不同微生物處理玉米胚芽粕對瘤胃體外發(fā)酵參數(shù)的影響

黃燕華，光雅慈，吳 杰，張正帆

（西南民族大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610225）

玉米胚芽粕是玉米胚芽提煉玉米油后殘留的物料，是玉米加工廠的重要副產(chǎn)品，其粗蛋白含量約為20%［1］。 近年來，它多用于禽類、豬的飼喂，反芻動物的應(yīng)用研究較少。研究表明，利用微生物發(fā)酵處理能改變飼料原料的理化性質(zhì)，提高飼料適口性及營養(yǎng)物質(zhì)消化率，促進(jìn)動物的健康和生長［2］。微生物發(fā)酵不僅可降解飼料原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子，而且還可以合成乳酸，降解大分子蛋白質(zhì)和多糖，給動物提供大量的有益微生物［3］?，F(xiàn)今，反芻動物飼料營養(yǎng)價值評定應(yīng)用最為普遍的是體外產(chǎn)氣法，該方法可以在不受試驗(yàn)對象限制、不破壞飼料樣本的前提下，直觀比較樣本的營養(yǎng)價值高低，是一種快速而有效的評定方法［4］。該研究利用高產(chǎn)細(xì)菌素乳酸菌、枯草芽胞桿菌、釀酒酵母菌對玉米胚芽粕進(jìn)行微生物處理，利用瘤胃體外發(fā)酵法測定不同處理方法對瘤胃體外發(fā)酵參數(shù)的影響，旨在探索提高反芻動物對玉米胚芽粕利用價值的更好方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及菌種

該試驗(yàn)所使用高產(chǎn)細(xì)菌素乳酸菌由西南民族大學(xué)動物營養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室提供，枯草芽胞桿菌、釀酒酵母菌，購自鄭州百益寶生物技術(shù)有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

將玉米胚芽粕粉碎過20目篩，按1 g/mL比例分別加入高產(chǎn)細(xì)菌素乳酸菌（1×107CFU/mL）、釀酒酵母菌（1×107CFU/mL）、枯草芽孢桿菌（1×107CFU/mL）、混合菌（高產(chǎn)細(xì)菌乳酸桿菌∶釀酒酵母菌∶枯草芽胞桿菌=1∶1∶1，1×107CFU/mL），同時加入1.5%硫酸銨，調(diào)節(jié)含水量為50%，37℃密閉培養(yǎng)48 h，然后在65℃下進(jìn)行烘干處理，常溫保存待測，選發(fā)酵效果較佳的一組與對照組進(jìn)行體外發(fā)酵。

1.3 體外發(fā)酵

1.3.1 瘤胃液采集與處理：2017年3月選取3頭體重相近［（350.00±4.48）kg］的成年黃牛，于德陽鑫豐牛羊屠宰場屠宰后取瘤胃內(nèi)容物，4層紗布過濾后裝瓶待用。

1.3.2 人工唾液配制：依照Menke和Steingass的方法［5］配制培養(yǎng)液。培養(yǎng)液配制：微量元素溶液（溶液 A），100 mL， 含 CaCl2·2H2O 13.2 g，MnCl2·4H2O 10.0 g，CoCl2·6H2O 1.0 g，F(xiàn)eCl3·6H2O 8.0 g；緩沖液（溶液 B），1 000 mL，含 NH4HCO34.0 g，NaHCO335.0 g； 常量元素溶液（溶液 C），1 000 mL，含Na2HPO4·12H2O 9.45 g，KH2PO46.2 g，MgSO4·7H2O 0.6 g；超純水（溶液 D），1 mL；還原劑溶液（溶液E），100 mL，含 1 mol/L NaOH 4.0 mL，Na2S·9H2O 625 mg。取520.2 mL蒸餾水，加入0.1 mL A液、208.1 mL B液、208.1 mL C液、1.0 mL D液和62.4 mL E液，配成培養(yǎng)液。將39.5℃水浴恒溫加熱瘤胃液與培養(yǎng)液按照體積1∶2的比例混合，配制人工唾液。

1.3.3 體外發(fā)酵：將配制好的混合培養(yǎng)液置于39℃的恒溫培養(yǎng)箱中，持續(xù)通入CO28～10 min。除空白組，稱取上述發(fā)酵效果較佳組樣本與玉米胚芽粕10 g放入針管中，準(zhǔn)確量取50 mL混合培養(yǎng)液注入100 mL玻璃針管內(nèi)，每組6個重復(fù)，39℃恒溫培養(yǎng) 48 h， 并在 2、4、6、8、10、12、24、36、48 h記錄其產(chǎn)氣量。

1.4 指標(biāo)測定及方法

1.4.1 常規(guī)營養(yǎng)成分分析：采用張麗英［6］的方法進(jìn)行常規(guī)養(yǎng)分分析，分別測定飼料干物質(zhì)（DM）、粗蛋白（CP）、真蛋白（TP）、粗脂肪（EE）和粗灰分（Ash）含量，參照 Van Soest等［7］的方法測定中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）含量。

1.4.2 發(fā)酵指標(biāo)測定

1.4.2.1 體外產(chǎn)氣量（GP）的測定及產(chǎn)氣動力學(xué)模型分析［8］：某一時間段培養(yǎng)管累積凈產(chǎn)氣量計算公式：

式中：GPt為t時間點(diǎn)記錄到的累積產(chǎn)氣量，mL/g；A為發(fā)酵時間無限延長時的理論最大產(chǎn)氣量；B為所形成的產(chǎn)氣曲線的平滑度；C為達(dá)到理論產(chǎn)氣量最大值A(chǔ)一半時所需要的時間。

1.4.2.2 發(fā)酵液pH值的測定：取5 mL發(fā)酵終點(diǎn)時發(fā)酵液測pH值。

1.4.2.3 氨態(tài)氮（NH3-N）的測定：參照文獻(xiàn)馮宗慈、高民［9］的方法測定，在發(fā)酵48 h時，終止發(fā)酵，將所有發(fā)酵液轉(zhuǎn)移到50 mL離心管中，通過比色測定法測定發(fā)酵液氨氮含量。

1.4.2.4 干物質(zhì)降解率（DMD）的測定：在發(fā)酵48 h時，終止發(fā)酵，將所有發(fā)酵液轉(zhuǎn)移到50 mL離心管中，將底物無損轉(zhuǎn)移到鋁盒（使用前在105℃烘箱中烘至恒重），沉淀物在65℃烘箱中烘至干燥恒重，并準(zhǔn)確稱量烘后重量，測DMD，計算公式如下：

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2010整理后用SPSS 18.0單因素方差分析處理不同微生物處理玉米胚芽粕營養(yǎng)物質(zhì)數(shù)據(jù)，然后用Duncan法進(jìn)行多重比較；用SPSS 18.0非線性回歸參數(shù)估計程序計算出產(chǎn)氣動力學(xué)參數(shù)；用Excel對玉米胚芽粕及混菌處理組產(chǎn)氣量、pH值、干物質(zhì)降解率、氨態(tài)氮含量進(jìn)行t檢驗(yàn)：平均值的成對二樣本分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 微生物處理玉米胚芽粕對玉米胚芽粕營養(yǎng)成分的影響

由表1可得，玉米胚芽粕（對照組）經(jīng)過高產(chǎn)細(xì)菌素乳酸菌、釀酒酵母菌、枯草芽胞桿菌、混菌處理，CP 含量得到了顯著提高（P＜0.05），分別提高4.03%、4.70%、2.90%、1.22%；D組CP含量有顯著提高（P＜0.05），相對對照組增加了7.06%，相對對照組各組NDF有顯著下降（P＜0.05），各組分別下降了5.96%、5.21%、5.71%、10.3%；高產(chǎn)細(xì)菌素乳酸菌組ADF含量有顯著提高（P＜0.05）。上述數(shù)據(jù)說明微生物處理玉米胚芽粕能有效降低玉米胚芽粕纖維含量，提高蛋白質(zhì)含量。

表1 不同微生物處理玉米胚芽粕營養(yǎng)成分

2.2 體外發(fā)酵48 h累計產(chǎn)氣趨勢

由圖1可得，在發(fā)酵48 h時對照組與混菌組的GP差異顯著（P＜0.05），其中混菌組GP較高為147.4 mL，對照組GP為118.3 mL；開始2 h產(chǎn)氣速率相近，混菌組在之后各個時間GP均顯著高于對照組（P＜0.05）。由表2可得，對照組與混菌組的A值差異不顯著（P＞0.05），混菌組B值顯著高于對照組（P＜0.05），而對照組C值顯著大于混菌組（P＜0.05）。

圖1 體外發(fā)酵48 h累計產(chǎn)氣量

2.3 體外發(fā)酵48 h后pH值、干物質(zhì)降解率、氨態(tài)氮含量

由表3可得，混菌組在48 h的pH值顯著低于對照組（P＜0.05）；混菌組DMD顯著高于對照組（P＜0.05）；與對照組相比，混菌發(fā)酵組 NH3-N 顯著升高（P＜0.05）。

3 討論

3.1 微生物處理玉米胚芽粕對玉米胚芽粕營養(yǎng)成分的影響

表2 體外發(fā)酵累積產(chǎn)氣量及發(fā)酵參數(shù)

表3 體外發(fā)酵48 h后pH值、干物質(zhì)降解率、氨態(tài)氮含量變化情況

與對照組相比，玉米胚芽粕經(jīng)過高產(chǎn)細(xì)菌素乳酸菌組、釀酒酵母菌組、枯草芽胞桿菌組、混菌組處理CP含量顯著提高，馬勇等也得到相似的結(jié)果［10］，而造成發(fā)酵玉米胚芽粕中粗蛋白含量增加的可能原因是微生物利用原料中的蛋白質(zhì)合成了菌體蛋白，增加了蛋白質(zhì)含量?；炀MTP含量較對照組顯著提高（P＜0.05），可能各處理組NDF較對照組顯著下降（P＜0.05），說明乳酸菌、釀酒酵母菌、枯草芽胞桿菌有一定的分解纖維的能力，從而使細(xì)胞壁物質(zhì)分解，使纖維素分解為葡萄糖［11］，提高玉米胚芽粕的利用率。上述數(shù)據(jù)說明微生物處理玉米胚芽粕能有效降低玉米胚芽粕纖維含量，提高蛋白質(zhì)含量。

3.2 微生物處理玉米胚芽粕對體外發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響

研究表明累計產(chǎn)氣量與瘤胃干物質(zhì)代謝能及降解率相關(guān)系數(shù)達(dá)0.98［12］，所以底物可消化營養(yǎng)成分可通過體外發(fā)酵過程中的累計產(chǎn)氣量反映出來［5］，在體外發(fā)酵試驗(yàn)中，A值能反映出底物最終降解水平，因此在評價營養(yǎng)成分相似的飼料原料時，可通過產(chǎn)氣量多少對比底物營養(yǎng)價值。試驗(yàn)中混菌組48 h累積產(chǎn)氣量最高，由此表明，混菌發(fā)酵玉米胚芽粕比原料本身營養(yǎng)價值高。造成產(chǎn)氣量差異的原因可能是菌體不易發(fā)酵成分（NDF、ADF等）較對照組少造成的，此結(jié)果與牛俊麗［13］研究得出NDF和ADF越低，產(chǎn)氣量就會上升的結(jié)論相同，混菌發(fā)酵玉米胚芽粕NDF和ADF低于對照組而導(dǎo)致混菌組累積產(chǎn)氣量較高的原因。

3.3 微生物處理玉米胚芽粕對pH值的影響

pH值是衡量瘤胃內(nèi)環(huán)境是否穩(wěn)定的重要指標(biāo)，pH值高低會影響瘤胃微生物生存、繁殖及發(fā)酵功能，瘤胃 pH 值正常范圍為 5.6～7.5［13］。 2 組pH值均屬正常范圍?；炀M在48 h發(fā)酵后，pH值為6.59顯著低于對照組（P＜0.05），其原因可能是經(jīng)混菌處理，混菌組中可發(fā)酵碳水化合物含量高于對照組，微生物更迅速降解混菌組底物而造成的。干物質(zhì)降解率反映出飼料被瘤胃微生物利用的程度，降解率高低代表發(fā)酵效果的好壞?；炀MDMD顯著高于對照組，比對照組高5.55%，降解率更高，體外消失率與其發(fā)酵底物中NDF和ADF的含量呈顯著負(fù)相關(guān)，這與郝建翔［14］的研究結(jié)果是一致的，說明混菌發(fā)酵效果比對照組好。由于氨態(tài)氮是瘤胃合成微生物蛋白的主要前體物質(zhì)，適宜的氨態(tài)氮濃度是保證菌體蛋白合成的首要條件［14］，Murphy 等［15］研究報道微生物發(fā)酵的最佳NH3-N濃度為6.3～27.5 mg/100 mL，而確保瘤胃微生物生存的最低NH3-N濃度范圍為2～5 mg/100 mL［14］。該試驗(yàn)組體外發(fā)酵NH3-N濃度在3.98～6.77 mg/100 mL，表明該試驗(yàn)條件適宜微生物正常生長。

4 結(jié)論

綜上所述，微生物處理玉米胚芽粕能有效降低玉米胚芽粕纖維含量，提高蛋白質(zhì)含量，其中混菌發(fā)酵效果更佳，混菌發(fā)酵玉米胚芽粕提高了瘤胃對玉米胚芽粕這種原料的利用價值。

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