香蕉莖葉粉固態(tài)發(fā)酵條件優(yōu)化及鵝對其養(yǎng)分利用率的研究

王增煌 王文策 翟雙雙 謝 強(qiáng) 左 鑫 楊 琳

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣州510642)

香蕉莖葉粉固態(tài)發(fā)酵條件優(yōu)化及鵝對其養(yǎng)分利用率的研究

王增煌 王文策 翟雙雙 謝 強(qiáng) 左 鑫 楊 琳*

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣州510642)

本試驗(yàn)旨在研究應(yīng)用固態(tài)發(fā)酵技術(shù)改善香蕉莖葉粉養(yǎng)分組成的工藝參數(shù)及鵝對其養(yǎng)分的利用率。選擇米曲霉和產(chǎn)朊假絲酵母作為發(fā)酵菌種，逐步探究5個(gè)因素(單菌種發(fā)酵、硫酸銨添加量、米曲霉和產(chǎn)朊假絲酵母接種比例、混合菌液接種量)對發(fā)酵后香蕉莖葉粉蛋白質(zhì)含量的影響。利用正交設(shè)計(jì)篩選最優(yōu)發(fā)酵溫度、底物水分和發(fā)酵時(shí)間的組合。結(jié)果顯示：米曲霉和產(chǎn)朊假絲酵母單獨(dú)發(fā)酵均能顯著或極顯著提高發(fā)酵后香蕉莖葉粉的粗蛋白質(zhì)含量(P<0.05或P<0.01)。添加硫酸銨能顯著或極顯著提高發(fā)酵后香蕉莖葉粉的真蛋白質(zhì)含量(P<0.05或P<0.01)，其中添加2%硫酸銨組的真蛋白質(zhì)含量最高。米曲霉∶產(chǎn)朊假絲酵母接種比例為2∶1的處理發(fā)酵后香蕉莖葉粉的蛋白質(zhì)凈增加量顯著或極顯著高于比例為1∶1、1∶3和3∶2的處理(P<0.05或P<0.01)。正交試驗(yàn)結(jié)果顯示，以4%的接種量、接種比例為2∶1(米曲霉∶產(chǎn)朊假絲酵母)、2%的硫酸銨添加量，在基質(zhì)水分為50%，30 ℃的環(huán)境下發(fā)酵4 d效果最佳。經(jīng)過該工藝發(fā)酵后的香蕉莖葉粉粗蛋白質(zhì)含量提高了33.82%，氨基酸分析結(jié)果顯示，除賴氨酸和精氨酸外其余的15種氨基酸含量均有不同程度的提高。馬岡鵝的代謝試驗(yàn)結(jié)果顯示，發(fā)酵后香蕉莖葉粉中的粗蛋白質(zhì)利用率提高了52.66%，極顯著高于發(fā)酵前(P<0.01)；此外，代謝能和能量利用率也都略有提高(P>0.05)。由此可見，經(jīng)過該發(fā)酵工藝發(fā)酵后的香蕉莖葉粉營養(yǎng)價(jià)值不僅得到了改善，也促進(jìn)了鵝對其養(yǎng)分的消化吸收。

香蕉莖葉粉；固態(tài)發(fā)酵；蛋白質(zhì)；養(yǎng)分利用率；馬岡鵝；米曲霉；產(chǎn)朊假絲酵母

我國飼料資源短缺，開發(fā)和利用非常規(guī)飼料資源以替代傳統(tǒng)的飼料原料是行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國香蕉年產(chǎn)量逾1×107t，香蕉莖葉是香蕉生產(chǎn)過程當(dāng)中的副產(chǎn)物，數(shù)量龐大，其可溶性糖含量高，礦物質(zhì)含量豐富，含有B族維生素和胡蘿卜素等養(yǎng)分，有一定的飼用價(jià)值，具備成為飼料資源的潛力。當(dāng)前缺乏香蕉莖葉飼料化加工技術(shù)的研究，沒有配套的設(shè)備，加上香蕉莖葉中蛋白質(zhì)含量低的缺陷，導(dǎo)致了不能物盡其用的局面，如果能將其充分應(yīng)用于飼料中，不僅可降低飼料成本，還可以緩解飼料資源緊張的問題[1]。

大量研究證實(shí)，固態(tài)發(fā)酵(solid state fermentation，SSF)技術(shù)具有能耗低、設(shè)備較簡易、不產(chǎn)生廢水等特點(diǎn)，應(yīng)用該發(fā)酵技術(shù)將玉米秸稈、蘋果渣、豆渣[2-3]等廢棄物轉(zhuǎn)化為微生物蛋白質(zhì)資源的研究已取得了較好的成果。本試驗(yàn)選擇米曲霉(Aspergillusoryzae)和產(chǎn)朊假絲酵母(Candidautilis)作為菌種，探索利用這2種微生物固態(tài)發(fā)酵香蕉莖葉粉的適宜條件，并通過馬岡鵝的代謝試驗(yàn)比較發(fā)酵前后香蕉莖葉粉的養(yǎng)分利用情況，為微生物處理香蕉莖葉粉提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)菌種

米曲霉GIM 3.545和產(chǎn)朊假絲酵母購于廣東省微生物菌種保藏中心。

1.2 試驗(yàn)材料

香蕉莖葉(葉片和葉柄后端的一小段假莖)采自廣州天河長湴村香蕉園，經(jīng)過曬干粉碎過40目篩。硫酸銨(分析純)、馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA)、麥芽提取物粉、酵母浸膏葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基，購于廣州維寧生物有限公司，使用前按使用量稱取相應(yīng)的培養(yǎng)基粉末溶解于蒸餾水后置于121 ℃高壓蒸汽滅菌鍋滅菌20 min后待用。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 米曲霉孢子懸液的制備

用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng)米曲霉7 d后，用無菌水將米曲霉孢子沖洗入錐形瓶中，經(jīng)過4層紗布過濾后放入搖床28 ℃、200 r/min搖4 h打散孢子，用平板菌落計(jì)數(shù)法計(jì)算孢子懸液濃度以確保制備的孢子懸液濃度≥1×108個(gè)/mL。

1.3.2 產(chǎn)朊假絲酵母菌液的制備

用麥芽提取物粉配制產(chǎn)朊假絲酵母液體培養(yǎng)基，在28 ℃、200 r/min搖床中培養(yǎng)24 h后，用平板菌落計(jì)數(shù)法計(jì)算產(chǎn)朊假絲酵母菌液濃度以確保菌液濃度≥1×108個(gè)/mL。

1.3.3 單菌種發(fā)酵

稱取15 g香蕉莖葉粉于容積為480 mL的玻璃罐中，封口膜封口后用121 ℃高壓滅菌鍋滅菌20 min，待用。將事先制作好的菌液以3%的接種量接種入罐中，調(diào)節(jié)底物水分為50%，自然pH，在28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵60 h，每隔12 h搖瓶以確保菌株正常生長，每株菌種6個(gè)發(fā)酵罐。發(fā)酵產(chǎn)物用65 ℃烘箱烘干，測定粗蛋白質(zhì)含量。

1.3.4 雙菌種發(fā)酵

1.3.4.1 硫酸銨添加量的確定

稱取15 g香蕉莖葉粉于發(fā)酵罐中并加入不同質(zhì)量(0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，占香蕉莖葉粉的比重)的硫酸銨，封口膜封口后在121 ℃高溫滅菌鍋中滅菌20 min，待用。向發(fā)酵罐內(nèi)接入米曲霉∶產(chǎn)朊假絲酵母比例為1∶1的菌液，接種量3%，調(diào)節(jié)底物水分為50%，28 ℃恒溫培養(yǎng)箱發(fā)酵60 h，每隔12 h搖瓶以確保菌株正常生長，每種硫酸銨添加量設(shè)置6個(gè)發(fā)酵罐。發(fā)酵產(chǎn)物用65 ℃烘箱烘干，測定真蛋白質(zhì)含量。

1.3.4.2 菌種比例的篩選

稱取15 g香蕉莖葉粉于發(fā)酵罐中，硫酸銨根據(jù)硫酸銨添加量的確定結(jié)果添加，封口膜封口后用121 ℃高溫滅菌鍋滅菌20 min，待用。向發(fā)酵罐內(nèi)接入米曲霉:產(chǎn)朊假絲酵母菌數(shù)不同比例(1∶1、1∶3、3∶2、2∶3、2∶1)的混合菌液，接種量3%，調(diào)節(jié)底物水分為50%，28 ℃恒溫培養(yǎng)箱發(fā)酵60 h,每隔12 h搖瓶以確保菌株正常生長，每種比例設(shè)置6個(gè)發(fā)酵罐。發(fā)酵產(chǎn)物用65 ℃烘箱烘干，測定真蛋白質(zhì)含量。

1.3.4.3 混合菌液接種量的選擇

稱取15 g香蕉莖葉粉于發(fā)酵罐中，硫酸銨根據(jù)硫酸銨添加量的確定結(jié)果添加，封口膜封口后用121 ℃高溫滅菌鍋滅菌20 min，待用。向發(fā)酵罐內(nèi)接入不同質(zhì)量(2%、3%、4%、5%、6%，占香蕉莖葉粉的比重)的混合菌液，2種菌種比例依照菌種接種比例的篩選結(jié)果確定，調(diào)節(jié)底物水分為50%，28 ℃恒溫培養(yǎng)箱發(fā)酵60 h，每隔12 h搖瓶以確保菌株正常生長，每種硫酸銨添加量設(shè)置6個(gè)發(fā)酵罐。發(fā)酵產(chǎn)物用65 ℃烘箱烘干，測定真蛋白質(zhì)含量。

1.3.5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)確定的硫酸銨添加量、菌種比例和混合菌液接種量為基礎(chǔ)，在該發(fā)酵條件下優(yōu)化發(fā)酵參數(shù)，以發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、底物水分作為因素進(jìn)行3因素4水平的正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)L16(43)因素水平表見表1。

1.4 馬岡鵝對香蕉莖葉粉和發(fā)酵香蕉莖葉粉養(yǎng)分利用率的測定

選取120日齡體重為(4.00±0.50) kg的健康成年雄性馬岡鵝32只，隨機(jī)分成4個(gè)組(基礎(chǔ)飼糧組、發(fā)酵香蕉莖葉粉組、未發(fā)酵香蕉莖葉粉組和空腹組)，每組8個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1只鵝?；A(chǔ)飼糧為某品牌鵝全價(jià)顆粒料，購于廣州市匯升糧油店，原料組成為玉米、豆粕、次粉、面粉、小麥、石粉、磷酸氫鈣、維生素、礦物質(zhì)、蛋氨酸、大豆油等?；A(chǔ)飼糧營養(yǎng)水平見表2。香蕉莖葉粉占試驗(yàn)飼糧的百分?jǐn)?shù)為15%，按每只鵝飼喂量為60 g的強(qiáng)飼排空法測定代謝能和養(yǎng)分利用率。

表1 正交試驗(yàn)L16(43)因素水平表

表2 基礎(chǔ)飼糧營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))

1.5 指標(biāo)測定方法與計(jì)算公式

1.5.1 測定方法

粗蛋白質(zhì)和真蛋白質(zhì)含量用凱氏定氮法(GB/T 6432—1994)測定；粗纖維、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量用范氏(Van Soest)的洗滌纖維分析法測定；總能用全自動(dòng)測熱儀測定；氨基酸含量使用氨基酸分析儀測定；鈣含量用乙二胺四乙酸二鈉絡(luò)合滴定法(GB/T 6436—2002)測定；磷含量用鉬酸銨分光光度法(GB/T 6437—2002)測定；粗脂肪含量用索氏抽提法(GB/T 6433—1994)測定；粗灰分含量用灼燒稱重法(GB/T 6438—1992)測定。

1.5.2 代謝能和養(yǎng)分利用率的計(jì)算

飼糧表觀代謝能(MJ/kg)=[攝入飼糧總能(MJ)-

排泄物總能(MJ)]/攝入飼糧的量(kg)；

飼糧真代謝能(MJ/kg)=[攝入飼糧

總能(MJ)-排泄物總能(MJ)+內(nèi)源排泄物

總能(MJ)]/攝入飼糧的量(kg)；

香蕉莖葉粉表觀代謝能(MJ/kg)=(試驗(yàn)

飼糧表觀代謝能-基礎(chǔ)飼糧表觀代謝能×

0.85)/0.15；

香蕉莖葉粉真代謝能(MJ/kg)=(試驗(yàn)飼糧

真代謝能-基礎(chǔ)飼糧真代謝能×0.85)/0.15；

基礎(chǔ)飼糧養(yǎng)分真利用率(%)=100×[養(yǎng)分

總攝入量(g)-糞中養(yǎng)分排出量(g)+

內(nèi)源養(yǎng)分排出量(g)]/養(yǎng)分總攝入量(g)；

香蕉莖葉粉養(yǎng)分真利用率(%)=100-100×

[養(yǎng)分總排出量(g)-基礎(chǔ)飼糧的養(yǎng)分

排出量(g)-內(nèi)源養(yǎng)分排出量(g)]/香蕉莖葉粉的

養(yǎng)分?jǐn)z入量(g)。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)合Duncan氏法進(jìn)行多重比較，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 結(jié) 果

2.1 單菌種發(fā)酵對發(fā)酵后香蕉莖葉粉粗蛋白質(zhì)含量的影響

通過分別使用產(chǎn)朊假絲酵母和米曲霉對香蕉莖葉粉進(jìn)行發(fā)酵，由表3可知，產(chǎn)朊假絲酵母發(fā)酵后的香蕉莖葉粉粗蛋白質(zhì)含量顯著高于空白組(P<0.05)，米曲霉發(fā)酵后的香蕉莖葉粉粗蛋白質(zhì)含量極顯著高于空白組(P<0.01)，二者均可用于做發(fā)酵菌種。

2.2 雙菌種發(fā)酵

2.2.1 硫酸銨添加量對發(fā)酵后香蕉莖葉粉真蛋白質(zhì)含量的影響

由表4可知，與未添加硫酸銨的發(fā)酵組相比，添加硫酸銨發(fā)酵組發(fā)酵后香蕉莖葉粉真蛋白質(zhì)含量顯著或極顯著提高(P<0.05或P<0.01)，隨著硫酸銨添加量的增加，發(fā)酵后香蕉莖葉粉的真蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)先增后減的趨勢，在硫酸銨添加量為2%時(shí)，發(fā)酵后香蕉莖葉粉的真蛋白質(zhì)含量最高，故確定硫酸銨添加量為2%。

表3 單菌種發(fā)酵對發(fā)酵后香蕉莖葉粉粗蛋白質(zhì)含量的影響(絕干基礎(chǔ))

同列數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，相同或無字母表示差異不顯著(P>0.05)。表2至表6同。

In the same column, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean significant difference (P<0.01), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as Table 2 to Table 6.

表4 硫酸銨添加量對發(fā)酵后香蕉莖葉粉真蛋白質(zhì)含量的影響(絕干基礎(chǔ))

2種微生物的不同接種比例對發(fā)酵后香蕉莖葉粉真蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)凈增加量都有一定的影響，由表5可知，當(dāng)米曲霉和產(chǎn)朊假絲酵母的接種比例為2∶1時(shí)，發(fā)酵后香蕉莖葉粉的真蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)凈增加量均為最高，故以米曲霉∶產(chǎn)朊假絲酵母的比例為2∶1作為2種微生物的最適接種比例。

2.2.3 混合菌液接種量對發(fā)酵后香蕉莖葉粉真蛋白質(zhì)含量的影響

由表6可知，隨著混合菌種接種量的增加，發(fā)酵后香蕉莖葉粉的真蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)凈增加量呈逐漸上升的趨勢，當(dāng)混合菌液接種量為4%時(shí)，發(fā)酵后香蕉莖葉粉的真蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)凈增加量最高，因此，以4%作為最適混合菌液接種量。

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)按照表7的組合進(jìn)行，每組6個(gè)重復(fù)，結(jié)果取平均值，結(jié)果見表7至表9。由表7正交試驗(yàn)直觀分析中蛋白質(zhì)凈增加量的極差(R)值看出，發(fā)酵時(shí)間對蛋白質(zhì)凈增加量的影響最大，底物水分次之，發(fā)酵溫度影響最小，即B>C>A。根據(jù)蛋白質(zhì)凈增加量的R值判斷，A3B4C2為最佳的組合條件，即發(fā)酵溫度30 ℃，發(fā)酵時(shí)間4 d，底物水分50%。

由表8可知，發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、底物水分對發(fā)酵后香蕉莖葉粉蛋白質(zhì)凈增加量的影響不顯著(P>0.05)。因素B(發(fā)酵時(shí)間)對蛋白質(zhì)凈增加量的影響高于因素C(底物水分)和因素A(發(fā)酵溫度)。

表5 菌種比例對發(fā)酵后香蕉莖葉粉真蛋白質(zhì)含量的影響(絕干基礎(chǔ))

表6 混合菌液接種量對發(fā)酵后香蕉莖葉粉真蛋白質(zhì)含量的影響

表7 正交試驗(yàn)結(jié)果

表8 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果方差分析(蛋白質(zhì)凈增加量)

由表9可知，發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、底物水分對發(fā)酵后香蕉莖葉粉粗纖維凈減少量的影響不顯著(P>0.05)。因素A(發(fā)酵溫度)和因素C(底物

中央空調(diào)主機(jī)智能節(jié)能系統(tǒng)利用云端網(wǎng)絡(luò)建立管理平臺(tái)，控制器與管理服務(wù)器雙向傳輸。系統(tǒng)的控制器和數(shù)字電表等可支持RS485接口，接到主機(jī)加/卸載控制柜。系統(tǒng)管理人員可以通過各種網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備（包括移動(dòng)終端設(shè)備）即時(shí)掌握空調(diào)主機(jī)運(yùn)行狀況的所有信息，示意圖如4所示(注：此圖僅供參考與示意，實(shí)際架構(gòu)以設(shè)備數(shù)量為主)。

水分)對粗纖維凈減少量的影響均大于因素B(發(fā)酵時(shí)間)。

表9 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果方差分析(粗纖維凈減少量)

2.4 香蕉莖葉粉氨基酸含量分析

依據(jù)本試驗(yàn)所獲得的發(fā)酵工藝，即硫酸銨添加量2%，菌種接種比例2∶1(米曲霉∶產(chǎn)朊假絲酵母)，菌液接種量4%，發(fā)酵溫度30 ℃，底物水分50%，發(fā)酵時(shí)間4 d，經(jīng)過該工藝發(fā)酵后的香蕉莖葉粉氨基酸含量如表10所示，發(fā)酵后香蕉莖葉粉的必需氨基酸中除了賴氨酸含量降低了13.56%，其余的氨基酸含量均有不同程度地提高，其中蛋氨酸、異亮氨酸和蘇氨酸含量提高最明顯，分別為40.00%、32.00%和23.21%，非必需氨基酸中半胱氨酸和組氨酸含量提高明顯，分別為100.00%和78.79%。

表10 發(fā)酵前后香蕉莖葉粉氨基酸含量(風(fēng)干基礎(chǔ))

續(xù)表10項(xiàng)目Items香蕉莖葉粉Bananastemsandleavespowder發(fā)酵后香蕉莖葉粉Fermentedbananastemsandleavespowder提高率Improvementrate甘氨酸Gly0.650.7921.54丙氨酸Ala0.710.8519.72半胱氨酸Cys0.010.02100.00纈氨酸Val0.690.8218.84蛋氨酸Met0.050.0740.00異亮氨酸Ile0.500.6632.00亮氨酸Leu0.981.2527.55酪氨酸Tyr0.340.4223.53苯丙氨酸Phe0.640.7618.75組氨酸His0.330.5978.79賴氨酸Lys0.590.51-13.56精氨酸Arg0.590.27-54.24脯氨酸Pro0.540.6011.11

2.5 馬岡鵝對香蕉莖葉粉養(yǎng)分利用率

發(fā)酵前后香蕉莖葉粉養(yǎng)分含量見表11，與發(fā)酵前相比，發(fā)酵后香蕉莖葉粉粗蛋白質(zhì)含量提高了33.82%，單寧含量降低了9.38%。

表11 香蕉莖葉粉發(fā)酵前后營養(yǎng)成分和單寧含量(絕干基礎(chǔ))

由表12可知，與發(fā)酵前相比，發(fā)酵后香蕉莖葉粉真代謝能提高了7.64%(P>0.05)，粗蛋白質(zhì)真利用率提高了52.66%(P<0.01)。

3 討 論

3.1 單菌種發(fā)酵對發(fā)酵后香蕉莖葉粉粗蛋白質(zhì)含量的影響

微生物的生長繁殖需要攝取基質(zhì)的養(yǎng)分來維持，本試驗(yàn)的單菌種發(fā)酵結(jié)果顯示，米曲霉和產(chǎn)朊假絲酵母都能在以香蕉莖葉粉為唯一養(yǎng)分來源的條件下生長繁殖，較之產(chǎn)朊假絲酵母，經(jīng)過米曲霉發(fā)酵后的香蕉莖葉粉粗蛋白質(zhì)含量更高，這可能是米曲霉能更快地消耗香蕉莖葉中的可溶性糖以及纖維素，造成粗蛋白質(zhì)的含量升高。

表12 香蕉莖葉粉發(fā)酵前后養(yǎng)分利用率

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，相同或無字母表示差異不顯著(P>0.05)。

In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean significant difference (P<0.01), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05).

3.2 硫酸銨添加量對發(fā)酵后香蕉莖葉粉真蛋白質(zhì)含量的影響

3.3 菌種比例和接種量對發(fā)酵后香蕉莖葉粉真蛋白質(zhì)含量的影響

發(fā)酵過程中米曲霉和產(chǎn)朊假絲酵母是以一個(gè)整體的形式存在，米曲霉和產(chǎn)朊假絲酵母在發(fā)酵過程中存在著協(xié)作與競爭的關(guān)系，相互制約又彼此依存。酵母菌主要利用糖源，生長過程中可以產(chǎn)生大量的菌體蛋白，霉菌可分泌纖維素酶，降解基質(zhì)中的粗纖維[9]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)2種微生物的接種比例一定時(shí)，菌種的接種量對發(fā)酵產(chǎn)物的真蛋白質(zhì)增加量影響不顯著，這與前人的研究結(jié)果[10]基本一致，說明菌種的接種量對發(fā)酵的過程影響相對較小，因每批發(fā)酵試驗(yàn)所制備的菌液濃度略有差異，故不同批次的發(fā)酵不做比較。

3.4 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，發(fā)酵溫度28 ℃時(shí)，粗纖維凈減少量最多，El-Ghonemy等[11]的試驗(yàn)顯示，米曲霉產(chǎn)纖維素酶的最適溫度為28 ℃，這與本試驗(yàn)的結(jié)果相對應(yīng)。一般認(rèn)為固態(tài)發(fā)酵底物合適的水分在40%～70%之間[12]。發(fā)酵底物的含水量過高會(huì)導(dǎo)致基質(zhì)間的空隙變少，降低了氧氣的滲透，底物水分過低不利于底物養(yǎng)分的溶解，阻礙微生物生長[13]。Bhanja等[14]的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，米曲霉固態(tài)培養(yǎng)基干濕比為1∶1即水分含量為50%時(shí)，米曲霉生長最旺盛，這與本試驗(yàn)發(fā)酵水分為50%時(shí)粗纖維凈減少量最多的結(jié)果相同。發(fā)酵產(chǎn)物中的蛋白質(zhì)含量提高依賴于2種微生物在發(fā)酵過程中利用有機(jī)氮源和無機(jī)氮源的大量繁殖，前人的研究認(rèn)為，固態(tài)發(fā)酵系統(tǒng)適宜的發(fā)酵溫度是25～35 ℃[15-16]，微生物中的核酸和蛋白質(zhì)對溫度非常的敏感，溫度通過影響微生物的酶系統(tǒng)從而影響微生物對養(yǎng)分的吸收和積累，溫度過高或過低都不利于微生物的生長。前人的研究結(jié)果顯示，產(chǎn)朊假絲酵母適宜的生長溫度與水分為30 ℃和50%～125%[17-18]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，發(fā)酵前3 d隨著發(fā)酵天數(shù)的延長，粗纖維凈減少量增加。而蛋白質(zhì)凈增加量隨著發(fā)酵時(shí)間的延長不斷增多，這說明產(chǎn)朊假絲酵母在米曲霉的作用達(dá)到穩(wěn)定后仍然利用硫酸銨持續(xù)增殖。

3.5 發(fā)酵前后香蕉莖葉粉氨基酸含量和概略養(yǎng)分的變化分析

米曲霉和產(chǎn)朊假絲酵母合成自身蛋白質(zhì)的過程將硫酸銨轉(zhuǎn)化為自身需要的氨基酸，使發(fā)酵產(chǎn)物的氨基酸組成發(fā)生了變化。陳中平[19]的試驗(yàn)結(jié)果證明，米曲霉在生長過程會(huì)消耗物料中的賴氨酸；余冰等[20]的試驗(yàn)表明，產(chǎn)朊假絲酵母生長需要消耗精氨酸，這也是本試驗(yàn)發(fā)酵后的香蕉莖葉粉中賴氨酸和精氨酸含量較發(fā)酵前低的原因。米曲霉和產(chǎn)朊假絲酵母的生命活動(dòng)將底物中的可溶性糖轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，使發(fā)酵后無氮浸出物含量減少了8.65%，在發(fā)酵過程中盡管米曲霉分泌的纖維素酶分解了底物中的部分纖維素，但由于可溶性糖的消耗使粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量反而提高。發(fā)酵后的粗蛋白質(zhì)含量較發(fā)酵前提高了4.18個(gè)百分點(diǎn)，因?yàn)槲⑸锢昧蛩徜@合成自身蛋白質(zhì)，加之可溶性糖的消耗使蛋白質(zhì)得到累積，這與Hong等[21]的研究結(jié)果一致。微生物在發(fā)酵過程當(dāng)中消耗了基質(zhì)中部分的能量用于自身的生命活動(dòng)，但發(fā)酵后的香蕉莖葉粉總能較發(fā)酵前略有提高，余冰等[20]研究表明發(fā)酵豆粕總能也比發(fā)酵前高出5.43%，說明微生物在發(fā)酵過程中將原料的養(yǎng)分進(jìn)行了濃縮，使總能提高。

3.6 發(fā)酵前后鵝對香蕉莖葉粉養(yǎng)分利用率分析

發(fā)酵后香蕉莖葉粉粗蛋白質(zhì)的利用率極顯著高于發(fā)酵前。香蕉莖葉中的蛋白質(zhì)部分與單寧結(jié)合在一起阻礙動(dòng)物對蛋白質(zhì)的利用，進(jìn)入消化道的單寧會(huì)與腸道黏膜蛋白質(zhì)結(jié)合形成不溶物并排出體外，造成體氮流失[22-23]。米曲霉具有分泌單寧酶的功能，能分解發(fā)酵物料中的單寧[24-26]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，發(fā)酵后的香蕉莖葉粉單寧含量較發(fā)酵前減少了9.38%，這對于提高發(fā)酵后香蕉莖葉蛋白粉的蛋白質(zhì)利用率有一定的作用。發(fā)酵過程使香蕉莖葉粉的蛋白質(zhì)一部分轉(zhuǎn)化為菌體自身的蛋白質(zhì)，一部分被蛋白酶分解為多肽，寡肽和氨基酸成為易被動(dòng)物腸道吸收的氮源，加上米曲霉和產(chǎn)朊假絲酵母利用硫酸銨合成菌體蛋白也成為能夠被動(dòng)物消化利用的蛋白質(zhì)，最終使發(fā)酵后的香蕉莖葉粉的蛋白質(zhì)利用率極顯著的高于發(fā)酵前。發(fā)酵前的香蕉莖葉粉的粗纖維含量低于發(fā)酵后的香蕉莖葉粉，但馬岡鵝對發(fā)酵后的香蕉莖葉粉中的粗纖維利用率略高于發(fā)酵前，這說明發(fā)酵后香蕉莖葉粉中的粗纖維更容易被鵝消化和利用。牛建濤等[27]利用米曲霉分解纖維的研究表明，隨著米曲霉的生長纖維表面遭到破壞，部分纖維素開始斷裂，纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。發(fā)酵過程中米曲霉使香蕉莖葉粉中的粗纖維在不同程度上受到了破壞，進(jìn)入鵝腸道后，在腸道微生物的作用下更容易被分解利用，使發(fā)酵后香蕉莖葉粉的粗纖維利用率提高。因發(fā)酵后香蕉莖葉粉的蛋白質(zhì)和粗纖維利用率提高，加上發(fā)酵后香蕉莖葉粉的總能略高于發(fā)酵前，所以發(fā)酵后的代謝能和能量利用率也高于發(fā)酵前。

4 結(jié) 論

① 向香蕉莖葉粉中加入2%的硫酸銨，按接種量為4%，接入米曲霉孢子與產(chǎn)朊假絲酵母比例為2∶1的混合菌液，將水分調(diào)至50%，在30 ℃下發(fā)酵4 d后，其總能略有提高，粗蛋白質(zhì)含量提高了33.82%，15種氨基酸含量有不同程度的提高。

② 馬岡鵝對香蕉莖葉粉中的能量、中性洗滌纖維和粗纖維利用率較高，香蕉莖葉粉蛋白質(zhì)含量不高，直接飼喂馬岡鵝對其蛋白質(zhì)利用率較低。

③ 馬岡鵝對發(fā)酵香蕉莖葉粉的代謝能、能量利用率、粗纖維利用率較發(fā)酵前略有提高，蛋白質(zhì)的利用率極顯著高于發(fā)酵前，說明經(jīng)過發(fā)酵后的香蕉莖葉粉養(yǎng)分得到改善，有益于鵝對香蕉莖葉粉養(yǎng)分的利用。

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*Corresponding author, professor, E-mail: ylin@scau.edu.cn

(責(zé)任編輯 武海龍)

Study on Optimal Solid State Fermentation Conditions of Banana Stems and Leaves Powder and Its Nutrient Utilization for Geese

WANG Zenghuang WANG Wence ZHAI Shuangshuang XIE Qiang ZUO Xin YANG Lin*

(CollegeofAnimalScience,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China)

This study was conducted to use the solid state fermentation technology to improve nutrient composition of banana stems and leaves and its nutrient utilization for geese. ChoosingAspergillusoryzaeand Candida utilis as fermentation strains to investigate the influences of 5 factors [single strain fermentation, addition of (NH4)2SO4, proportion ofAspergillusoryzaeandCandidautilis, mixed bacteria liquid inoculation] on the protein content of banana stems and leaves powder after fermentation. Using orthogonal design to find out the optimal combination of fermentation temperature, fermentation time and substrate moisture. The results showed that usingAspergillusoryzaeorCandidautilisas single fermentation strain could significantly increase the crude protein content of fermented banana stems and leaves powder (P<0.05 orP<0.01). Fermentation with (NH4)2SO4addition could significantly increase true protein content of fermented banana stems and leaves powder (P<0.05 orP<0.01), especially 2% addition. The net increase in protein treated with the proportion ofAspergillusoryzaeandCandidautilisby 2∶1 significantly higher than that of the proportion of 1∶1, 1∶3 and 3∶2 (P<0.05 orP<0.01). The results of orthogonal test showed that the best fermentation condition were 4% inoculation (the proportion ofAspergillusoryzaeandCandidautilisby 2∶1) and 2% (NH4)2SO4addition, and fermenting in 50% substrate moisture, 30 ℃ for 4 days. The crude protein content of banana stems and leaves increased by 33.82% after this fermentation process. The amino acid analysis showed that there were 15 kinds of amino acids increased differently beside lysine and arginine. The metabolic test results ofMaganggeese showed that the crude protein utilization of banana stems and leaves powder after fermentation significantly increased by 52.66% comparing with the banana stems and leaves powder without fermentation (P<0.01), additionally, the energy and metabolic energy utilization were increased slightly as well. In conclusion, the nutritional value of banana stems and leaves powder is improved after this fermentation process, and also promote the digestion and absorption of nutrient of geese.[ChineseJournalofAnimalNutrition, 2017, 29(4)：1283-1293]

banana stems and leaves powder; solid state fermentation; protein; nutrient utilization rate;Maganggeese;Aspergillusoryzae;Candidautilis

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.04.025

2016-10-09

公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201303143)

王增煌(1990—)，男，福建松溪人，碩士研究生，從事非常規(guī)飼料資源研究。E-mail： 397421559@qq.com

*通信作者:楊 琳，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail: ylin@scau.edu.cn

S816.34

A

1006-267X(2017)04-1283-11