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发酵时间对益生菌类饲料品质与营养的作用
发布时间:2020-02-06

  摘    要: 为了研究不同发酵时间对益生菌发酵饲料营养成分、体外消化率及饲料品质的影响,试验按照27.5%豆粕、50%酒糟粉、15%菜籽粕和7.5%血粉将饲料原料混合均匀,接种5%益生菌发酵液和35%水分,30℃密封发酵,测定在不同发酵时间时发酵饲料的营养成分、体外消化率、干物质回收率、乳酸菌数量、乳酸含量和pH值。结果表明:随着发酵时间的延长,饲料中粗蛋白(CP)含量持续显着升高(P<0.05),发酵第10天与发酵第15天比较差异不显着(P>0.05);发酵第15天真蛋白率显着低于发酵第30分钟(P<0.05);铵态氮(NH3-N)含量和CP体外消化率均随着发酵时间延长极显着增加(P<0.01);与发酵第30分钟相比,各时间点干物质回收率均显着降低(P<0.05);饲料中乳酸菌数量随着发酵时间的延长先上升后下降,发酵第10天乳酸菌数量最高;乳酸含量随着发酵时间延长持续极显着升高(P<0.01);pH值随着发酵时间延长持续极显着降低(P<0.01)。说明在此次发酵条件下,最佳发酵时间为6 d,饲料营养成分含量、体外消化率、乳酸含量和乳酸菌数量均处于较好水平,干物质回收率较高。

  关键词: 益生菌; 发酵饲料; 发酵时间; 营养成分; 营养品质; 干物质回收率;

  Abstract: To study the effects of different fermentation time on the nutrient composition, digestibility in vitro and feed quality of probiotics fermented feed, the feed materials were mixed evenly according to the proportions of 27.5% soybean meal, 50% vinasse powder, 15% rapeseed meal, and 7.5% blood meal. It was then inoculated with 5% probiotic broth and 35% water and fermented at 30 ℃ in a sealed container. The nutrient composition, digestibility in vitro, recovery rate of dry matter, lactic acid bacteria number, lactic acid content, and pH value were determined at different fermentation time. The results showed that the crude protein content in the feed increased significantly with the prolongation of fermentation time(P<0.05). There was no significant difference between the 10th day and 15th day(P>0.05). True protein rate on the 15th day was significantly lower than that on the 30th min(P<0.05). The content of ammonium nitrogen and in vitro digestibility of crude protein were significantly increased with the prolongation of fermentation time(P<0.01). Compared with the 30th min, the recovery rate of dry matter was significantly decreased in each group(P<0.05). The number of lactic acid bacteria increased first and then decreased with the prolongation of fermentation time, which was the highest on the 10th day. Lactic acid content was significantly increased with the fermentation time(P<0.01). The pH value was significantly decreased with the prolongation of fermentation time(P<0.01). Our data indicated that the best fermentation time was 6 days; the nutrient composition, in vitro digestibility, lactic acid content, and lactic acid bacteria number were at a good level; and the recovery rate of dry matter was higher under this fermentation conditions.

  Keyword: probiotics; fermented feed; fermentation time; nutrient composition; nutrient quality; recovery rate of dry matter;

  益生菌发酵饲料是一种利用有益微生物对饲料原料进行固态发酵处理,获得含活性益生菌、酶、矿物质和多种未知促生长因子等活性组分的高品质生物饲料,并且发酵饲料中含有低分子质量多肽、寡糖、有机酸(丁酸)等活性物质,发酵处理可降解饲料原料中的抗营养成分,提高其消化率,从而显着提高其营养品质[1,2,3]。研究发现,发酵可提高饲料粗蛋白(CP)含量,如徐文俊等[4]以稻草、玉米芯、麦秆为主料,经金凤菇菌种发酵后其CP含量分别由4.1%提高到10.7%、1.1%提高到21.1%、2.7%提高到10.3%;同样以稻草、玉米芯、麦秆为主料,经凤尾菇菌种发酵后其CP含量分别由4.10%提高到6.74%、1.10%提高到5.52%、2.70%提高到5.67%。蔡兴旺等[5]研究发现,用秸秆发酵处理玉米秸,发酵后玉米秸中CP含量由4.91%提高到6.09%。肖连冬等[6]用日本酵素菌发酵饲料,结果其CP含量由20.01%提高到28.29%。动物试验也证实,饲喂益生菌发酵饲料可显着提高动物的生长性能,改善动物肠道消化功能和健康水平[7,8]。陈鑫珠等[9]研究发现,菌糠青贮发酵饲料的发酵时间不宜过长,发酵时间过长,青贮饲料中的不良产物铵态氮(NH3-N)、乙酸丁酸等的含量会显着升高。

  乳酸菌是畜禽肠道内的正常菌群。近年来,它作为一种益生菌被广泛应用在发酵饲料中。乳酸菌发酵可产生大量乳酸,使pH值降低,从而改变有害菌嗜中性的生长环境,抑制或杀死有害菌,此外大量益生菌形成优势菌群与有害菌争夺空间和养料,对其产生竞争性抑制。J. A. Missotten等[10]研究发现,从猪回肠和盲肠食糜中分离出的10种乳酸菌对沙门氏杆菌都表现出高度的颉颃性,用这些乳酸菌发酵饲料48 h后乳酸产量在100 mmol/L以上,饲料pH值降到4.50以下。孙合美等[11]研究发现,用植物乳杆菌和戊糖片球菌的混合菌种发酵配合饲料,48 h 内乳酸菌含量呈迅速上升趋势,pH值呈迅速下降趋势,进一步延长发酵时间,发酵饲料中乳酸菌含量的变化趋势尚未报道。因此,探明发酵时间对益生菌发酵饲料中营养成分含量和品质的影响对于科学使用益生菌发酵饲料具有重要意义。
 

发酵时间对益生菌类饲料品质与营养的作用
 

  1、 材料

  发酵用饲料豆粕、酒糟粉、菜籽粕和血粉均从市场采购;益生菌发酵液由上海创博生态工程有限公司提供,其主要成分为芽胞杆菌、乳酸杆菌、酵母菌等,活菌数≥5.0×109 cfu/mL,其中乳酸菌数=1.2×109 cfu/mL。

  2 、方法

  2.1、 发酵工艺

  将各原料组分豆粕、酒糟粉、菜籽粉和血粉粉碎后按照27.59%、50%、15%和7.5%比例混合均匀,接种5%益生菌发酵液和35%水分,用锡箔袋装好15袋并密封,每袋装饲料约500 g,分为5组,每组3袋,分别置30 ℃恒温培养箱中发酵培养30 min和3,6,10,15 d。

  2.2、 营养成分、体外消化率、干物质回收率、乳酸含量、乳酸菌数量以及pH值的测定

  当发酵至第30分钟和第3,6,10,15天时,从培养箱中取出锡箔袋,采用烘干法测定水分含量,凯氏定氮法测定CP和真蛋白含量,苯酚次氯酸钠比色法测定NH3-N含量、南京建成生物工程研究所试剂盒测定乳酸含量、pH计测定pH值,平板计数法计数乳酸菌数量,胃蛋白酶-胰蛋白酶两步法测定CP体外消化率,并按照饲料发酵前后重量和干物质含量计算干物质回收率。

  2.3、 数据的统计分析

  采用SPSS 17.0统计软件对试验数据进行统计分析,试验数据以“平均值±标准差”表示,采用单因素方差分析和邓肯氏多重比较法进行显着性分析, P<0.05表示差异显着,P<0.01表示差异极显着。

  3、 结果与分析

  3.1、 发酵时间对饲料营养成分、体外消化率和干物质回收率的影响

  结果见表1。

  表1 发酵时间对饲料营养成分、体外消化率和干物质回收率的影响(干物质基础)的测定结果
表1 发酵时间对饲料营养成分、体外消化率和干物质回收率的影响(干物质基础)的测定结果

  注:同行数据进行比较,大写字母不同表示差异极显着(P<0.01),小写字母完全不同表示差异显着(P<0.05),含相同字母表示差异不显着(P>0.05)。

  由表1可知:CP含量随着发酵时间的延长而显着增加,第15天时比第30分钟时增加了2.43%,差异显着(P<0.05);真蛋白率随着发酵时间的延长降低,第3,6,10天与第30分钟相比差异不显着(P>0.05),第15天与第30分钟相比真蛋白率显着降低(P<0.05);NH3-N含量随着发酵时间延长而极显着增加(P<0.01);CP体外消化率随着发酵时间的延长而极显着提高,且第15天比第30分钟提高了13.02%(P<0.01);与发酵第30分钟时相比,饲料干物质回收率随着发酵时间的延长而逐渐减低,到第15天时回收率为97.46%(P<0.05)。

  3.2、 发酵时间对饲料中乳酸菌数量、乳酸含量及pH值的影响

  结果见表2。

  表2 发酵时间对饲料中乳酸菌数量、乳酸含量及pH值的影响的测定结果
表2 发酵时间对饲料中乳酸菌数量、乳酸含量及pH值的影响的测定结果

  注:同行数据进行比较,大写字母不同表示差异极显着(P<0.01),字母相同表示差异不显着(P>0.05)。

  由表2可知:随着发酵时间的延长乳酸菌数量极显着增加(P<0.01),发酵10天乳酸菌数量达到最大值,第3天乳酸菌数量极显着低于第6天和第10天(P<0.01);饲料中乳酸含量随着发酵时间的延长极显着增加(P<0.01),第6天后变化趋于缓慢;pH值随着发酵时间的延长极显着降低(P<0.01),第6天后变化趋于缓慢,第10天与第15天之间差异不显着(P>0.05)。

  4、 讨论

  4.1、 发酵提高饲料CP含量和体外消化率

  发酵可提高饲料CP含量,本试验使用复合益生菌发酵液发酵饲料至第15天时,CP含量增加了2.43%,差异显着(P<0.05),这与多数研究报道结果相符。对于发酵是如何提高饲料CP含量的,张红等[12]提出微生物在呼吸时要消耗一部分原料,使产物总量减少,导致产物中蛋白质含量的表观值增加,这一现象被称之为“浓缩效应”。王旭明等[13]研究发现,微生物发酵提高饲料CP含量是由于发酵过程中物料损失,增加的蛋白质绝大部分是菌体利用外加氮源合成自身蛋白质的绝对增长[6]。本试验中,饲料CP含量增加了2.43%,真蛋白率下降2.59%,NH3-N含量在发酵初期迅速增加,说明微生物在早期剧烈生命活动中消耗掉了部分原料,因此随着发酵时间的延长,饲料被消耗得越多,饲料干物质的回收率降低得越明显,至发酵第15天时,干物质回收率只有97.46%。由此可见,采用该复合益生菌发酵液及本发酵工艺进行发酵,并不能使饲料的CP含量提高,其表面数字的增加只是“浓缩效应”造成的。

  研究发现,发酵可提高饲料蛋白质的消化率,如豆粕经少孢根霉RT-3发酵后,蛋白质消化率显着提高[14],用复合益生菌发酵液饲料喂猪,饲料CP体外消化率提高了1.8%[15]。在本试验中,CP体外消化率随着发酵时间的延长而提高,发酵第15天时CP体外消化率比发酵30分钟时提高了13.02%且差异极显着(P<0.01),其原因可能是益生菌利用饲料中的植物蛋白进行生长繁殖,使大分子蛋白质降解成小分子肽,蛋白质的品质得到改善,易于消化,但还有待进一步研究证明。

  4.2、 发酵提高饲料乳酸菌数量、增加乳酸含量同时降低pH值

  曹冬梅等[16]对乳酸菌HB02与黄曲霉进行共同培养,结果发现黄曲霉菌丝产量和黄曲霉毒素B1产量均比单独培养黄曲霉时低。王小红等[17]对保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和金黄色葡萄球菌进行混合培养,结果发现随着培养时间的延长,pH值降低,而较强的酸性环境可增强乳酸菌发酵液对金黄色葡萄球菌的抑制作用。在本试验中,随着发酵时间的延长,发酵至第6天时,饲料中乳酸含量基本稳定,达到了71.88 mmol/g,pH值变化也较小,在4.50以下;发酵至第10天,乳酸菌数量达到最大值,为28.91×108cfu/g。可见,发酵6~10 d可以有效抑制有害菌的生长繁殖,有助于养殖动物的健康生长。

  5、 结论

  发酵可使饲料的蛋白质体外消化率得到提高,也就是说饲料蛋白质的利用率得到提高,节约成本。在发酵过程中益生菌快速生长繁殖,产生次级代谢产物,如乳酸和其他有机酸等,使饲料pH值降低,有助于抑制有害菌的生长及相关毒素的分泌。

  在本试验发酵条件下,发酵至第6天与以后时间相比较,饲料CP体外消化率、乳酸含量及pH值变化较小。考虑到发酵时间越长饲料的回收率越低、所需的成本相应增加等因素,而且周期长不利于生产的快速运转,因此选择的最佳发酵时间是6 d。

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