乳酸菌對固態(tài)飼料發(fā)酵效果的影響

2021-06-01 09:57:58 點(diǎn)擊：

摘要：研究在固態(tài)飼料發(fā)酵過程中，添加乳酸菌對飼料的水分、氣味、松散度，以及酵母和黑曲霉生長的影響。在發(fā)酵24h時(shí)添加乳酸菌，比在初始發(fā)酵時(shí)添加效果要好，飼料的氣味、松散度、酵母數(shù)、蛋白含量均較高。

生物飼料是指通過發(fā)酵工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程等生物工程技術(shù)開發(fā)的產(chǎn)品，生物飼料包括發(fā)酵飼料，其中發(fā)酵飼料是通過微生物自身的代謝活動(dòng)，將植物性、動(dòng)物性和礦物性物質(zhì)中的抗?fàn)I養(yǎng)因子分解或轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生更能被畜禽采食、消化、吸收且無毒害作用的飼料。發(fā)酵飼料具有眾多優(yōu)點(diǎn)，其中最突出的優(yōu)點(diǎn)是為動(dòng)物提供額外益生菌，從而達(dá)到調(diào)節(jié)腸道菌群，維持腸道健康，預(yù)防疾病的目的。

固態(tài)發(fā)酵飼料常選用的益生菌菌種有乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌和小型絲狀真菌等。國內(nèi)開發(fā)和利用的益生菌主要是乳酸菌類。乳酸菌是一大類的革蘭氏陽性細(xì)菌，無芽袍，桿菌或球菌，乳酸菌可以增強(qiáng)動(dòng)物體免疫力。降低發(fā)酵飼料的酸度，增加飼料適口性。

固態(tài)發(fā)酵飼料過程中，乳酸菌急劇增殖，乳酸大量產(chǎn)生，迅速降低體系pH，抑制其他細(xì)菌的活動(dòng)，減少貯藏過程中干物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)的損失。乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料產(chǎn)酸條件非常重要，直接影響發(fā)酵周期與發(fā)酵飼料的品質(zhì)。

飼料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，淀粉和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化成葡萄糖、氨基酸和肽類等小分子物質(zhì)，縮短了消化、轉(zhuǎn)化反應(yīng)鏈，使各種有效成分能迅速、高效地被吸收利用，在采食量增加的同時(shí)，飼料轉(zhuǎn)化效率也得到提高。

大量研宄表明，飼用發(fā)酵飼料可以顯著提高畜禽動(dòng)物的生產(chǎn)性能、養(yǎng)分表觀消化率與免疫性能。乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料，富含乳酸菌、有機(jī)酸、天然抑菌物質(zhì)與酸香風(fēng)味物質(zhì)，體外發(fā)酵無污染、低成本、低風(fēng)險(xiǎn)，體內(nèi)應(yīng)用因發(fā)酵預(yù)消化而有利于動(dòng)物采食消化吸收，因益生菌的定植與有機(jī)酸的調(diào)節(jié)而抑制有害菌，提高機(jī)體免疫性能，是目前研宄較多的一種替代抗生素的飼養(yǎng)策略。隨著動(dòng)物飼養(yǎng)與飼料生產(chǎn)的逐漸規(guī)模化規(guī)范化，乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料一定會(huì)有更大更廣闊的應(yīng)用潛力。

本文以木薯酒糟為原料，在固態(tài)飼料發(fā)酵過程中，添加乳酸菌對飼料的水分、氣味、松散度，以及酵母和黑曲霉生長的影響。

1 材料和設(shè)備

1.1 材料

木薯酒糟（廣西某生物質(zhì)能源有限公司提供）、尿素、豆粕（購買自市場）。

1.2 設(shè)備儀器

250mL三角瓶3個(gè)；

500mL三角瓶5個(gè)；

1000mL三角瓶5個(gè)；

天平；搖床；恒溫培養(yǎng)箱；滅菌鍋；烘箱；電爐；凱氏定氮儀；超凈工作臺(tái)；水分測定儀等。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 菌種的培養(yǎng)

2.1.1 黑曲霉F1培養(yǎng)方法

（1）菌種活化：配制麩皮培養(yǎng)基，250mL三角瓶中裝50g，滅菌冷卻至至25 ℃，接斜面菌種3～4環(huán)，33℃培養(yǎng)至黑曲霉孢子數(shù)1億個(gè)/g（約培養(yǎng)4～5d）。

（2）一級(jí)放大培養(yǎng)：配制麩皮培養(yǎng)基1瓶，0.5L三角瓶中裝100g，滅菌冷卻至25℃，接種黑曲霉活化孢子1%，35℃培養(yǎng)至黑曲霉孢子數(shù)1億個(gè)/g（約培養(yǎng)4d）。

（3）二級(jí)放大培養(yǎng)：取廢醪液200g，添加1%麩皮，裝至500mL三角瓶中，接一級(jí)菌種1%，35℃，搖床180rpm培養(yǎng)3d，獲得黑曲霉菌液（纖維素酶活達(dá)到120U/mL）。

2.1.2 酵母Z4培養(yǎng)方法

（1）一級(jí)放大培養(yǎng)：配制YPD液體培養(yǎng)基，500mL三角瓶裝200g，滅菌冷卻至室溫后，接活化菌種3～4環(huán)，35℃，160rpm，搖床培養(yǎng)至酵母數(shù)2億個(gè)/mL。

（2）二級(jí)放大培養(yǎng)：取培養(yǎng)液200g，添加20%糖化醪和0.3%尿素（按糖化醪量算）后，裝至500mL三角瓶中，接一級(jí)菌種5%，35℃，160rpm，搖床培養(yǎng)至酵母數(shù)>1億個(gè)/mL。

（3）一代酵母泥菌種：取清液1L，分裝2瓶，每個(gè)1000mL三角瓶裝500g，接二級(jí)菌種5%，35℃，160rpm，搖床培養(yǎng)1d。發(fā)酵結(jié)束，將菌液放到1L量筒中靜置分層3h，倒掉3/4上清液，獲得一代酵母泥菌種250g，酵母數(shù)＞1億/mL。

（4）二代酵母泥菌種：取清液1L，分裝2瓶，每個(gè)1000mL三角瓶裝500g，接種一代酵母泥菌種5%，35℃，160rpm，搖床培養(yǎng)1d。發(fā)酵結(jié)束，將菌液放到1L量筒中靜置分層3h，倒掉3/4上清液，獲得二代酵母泥菌種250g，酵母數(shù)＞1億/mL。

2.1.3 乳酸菌的培養(yǎng)方法

（1）配置MRS液體培養(yǎng)基1瓶，500mL三角瓶中裝200g。

（2）接10%新鮮酸奶至MRS液體培養(yǎng)基中，35℃，靜置培養(yǎng)1d。

（3）培養(yǎng)結(jié)束，采用MRS固體培養(yǎng)基涂板法，在35℃，培養(yǎng)3d，計(jì)數(shù)菌落數(shù)。

2.2 固體飼料發(fā)酵實(shí)驗(yàn)

按照不同的乳酸菌添加方式分別制備4種固體飼料進(jìn)行同步發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，在發(fā)酵過程中觀察飼料的變化情況，進(jìn)行比較，發(fā)酵結(jié)束后檢測飼料的水分、蛋白含量。發(fā)酵工藝如圖3

2.2.1 飼料樣品的發(fā)酵（1#樣品）

取新鮮濕糟（水分約70%）500g放入發(fā)酵塑料盒中，添加8%豆粕，1.8%尿素，磷酸二氫鉀0.05%，1%的黑曲霉F1菌液和5%的二代酵母泥菌液，添加1%的乳酸菌菌液，攪拌均勻，35℃，培養(yǎng)2d（輔料添加比例及接種量按濕糟的絕干重計(jì)）。

2.2.2 飼料樣品的發(fā)酵（2#樣品）

取新鮮濕糟（水分約70%）500g放入發(fā)酵塑料盒中，添加8%豆粕，1.8%尿素,磷酸二氫鉀0.05%，添加1%的黑曲霉F1菌液和5%的二代酵母泥菌液，攪拌均勻，35℃，培養(yǎng)24h。發(fā)酵24h后，添加1%的乳酸菌菌液，攪拌均勻，裝入密封塑料袋，35℃，厭氧發(fā)酵1d（輔料添加比例及接種量按濕糟的絕干重計(jì)）。

2.2.3 飼料樣品的發(fā)酵（3#樣品）

取新鮮濕糟（水分約70%）500g放入發(fā)酵塑料盒中，添加8%豆粕，1.8%尿素,磷酸二氫鉀0.05%，添加1%的黑曲霉F1菌液和5%的二代酵母泥菌液，攪拌均勻，35℃，培養(yǎng)24h。發(fā)酵24h后，添加1%的乳酸菌菌液，攪拌均勻，35℃，好氧發(fā)酵1d（輔料的添加比例及接種量按濕糟的絕干重計(jì)）。

2.2.4 飼料樣品的發(fā)酵（4#樣品）

取新鮮濕糟（水分約70%）500g放入發(fā)酵塑料盒中，添加8%豆粕，1.8%尿素，磷酸二氫鉀0.05%，添加1%的黑曲霉F1菌液和5%的二代酵母泥菌液，攪拌均勻，35℃，發(fā)酵培養(yǎng)48h（輔料的添加比例及接種量按濕糟的絕干重計(jì)）。發(fā)酵24h、48h時(shí)，攪拌物料，并觀察黑曲霉、酵母生長情況，及物料的水分、氣味變化。發(fā)酵結(jié)束，檢測粗蛋白、乳酸菌菌數(shù)、pH。

2.3 檢測方法

水分：快速水分測定儀法。

蛋白質(zhì)：采用凱氏定氮法（參照國標(biāo)GBT6432-1994）。

2.4 檢測結(jié)果及分析

四種樣品的發(fā)酵情況見表1。

為數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果分析。整理如表1。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

（1）發(fā)酵初始時(shí)添加1%的乳酸菌，并進(jìn)行好氧發(fā)酵（1#樣品）：

發(fā)酵過程，木薯渣蛋白 16.54%，物料水分維持在 56% 左右，沒有發(fā)現(xiàn)霉菌菌絲大量生長，物料pH4.5-5.5；發(fā)酵24h，有淡淡的霉味，酵母數(shù)達(dá)10億個(gè)/g；發(fā)酵48h，物料結(jié)塊，沒有乳酸味，乳酸菌未檢出，酵母數(shù)達(dá)16億個(gè)/g，產(chǎn)品蛋白24.79%，較原來提高了49.88%。

（2）發(fā)酵24h后添加1%的乳酸菌，并進(jìn)行厭氧發(fā)酵（2#樣品）：

發(fā)酵過程，木薯渣蛋白16.54%，物料水分維持在56%左右，沒有發(fā)現(xiàn)霉菌菌絲大量生長，物料pH4.5-5.5；發(fā)酵24h，有淡淡的霉味，酵母數(shù)達(dá)14億個(gè)/g；發(fā)酵48h，物料松散且有明顯乳酸味，乳酸菌數(shù)6億個(gè)/g，酵母數(shù)達(dá)16億個(gè)/g，產(chǎn)品蛋白25.81%，較原來提高了56.04%。

（3）發(fā)酵24h后添加1%的乳酸菌，并進(jìn)行好氧發(fā)酵（3#樣品）：

發(fā)酵過程，木薯渣蛋白16.54%，物料水分維持在56%左右，沒有發(fā)現(xiàn)霉菌菌絲大量生長，物料pH4.5-5.5；發(fā)酵24h，有淡淡的霉味，酵母數(shù)達(dá)14億個(gè)/g；發(fā)酵48h，物料輕微結(jié)塊，有輕微乳酸味，乳酸菌數(shù)3億個(gè)/g，酵母數(shù)10億個(gè)/g，產(chǎn)品蛋白27.68%，較原來提高了67.35%。

（4）發(fā)酵過程中沒有添加乳酸菌，并進(jìn)行好氧發(fā)酵（4#樣品）：

發(fā)酵過程，木薯渣蛋白 16.54%，物料水分維持在 56% 左右，沒有發(fā)現(xiàn)霉菌菌絲大量生長，物料pH4.5-5.5；發(fā)酵24h，有淡淡的霉味，酵母數(shù)達(dá)14億個(gè)/g；發(fā)酵48h，物料結(jié)塊，沒有乳酸味，乳酸菌未檢出，酵母數(shù)5.8億個(gè)/g，產(chǎn)品蛋白24.6%，較原來提高了48.73%。

將表1所述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫成折線圖以便于分析，得圖1。

由圖1可知，物料粘度隨淀粉比例的增加而增大，相同的溫度和剪切速率下，淀粉比例越大物料粘度越大，且淀粉比例大于15%時(shí)，粘度隨淀粉比例變化速度加快。

3 結(jié)論

綜上所述，發(fā)酵過程，木薯渣蛋白16.54%，物料水分維持在56%左右，沒有發(fā)現(xiàn)霉菌菌絲大量生長，物料pH4.5-5.5；發(fā)酵結(jié)束，添加乳酸菌的樣品蛋白提高率為 50% 以上，較空白樣（48.73%）高，酵母數(shù)都高于空白樣，且發(fā)酵24h添加乳酸菌的樣品，物料較疏松，乳酸菌數(shù)較多，有乳酸清香味，霉味較淡。

4 結(jié)論

通過本實(shí)驗(yàn)分析，餐廚垃圾經(jīng)初步固液分離后，淀粉比例對固液分離剩余物的粘度起到很大作用，比例大于15%時(shí)現(xiàn)象尤為顯著。所以，在餐廚垃圾固液分離剩余物的處理中，可通過適當(dāng)降低漿料中淀粉比例以降低其粘度，提高固液分離效率及剩余物的處理效率。

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