戊糖乳桿菌發(fā)酵香蕉副產(chǎn)物的初步試驗(yàn)

謝瑞營 班燦園 李寶鑫 王俊青 梁鈺 蒙健宗?

(1.橫縣巒城鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)站,廣西南寧 530318;2.橫縣陽光畜牧有限公司,廣西南寧 530300;3.廣西大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,南寧 530004)

我國2017年的香蕉種植面積為39.33萬hm2,總產(chǎn)量1250萬t[1],廣西的香蕉種植面積和產(chǎn)量均居全國第二位。在產(chǎn)出大量香蕉的同時,也會產(chǎn)出大量的香蕉莖稈、香蕉莖葉、香蕉果軸等副產(chǎn)物。香蕉全株的粗蛋白含量為4.57%,粗脂肪含量5.83%,中性洗滌纖維含量39.5%,酸性洗滌纖維含量19.2%,可溶性糖含量7.98%[2],與其他農(nóng)作物秸稈相比能量較高,是一種營養(yǎng)成分較全面的潛在飼料資源,僅因單寧含量高導(dǎo)致澀味明顯,大大影響適口性而未能成為常規(guī)粗飼料。近年來,受常規(guī)粗飼料原料成本的上漲影響,香蕉副產(chǎn)物作為家畜飼料的價值越來越受到關(guān)注,國內(nèi)外均對香蕉副產(chǎn)物作為非常規(guī)飼料的利用進(jìn)行了研究,以植物乳桿菌進(jìn)行青貯發(fā)酵的方法最為多見。戊糖乳桿菌是一種兼性厭氧的乳酸菌,其特性與植物乳桿菌十分相似,但單寧酶活性稍強(qiáng)。本試驗(yàn)以戊糖乳桿菌對香蕉副產(chǎn)物進(jìn)行青貯發(fā)酵,并以發(fā)酵產(chǎn)物為粗飼料對山羊養(yǎng)殖進(jìn)行初步試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 菌株

戊糖乳桿菌和酵母菌,廣西大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心篩選保存。

1.2 培養(yǎng)基

乳酸菌培養(yǎng)基：MRS培養(yǎng)基(蛋白胨10.0g,牛肉膏10.0g,酵母粉5.0g,無水葡萄糖5.0g,無水乙酸鈉5.0g,檸檬酸三銨2.0g,吐溫801.0g,磷酸氫二鉀2.0g,七水硫酸鎂0.2g,一水硫酸錳0.05g,加蒸餾水至1.0L,調(diào)節(jié)pH值為7.0±0.2);酵母菌培養(yǎng)基：YPD培養(yǎng)基(蛋白胨20g,酵母粉10g,葡萄糖20g,加蒸餾水至1L,pH值自然);均121℃滅菌20min。

1.3 發(fā)酵原料

香蕉副產(chǎn)物,取干稻草、甘蔗葉、菌糠作為不同的吸水劑,均取自廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院;麥麩、米糠、玉米面、豆粕購于本地農(nóng)資市場,用于營養(yǎng)添加物。

1.4 青貯發(fā)酵試驗(yàn)方法

1.4.1 實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵 將戊糖乳桿菌接種到MRS培養(yǎng)基,37℃靜置培養(yǎng)約16h至對數(shù)末期;將酵母菌接種到Y(jié)PD培養(yǎng)基,28℃,200r/min振蕩培養(yǎng)24h至對數(shù)末期。新鮮的香蕉副產(chǎn)物包括莖稈、莖葉、果軸等切碎成1cm×1cm×0.5cm的小段,按一定比例調(diào)配不同的吸水劑,使水分含量調(diào)節(jié)至70%左右,并添加不同的營養(yǎng)添加物;將菌液噴灑到香蕉副產(chǎn)物并混合均勻,在500mL密封罐中壓實(shí)、密封,室溫發(fā)酵。

1.4.2 放大發(fā)酵 采收新鮮的香蕉莖稈、香蕉莖葉、香蕉果軸,過鍘草機(jī)切碎,添加干菌糠調(diào)節(jié)水分至70%左右,添加麥麩為營養(yǎng)添加物,在混合均勻過程中用噴霧器持續(xù)噴入菌液,在內(nèi)襯聚乙烯袋的250L塑料桶中壓實(shí)、密封,室溫發(fā)酵。

1.5 分析測定方法

1.5.1 pH值測定 發(fā)酵產(chǎn)物開封后采用四分法取樣10.0g,加入90mL去離子水,4℃靜置24h,濾紙過濾,取其濾液用精密pH計(jì)測定。

1.5.2 乳酸菌活菌數(shù)的測定 發(fā)酵產(chǎn)物開封后采用四分法取樣10.0g,加入90mL滅菌的生理鹽水,充分震蕩;稀釋一定倍數(shù)后涂布于MRS平板,置37℃培養(yǎng)48h,對平板上的菌落進(jìn)行計(jì)數(shù)。

1.5.3 營養(yǎng)成分測定

干物質(zhì)的測定,按GB/T 6435-2006《飼料中水分和其他揮發(fā)性物質(zhì)含量的測定方法》;

粗蛋白的測定,按GB/T 6432-1994《飼料中粗蛋白測定方法》;

粗脂肪的測定,按GB/T 6433-2006《飼料中粗脂肪的測定》;

粗纖維的測定,按GB/T 6434-2006《飼料中粗纖維的含量測定》;

氨基酸的測定,按GB/T 18246-2000《飼料中氨基酸的測定》;

亞硝酸鹽的測定,按GB/T 13085-2005《飼料中亞硝酸鹽的測定方法》。

1.6 養(yǎng)殖試驗(yàn)方法

山羊養(yǎng)殖試驗(yàn)：選取波爾山羊(閹羊)12頭,阿苯達(dá)唑伊維菌素預(yù)混劑驅(qū)蟲處理后分為3組,每組4頭。每日10點(diǎn)和19點(diǎn)各飼喂1次;對照1組每頭每日飼喂象草約2kg;試驗(yàn)2組每頭每日飼喂常規(guī)青貯發(fā)酵玉米稈約2kg;試驗(yàn)3組每頭每日飼喂(30%常規(guī)青貯發(fā)酵玉米稈+70%青貯香蕉副產(chǎn)物)2kg,各組每頭每日飼喂的精料均為250g;每日將精料、粗飼料分別稱量記錄后飼喂,自由飲水;稱量記錄各組每日的粗飼料剩余量。

2 結(jié)果與分析

2.1 吸水劑對香蕉副產(chǎn)物青貯發(fā)酵的影響

將切段的香蕉副產(chǎn)物與吸水劑按質(zhì)量比147∶53混合,吸水劑分別為曬干的稻草、菌糠和蔗葉,噴灑4%(ml/g)培養(yǎng)至對數(shù)末期的產(chǎn)戊糖乳桿菌培養(yǎng)液,充分混合均勻,壓實(shí)、密封發(fā)酵10d后取樣測定pH值。結(jié)果如圖1所示。

圖1 吸水劑對香蕉副產(chǎn)物青貯發(fā)酵的影響

香蕉副產(chǎn)物水分含量高達(dá)90%,單獨(dú)青貯發(fā)酵容易滋生腐敗菌,而且高水分的青貯發(fā)酵還容易造成營養(yǎng)成分的流失,青貯樣品合適的水分含量約為70%,因此需要在香蕉副產(chǎn)物中添加能作為粗飼料的吸水劑來調(diào)節(jié)水分。由圖1可知青貯發(fā)酵10d后,各組樣品pH值降低,其中以菌糠作為吸水劑時樣品pH值最低達(dá)到5.32,以稻草和蔗葉梢為吸水劑時pH值分別為5.86和5.48。因此以菌糠為香蕉副產(chǎn)物青貯發(fā)酵的吸水劑進(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)。

2.2 營養(yǎng)添加物對香蕉副產(chǎn)物青貯發(fā)酵的影響

將切段的香蕉副產(chǎn)物與干菌糠以及營養(yǎng)添加物按質(zhì)量比147∶43∶10混合,營養(yǎng)添加物分別為玉米面、豆粕、麥麩、米糠,同時以不添加營養(yǎng)物為對照,噴灑4%(ml/g)培養(yǎng)至對數(shù)末期的戊糖乳桿菌,充分混合均勻,壓實(shí)、密封發(fā)酵10d后取樣測定pH值。結(jié)果如圖2所示。

圖2 營養(yǎng)添加物對香蕉副產(chǎn)物青貯發(fā)酵的影響

由圖2可知發(fā)酵營養(yǎng)的添加物對促進(jìn)香蕉副產(chǎn)物青貯發(fā)酵效果顯著。未添加營養(yǎng)物的對照組在發(fā)酵10d后pH值為5.87,添加營養(yǎng)物實(shí)驗(yàn)組pH值10d后都低于5.0。其中添加麥麩的pH值最低,青貯10d后pH值為4.81,其次為豆粕、米糠、玉米面。青貯發(fā)酵過程中pH的降低與乳酸菌的增殖相關(guān),乳酸菌增殖越快、產(chǎn)酸越多,雜菌生長就越少,青貯就越容易成功。青貯發(fā)酵時添加一定量的營養(yǎng)物質(zhì),可以為乳酸菌的增殖提供較好的氮源和碳源,更有利于乳酸菌的快速增殖。試驗(yàn)結(jié)果表明最合適香蕉剩余物中戊糖乳桿菌增殖的營養(yǎng)物為麥麩。

2.3 混菌發(fā)酵對香蕉副產(chǎn)物青貯發(fā)酵的影響

將切段的香蕉副產(chǎn)物與干菌糠以及麥麩按質(zhì)量比147∶43∶10混合,噴灑4%(ml/g)酵母菌和戊糖乳桿菌培養(yǎng)液混合物,酵母菌與戊糖乳桿菌分別按照濕重比0 ∶1,1 ∶2,1 ∶1,2 ∶1 的比例混勻。 將樣品混合均勻,壓實(shí)、密封發(fā)酵10d后取樣測定pH值。結(jié)果如圖3所示。由圖3可知青貯發(fā)酵10d后,pH值都有所下降,當(dāng)產(chǎn)酵母菌與戊糖乳桿菌濕重比為1∶1時,青貯發(fā)酵10d后pH值最低達(dá)到4.89。青貯發(fā)酵時添加酵母菌,可以通過酵母菌的增殖,間接地提高青貯料的蛋白以及風(fēng)味物質(zhì)含量,提高青貯料的營養(yǎng)價值和適口性。

圖3 混菌發(fā)酵對香蕉副產(chǎn)物青貯發(fā)酵的影響

2.4 戊糖乳桿菌發(fā)酵對香蕉副產(chǎn)物營養(yǎng)成分的影響

將切段的香蕉副產(chǎn)物與干菌糠以及麥麩按質(zhì)量比147∶43∶10混合,分別噴灑4%的戊糖乳桿菌,4%的戊糖乳桿菌與酵母菌培養(yǎng)液(濕重比1∶1),充分混合均勻,同時以未接種菌種的為空白對照組,壓實(shí)、密封發(fā)酵,于第60d開封取樣測定營養(yǎng)成分。結(jié)果如表1所示。

表1 青貯發(fā)酵香蕉副產(chǎn)物的營養(yǎng)成分

由測定結(jié)果可知,發(fā)酵60d后乳酸菌含量都能達(dá)到106cfu/g以上,其中單獨(dú)接種戊糖乳桿菌時,青貯結(jié)束后乳酸菌含量最高,達(dá)到1.56×107cfu/g;與發(fā)酵前相比,對照組、單菌發(fā)酵組、混菌發(fā)酵組的粗蛋白分別提高了2.3%、6.3%、7.4%,氨基酸含量分別提高了16.7%、17.7%、20.5%;亞硝酸鹽含量均符合飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中亞硝酸鹽允許量。本實(shí)驗(yàn)接種戊糖乳桿菌進(jìn)行青貯發(fā)酵的香蕉副產(chǎn)物有酸香味,質(zhì)地柔軟松散不粘手,氨基酸、粗蛋白含量都有所增加,青貯飼料品質(zhì)良好,可作為食草動物的粗飼料。

2.5 戊糖乳桿菌青貯發(fā)酵香蕉副產(chǎn)物對山羊養(yǎng)殖的影響

試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)波爾山羊?qū)η噘A發(fā)酵香蕉稈適應(yīng)性較好,采用青貯發(fā)酵香蕉副產(chǎn)物占粗飼料的比例為70%。每日觀察試驗(yàn)羊的糞便,均未發(fā)現(xiàn)稀便現(xiàn)象,表明青貯發(fā)酵蕉稈占粗飼料比例70%時對波爾山羊的腸道功能無不良影響。養(yǎng)殖55d前后稱重和計(jì)算的結(jié)果如表2所示。

表2 戊糖乳桿菌青貯發(fā)酵香蕉副產(chǎn)物對山羊養(yǎng)殖增重的影響

由表2可知,本試驗(yàn)用戊糖乳桿菌和酵母菌制備的青貯發(fā)酵香蕉副產(chǎn)物,在養(yǎng)殖波爾山羊時可占粗飼料的比重達(dá)70%,對波爾山羊適口性好,平均日采食量高于象草組和青貯玉米稈組;此外由于青貯發(fā)酵香蕉副產(chǎn)物采用吸水劑降低了水分含量,進(jìn)一步提高了攝入的營養(yǎng)物質(zhì)總量,養(yǎng)殖期間的增重率顯著提高。表明戊糖乳桿菌發(fā)酵制備的青貯香蕉副產(chǎn)物,是適合波爾山羊養(yǎng)殖的優(yōu)良粗飼料。

3 討論

香蕉副產(chǎn)物包括莖稈、莖葉、果軸等,產(chǎn)量大,營養(yǎng)豐富。影響香蕉副產(chǎn)物作為常規(guī)粗飼料的因素主要是水分含量高,導(dǎo)致采收、運(yùn)輸成本高,并且采用窖池青貯時營養(yǎng)容易隨著水分流失;香蕉副產(chǎn)物單寧含量較高帶來的明顯澀味也是影響動物采食的重要因素。一般都采用以植物乳桿菌為主的乳酸菌進(jìn)行香蕉副產(chǎn)物的青貯發(fā)酵,以降解部分單寧,并且青貯發(fā)酵產(chǎn)生的酸香風(fēng)味也部分地掩蓋了單寧的澀味,從而改善了適口性;為了促進(jìn)乳酸菌的快速增殖往往還添加玉米面、糖蜜、米糠等營養(yǎng)物質(zhì),使青貯發(fā)酵易于成功[3,4,5]。本試驗(yàn)采用選育的戊糖乳桿菌作為主要發(fā)酵劑,利用麥麩作為促進(jìn)發(fā)酵的營養(yǎng)添加物,同時使用具有較高營養(yǎng)并且來源豐富的食用菌干菌糠作為水分調(diào)節(jié)劑,可避免水分過高帶來的發(fā)酵成功率低和營養(yǎng)流失問題。該方法青貯發(fā)酵的香蕉副產(chǎn)物,對波爾山羊適口性好,可占粗飼料的比例70%,采食量大,養(yǎng)殖增重效率高。