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肉羊微生物固态发酵饲料组方筛选及翻料工艺的研究


现代畜牧网 http://www.brainbulb.net 2019/7/24 15:56:32 关注:90 评论: 我要投稿

导      语  

内蒙古地区是中国的养羊业主产区,近年来,全 国羊肉和活羊价格一直呈现走低的趋势,对内蒙古 地区肉羊养殖业造成了巨大的影响,如何降低养殖 成本、提高养殖水平、生产高品质羊肉、提高市场竞 争力显得尤为重要。随着养殖业和饲料行业的 快速发展,开发新型饲料和提高饲料的消化率已经 成为当前养羊业发展的必然趋势,其中微生物发酵饲料是解决这一问题的一条有效途径 。

微生态发酵饲料是依靠酵母菌、芽孢杆菌等有益微生物的新陈代谢,将饲料中不利于动物消化吸收的一些大分子及抗营养物质降解转化,形成一种富含高活性益生菌和营养活性物质的生物饲料。微生态发酵饲料能有效改善动物消化吸收,调节动物的微生态平衡,抑制和杀死有害菌,提高机体免疫功 能,促进动物生长,还具有保护环境,原料广泛存在,不受条件限制,投入少、产出多等优势。目前,微生物发酵饲料在肉羊上应用已有报道。研究显 示,微生物发酵饲料能有效提高肉羊生长性能,提高生产效益等 。但目前市面上的微生物发酵饲料质 量参差不齐、品质不一,鉴于此,本试验选取麸皮 、米糠 、玉米皮、枣渣等为发酵底物,以酵母菌与枯草芽孢杆菌为协同发酵菌,比较不同饲料组方和不同翻料工艺对发酵饲料品质的影响,为今后肉羊微生物发酵饲料的研究和生产奠定基础。

1 材料与方法

1.1   菌株

酿酒酵母菌XR4、BC 和枯草芽孢杆菌A15均 来自内蒙古农业大学兽医学院反刍动物微生态制剂 课题组菌种库。

1.2   菌株培养

将两株酿酒酵母菌分别接种至自制液体培养基 中 ,180r/min 、30°C培 养48h ;枯草芽孢杆菌接种到营养肉汤培养基中,180r/min、37°C培养24h 。
1.3   固态发酵培养基配方设计

结合内蒙古农业大学兽医学院反刍动物微生态制剂课题组前期试验结果,参照肉羊饲养标准NY/T816—2004设计试验日粮。本试验选取麦麸、玉米、米糠、玉米皮、玉米渣 、棉粕、糖渣、枣渣粉8种饲料为发酵底物,利用DPS软件进行8因子24处理,离心系数0.5的 “具附加线性约束的混料试验设计”设计饲料组合 ,从中选取了8个组方进行发酵试验,其中无机盐添加量为2.6%,其组成和比例为(NH4)2 SO4∶KH2PO4∶MgSO4=20∶5∶1。 

1.4   试验设计

在内蒙古某生物科技有限公司的车间进行固态发酵试验,以表1中的8个组方为8个试验组,控制各组发酵料均为500kg,初始含水量为45% ,将培养的酿酒酵母菌(BC、XR4)和枯草芽孢杆菌 (A15)按 2∶2∶1 (总接种量为8% )的比例,分别接种到固态发酵料中进行发酵,不同时间点多点取样检测。

 

1.5   测定指标与方法

1.5.1   组方筛选

选取8个组方0、24、36、45、55h的样品,测定其活菌数 、β-葡聚糖 、 甘露聚糖、多肽等营养活性物质的含量 ,固态发酵料中的活菌计数采用平板浸注法;β-葡聚糖、甘露聚糖采用液相色谱—示差折光检测器测定;多肽采用紫外吸收法测定。

1.5.2   固态饲料发酵 

品质翻料工艺试验以组方筛选试验中筛选出的最优组方为发酵基质,分为3组进行发酵试验,其中对照组不翻料,试验1组在料温达到35°C (即发酵42h)时翻料一次,试验2组在发酵42和53h分别进行一次翻料,各组选取0、42、53、59、68h的样品测定其活菌数及β-葡聚糖、甘露聚糖、多肽含量,测定方法同1.5.1。

1.6   数据分析

利用Excel软件对数据进行初步整理 ,用SAS9.1.3软件中的GLM过程进行方差分析,采用Duncan氏法进行多重比较,最后采用 Topsis法对数据进行多 试验、多指标综合分析,评选出最优的试验组。

2 结果与分析

2.1.1   8个不同组方发酵料活菌数测定

由表2可知,从0到55h整个发酵过程中,8个发酵料中的活菌数都表现出先上升后下降的趋势 ,从起点到活菌数最高值时,活菌数的增长率分别为 : 1285%、134%、220%、1120%、510%、1066%、 2056% 及2400% ,组方7和8增长率较大,同时组方7在36h时达到37.30×105CFU/g,显著高于其他组 (P<0.05),在55h发酵结束时,组方1活菌数为12.37×105CFU/g显著高于其他组 (P<0.05)。 

 

2.1.2   8个不同组方发酵料β-葡聚糖含量

由表3可知,整个发酵过程中,8个配方的β-葡聚糖含量都表现出不同程度的增长。与0时相比,发酵至55h时,8个组方中β-葡聚糖含量增长率分别为 184%、132%、130%、161%、180%、139%、168%及153%,组方1增长率最高,在55h时其β-葡聚糖含量 为93.88mg/100mg,发酵结束时组方7 的β-葡聚糖含量达到97.41mg/100 mg。 

 

2.1.3   8个不同组方发酵料甘露聚糖含量

由表4可知,发酵过程中8个配方的甘露聚糖含量都表现出不同程度的增长,与0时相比,8个组方发酵至55h时,其甘露聚糖含量增长率分别为113%、94%、103% 、70%、103% 、86%、123%及109%,组方7增长率最高;发酵结束时组方7含量最高,达到37.66mg/100mg。

 

2.1.4    8个不同组方发酵料多肽含量

由表5可知,在发酵过程中,8个配方的多肽含量都表现出不同程度的上升趋势,与0时相比,发酵至55h时,其增长率分别为17%、22%、23%、18%、27%、29%、37%及28%,组方7增长率高于其他组;且在55h时,组方7多肽含量达到20.17μg/100mg,显著高于其他组(P<0.05)。

 

2.1.5   8个不同组方各指标综合评定

依据以上试验结果使用 DPS14.10软件Topsis法对数据进行多试验、多指标综合分析,结果见表6。由表6可知,组方7为最优组方,其发酵最高点活菌数增长率为2056%,达到了37.30×105CFU/g,发酵结束时β-葡聚糖、甘露聚糖、多肽增长率分别为168% 、123%、37%,含量分别为97.41mg/100mg、37.66mg/100mg及20.17μg/100mg。 

 

2.2    翻料工艺对固态发酵料品质的影响

2.2.1   翻料工艺对固态发酵料中温度变化的影响

以组方7为基础进行翻料工艺的研究。由图1可知,在0到42h,3个组的发酵料温度逐渐上升达到35°C左右。对照组在42到59h过程中的温度继续上升达到44°C,之后温度保持不变;而试验1组在42h测温后进行了翻料,此时料温 降至25.5°C,随着发酵的进行料温又逐 渐升高,到53h时温度为36°C,显著低于对照组 (P<0.05),在53到68h过程中温度不断上升到43°C;试验2组在 42h第1次翻料后温度下降到25°C,从42.5到53h这个阶段,其温度逐渐上升到35.5°C,显著低于对照组(P<0.05 ),在53h第2次翻料后温度下降到30°C,从53.5到68h这个阶段,温度逐渐上升到43°C,但该过程温度明显低于试验1组。

 

2.2.2   翻料工艺对固态发酵料中活菌数的影响

由表7可知,发酵过程中,酵母活菌数呈现先上升后下降的趋势 ;在42h时 各组之间差异不显著 (P>0.05),此 对 照组的酵母活菌数达到最大值,随后快速下降,到68h时达到最低值。试验1组在42h时进行了翻料后,随着发酵时间的延长酵母活菌数继续增长,到53h时达到最大值,之后逐渐下降,到68h时 降至6.50×105CFU/g,仍显著高于照组(P<0.05);而试验2组在42和53h经过 2次翻料处理,在53h时酵母活菌数达 到最大,在53到68h过程中活菌数下降速度明显比对照组和试验1组缓慢,59和68h的活菌数均显著高于对照组和试验1组 (P<0.05)。

 

2.2.3   翻料工艺对固态发酵料中β-葡聚糖、甘露聚糖含量的影响

由表8、9可知,从0到42h,固态发酵料中β-葡聚糖和甘露聚糖含量不断增加,3组间无显著差异 (P>0.05),试验1组在 42h进行翻料,发酵结束时其β-葡聚糖和甘露聚糖含量显著高于对照组 (P<0.05 );试验2组分别在42和53h进行了2次翻料,在68h时两种多糖含量显著高于其他组 (P<0.05),特别是第2次翻料后,试验2组的β-葡聚糖和甘露聚糖含量出现明显增加。发酵结束 时,试验2组两种多糖含量比对照组分别提高了7.53%和7.63%;比试验1组提高了 4.67%和3.56%。此外,从42到53h,3组β-葡聚糖的增长率分别为4.7%、9.0%、8.4%,试验组高于对照组,从53到68h,试验1组提高4.0%,试验2组 提高8.9%、试验2组明显高于试验1组。从42到53h,3组甘露聚糖分别提高3.6%、7.9%、8.4%;从53到68h,试验1组提高6.25% ,试验2组提高 8.9%,试验2组明显高于试验1组。

 

2.2.4   翻料工艺对固态发酵料中多肽含量的影响

由表10可知,随着发酵时间的延长,固态发酵多肽含量不断增加,0和42h时3组间多肽含量无 显 著 差 异 (P>0.05 );试验1组在42h翻料后发酵至53h时,多肽含量明显增加,显著高于对照组 (P <0.05 );试 验2组在42和53h分别进行了2次翻料,发酵结束时其多肽含量显著高于其他两组 (P<0.05),比对照组提高了3.00% ,比试验1组提高了1. 2 % 。此外,42到53h,3组多肽含量分别提高5.6%、10.2%及10.2% ,试验组增长率高于对照组;53到68h,试验1组增长率为3.9% ,试验2组增长率为4.2% ,试 验2组较高于试验1组。


3 讨   论

3.1   8组发酵料活菌数及营养物质起点值不同的原因分析

本试验在测定物料活菌数及3种营养物质含量时发现,即使在试验的起始点,8个组方也存在明显 差异,造成这种现象的原因可能有:同以往实验室条 件下进行的研究不同,本次试验在工厂较大生产规模 下进行,每一个组方一次性配料达500kg,物料在混合机混拌时均质性存在一定的差异性,此外本试验组方中的枣渣、糖渣等原料的湿度和黏性较大, 也使物料不易混合均匀,这就造成取样时样品的组 成差异较大;由于工厂锅炉的压力存在一定偏差,使 每批配料时水温存在一定的差异,这种温度差异会 直接影响酵母菌的活性;此外每批次试验菌种的浓 度和活性也有所不同,有的试验菌种处在对数生长 期,有的放置时间较长,活性下降,这些因素等都会 导致起始点活菌数及营养物质的含量差异较大,因 此本试验选择增长率来衡量各指标的优劣。

针对以上问题,在今后的试验中,应小批量配 料,并可将发酵料堆充分混合后分成几个小堆作为 平行;严格控制菌株的培养条件,将接种量、菌种活 性及发酵环境等影响降到最低 ,将菌液充分混合后再投入生产,严格控制发酵起始点的水温,同时采 样时取更多的点以降低系统误差。

3.2   不同组方对活菌数及3种营养物质含量的影响

不同组方因养分(碳源、氮源、无机盐)、溶氧量 和基质的传质速率不同,导致微生物发酵效率产生 差异,代谢产物的产量不同,适宜的培养基组成对于 生产优质高效的微生物发酵饲料非常关键。本试验中活菌数增长率最高的组方8中,麦麸、米糠、糖渣 、棉粕的含量较高,而枣渣、玉米、玉米渣、玉米皮含量较低,这可能是由于麸皮、米糠等原料的物理结构较大而密度较小,有利于提高基质的孔隙率, 进而提高溶氧量,降低水活度,糖渣和棉粕能提供丰 富的碳源和氮源,促进酵母菌的快速增殖,因此物料 中活菌数增长率较高。组方7的整体发酵效果最佳,其枣渣比例最高,可见除枣渣外各原料设定范围均比较合理,枣渣能提供丰富的碳氮源,但同时也十分黏稠,使用过多则不利于发酵过程中氧气和 热量的传递,使发酵过程变慢,因此本试验中组方7设计配方比较合理。

3.3   不同翻料工艺对固态发酵质量的影响

物料的温度、含水量、pH、通气量等参数决定了 微生物发酵饲料的品质。发酵料堆积太低时,发酵过程进行缓慢且占用空间较大,不利于生产,堆积太高又不利于物料通透性,而翻料能够起到散热、溶氧、代谢产物的扩散 、发酵料混合均匀等作用。对照组发酵至42h时料温达到35°C,继续发酵时由于大量热量无法散出料温迅速升高,此时的温度已超过了酵母菌的耐受温度,大量酵母菌死亡或溶解,物料中活菌数快速下降。而2个试验 组在42h时进行翻料,料 温明显下降,发酵至53h时2个试验组的活菌数均显著高于对照组,且3种活性物质增长率也高于对照组;试验2组在53h第2次翻料后,温度一直低于试验1组,并能长时间保 持在适宜的温度范围内,同时发酵料中的活菌数和 营养活性物质含量也得到进一步提高。本试验证明 了翻料对于发酵饲料的品质有明显的提高作用,但 由于翻料工艺加大了工作量,使生产流程更复杂,而翻料也会导致发酵料中水分的散失,过多翻料次数 可能会抑制发酵,因此建议实际生产中在温度达到35°C时进行一到两次翻料即可。

4  结  论

组方7为最优组方,其组成为 :麦麸8.6% ,米糠 5.0%,玉米皮5.5%,玉米渣5.7%,无机盐2.6% ,糖渣28.6%,枣渣粉26.0%,发酵产物中活菌数 为5.7×105CFU/g,β-葡聚糖含量97.41mg/10mg,甘露聚糖含量为37.6mg/10mg,多肽含量为20.17μg/100mg;在本试验条件下,适宜的工艺为:分别在42和53h,当固态物料温度到35°C时进行2次翻料,发酵产物中活菌数、β-葡聚 糖 、甘露聚糖、多肽含量比对照组分别提高了607%、7.5%、7.6%、3.0%。 


来源:中国畜牧兽医;

作者:张立明,郭鹏 ,张政等

文章来源:生物饲料工程研究中心     文章编辑:一米优讯     
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