不同添加劑對豆漿型和豆渣型發酵飼料發酵品質及有氧穩定性的影響
摘要:本試驗旨在研究不同添加劑對豆漿型和豆渣型發酵飼料發酵品質及有氧穩定性的影響。添加劑包括布氏乳桿菌(LB)、植物乳桿菌(LP)、復合化學添加劑1和2。每組稱取900g混合發酵飼料,由玉米胚芽粕、豆渣或豆漿、大豆糖蜜、噴漿玉米皮、稻殼按12∶45∶1∶25∶17比例配制而成。試驗共6組,分別為對照組(無任何添加劑)、復合化學添加劑1組(添加4L/t復合化學添加劑1)、復合化學添加劑2組(添加2L/t復合化學添加劑2)、LB+LP(水)組(添加2.0mL/kgLP和LB凍干粉末與水混合菌液,LB添加量為106CFU/g,LP添加量為106CFU/g)、LB+LP(MRS)組[添加2.0mL/kgLP和LB凍干粉末與乳酸細菌培養基(MRS)混合菌液,LB添加量為106CFU/g,LP添加量為106CFU/g]、LB+LP組(添加2.0mL/kgLB和LP用MRS復活后的菌液,LB添加量為106CFU/g,LP添加量為106CFU/g)。每組3個重復,2種發酵飼料發酵周期均為10d,室溫儲存。結果表明:1)豆渣型發酵飼料方面,與對照組相比,復合化學添加劑1和2組的干物質含量及乳酸菌數量顯著升高(P<0.05),復合化學添加劑2和LB+LP組的乳酸、丙酸、異丁酸含量顯著降低(P<0.05),各試驗組的乳酸菌數量顯著提高(P<0.05);復合化學添加劑1組的開封當天(1d)pH顯著高于其他各組(P<0.05),LB+LP(MRS)組的最終(7d)pH顯著高于其他各組(P<0.05),復合化學添加劑2組的最終(7d)pH顯著低于其他各組(P<0.05)。2)豆漿型發酵飼料方面,復合化學添加劑1和2組的pH顯著高于其他各組(P<0.05),復合化學添加劑1組的干物質顯著高于其他各組(P<0.05),LB+LP(MRS)組的丙酸含量顯著高于除LB+LP(水)組外的其他各組(P<0.05),LB+LP(水)組的乙醇含量顯著高于其他各組(P<0.05);復合化學添加劑2組的開封當天(1d)pH顯著高于其他各組(P<0.05),LB+LP(MRS)組的最終(7d)pH顯著高于其他各組(P<0.05),LB+LP(水)、LB+LP(MRS)、LB+LP組的最終(7d)pH均顯著高于對照組(P<0.05)。由此可見,各添加劑都在一定程度上改善了豆漿型和豆渣型發酵飼料的發酵品質和有氧穩定性,但復合化學添加劑在改善豆渣型發酵飼料的發酵品質和有氧穩定性方面優于其他添加劑。
大豆作為主要的蛋白質飼料原料,目前的國內產量遠不能滿足生產需求。為此,我國每年都從美國和巴西等主要大豆產地進口大量的大豆,僅在2018年我國就進口大豆8803萬t,而豆漿和豆渣作為大豆加工主要副產品,其營養成分并沒有得到充分的利用。目前,國內豆漿和豆渣在養殖領域的應用研究才剛剛起步,合理利用現有的大豆資源,充分利用大豆加工副產品,對我國飼料產業的發展具有重要的意義。發酵飼料是目前被廣泛使用的用于減少抗生素使用的飼料,它不但能通過在現代豬生產中使用工業副產品來降低生產成本,還能通過微生物發酵降解飼料原料中抗營養因子,并提供益生菌。豆漿和豆渣是豆制品加工行業的主要副產品,豆漿以其營養而聞名,但豆渣由于含有抗營養因子,在飼料應用方面受到限制。據統計,我國每年生產濕豆渣2000萬t。Jiang等用豆渣為原料,運用固態發酵技術添加γ-聚谷氨酸(γ-poly-glutamicacid,γ-PGA)生產染色芽孢桿菌,證明了連續分批發酵的可行性。Jiang等也曾以發酵豆渣部分替代豆粕,通過飼養試驗研究其對魚的生長性能及血液生化指標的影響,結果顯示發酵豆渣對魚的生長有一定的促進作用,以40g/kg替代豆粕時生長性能最佳。Yadav等利用豆漿作為代乳劑飼喂水牛犢牛,結果表明添加維生素、礦物質和酶的豆漿可替代多達80%的水牛乳,節省成本且對水牛生長性能無不良影響。目前,國內在高水分豆渣和豆漿直接發酵并在短時間內達到利用效果的技術還不是很成熟。因此,本試驗通過在豆漿型和豆渣型發酵飼料中添加微生物和復合化學添加劑,研究不同添加劑對豆漿型和豆渣型發酵飼料有氧穩定性及發酵產物的影響,旨在探究豆渣和豆漿開發為發酵飼料的可行性以及適合豆漿型和豆渣型發酵飼料的添加劑,為合理利用大豆加工副產物提供理論依據和科學指導。
1材料與方法
1.1 試驗設計
試驗材料與設計:布氏乳桿菌(Lactobacillusbuchneri,LB)、植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum,LP)、復合化學添加劑(復合化學添加劑1和2均由苯甲酸鈉、亞硝酸鈉、山梨酸鉀配制而成,但是復合化學添加劑1和2中各成分比例不同)、乳酸細菌培養基(MRS)。玉米胚芽粕、豆渣、豆漿、大豆糖蜜、噴漿玉米皮、稻殼均由大慶市牧源藥業公司提供。試驗時間為2018年4月,試驗共6組,分別為對照組、復合化學添加劑1組、復合化學添加劑2組、LB+LP(水)組、LB+LP(MRS)組、LB+LP組。每組稱取900g混合發酵飼料,由玉米胚芽粕、豆渣或豆漿、大豆糖蜜、噴漿玉米皮、稻殼按12∶45∶1∶25∶17比例配制而成,分別作如下處理:1)對照組無任何添加劑;2)復合化學添加劑1組添加復合化學添加劑1,添加量為4L/t;3)復合化學添加劑2組添加復合化學添加劑2,添加量為2L/t;4)LB+LP(水)組添加LP和LB凍干粉末與水混合菌液,以2.0mL/kg的添加量添加到發酵飼料中,LB添加量為106CFU/g,LP添加量為106CFU/g;5)LB+LP(MRS)組添加LP和LB凍干粉末與MRS混合菌液,以2.0mL/kg的添加量添加到發酵飼料中,LB添加量為106CFU/g,LP添加量為106CFU/g;6)LB+LP組添加LB和LP用MRS復活后的菌液,按1∶1體積比混合均勻,LB添加量為106CFU/g,LP添加量為106CFU/g。各組均用蒸餾水將水分調至同一水平。將每組混合好的飼料均勻地裝入3個真空袋內。用真空封口機進行封口,把真空袋放在室溫中發酵,豆漿型和豆渣型發酵飼料發酵時間為10d,每組3個重復。開封后取樣分析化學成分及發酵品質。原料干物質含量、pH及微生物含量見表1。
1.2 指標檢測
1.2.1 干物質含量測定
開封前、后樣品干物質含量采用65℃烘箱干燥48h后進行測定。
1.2.2 微生物數量測定乳酸菌數量的測定
采用MRS平板計數法。大腸桿菌數量的測定采用紫紅膽鹽瓊脂培養后進行計數。使用pH調至3.5的馬鈴薯瓊脂培養基培養酵母菌和霉菌,并采用平皿涂布法測定酵母菌和霉菌數量。
1.2.3 發酵品質和有氧穩定性
pH測定:用pH-100精密pH計測定。
揮發性脂肪酸含量測定:稱取發酵飼料10g,放入6號自封袋中,加入90g去離子水,然后經定性濾紙過濾,并將浸提液置于-20℃冷凍保存待測。揮發性脂肪酸和醇類含量采用高效液相色譜儀測定,色譜柱:SepaxCarbomixH-NP5,配同系保護柱CarbomixH-NP5;流動相:2.5mmol/LH2SO4水溶液,流速:0.55mL/min,柱溫:57℃,示差檢測器溫度:30℃,響應時間:6s,進樣量:20μL。
有氧穩定性測定:所有發酵飼料達到貯存日期后開封,樣料敞口放置7d,環境溫度為室溫。連續7d固定時間測定pH,pH上升幅度小,有氧穩定性則較好,反之較差。
1.3 數據統計分析
發酵品質和有氧穩定性結果采用SPSS19.0統計軟件對數據進行單因子方差分析(one-wayANOVA),采用Duncan氏法進行多重比較,結果以“平均值±標準差”表示,P<0.05為差異顯著性判斷標準。
2結果與分析
2.1 不同添加劑對豆渣型發酵飼料發酵品質的影響
如表2所示,與對照組相比,復合化學添加劑1和2組的干物質、乙酸含量及乳酸菌數量顯著升高(P<0.05)。復合化學添加劑1組的干物質含量最高,為57.50%;乳酸菌數量最高,為9.04log(CFU/g)。與對照組相比,復合化學添加劑2和LB+LP組的乳酸、丙酸、異丁酸含量顯著降低(P<0.05),復合化學添加劑2組的乳酸、丙酸和異丁酸含量最低,分別為26.68、1.62、1.44g/kgDM。對照組的乳酸菌數量顯著低于其他各組(P<0.05)。
2.2 不同添加劑對豆渣型發酵飼料有氧穩定性的影響
如表3所示,復合化學添加劑1和2組在有氧暴露期間內穩定性較好,pH變化幅度較小;而LB+LP(水)、LB+LP(MRS)、LB+LP組在1~3d表現出良好的穩定性,但在4~7dpH顯著升高(P<0.05)。復合化學添加劑1組的開封當天(1d)pH最高,為4.32,顯著高于對照組和其他試驗組(P<0.05);LB+LP(MRS)組的最終(7d)pH最高,為6.73,顯著高于對照組和其他試驗組(P<0.05);復合化學添加劑2組的最終(7d)pH最低,為4.30,顯著低于對照組和其他試驗組(P<0.05)。

2.3 不同添加劑對豆漿型發酵飼料發酵品質的影響
如表4所示,各試驗組對豆漿型發酵飼料發酵品質的改善雖然沒有豆渣型發酵飼料明顯,但在某些指標上還是有一定的效果。從整體看,復合化學添加劑1組發酵品質較好。復合化學添加劑1和2組的pH分別為4.03和4.06,顯著高于對照組和其他試驗組(P<0.05)。復合化學添加劑1組的干物質含量為57.52%,顯著高于對照組和其他試驗組(P<0.05)。LB+LP(MRS)組的丙酸含量最高,顯著高于對照組和除LB+LP(水)組外的其他試驗組(P<0.05)。LB+LP(水)組的乙醇含量最高,顯著高于對照組和其他試驗組(P<0.05)。
2.4不同添加劑對豆漿型發酵飼料有氧穩定性的影響
如表5所示,對照組和化學添加劑1、2組在有氧暴露期間內穩定性較好,雖1d和7d之間差異顯著(P<0.05),但變化幅度較小。而LB+LP(水)、LB+LP(MRS)、LB+LP組有氧暴露期間變化幅度較大。復合化學添加劑2組的開封當天(1d)pH最高,為4.06,顯著高于對照組和其他試驗組(P<0.05);LB+LP(MRS)組的最終(7d)pH最高,為6.18,顯著高于對照組和其他試驗組(P<0.05);各試驗組的最終(7d)pH均高于對照組,但只有LB+LP(水)、LB+LP(MRS)、LB+LP組與對照組差異顯著(P<0.05)。
3討 論
3.1 不同添加劑對豆漿型和豆渣型發酵飼料有氧穩定性的影響
首先,經過10d的發酵,豆漿型和豆渣型發酵飼料在開封當天表現出很好的pH和干物質含量;其次,豆漿型發酵飼料一直表現出很好的有氧穩定性,而豆渣型發酵飼料在開封后4d內也表現出良好的有氧穩定性,這表明豆漿和豆渣可以作為發酵底物。有氧穩定性對發酵飼料至關重要,特別是pH被認為是影響和提高青貯發酵飼料發酵質量的重要因素。Chen等試驗證明,發酵飼料中低pH(4.19或更低)均可促進良好發酵,發酵飼料開封后,飼料接觸空氣,引起好氧微生物的生物活動,致使飼料中的糖、乳酸、乙酸、蛋白質和氨基酸被分解,同時產生熱量,使pH升高,pH前后變化超過2時發生腐敗,品質變壞。
影響有氧穩定性的微生物主要有酵母菌和霉菌。一般以測定開封后7d的各項指標來判斷發酵品質。本試驗中,復合化學添加劑1和2組的有氧穩定性很好,可能是因為在發酵開封后,飼料中的乳酸菌數量和乳酸含量比較高,提高了有氧穩定性。苯甲酸鈉和乳酸菌是最有前途的添加劑,既能提高青貯飼料發酵,又能提高好氧穩定性。Ranjit等的試驗證明,采用1×106CFU/g的布氏乳桿菌接種玉米青貯飼料,可獲得較好的乳酸發酵效果,玉米青貯飼料的好氧穩定性得到了顯著提高。但在本試驗中,乳酸菌的添加并沒有效改善發酵飼料的有氧穩定性,開封后3d的pH迅速升高,沒有起到抑制二次發酵的效果,可能是發酵時間不充足導致的乳酸菌數量和乳酸含量不足。洪梅等研究發現,布氏乳桿菌是發酵后期的主導菌群,在發酵過程中起到非常重要的作用,這與本試驗中添加微生物的試驗組有氧穩定性略差的結果相符。各試驗組的乙酸含量都顯著高于對照組,但乳酸菌復合制劑添加組的酵母菌較多,酵母菌在有氧條件下代謝產生較多的二氧化碳和乙醇,影響了飼料的發酵品質。Kleinschmit等的試驗也證明,有氧穩定性較好的發酵飼料乙酸含量都比較高,而乙醇含量都比較低。這與復合化學添加劑組較好的有氧穩定性試驗結果相符合。
3.2 不同添加劑對豆漿型和豆渣型發酵飼料發酵品質的影響
乳酸菌和乳酸的產生有利于改善發酵品質。利用含有植物乳桿菌等細菌的青貯飼料接種劑,可以快速降低青貯飼料的pH,避免發酵過程中不需要的微生物的增殖,從而提高青貯飼料的質量。底物中的大豆糖蜜含有碳水化合物、蛋白質、脂肪等成分且含量很高,營養物質豐富,近幾年常被用作微生物的發酵底物,在本試驗中,各試驗組發酵飼料中以大豆糖蜜為發酵底物,是為了讓乳酸菌快速繁殖,達到快速發酵的目的。同時,孟陸麗等就曾用大豆糖蜜做底物并以乳酸桿菌發酵生產乳酸,并得到了最佳配比,林麗芳的研究也證明促進乳酸的發酵,丁酸的發酵會在發酵過程中受到抑制,進而提高紫花苜蓿青貯的發酵品質。乳酸含量的提高有助于提高發酵品質。
本試驗中,各組均含有一定量的乳酸,其中以LB+LP(MRS)組乳酸含量最多,可能是乳酸菌利用糖蜜代謝產生乳酸。乳酸的產生可以降低發酵飼料的pH,使發酵飼料的營養價值和適口性得到提高。本試驗中,LB+LP(水)和LB+LP(MRS)組的乳酸菌含量顯著高于對照組和其他試驗組,其原因應該是發酵初期乳酸菌的添加致使乳酸菌大量繁殖,也導致乳酸含量迅速增加。化學添加劑在目前生產中普遍使用,它用量少,效果好,能有效提高發酵產物的干物質含量,減少干物質損失率,這與復合化學添加劑1和2組豆漿型和豆渣型發酵飼料的干物質含量很高的發酵試驗結果相同。復合化學添加劑的添加還可以降低發酵初期有害微生物的活性,確保發酵成功。復合化學添加劑1和2組的乳酸含量低,但是乳酸菌數量很高,可能是復合化學添加劑的添加有利于乳酸菌的生長,但它沒有像乳酸菌添加組一開始就有大量乳酸菌,所以乳酸含量的積累不如乳酸菌添加組,但其乳酸含量低的真正原因還需進一步研究。雖然乳酸含量不如乳酸菌添加組高,但復合化學添加劑的添加也在一定程度上促進了乳酸的發酵,改善了發酵品質。豆漿型混合飼料中LB+LP組與對照組相比僅干物質含量升高,其他指標均無顯著差異,這與萬江春等LB+LP混合添加組具有良好的發酵結果不同。原因可能是發酵時間較短,布氏乳桿菌尚未發揮作用,也可能是發酵底物的差異導致。但真正原因還需進一步研究。
4結 論
各添加劑都在一定程度上改善了豆漿型和豆渣型發酵飼料的發酵品質和有氧穩定性,但復合化學添加劑在改善豆渣型發酵飼料的發酵品質和有氧穩定性方面優于其他添加劑。
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