乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)干玉米秸稈青貯飼料條件優(yōu)化

武安泉，張永亮

（周口師范學(xué)院生命科學(xué)與農(nóng)學(xué)學(xué)院，河南周口 466001）

干玉米秸稈含有大量的纖維素，是優(yōu)良的反芻家畜飼料來源之一。但是干玉米秸稈也存在適口性差，動(dòng)物采食量低等缺點(diǎn)。為了有效利用干玉米秸稈生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)粗飼料，本試驗(yàn)以乳酸菌為發(fā)酵菌，設(shè)置不同發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、水分和淀粉添加量，以產(chǎn)乳酸量和蛋白質(zhì)含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定最佳發(fā)酵條件，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)牛羊粗飼料提供技術(shù)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 干玉米秸稈：取自周口市郊區(qū)，為農(nóng)田自然堆放風(fēng)干秸稈，顏色白中帶黃，無腐敗和霉變。秸稈切成長度1～2 cm的小段，將莖稈和葉子碎片混合均勻備用。

乳酸菌：從市售酸奶中提取，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，生化試驗(yàn)鑒定為德拉氏乳酸桿菌和保加利亞乳酸桿菌。經(jīng)分離、復(fù)壯后的菌株于液體培養(yǎng)基中保存，備用，菌落數(shù)不小于108cfu/mL。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，將溫度（A）、發(fā)酵時(shí)間（B）、水分（C）、玉米粉添加量（D）：作為試驗(yàn)因素，每因素設(shè)置3個(gè)水平，試驗(yàn)實(shí)施按照李春喜（2008）中的 L9（34）正交表進(jìn)行（表 1）。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平

切碎的干玉米秸稈按照風(fēng)干樣品計(jì)量，在潔凈的白色搪瓷盤中，將水分別按照干秸稈重量的60%、70%和80%加入，攪拌均勻后，用塑料布將搪瓷盤中的濕秸稈封閉，讓干秸稈充分吸水，以瓷盤內(nèi)無明顯的水存在為止。然后將玉米粉按照干秸稈的0%、1.0%和2.0%加入，用手將潮濕秸稈和玉米粉充分?jǐn)嚢枞啻?，使玉米粉全部與秸稈黏合。最后以風(fēng)干樣計(jì)算，每千克干秸稈添加50 mL乳酸菌連同液體培養(yǎng)基的混合物，用手充分?jǐn)嚢枞啻杲斩?，使菌液和秸稈混合均勻。隨即裝入500 mL聚乙烯塑料廣口瓶中，壓實(shí)，加內(nèi)蓋密閉后將蓋子擰緊，不漏氣。每個(gè)試驗(yàn)單元填裝2～3瓶，然后置于不同溫度恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵，每天將試驗(yàn)瓶子在培養(yǎng)箱中上下調(diào)換位置，使其所處的溫度均勻。

1.2.2 指標(biāo)測定

1.2.2.1 蛋白質(zhì)含量測定 在每組合發(fā)酵結(jié)束后，選取成功發(fā)酵的樣品，每個(gè)樣品隨機(jī)抽取1瓶。測定其干物質(zhì)含量，并以此為基礎(chǔ)。然后在隨機(jī)取5～10 g鮮樣，采用楊勝（1993）凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量。

1.2.2.2 乳酸含量測定 乳酸含量采用氣相色譜法按照浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院（1996）的方法進(jìn)行。

1.2.2.3 感官評(píng)價(jià) 在發(fā)酵結(jié)束時(shí)，將樣品倒入潔凈培養(yǎng)皿中，標(biāo)號(hào)。隨機(jī)選擇20人，通過看、嗅、手捻搓等方式按照表2所列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品進(jìn)行賦分，然后對(duì)各樣品得分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表2 干玉米秸稈發(fā)酵后感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 感官評(píng)價(jià)得分以 “平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，并采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS11.0進(jìn)行單因素方差分析；蛋白質(zhì)、乳酸含量數(shù)據(jù)采用Excel軟件中的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方差分析工具進(jìn)行分析，并進(jìn)行F檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 發(fā)酵后產(chǎn)物的感官評(píng)價(jià) 對(duì)9個(gè)試驗(yàn)單元的感官評(píng)價(jià)得分如表3所示。由表3可知，感官指標(biāo)得分均在4.5分以上，可見各個(gè)試驗(yàn)單元發(fā)酵情況均正常。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)各試驗(yàn)樣品均為亮黃或者黃色，質(zhì)地松軟，散發(fā)出誘人的特有醇香味。

2.2 以發(fā)酵后產(chǎn)物蛋白質(zhì)含量為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)選擇最佳發(fā)酵條件 對(duì)發(fā)酵后秸稈蛋白質(zhì)含量進(jìn)行分析，結(jié)果見表4。由表4可知，影響蛋白質(zhì)含量的因素主次順序?yàn)椋核?、玉米粉含量、溫度、發(fā)酵時(shí)間。經(jīng)方差分析：水分、玉米粉含量兩因素顯著影響蛋白質(zhì)含量 （P＜0.05）。最佳條件組合為C2D2A1B2，即水分含量70%，玉米粉添加量1%，發(fā)酵溫度20℃，發(fā)酵時(shí)間28 d。

表3 各試驗(yàn)單元感官評(píng)價(jià)得分

表4 以蛋白質(zhì)含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)正交試驗(yàn)分析結(jié)果

2.3 以發(fā)酵后產(chǎn)物乳酸含量為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)選擇最佳發(fā)酵條件 對(duì)發(fā)酵后秸稈乳酸含量進(jìn)行分析，結(jié)果見表5。由表5可知，影響乳酸含量的因素主次順序?yàn)椋核?、玉米粉含量、溫度、發(fā)酵時(shí)間。經(jīng)方差分析水分、玉米粉含量以及發(fā)酵時(shí)環(huán)境溫度三因素顯著影響蛋白質(zhì)含量（P＜0.05）。最佳條件組合為C2D2A1B2，即水分含量70%，玉米粉添加量1%，發(fā)酵溫度20℃，發(fā)酵時(shí)間28 d。

3 討論

3.1 干玉米秸稈發(fā)酵產(chǎn)物蛋白質(zhì)含量 彭健和陳喜斌（2008）測定干玉米秸稈的蛋白質(zhì)含量一般為3%～4%。發(fā)酵后秸稈蛋白質(zhì)含量提高到8.5%～17.5%，相當(dāng)于麩皮中的粗蛋白質(zhì)含量。劉圈煒等 （2013）在青貯玉米秸稈中添加復(fù)合乳酸菌制劑，試驗(yàn)組乳酸含量和蛋白質(zhì)含量均顯著提高。劉圈煒等（2011）在青貯玉米秸稈加乳酸菌和纖維素酶，結(jié)果顯示提高了蛋白質(zhì)含量。孫芹英等（2011）采用米曲霉和綠色木霉雙菌發(fā)酵玉米秸稈，結(jié)果顯示蛋白質(zhì)含量提高3～4個(gè)百分點(diǎn)。趙輝等（2010）采用明串珠球菌104cfu/g、植物乳桿菌104cfu/g和短乳桿菌106cfu/g混合發(fā)酵玉米秸稈，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氨態(tài)氮與總氮比由 1∶7.5降低到 1∶14，即有利于蛋白質(zhì)積累。汪建中和柯麗霞（2011）研究發(fā)現(xiàn)，干玉米秸稈經(jīng)平菇與產(chǎn)朊假絲酵母混菌固態(tài)發(fā)酵后，其基質(zhì)粗蛋白質(zhì)含量由8.13%提高到13.41%。本試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)在玉米秸稈中加入1%～2%的玉米粉，發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量在8.5%～17.5%，盡管添加玉米粉提高了試驗(yàn)前秸稈混合物的蛋白質(zhì)含量，但提高幅度極為有限，說明在發(fā)酵過程蛋白質(zhì)含量提高幅度較大，這可能是乳酸菌大量繁殖的結(jié)果。

表5 以乳酸含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)正交試驗(yàn)分析結(jié)果

3.2 干玉米秸稈發(fā)酵產(chǎn)物乳酸含量 乳酸可保持飼料低pH和產(chǎn)生醇香味，也是保證飼料抗腐敗的關(guān)鍵因素。王鏡巖等（2002）認(rèn)為乳酸菌攝取葡糖糖后經(jīng)糖酵解過程生成丙酮酸，在無氧條件下轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?。因此乳酸發(fā)酵需要一定量的糖類物質(zhì)。但是過多易分解的糖，可能會(huì)因?yàn)樘墙徒膺^程快速進(jìn)行產(chǎn)生大量的乳酸，pH快速下降導(dǎo)致乳酸菌生長受阻。微生物發(fā)酵是產(chǎn)熱過程，適宜溫度可促使發(fā)酵過程加快，但是過高的溫度可能抑制發(fā)酵過程。在本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)高溫環(huán)境乳酸產(chǎn)量相對(duì)較低。

3.3 干玉米秸稈發(fā)酵后感官性狀 飼料的顏色和質(zhì)地（干濕、柔軟度）也是影響飼料適口性的重要因素。楊鳳（2004）認(rèn)為牛羊最喜食青綠飼料，其次是發(fā)酵飼料，對(duì)干粗飼料采食能力較差。在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)乃挚梢愿淖儼l(fā)酵粗飼料的質(zhì)地，有利于提高干物質(zhì)采食量。而水分含量過高的發(fā)酵粗飼料卻不利于采食量的提高。本試驗(yàn)中發(fā)酵產(chǎn)物顏色呈現(xiàn)柔和的黃色，潮濕松軟，散發(fā)出誘人的酒香味，與青貯玉米秸稈的氣味一致，可對(duì)牛羊采食量的提高有一定促進(jìn)作用。

4 小結(jié)

在本試驗(yàn)條件下，以發(fā)酵產(chǎn)物蛋白質(zhì)含量和乳酸含量為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)干玉米秸稈青貯飼料的最優(yōu)條件為溫度20℃，濕度70%，玉米粉添加量1%。

[1]李春喜.生物統(tǒng)計(jì)學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2008.251.

[2]劉圈煒，鄭心力，王峰，等.復(fù)合酶制劑對(duì)玉米秸稈青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響[J].中國飼料，2011，1：39 ～ 41.

[3]劉圈煒，鄭心力，王峰，等.復(fù)合乳酸菌制劑對(duì)玉米秸稈青貯飼料品質(zhì)的影響[J].飼料研究，2013，1：41 ～ 43.

[4]彭健，陳喜斌.飼料學(xué)（第二版）[M].北京：科學(xué)出版社，2008.185～186.

[5]孫芹英，葛春梅，張杰，等.微生物轉(zhuǎn)化玉米秸稈用于飼料生產(chǎn)的研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，40（6）：149 ～ 152.

[6]汪建中，柯麗霞.混菌發(fā)酵玉米秸稈基質(zhì)蛋白質(zhì)含量及木質(zhì)素酶活性的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2011，37（5）：45 ～ 49.

[7]王鏡巖，朱圣庚，徐長法.生物化學(xué)（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2002.495.

[8]楊鳳.動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)（第2版）[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2004.203.

[9]楊勝.飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)（第二版）[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1993.78～92.

[10]趙輝，易茂華，王海吉，等.混合乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)玉米秸稈青貯飼料的研究[J].糧食與飼料工業(yè)，2010，11：52～ 54.

[11]浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院.青貯飼料質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（試行）[J].中國飼料，1996，21：50 ～ 52.■