不同發(fā)酵方式對(duì)不同飼料原料發(fā)酵結(jié)果的影響

張 博 李鋼平 李繼光

近年來(lái)，越來(lái)越多的飼料生產(chǎn)企業(yè)嘗試對(duì)飼料原料進(jìn)行發(fā)酵處理，利用原料發(fā)酵可改善原料物理化學(xué)性狀以及生成大量豐富的代謝產(chǎn)物并對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生有益影響，妥善的應(yīng)用發(fā)酵原料可改善動(dòng)物的生產(chǎn)效率。但飼料發(fā)酵的方式和在整個(gè)飼料配方中添加使用的比例將影響發(fā)酵原料的使用效果。從飼料工業(yè)的工業(yè)化生產(chǎn)角度來(lái)看，不同的飼料原料發(fā)酵方式所得到的發(fā)酵飼料的理化性質(zhì)有所差異。合理的發(fā)酵可達(dá)到在動(dòng)物飼料配制中作為常規(guī)原料應(yīng)用且最大程度提高在動(dòng)物生產(chǎn)中的利用效率。為了進(jìn)一步有效利用飼料原料，基于飼料原料發(fā)酵模式的研究和嘗試層出不窮。所以從這一點(diǎn)出發(fā)，本試驗(yàn)嘗試探究不同發(fā)酵處理模式條件下飼料原料的發(fā)酵效率和發(fā)酵結(jié)果，為工業(yè)化生產(chǎn)提供部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 試驗(yàn)方案與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

本試驗(yàn)于2011年3～10月，選擇不同時(shí)間點(diǎn)、考慮不同環(huán)境溫度和處理方式條件下，幾種不同飼料原料在不同發(fā)酵條件下的發(fā)酵結(jié)果。為消除人為誤差和環(huán)境誤差，本試驗(yàn)在北京、武漢和株洲三地進(jìn)行同步重復(fù)，結(jié)果進(jìn)行平均處理。

1.2 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所選用飼料原料發(fā)酵劑“五谷和一”來(lái)自湖南株洲智薈生物科技有限公司，為枯草芽孢桿菌－乳酸菌－酵母菌混合菌株包，規(guī)格為120億CFU/g。

本試驗(yàn)選擇玉米購(gòu)自遼寧鞍山，蛋白含量約為8.9%，代謝能約為13.46 MJ/kg；豆粕購(gòu)自山東青島，源自黑龍江某地，蛋白含量約為46%，游離小肽的含量約為11.5 mg/g；棉粕購(gòu)自湖北武漢，源自湖北某地，蛋白含量約為40.5%，游離棉酚約為450 mg/kg，游離小肽的含量約為3.5 mg/g；玉米+豆粕混合組蛋白含量約為36%，游離小肽的含量約為6.5 mg/g。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 發(fā)酵環(huán)境溫度選擇

試驗(yàn)選擇環(huán)境溫度分別為15、20、25和30℃。三地同時(shí)進(jìn)行同步重復(fù)，若環(huán)境溫度未達(dá)到上述溫度，則選擇外源熱源進(jìn)行補(bǔ)足。得到發(fā)酵結(jié)果數(shù)據(jù)后進(jìn)行平均處理。

1.3.2 發(fā)酵模式

本試驗(yàn)分為發(fā)酵菌種活化后與發(fā)酵原料進(jìn)行混合再發(fā)酵及不經(jīng)活化直接混合發(fā)酵兩種方式。菌種活化步驟為：一定量供發(fā)酵用菌種混于一定量的30℃、10%紅糖水中，置于30℃水浴條件下，靜置2 h。待其完成后于一定稀釋液中，混勻后與一定量飼料原料進(jìn)行混合，置于密封容器中壓實(shí)發(fā)酵3～5 d（視環(huán)境溫度而定）。不經(jīng)活化組則將菌種直接混懸于一定量水中，添加一定量紅糖，與飼料原料進(jìn)行混合發(fā)酵。具體步驟為：

①活化：菌種→10%紅糖水(菌種與紅糖水的質(zhì)量體積比為1：100，即1 g菌種對(duì)應(yīng)10 g紅糖、100 ml去離子水)→4 kg稀釋液(去離子水)→10 kg待發(fā)酵原料。

②發(fā)酵步驟：菌種活化→活化后菌液稀釋→稀釋液與原料混合、發(fā)酵→發(fā)酵完成。

③發(fā)酵時(shí)間：環(huán)境溫度為15℃時(shí)發(fā)酵時(shí)間為5 d（120 h），20℃時(shí)發(fā)酵時(shí)間為4 d（96 h），25℃和 30℃時(shí)發(fā)酵時(shí)間為3 d（72 h）。具體發(fā)酵終點(diǎn)以pH值達(dá)到特定值為止。

1.3.3 發(fā)酵原料選擇

試驗(yàn)選擇玉米、豆粕、棉粕、玉米+豆粕4種原料。

1.3.4 發(fā)酵指標(biāo)選擇

發(fā)酵玉米：小肽含量、粗蛋白含量。

發(fā)酵豆粕：小肽含量、粗蛋白含量。

棉粕：粗蛋白含量、游離棉酚含量。

玉米+豆粕：小肽含量、粗蛋白含量。

1.3.5 發(fā)酵結(jié)果處理

本試驗(yàn)結(jié)果以三地結(jié)果進(jìn)行平均處理。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析(見(jiàn)表1～表4)

從表1結(jié)果可見(jiàn)，發(fā)酵所處的環(huán)境溫度可影響達(dá)到發(fā)酵所需時(shí)間，但不同溫度條件下影響效率不同，溫度越高，從理論上講越適宜菌種的活化；從不同發(fā)酵方式角度來(lái)看，在較低溫度條件下（15℃和20℃），活化極顯著有利于減少總體發(fā)酵時(shí)間（P＜0.01和P＜0.05），有利于改進(jìn)發(fā)酵效率。較高溫度條件下（25℃和30℃），活化同樣顯著有利于減少總體發(fā)酵時(shí)間（P＜0.05），有利于改進(jìn)發(fā)酵效率，但改進(jìn)效率不如較低溫度條件下，可能是因?yàn)檩^高環(huán)境溫度本身就接近于菌種自身繁育時(shí)間的原因。

表1 不同溫度條件下達(dá)到發(fā)酵終點(diǎn)(pH值=4)時(shí)的時(shí)間(h)

表2 不同溫度條件下，不同發(fā)酵方式對(duì)原料粗蛋白含量的影響(%)

由表2可見(jiàn)，活化與否不影響發(fā)酵對(duì)原料中粗蛋白含量的改變，但不同溫度條件下，同一原料中粗蛋白的“可發(fā)酵”程度變化較大。提高發(fā)酵環(huán)境溫度有助于改善最終發(fā)酵原料的粗蛋白含量、間接提高發(fā)酵原料的可吸收利用率及增加改善飼料原料的表觀利用率。

表3 不同溫度條件下，不同發(fā)酵方式對(duì)原料小肽含量的影響(mg/g)

由表3可見(jiàn)，活化與否不影響發(fā)酵對(duì)原料中游離小肽含量的改變，但不同溫度條件下，同一原料中的“可發(fā)酵”程度變化較大。提高發(fā)酵環(huán)境溫度顯著甚至極顯著有助于增加最終發(fā)酵原料的游離小肽含量，間接提高發(fā)酵原料的可吸收利用率、提高其他已知營(yíng)養(yǎng)活性及增加改善飼料原料的表觀利用率。是否還存在某些未知營(yíng)養(yǎng)活性的影響，目前還不得而知，在后續(xù)試驗(yàn)中將進(jìn)一步驗(yàn)證。

表4 不同溫度條件下，不同發(fā)酵方式對(duì)棉酚中游離棉酚含量的影響(mg/kg)

由表4可見(jiàn)，活化與否可影響發(fā)酵對(duì)原料中游離棉酚含量的改變，但差異不顯著。不同溫度條件下，同一原料中游離棉酚的“可降解”程度變化較大。提高發(fā)酵環(huán)境溫度可顯著甚至極顯著降低最終發(fā)酵原料中的游離棉酚含量，間接提高發(fā)酵原料的可添加比例本試驗(yàn)未知，故有待于后續(xù)試驗(yàn)求證。

3 綜合分析

3.1 不同發(fā)酵溫度

綜合對(duì)發(fā)酵原料的營(yíng)養(yǎng)成分的影響，在不同環(huán)境溫度條件下，僅達(dá)到最終發(fā)酵終點(diǎn)（pH值=4）所消耗的時(shí)間受到影響，而發(fā)酵所達(dá)到的各項(xiàng)結(jié)果不受影響。

3.2 不同發(fā)酵方式

不同發(fā)酵方式之間相比，經(jīng)活化的發(fā)酵效率要高于不經(jīng)活化方式，但差異不顯著；不同溫度條件下，較高溫度（25℃和30℃）條件下的發(fā)酵效率顯著高于較低溫度（15℃和20℃）。

4 結(jié)論

綜合上述結(jié)果可知，在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程，發(fā)酵的環(huán)境溫度和發(fā)酵的方式均會(huì)影響最終的原料發(fā)酵結(jié)果，飼料生產(chǎn)企業(yè)可根據(jù)實(shí)際條件和生產(chǎn)目的調(diào)整發(fā)酵所采用的具體工藝參數(shù)。但若相對(duì)不考慮時(shí)間成本時(shí)，建議在25℃條件下發(fā)酵原料即可。