益生菌發(fā)酵香草配合飼料工藝參數(shù)的選擇及品質(zhì)評定

董改香，張勇剛，張 淵，蘇曉菲，張建旺

（1.朔州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，畜牧獸醫(yī)研究所，山西 朔州 036002；2.山西省右玉縣鴻福農(nóng)牧場，右玉 037200；3.山西省畜牧獸醫(yī)學(xué)校，太原 030024）

益生菌發(fā)酵香草配合飼料工藝參數(shù)的選擇及品質(zhì)評定

董改香1，張勇剛1，張 淵2，蘇曉菲3，張建旺1

（1.朔州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，畜牧獸醫(yī)研究所，山西 朔州 036002；2.山西省右玉縣鴻福農(nóng)牧場，右玉 037200；3.山西省畜牧獸醫(yī)學(xué)校，太原 030024）

益生菌發(fā)酵香草配合飼料是采用益生菌對加有適量葫蘆巴-地椒全草香料的配合飼料進行固態(tài)發(fā)酵后的產(chǎn)物。為探討單菌發(fā)酵、雙菌聯(lián)合發(fā)酵以及有無香料、不同發(fā)酵溫度、水分梯度和發(fā)酵時間等因素對發(fā)酵配合飼料品質(zhì)的影響。試驗分為5個組，均以無菌水調(diào)節(jié)發(fā)酵水分，接入適量菌種，混合均勻后置于10 L發(fā)酵罐中進行發(fā)酵，按要求取樣檢測。結(jié)果表明：雙菌聯(lián)合發(fā)酵、香料、發(fā)酵時間、溫度、水分含量對發(fā)酵后的飼料品質(zhì)有明顯影響。選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵參數(shù)，可有效提高飼料的粗蛋白、益生菌數(shù)量和游離氨基酸含量，同時降低粗纖維、粗灰分、pH值以及霉菌數(shù)量。該試驗中，最佳的發(fā)酵工藝參數(shù)為：添加葫蘆巴-地椒全草香料、雙菌聯(lián)合發(fā)酵、發(fā)酵水分30%、發(fā)酵溫度37℃和發(fā)酵時間為72 h。

益生菌；發(fā)酵；香料；配合飼料；工藝參數(shù)；品質(zhì)評定

益生菌發(fā)酵配合飼料是我國新近興起的一種優(yōu)質(zhì)牧草生產(chǎn)加工技術(shù)的產(chǎn)物，是一種新型開發(fā)利用的飼料資源［1］，這種新興產(chǎn)物不僅可有效解決“人畜爭糧”矛盾，同時也可提高反芻家畜的生產(chǎn)性能和畜產(chǎn)品品質(zhì)，充分利用農(nóng)副產(chǎn)品和青綠飼料，這對于打造純天然畜產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)鏈、增加農(nóng)民收入提供了廣闊的發(fā)展空間。

本試驗采用益生菌（植物乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌）對配合飼料（由青莜麥、草玉米、紫花苜蓿、玉米、豆粕、胡麻餅和礦物質(zhì)組成）再加上適量葫蘆巴-地椒全草香料進行固體發(fā)酵成為益生菌發(fā)酵香草配合飼料，研究過程中采用不同試驗以確定其發(fā)酵飼料的配伍和發(fā)酵過程的工藝參數(shù)［2］，旨在研制最佳品質(zhì)的益生菌發(fā)酵配合飼料。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 配合飼料 配合飼料配方為：青莜麥27%、草玉米27%、紫花苜蓿27%、玉米（1級）10%、豆粕（2級）5%、胡麻餅（2級）3%、礦物質(zhì)1%。

1.1.2 香料 葫蘆巴-地椒全草香料：以葫蘆巴青苗、地椒和米醋為原料，采用籠蒸、日曬工藝得到純天然植物全草香料。

1.1.3 菌株 植物乳桿菌：分離自健康羔羊瘤胃內(nèi)容物；發(fā)酵乳桿菌：分離自國內(nèi)優(yōu)質(zhì)酸奶產(chǎn)品。

1.1.4 培養(yǎng)基 MRS培養(yǎng)基、TPY培養(yǎng)基+0.4%低聚果糖、LAB培養(yǎng)基、高層半固體培養(yǎng)基和PDA培養(yǎng)基。

1.1.5 試驗分組設(shè)計 試驗分為5個組，分別為Ⅰ組：空白對照組，即配合飼料組；Ⅱ組：配合飼料+香料組；Ⅲ組：配合飼料+香料+植物乳桿菌組；Ⅳ組：配合飼料+香料+發(fā)酵乳桿菌組；Ⅴ組：配合飼料+香料+植物乳桿菌+發(fā)酵乳桿菌組。

1.2 方法

5個試驗組分別以無菌水調(diào)節(jié)發(fā)酵水分，接入適量菌種（活菌數(shù)≥2.0×108cfu/mL），混合均勻后置于10 L發(fā)酵罐中進行發(fā)酵，按要求取樣檢測。

1.2.1 香料對發(fā)酵飼料的影響 在發(fā)酵水分30%、發(fā)酵溫度37℃、發(fā)酵時間72 h條件下，Ⅰ、Ⅱ組不接菌，Ⅲ組接入5%植物乳桿菌，Ⅳ組接入5%發(fā)酵乳桿菌，Ⅴ組接入2.5%植物乳桿菌+2.5%發(fā)酵乳桿菌，感官評定發(fā)酵飼料的品質(zhì)，測定發(fā)酵飼料中霉菌含量。

1.2.2 發(fā)酵溫度的選擇 按照接菌量5%（雙菌聯(lián)合發(fā)酵各占2.5%），發(fā)酵時間72 h，發(fā)酵水分30%的條件均勻混合預(yù)發(fā)酵飼料，分別選擇30℃、37℃和42℃三個溫度參數(shù)進行發(fā)酵。檢測發(fā)酵飼料中粗蛋白、粗纖維的含量。

1.2.3 發(fā)酵水分的選擇 按照發(fā)酵溫度37℃、接菌量5%（雙菌聯(lián)合發(fā)酵各占2.5%），發(fā)酵時間72 h，水分分別為20%、30%和40%三個發(fā)酵水分梯度，測定發(fā)酵飼料中粗蛋白、粗纖維、益生菌數(shù)及霉菌數(shù)。

1.2.4 發(fā)酵時間的選擇 將5個試驗組按照發(fā)酵水分30%、發(fā)酵溫度37℃、接菌量5%（雙菌聯(lián)合發(fā)酵各占2.5%）的條件均勻混合預(yù)發(fā)酵飼料，分別選擇24、72和120 h三個發(fā)酵時間段，感官評定發(fā)酵飼料的品質(zhì)，測定發(fā)酵飼料中粗纖維、粗蛋白、粗灰分、pH值、游離氨基酸及干物質(zhì)回收率。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 感官評定 主要從發(fā)酵飼料的氣味、手感、外觀顏色上進行評定。

1.3.2 粗纖維、粗蛋白、粗灰分 粗纖維測定方法采用范氏分析法；粗蛋白采用凱氏定氮法；粗灰分采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6438—2007。

1.3.3 益生菌數(shù)、霉菌數(shù)、干物質(zhì)回收率 益生菌數(shù)采用馬向前等［3］的植物乳桿菌和乳酸菌的一種簡便快速計數(shù)法測定。霉菌數(shù)量采用國家技術(shù)監(jiān)督局GB/T13092—1991標(biāo)準(zhǔn)檢測。干物質(zhì)回收率采用飼料發(fā)酵前后和干物質(zhì)含量計算。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 21.0統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析和相關(guān)性分析，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 香料對發(fā)酵飼料的影響

從圖1可知，Ⅱ組添加香料后霉菌的含量顯著低于Ⅰ組，表明香料對發(fā)酵飼料具有很強的防霉變作用，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組的霉菌含量與Ⅱ組相比又有降低，說明其中香料起到很大作用外，植物乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌也有一定程度抑制霉菌的作用，Ⅴ組中霉菌含量最低，這也充分說明了雙菌聯(lián)合發(fā)酵防飼料霉變效果更佳。感官評定結(jié)果表明，Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ組發(fā)酵飼料柔軟鮮嫩、香味撲鼻，具有明顯的酸香味。

圖1 香料對發(fā)酵飼料中霉菌含量的影響

2.2 溫度對發(fā)酵飼料的影響

從表1可知，溫度在30℃時，Ⅰ、Ⅱ組發(fā)酵飼料中的粗蛋白含量顯著低于其他各組（P<0.05），但粗纖維各組之間差異均不顯著（P>0.05）。37℃時，Ⅰ、Ⅱ組粗蛋白含量極顯著低于其他各組（P<0.01），Ⅲ、Ⅳ組也極顯著低于Ⅴ組（P<0.01）；Ⅰ、Ⅱ組粗纖維含量極顯著高于其他各組（P<0.01），Ⅲ、Ⅳ組也極顯著高于Ⅴ組（P<0.01），Ⅲ組與Ⅳ組間差異不顯著（P>0.05）。42℃時，各組間粗纖維含量差異均不顯著（P>0.05），但粗蛋白含量Ⅰ、Ⅱ組極顯著低于其他各組（P<0.01）。同時，從第Ⅴ組可看出，37℃發(fā)酵飼料粗蛋白含量較高，粗纖維含量較低，與其他兩個溫度間具有極顯著的差異（P<0.01）。以上結(jié)果顯示：37℃是最佳的發(fā)酵溫度，這可能是溫度過高或過低都不利于益生菌的生長，進而影響了發(fā)酵效果，同時，37℃的雙菌聯(lián)合發(fā)酵效果優(yōu)于其他單菌發(fā)酵組［4］。

表1 不同溫度對發(fā)酵飼料粗蛋白和粗纖維的影響%

2.3 水分含量對發(fā)酵飼料的影響

從表2可知，水分含量20%時對發(fā)酵飼料的粗蛋白和粗纖維均無顯著差異（P>0.05），水分含量30%時Ⅰ組與Ⅱ組粗蛋白或粗纖維含量間差異均不顯著（P> 0.05），Ⅰ、Ⅱ組粗蛋白或粗纖維含量與其他各組間差異均極顯著（P<0.01），Ⅲ、Ⅳ組粗蛋白或粗纖維含量與Ⅴ組之間差異均極顯著（P<0.01），Ⅲ組與Ⅳ組粗蛋白或粗纖維含量間差異均不顯著（P>0.05）。水分含量40%時，Ⅰ、Ⅱ組粗蛋白或粗纖維含量間差異均不顯著（P>0.05），但均與其他各組間差異極顯著（P< 0.01）。第Ⅴ組中，水分含量20%、30%、40%時發(fā)酵的飼料粗蛋白之間差異均極顯著（P<0.01），水分含量30%、40%時發(fā)酵飼料的粗纖維含量均極顯著低于水分含量20%時發(fā)酵飼料的粗纖維含量（P<0.01）。

表2 不同水分含量對發(fā)酵飼料粗蛋白和粗纖維的影響%

從表3可知，水分含量20%時，Ⅲ、Ⅳ組和Ⅴ組對益生菌和霉菌數(shù)量的影響不明顯（P>0.05）；水分含量30%時，Ⅴ組中的益生菌數(shù)量較其他各組明顯增加（P< 0.01），霉菌數(shù)量極顯著減少（P<0.01）；水分含量40%時，各組的霉菌含量均高于水分含量為20%和30%時，說明水分含量過高易引發(fā)飼料霉變。

從表2、表3結(jié)果可知，發(fā)酵飼料的最佳水分選擇應(yīng)為30%。同時，植物乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌對發(fā)酵飼料品質(zhì)具有很大影響，其中雙菌聯(lián)合發(fā)酵效果明顯優(yōu)于單菌。

表3 不同水分含量對發(fā)酵飼料益生菌和霉菌數(shù)量的影響

2.4 不同時間對發(fā)酵飼料的影響

從表4可知，發(fā)酵24 h時各組間粗蛋白和粗纖維含量均差異不顯著（P>0.05）；發(fā)酵至72 h時，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組中的粗蛋白含量逐漸增加，且明顯高于Ⅰ、Ⅱ組（P< 0.01），其中Ⅲ、Ⅳ與Ⅴ組間差異極顯著（P<0.01），Ⅲ組與Ⅳ組間差異不顯著（P>0.05）。粗纖維含量Ⅰ、Ⅱ組與Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組間均差異極顯著（P<0.01）；發(fā)酵120 h時，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組間粗蛋白或粗纖維均無明顯變化（P>0.05），但極與Ⅰ、Ⅱ組相比差異極顯著（P<0.01）。這可能是隨著時間的延長益生菌出現(xiàn)衰老或死亡，失去了原有的益生功效。

從表5可知，發(fā)酵24 h時，Ⅰ、Ⅱ組的粗灰分含量和pH值均與Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ組間差異顯著（P<0.05），Ⅲ、Ⅳ與Ⅴ組間也差異顯著（P<0.05）；發(fā)酵72 h時，Ⅴ組的粗灰分和pH值均極顯著低于其他4組（P<0.01），而Ⅲ組和Ⅳ組間差異不顯著（P>0.05）；發(fā)酵120 h時，Ⅰ、Ⅱ組的粗灰分含量和 pH值與均Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ組間差異顯著（P<0.05）。這也表明雙菌聯(lián)合發(fā)酵的效果明顯優(yōu)于單菌發(fā)酵。

表4 不同發(fā)酵時間對發(fā)酵飼料粗蛋白和粗纖維的影響%

表5 不同發(fā)酵時間對發(fā)酵飼料粗灰分和pH值的影響%

表6 不同發(fā)酵時間對發(fā)酵飼料游離氨基酸和干物質(zhì)回收率的影響

從表6可知，不同發(fā)酵時間對游離氨基酸含量有一定影響，72 h時發(fā)酵飼料的游離氨基酸含量高于其他兩個時間段，對于同一時間段，益生菌發(fā)酵的3組中游離氨基酸高于不接菌的兩組（P<0.01），雙菌聯(lián)合發(fā)酵的高于單菌發(fā)酵的（P<0.01）；干物質(zhì)回收率各組間以及組內(nèi)各時間段間均不存在明顯差異（P>0.05）。

從表4、表5和表6結(jié)果可知，該發(fā)酵飼料的最佳發(fā)酵時間為72 h，雙菌聯(lián)合發(fā)酵的效果明顯優(yōu)于單菌發(fā)酵。

從表7可知，3個時間段對Ⅰ、Ⅱ組的影響不論是氣味、手感還是外觀與發(fā)酵前比較變化不大，對Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ組來說有明顯影響。發(fā)酵24 h時，Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ組散發(fā)出微弱的酸香味、手感質(zhì)地良好，顏色黃綠。發(fā)酵72 h時，Ⅲ組和Ⅳ組與24 h時相差不大，但Ⅴ組發(fā)出很強的酸香味，飼料柔嫩多汁，色澤鮮嫩，這可能與乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸有關(guān)［5］。發(fā)酵120 h時，Ⅳ、Ⅴ組發(fā)酵飼料發(fā)出酸味，有結(jié)塊現(xiàn)象，顏色變深，借助放大鏡觀察可見飼料表面有菌絲或霉菌，伴有輕微的霉味，這可能是隨著時間的推移，發(fā)酵飼料發(fā)生了變質(zhì)所致。

表7 不同發(fā)酵時間對發(fā)酵飼料感官的影響

3 討論

益生菌發(fā)酵配合飼料是指在微生態(tài)理論指導(dǎo)下，人為控制發(fā)酵條件，利用有益微生物通過自身的代謝活動，將植物性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槟鼙粍游锢玫臓I養(yǎng)因子［6］。發(fā)酵飼料品質(zhì)的優(yōu)劣是由特定的發(fā)酵條件決定的［7］。發(fā)酵溫度、發(fā)酵水分、發(fā)酵時間和發(fā)酵菌種等的控制直接關(guān)系到發(fā)酵效果的好壞。發(fā)酵溫度是發(fā)酵的一個重要環(huán)節(jié)，每種微生物都有其各自的最佳生長溫度，溫度過高或過低都不利于益生菌發(fā)揮作用，影響發(fā)酵效果。發(fā)酵水分含量也是影響發(fā)酵效果的一個重要因素，水分過高影響通透性，阻礙氣流傳遞，不利于菌種生長；水分含量低，營養(yǎng)物質(zhì)溶解性低，不利于營養(yǎng)物質(zhì)的利用。發(fā)酵周期的長短直接影響發(fā)酵飼料品質(zhì)。發(fā)酵時間過短，不能充分發(fā)揮發(fā)酵的作用，發(fā)酵時間過長又會給有害菌留下趁虛而入的空間，使飼料腐敗變質(zhì)加快。植物乳桿菌與發(fā)酵乳桿菌是乳酸菌家族中極為重要的益生菌，從本試驗研究結(jié)果來看，植物乳桿菌與發(fā)酵乳桿菌在飼料發(fā)酵過程中的作用具有相似性，雙菌聯(lián)合發(fā)酵效果明顯優(yōu)于單菌發(fā)酵。說明二者的作用相輔相成，相互協(xié)作，存在組合效應(yīng)［8］，兩者有機結(jié)合，可以更好地發(fā)揮各自的作用。本研究采用葫蘆巴-地椒全草香料作為益生菌發(fā)酵配合飼料的添加劑，不僅對發(fā)酵后飼料賦予一種清新芳香的味道，以刺激動物的食欲和改善羊肉品質(zhì)與風(fēng)味，同時可有效防止飼料霉變和蟲蛀。

從整個試驗情況來看，最佳的發(fā)酵飼料工藝參數(shù)為：添加適量的全草香料、雙菌聯(lián)合發(fā)酵（2.5%植物乳桿菌+2.5%發(fā)酵乳桿菌）、溫度37℃、水分含量30%、發(fā)酵時間72 h。該條件下發(fā)酵所得的飼料清香優(yōu)雅、柔嫩多汁、顏色鮮綠，粗蛋白含量24.04%、粗纖維35.31%、粗灰分8.48%、pH值4.39、游離氨基酸占總氮17.9%、干物質(zhì)回收率97.39%。

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［7］ 吳妍妍，張文舉，胡猛，等.嗜酸乳桿菌生物飼料發(fā)酵參數(shù)的優(yōu)化［J］.黑龍江畜牧獸醫(yī)，2013（4）：81-85.

［8］ 刁其玉.微生物制劑在幼齡反芻動物營養(yǎng)與飼料中的應(yīng)用［J］.動物營養(yǎng)學(xué)報，2014，26（10）：3159-3167.

Process Parameters of Probiotics-fermented Vanilla Compound Feed and the Quality Evaluation

DongGaixiang1，ZhangYonggang1，ZhangYuan2，et al
（1.Animal and VeterinaryResearch Institute，Shuozhou Vocational and Technical College，Shuozhou 036002，Shanxi，China；2.Hongfu FarmofYouyu County，Shuozhou 037200，Shanxi，China）

Probiotics-fermented spices compound feed is a compound feed fermented with probiotics by adding some vanilla.In order to explore the effects of bacteria，fenugreek-pepper whole plant spices，temperature，water and fermentation time on the quality of the compound feed，this experiment was conducted.The results showed that bacteria-combined fermentation，vanilla，temperature，water and fermentation time have obvious affects on the quality of compound feed.Suitable process condition could increase the content ofCP，probiotics，free aminoacid and decrease the content ofCF，ash，pH value，mold.In this experiment，the optimumprocess parameters for the fermentation are：suitable amount ofspices，combined-bacteria,moisture 30%，37℃and 72 h fermentation.

probiotics；fermentation；vanilla；compound feed；process parameter；qualityevaluation

S816.15

A

2095-3887（2017）03-0023-05

10.3969/j.issn.2095-3887.2017.03.007

2017-03-30

山西省科技攻關(guān)項目（20150311017-5）

董改香（1982-），女，講師，碩士,主要從事動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)研究。