酵母菌發(fā)酵粗飼料效果的研究

馬惠茹，陳艷君，茹 婷

（河套學院農(nóng)學系，內(nèi)蒙古臨河015000）

粗飼料作為草食動物日糧的重要組分，所含的結(jié)構(gòu)性碳水化合物可為動物機體提供60%~70%的能量，但其他養(yǎng)分含量均極低、適口性差，限制其在草食動物養(yǎng)殖中的有效應(yīng)用[1]。益生菌發(fā)酵處理粗飼料，可降解粗飼料中的粗纖維、粗蛋白等復雜的大分子有機物，消除粗飼料中的部分抗營養(yǎng)因子[2]，使粗飼料富含活性益生菌，產(chǎn)生營養(yǎng)豐富的微生物菌體蛋白、多種有益代謝產(chǎn)物及風味物質(zhì)，提高粗飼料的營養(yǎng)價值、適口性與安全性，加大粗飼料的轉(zhuǎn)化利用率，減少甲烷和氮的排放，是國內(nèi)外主要采用的粗飼料預處理方法。

益生菌的選擇是控制粗飼料發(fā)酵效果的關(guān)鍵[3]，常用于粗飼料發(fā)酵的益生菌主要有酵母菌、乳桿菌類、芽孢桿菌和雙歧桿菌類等[4]。酵母菌富含多種酶、維生素、氨基酸、蛋白質(zhì)等。在草食動物飼料中添加酵母菌，可以改善消化道內(nèi)環(huán)境，促進粗飼料中纖維素的分解，促進腸道對營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用。唐海翠等[5]研究表明，飼料中添加酵母菌培養(yǎng)物，在高精料條件下，山羊瘤胃pH值顯著提高，可提高羧甲基纖維素酶和木聚糖酶的活性，從而提高機體對NDF和ADF的消化。酵母菌作為氮素轉(zhuǎn)化菌，能將粗飼料中的氮源轉(zhuǎn)化為自身菌體蛋白，增加粗飼料中的蛋白質(zhì)含量。吳逸飛等[6]研究發(fā)現(xiàn)，利用酵母菌發(fā)酵玉米、豆粕、麩皮混合料后，可以顯著提高其粗蛋白、小肽和氨基酸含量。崔晨曉等[7]研究發(fā)現(xiàn)，用酵母菌發(fā)酵小麥麩皮能夠有效提高蛋白質(zhì)含量，降低植酸和纖維含量，增加可溶性阿拉伯木聚糖和總酚含量，改善小麥麩皮營養(yǎng)價值。因此，本試驗選取4株分離自傳統(tǒng)發(fā)酵面粉中的酵母菌J1、J2、J3、J4，分別處理不同粗飼料樣品，探究經(jīng)酵母菌發(fā)酵后的粗飼料的營養(yǎng)價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 菌種

本試驗所用菌種是從地方傳統(tǒng)發(fā)酵面粉中分離獲得的4株酵母菌菌株，編號分別為J1、J2、J3、J4。其中，J1在培養(yǎng)后具有較濃郁的酸香味；J2在培養(yǎng)后具有較濃郁酒香味，且J2繁殖速度較快。

1.1.2 飼料樣品

本試驗所用粗飼料玉米秸稈、葵頭粉采集于內(nèi)蒙古巴彥淖爾市臨河區(qū)，均為農(nóng)作物成熟收獲籽實后收割的秸稈和葵花頭，無腐敗，自然晾曬，制成風干樣，粉碎，過40目篩，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品處理

每種粗飼料樣品各取500 g，使其含水量為50%?？ūP粉噴灑適量水，攪拌均勻，過夜放置，經(jīng)1 d的吸收和蒸發(fā)，含水量在50%左右。

1.2.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)3個粗飼料樣品組，每個飼料樣品設(shè)4個酵母菌處理組，每個處理設(shè)3個重復，同時設(shè)1個對照組（CK），對照組不添加菌種。對照組和處理組各取50 g樣品，分別加入1.5%的緩釋尿素0.75 g，調(diào)節(jié)碳氮比（C/N）為30∶1。

1.2.3 發(fā)酵試驗

將分離獲得的酵母菌分別接種于YPD液體培養(yǎng)基中，30℃、180 r/min振蕩培養(yǎng)36 h，計數(shù)。然后按照孢子數(shù)等比例接種于試驗樣品固體發(fā)酵培養(yǎng)基中，每個樣品按1.5 mL/g接種酵母菌菌懸液（8.0×1010CFU/mL），玻璃棒充分攪拌均勻，30℃培養(yǎng)發(fā)酵72 h。發(fā)酵過程每隔24 h觀察1次物料變化。將發(fā)酵樣品取出，65℃烘干，裝入樣品袋，儲藏備用。測定發(fā)酵后各組中的CP、NDF和ADF含量。

1.3 測定指標及方法

CP含量采用凱氏定氮法測定；ADF、NDF含量采用范式纖維測定法（Van Soest）測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

根據(jù)各處理樣品CP、ADF、NDF值，用XLSX計算各處理樣品CP、ADF、NDF的變化值。

2 結(jié)果與分析

葵頭粉組發(fā)酵過程中可以觀察到白色菌絲，并且隨著發(fā)酵時間的延長，白色菌絲量明顯增加；玉米秸稈與葵頭粉混合組發(fā)酵24 h，可觀察到白色菌絲，72 h后白色菌絲消失。各組粗飼料發(fā)酵后，質(zhì)地均勻、手感松散、無結(jié)塊，同時伴有淡淡的酸香味和醇香味，J2菌株發(fā)酵組醇香味較濃。

4株酵母菌發(fā)酵處理不同粗飼料養(yǎng)分含量測定結(jié)果見表1。由表1可知，經(jīng)過酵母菌J1、J3發(fā)酵處理，葵頭粉中CP含量較對照組分別提高7.32%和6.85%，玉米秸稈中CP含量較對照組分別提高16.79%和18.98%，葵頭粉和玉米秸稈組合中CP含量較對照組分別提高10.50%和29.87%；經(jīng)過酵母菌J2、J4發(fā)酵處理后，葵頭粉、玉米秸稈、葵頭粉和玉米秸稈組合中CP含量變化不明顯。4株酵母菌發(fā)酵處理3組粗飼料，其中酵母菌J2對葵頭粉中NDF的降解率最高，比對照組提高9.26%；酵母菌J2對玉米秸稈中ADF的降解率最高，比對照組提高10.80%。

表1 4株酵母菌發(fā)酵處理不同粗飼料養(yǎng)分含量測定結(jié)果Tab.1 Results of determination of nutrient content in different roughages by fermentation of four strains of yeast 單位：%

3 討論

酵母菌發(fā)酵粗飼料，可將粗飼料中的氮源轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)豐富的微生物菌體蛋白，也可利用飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)合成B族維生素、谷胱甘肽等，提高粗飼料CP含量，改善飼料營養(yǎng)價值，增強動物機體的免疫機能[8]。酵母菌分泌的纖維素酶、半纖維素酶等，可降解粗飼料中的纖維、淀粉、粗蛋白等復雜的大分子有機物產(chǎn)生多種有益代謝產(chǎn)物，也可消除粗飼料中的部分抗營養(yǎng)因子，提高粗飼料的轉(zhuǎn)化利用率和安全性。但不同的菌種發(fā)揮的作用也不同，有些菌種可改善粗飼料的養(yǎng)分含量，降解抗營養(yǎng)因子；有些菌種可產(chǎn)生營養(yǎng)物質(zhì)分解酶，改善動物腸道內(nèi)酶的活性；有些菌種具有以上兩方面的作用[9]。本試驗中的J1和J3菌種可有效改善葵頭粉、玉米秸稈、葵頭粉和玉米秸稈組合中的CP含量，但對飼料中的NDF降解率相對較低；J2菌種可改善粗飼料風味，也可提高葵頭粉和玉米秸稈中的ADF和NDF降解率，但對改善粗飼料中CP含量作用不明顯；J1、J2和J3菌種對玉米秸稈中NDF的降解率提高幅度相對較低；J1和J4菌種對組合飼料NDF的降解率高于單一飼料的降解率。

益生菌發(fā)酵粗飼料，具有改善粗飼料養(yǎng)分含量、降低抗營養(yǎng)因子、改善粗纖維結(jié)構(gòu)、提高粗飼料轉(zhuǎn)化率等優(yōu)點，在飼料行業(yè)受到高度重視，并得到快速發(fā)展[10]。研發(fā)粗飼料益生菌發(fā)酵劑及發(fā)酵工藝，可為草食畜牧業(yè)的發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)的粗飼料資源。目前，益生菌發(fā)酵處理粗飼料已從單一菌種的發(fā)酵發(fā)展到多菌種的組合發(fā)酵，在發(fā)酵過程中更加注重不同益生菌間的相互協(xié)調(diào)與互補[11]。采用酵母菌、芽孢桿菌、霉菌和乳酸菌等多菌種組合發(fā)酵粗飼料，可利用好氧條件下酵母菌、芽孢桿菌、霉菌分泌產(chǎn)生的酶類分解粗飼料中的蛋白質(zhì)、淀粉和纖維物質(zhì)等，產(chǎn)生的分解產(chǎn)物可促進乳酸菌生長，并為乳酸菌的生長提供厭氧環(huán)境；發(fā)酵后期，乳酸菌增殖產(chǎn)生大量乳酸，使益生菌在無氧條件下自溶，釋放出胞內(nèi)酶及營養(yǎng)活性物質(zhì)，提高粗飼料的體外降解效率，改善粗飼料品質(zhì)，提高其適口性[12]。因此，多菌種組合發(fā)酵粗飼料較單菌種發(fā)酵粗飼料具有更多的優(yōu)勢。王偉等[13]研究發(fā)現(xiàn)，混合菌種降解玉米秸稈效果顯著高于單一菌種（P<0.05）。趙華等[14]利用酵母菌、枯草芽孢桿菌、木霉、曲霉組合發(fā)酵木薯渣（添加20%菜粕），CP含量提高66.39%，粗纖維含量降低22.19%，羧甲基纖維素酶和β-葡萄糖苷酶酶活均有顯著提高。邱玉朗等[15]研究利用混合益生菌發(fā)酵秸稈與玉米漿混合飼料，肉羊平均日增重提高36%（P<0.01），料重比降低28.68%（P<0.05）。

目前，益生菌發(fā)酵粗飼料作用機制尚未完全清楚，單一菌種的選用和混合多菌種配合機理還有待進一步研究。開展針對性的發(fā)酵粗飼料相關(guān)菌種研究，深入了解益生菌發(fā)酵粗飼料作用機制，因地制宜研制不同粗飼料發(fā)酵劑，對于發(fā)展草食畜牧業(yè)具有重要意義。

4 結(jié)論

利用酵母菌發(fā)酵粗飼料可有效改善其營養(yǎng)價值，提高利用率，節(jié)約飼料成本。本試驗結(jié)果表明，酵母菌J1、J2和J3菌株具有開發(fā)為粗飼料發(fā)酵劑產(chǎn)品的潛力。