类、氮杂环类、氧杂环类和芳香烃类化合物）的成分或含量进行测定分析。在营养成分方面,氨基酸含量在发酵后极显著性降低（P<0.01）,在发酵第19 d时含量最低,含量为5.63 g/100 g;蛋白质含量在发酵后极显著性升高（P<0.01）,发酵第16 d时含量最高,约为未发酵样品的1.16倍;牛蒡根下脚料经过赤芝菌丝体发酵后,总糖、菊糖含量与未发酵相比极显著性降低（P<0.01）,发酵过程中呈逐渐降低趋势;还原糖含量在发酵后极显著性升高（P<0.01）,在发酵第13 d时含量最高,约为未发酵样品的3倍。这可能说明总糖和菊糖在发酵过程中被赤芝菌丝体利用和转化,证明固态发酵具有“双向性”。核苷总量发酵后极显著性升高（P<0.01）,在发酵第16 d时核苷总量达到最高,约为未发酵样品的14.25倍,并且发酵后产生了新的核苷物质（鸟苷、肌苷、腺苷）。在功效成分方面,类黄酮化合物发酵前含量为6.72 mg/g,发酵菌质中未检出;总三萜酸含量在发酵后极显著性升高（P<0.01）,约为未发酵样品的3.29倍,说明赤芝-牛蒡根下脚料发酵能够产生三萜类化合物。在挥发性物质方面,发酵第16 d菌质中总挥发性成分种类比未发酵样品中减少,其中烯、烷烃、醛、醚、醇、有机酸和氮杂环类化合物种类在发酵后明显减少,尤其是醇、有机酸和氮杂环类化合物变化最为明显,分别由11、8、19种减少为3、2、9种,总挥发性物质相对含量增加了83.74%,醛、酮、氧杂环类化合物相对含量显著提高,分别由26.35%、3.05%、4.34%升高到91.42%、22.38%、20.21%,且发酵后去除和降低了较难闻的高含量香气成分,在发酵第16 d菌质中,15种香气成分具有较高含量,异戊醛、己醛、糠醛、苯甲醛、5-甲基呋喃醛、苯乙醛、可卡醛、甲基壬基甲酮及2-乙酰基吡咯具有较好的香气品质,对发酵菌质的香气品质形成起着直接促进作用,且未发酵样品中β-榄香烯、2-甲基丁醛、反式-2-壬烯醛、2-丁基-2-辛烯醛、2-乙基己醇、5-甲基-2-己酮、己酸和庚酸类高含量化合物在发酵后消失,说明牛蒡根下脚料经发酵后降低或者去除了牛蒡根本身的不良气味,香气品质大幅度提高。综上所述,通过牛蒡根下脚料-赤芝发酵结果表明,固态发酵技术有利于赤芝-牛蒡根下脚料蛋白质、还原糖、核苷总量、总三萜酸含量的大幅度提高。牛蒡根下脚料经过赤芝发酵后去除和降低了较难闻气味,愉悦的气味得到较好的呈现,为相关企业对新型饲料添加剂的开发及技术创新提供一定的思路。