不同發(fā)酵時間對復合益生菌發(fā)酵飼料品質的影響

王騰浩，袁文華，張佩發(fā)，沈 煒，章亭洲*

（1.浙江科峰生物技術有限公司，浙江 海寧 314423；2.上海新農飼料股份有限公司，上海 201600）

隨著歐盟、日本和韓國等國家和地區(qū)全面禁止抗生素類添加劑在動物飼料中的應用，我國將于2020年7月1日起全面禁止飼料中促生長抗生素的使用。行業(yè)科研人員逐漸把目光轉向了微生物發(fā)酵飼料的研究，以期為生產安全可靠、無殘留、無抗藥性的肉食品開辟一條新的途徑[1]。

微生物發(fā)酵飼料即是在人為可控制的條件下，以植物性農副產品為主要原料，通過微生物的代謝作用，降解部分多糖、蛋白質和脂肪等大分子物質，生成有機酸、可溶性多肽等小分子物質，形成營養(yǎng)豐富、適口性好、活菌含量高的物質[2]。微生物的生長存在一定的階段性，根據微生物的生長速率常數(shù)可以把微生物的生長情況分為延滯期、指數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期，處在穩(wěn)定期的微生物可以產生大量的發(fā)酵代謝產物，大大提高發(fā)酵飼料中的營養(yǎng)成分[3]。隨著微生物的不斷生長繁殖，飼料中能被微生物利用的營養(yǎng)物質隨之減少，且菌體開始衰亡，毒素等有害代謝產物不斷積累，所以生產上要防止積累更多的代謝毒物，必須把握好時間，適時中止發(fā)酵。因此，本試驗通過在復合飼料原料中添加一定比例的乳酸菌和酵母菌進行發(fā)酵，研究其在不同發(fā)酵時間下對發(fā)酵飼料中的粗蛋白、酸溶蛋白、總酸等的影響，旨在為發(fā)酵飼料行業(yè)能夠根據產品要求合理安排發(fā)酵時間，從而提高生產效率，減少生產成本提供科學依據和理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用玉米購于建德市順成農業(yè)開發(fā)有限公司，麩皮購于上海福新面粉有限公司，低粕購于舟山良海糧油有限公司，試驗所用酵母菌為產阮假絲酵母，乳酸菌為糞腸球菌均由本公司實驗室提供。

1.2 培養(yǎng)基

酵母菌用土豆培養(yǎng)基（PDA）培養(yǎng)，乳酸菌用本公司實驗室優(yōu)化后的乳酸菌培養(yǎng)基。所用培養(yǎng)基在接種前均在0.1 mol·L-1Pa滅菌30 min。

1.3 試驗設計

試驗設3個平行，每個平行20 kg，發(fā)酵初始水分控制在39%～40%，將玉米、麩皮、低粕按60%、30%、10%的比例配制經粗粉碎后（30目）混合均勻，然后進行高壓蒸汽滅菌，待物料冷卻至室溫后將培養(yǎng)活化的液體酵母菌和乳酸菌按1∶1比例添加到物料中，菌液接種量為5%，然后將混合料放入呼吸袋中在發(fā)酵車間進行固態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵溫度控制在30℃。以發(fā)酵時間為變量分別在發(fā)酵24、36、48及60 h取樣，樣品在45℃下烘干后，測定樣品的水分、總酸、粗蛋白質及酸溶蛋白含量，根據測定指標選出合適的發(fā)酵時間。

1.4 指標測定

根據GB/T 6432-2018測定樣品的粗蛋白質含量；根據GB/T 6435-2014測定樣品的水分含量；根據GB/T 22142-2008-2014測定樣品總酸含量；根據QB/T2 653-2004測定樣品的酸溶蛋白含量。

2 結果與分析

2.1 混菌固態(tài)發(fā)酵24 h對物料各營養(yǎng)指標的影響

混菌固態(tài)發(fā)酵24 h對物料各營養(yǎng)指標的影響見表1。

由表1可知，物料經混菌固態(tài)發(fā)酵24 h后在平均烘干水分與未發(fā)酵混合料水分相當時，其平均粗蛋白質含量比未發(fā)酵混合料增加了1.99%；平均酸溶蛋白含量比未發(fā)酵混合料增加了7.78%；平均總酸含量比未發(fā)酵混合料增加了1.44%。

2.2 混菌固態(tài)發(fā)酵36 h對物料各營養(yǎng)指標的影響

菌固態(tài)發(fā)酵36 h對物料各營養(yǎng)指標的影響見表2。

由表2可知，物料經混菌固態(tài)發(fā)酵36 h后在平均烘干水分與發(fā)酵24 h平均烘干水分相當時，其平均粗蛋白質含量比發(fā)酵24 h物料的平均粗蛋白質含量增加了0.58%；平均酸溶蛋白含量比發(fā)酵24 h物料的平均酸溶蛋白含量增加了0.97%；平均總酸含量比發(fā)酵24 h物料的平均總酸含量增加了0.21%。

表1 混菌固態(tài)發(fā)酵24 h物料各營養(yǎng)成分與未發(fā)酵混合料的比較 %

2.3 混菌固態(tài)發(fā)酵48 h對物料各營養(yǎng)指標的影響

混菌固態(tài)發(fā)酵48 h對物料各營養(yǎng)指標的影響見表3。

由表3可知，物料經混菌固態(tài)發(fā)酵48 h后在平均烘干水分與發(fā)酵36 h平均烘干水分相當時，其平均粗蛋白質含量比發(fā)酵36 h物料的平均粗蛋白質含量增加了0.41%；平均酸溶蛋白含量比發(fā)酵36 h物料的平均酸溶蛋白含量增加了0.54%；平均總酸含量與發(fā)酵36 h物料的平均總酸含量基本持平。

2.4 混菌固態(tài)發(fā)酵60 h對物料各營養(yǎng)指標的影響

混菌固態(tài)發(fā)酵60 h對物料各營養(yǎng)指標的影響見表4。

表2 混菌固態(tài)發(fā)酵36 h與24 h物料各營養(yǎng)成分的比較 %

表3 混菌固態(tài)發(fā)酵48 h與36 h物料各營養(yǎng)成分的比較 %

表4 混菌固態(tài)發(fā)酵60 h與48 h物料各營養(yǎng)成分的比較 %

由表4可知，物料經混菌固態(tài)發(fā)酵60 h后在平均烘干水分與發(fā)酵48 h平均烘干水分相當時，其平均粗蛋白質含量與發(fā)酵48 h物料的平均粗蛋白質含量幾乎持平；平均酸溶蛋白含量與發(fā)酵48 h物料的平均酸溶蛋白含量幾乎持平；平均總酸含量比發(fā)酵48 h物料的平均總酸含量減少了0.17%。

3 討 論

本試驗使用的混合菌種為糞腸球菌和產阮假絲酵母，均為《飼料添加劑品種目錄》中允許使用益生菌[1]。乳酸菌代謝產物和活菌液對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌都有很強的抑菌效果，隨著pH的降低抑菌作用逐漸變強，活菌體內和代謝產物中含有較高的超氧化物歧化酶（SOD），能增強動物的體液免疫和細胞免疫能力[4]。酵母是一類非絲狀真核微生物，一般泛指能發(fā)酵糖類的各種單細胞真菌，酵母菌體中含有非常豐富的蛋白質、B族維生素、脂肪、糖、酶等多種營養(yǎng)成分。酵母在提高動物免疫力、提高動物生產性能和減少應激等方面均發(fā)揮良好作用。飼用酵母的主要種類有啤酒酵母和產朊假絲酵母。產朊假絲酵母能發(fā)酵葡萄糖、蔗糖、棉子糖，能同化硝酸鹽，產朊假絲酵母的蛋白質含量和維生素B含量均高于啤酒酵母。其能以尿素和硝酸鹽為氮源，不需任何生長因子。特別重要的是其能利用五碳糖和六碳糖，還能利用造紙工業(yè)的亞硫酸、木材水解液及糖蜜等生產人畜食用的蛋白質[5]。

飼料原料經乳酸菌等多種產酸菌發(fā)酵能夠產生乳酸、檸檬酸、乙酸、丁酸等多種有機酸，這些有機酸被動物攝食后進入動物消化道內可有效抑制病原菌的生長，促進消化道內的微生態(tài)平衡，保護消化道并可以提高消化酶活性。酸溶蛋白即分子量較低的蛋白水解物，包括小肽和游離氨基酸，主要是可以溶于酸性（三氯乙酸）溶液的蛋白，故又名三氯乙酸可溶蛋白[6]。飼料行業(yè)常常使用酸溶蛋白指標來評價發(fā)酵、酶解粕類蛋白質品質的好壞[7]。使用酸溶蛋白含量指標評價發(fā)酵、酶解粕類蛋白質品質，即可以反映其中抗原蛋白質和其他蛋白質抗營養(yǎng)因子被水解的程度，進而揭示該類抗營養(yǎng)因子活性被消除的程度，一定程度上可反映肽含量的高低[8]。

本試驗研究發(fā)現(xiàn)，混合物料經乳酸菌和酵母菌聯(lián)合作用24 h后，物料中的粗蛋白質、酸溶蛋白及總酸含量均大幅增加，在發(fā)酵36 h后這些指標含量較發(fā)酵24 h也有增加但增幅有所減少，物料發(fā)酵到48 h后粗蛋白質、酸溶蛋白及總酸含量已經達到峰值，待發(fā)酵到60 h物料中的總酸含量開始降低。分析原因，可能是乳酸菌和酵母菌被接種到物料中后，在發(fā)酵前24 h，物料中可被乳酸菌和酵母菌利用的營養(yǎng)物質充足，益生菌在此期間大量生長繁殖并產生有機酸、消化酶等營養(yǎng)物質。隨后隨著發(fā)酵時間的延長，物料中可被乳酸菌和酵母菌利用的營養(yǎng)物質逐漸減少，益生菌的生長速度逐漸減弱，代謝活動降低，待發(fā)酵到48 h后發(fā)酵飼料中的營養(yǎng)物質含量已經達到頂峰，且此時乳酸菌和酵母菌活力開始衰退，益生菌分泌有機酸的速度低于益生菌自己消耗及揮發(fā)的速度，所以出現(xiàn)了60 h物料中的總酸含量低于發(fā)酵48 h的情況。

4 結 論

本試驗研究表明，乳酸菌和酵母菌聯(lián)合發(fā)酵于混合飼料物料的時間以發(fā)酵48 h最佳，此時物料中的粗蛋白質、酸溶蛋白及有機酸含量最高。