菌酶復(fù)合制劑發(fā)酵對(duì)小麥秸稈營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

◆作者：謝全喜 辛國(guó)芹 谷巍

◆單位：山東寶來(lái)利來(lái)生物工程股份有限公司，山東省動(dòng)物微生態(tài)制劑重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

小麥?zhǔn)俏覈?guó)的主要糧食作物，其副產(chǎn)物小麥秸稈產(chǎn)量巨大（郭濤等，2020）。小麥秸稈多采用直接還田甚至焚燒等處理方式，不僅浪費(fèi)資源、污染環(huán)境，甚至引發(fā)火災(zāi)造成更嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失（程景等，2020）。隨著我國(guó)肉牛羊產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，粗飼料缺口嚴(yán)重，小麥秸稈以資源豐富和價(jià)格低廉等成為必然選擇（趙愛(ài)之，2020）。小麥秸稈存在質(zhì)感粗硬，纖維含量較高，在30%左右，且纖維素、半纖維素和木質(zhì)素以復(fù)合體形式存在，難以分解（王澤家等，2020）。通過(guò)微生物或酶發(fā)酵制備秸稈發(fā)酵飼料，既可降低小麥秸稈的纖維含量，又可以改善發(fā)酵品質(zhì)，還具有高的活菌含量。索江華等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，纖維素酶對(duì)小麥秸稈具有很好的降解效果。楊世帆等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，飼用復(fù)合菌劑黃貯玉米秸稈可降低中性洗滌纖維含量，提高飼料中活菌數(shù)和乳酸含量。Chilson 等（2016）研究表明添加纖維素酶和乳酸菌可提高青貯品質(zhì)，促進(jìn)纖維素降解。因此，本試驗(yàn)旨在研究菌酶聯(lián)合發(fā)酵對(duì)小麥秸稈營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，為小麥秸稈發(fā)酵菌劑的篩選提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

復(fù)合益生菌：由植物乳桿菌、戊糖片球菌和酵母菌等組成，活菌總數(shù)≥1.0×109CFU/g，由山東寶來(lái)利來(lái)生物工程股份有限公司提供；纖維素酶活性≥10 000 U/g，山東隆科特酶制劑有限公司；小麥秸稈由泰安市周邊農(nóng)戶(hù)提供，在自然條件下風(fēng)干，用粉碎機(jī)切至1～2 cm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量的小麥秸稈和玉米面（14∶1）充分混勻，加入蒸餾水?dāng)嚢杈鶆?，控制水分含量?5%左右。試驗(yàn)組按物料質(zhì)量的2.0‰添加復(fù)合益生菌和5%的纖維素酶，以不添加任何物質(zhì)的空白料為對(duì)照，32 ℃恒溫密封發(fā)酵3 d，每組設(shè)3 個(gè)重復(fù)。發(fā)酵結(jié)束后取樣進(jìn)行指標(biāo)檢測(cè)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 發(fā)酵小麥秸稈感官評(píng)定

含水率參照GB/T 6435-2014進(jìn)行測(cè)定。參照地方標(biāo)準(zhǔn)DB 50/T 669-2016 的方法從氣味、色澤、質(zhì)地和含水率方面對(duì)發(fā)酵小麥秸稈進(jìn)行感官評(píng)定。

1.3.2 pH 值和有益微生物含量檢測(cè)

發(fā)酵結(jié)束后立即稱(chēng)取發(fā)酵樣品10 g，加入90 mL 蒸餾水中，用均質(zhì)器拍打使其充分混勻，再進(jìn)行過(guò)濾，濾液直接用pH計(jì)測(cè)定其pH 值。

乳酸菌：參照GB 4789.35-2016。

1.3.3 發(fā)酵小麥秸稈營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的檢測(cè)

粗蛋白含量按 GB/T定；參考GB 5009.157-2016 采用高效液相色譜法進(jìn)行有機(jī)酸檢測(cè)。

1.3.4 發(fā)酵小麥秸稈限制因子的檢測(cè)

霉菌：參照GB 4789.15-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)霉菌和酵母計(jì)數(shù)》；大腸桿菌：參照GB 4789.38-2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)大腸埃希氏菌計(jì)數(shù)》；揮發(fā)性鹽基氮含量： 參照 GB 5009.44-2003《肉與肉制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2013 軟件進(jìn)行初步處理后，采用SPSS 13.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，One-way ANOVA 進(jìn)行方差分析，最小顯著差數(shù)（LSD）法進(jìn)行組間多重比較，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，P＜0.05 表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌酶復(fù)合制劑發(fā)酵對(duì)小麥秸稈感官品質(zhì)的影響

6432-2018 凱氏定氮法進(jìn)行測(cè)定，以干物質(zhì)為基礎(chǔ)計(jì)算測(cè)定結(jié)果；粗纖維（CF）、中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量參考范氏洗滌纖維分析法測(cè)

由表1 可知，對(duì)照組和試驗(yàn)組含水量相差不大，小麥秸稈經(jīng)菌酶協(xié)同發(fā)酵后肉眼觀察呈淡黃色，具有酸香味，柔軟松散。

表1 發(fā)酵小麥秸稈的感官評(píng)定

2.2 菌酶復(fù)合制劑發(fā)酵對(duì)小麥秸稈微生物含量的影響

由表2 可知，試驗(yàn)組pH 值為3.89，顯著低于對(duì)照組（P＜0.05）；乳酸菌活菌數(shù)在9 次方水平，顯著高出對(duì)照2.44 個(gè)數(shù)量級(jí)（P＜0.05）；大腸桿菌未檢出，霉菌活菌數(shù)在2 次方水平，顯著低于對(duì)照組2.27 個(gè)數(shù)量級(jí)（P＜0.05）。說(shuō)明菌酶協(xié)同發(fā)酵促進(jìn)了乳酸菌的繁殖，降低pH 值，有效抑制了霉菌和大腸桿菌的生長(zhǎng)。

表2 菌酶復(fù)合制劑發(fā)酵對(duì)微生物含量的影響

2.3 菌酶復(fù)合制劑發(fā)酵對(duì)小麥秸稈營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

由表3 可知，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組粗蛋白含量提高9.56%，差異顯著（P＜0.05）；試驗(yàn)組粗纖維、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量分別低于對(duì)照組22.16%、16.42%和14.90%，差異均顯著（P＜0.05）。

表3 菌酶復(fù)合制劑發(fā)酵對(duì)小麥秸稈營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.4 菌酶復(fù)合制劑發(fā)酵對(duì)小麥秸稈乳酸、乙酸和揮發(fā)性鹽基氮含量的影響

由表4 可知，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組乳酸含量顯著提高5.07 倍（P＜0.05），對(duì)乙酸含量影響不大（P＞0.05）；與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組揮發(fā)性鹽基氮含量顯著降低57.48%（P＜0.05）。

表4 發(fā)酵小麥秸稈乳酸、乙酸和揮發(fā)性鹽基氮含量比較

3 討論

3.1 菌酶復(fù)合制劑發(fā)酵小麥秸稈對(duì)感官評(píng)定和微生物含量的影響

適宜的條件是發(fā)酵飼料成功的關(guān)鍵，為創(chuàng)造厭氧環(huán)境要把原料壓實(shí)，適宜發(fā)酵飼料的水分含量一般是65%～70%（吳立坡等，2020）。本試驗(yàn)結(jié)果中菌酶復(fù)合制劑發(fā)酵小麥秸稈具有酸香味、松散不黏手且呈淡黃色，這與孫貴賓等（2018）研究結(jié)果一致。

pH 值是衡量發(fā)酵飼料品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。本試驗(yàn)中，纖維素酶可降解植物細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)性多糖為單糖，為乳酸菌等益生菌發(fā)酵提供充分的底物，發(fā)酵前期乳酸菌快速繁殖產(chǎn)生大量乳酸，使pH 值迅速降低，有效抑制大腸桿菌等有害菌的繁殖。這與郭萌萌（2019）研究結(jié)果一致，通過(guò)添加乳酸菌、酵母菌和芽孢桿菌等發(fā)酵玉米秸稈，降低pH值，有效控制有害菌增長(zhǎng)。

3.2 菌酶復(fù)合制劑發(fā)酵對(duì)小麥秸稈營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

本試驗(yàn)中小麥秸稈中纖維成分的降解促進(jìn)了乳酸菌等益生菌的生長(zhǎng)，增加菌體蛋白，提高發(fā)酵小麥秸稈粗蛋白含量，這與殷術(shù)鑫等（2019）報(bào)道的添加劑可以提高青貯的粗蛋白含量結(jié)果相同。纖維素酶對(duì)纖維成分的降解作用已被許多試驗(yàn)證明，Chilson 等（2016）研究表明添加纖維素酶和乳酸菌可提高青貯品質(zhì)，促進(jìn)纖維素降解。本試驗(yàn)中由于纖維素酶對(duì)小麥秸稈中纖維結(jié)構(gòu)產(chǎn)生降解，使得粗纖維、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量顯著降低，這一結(jié)果與毛建紅（2018）研究結(jié)果相一致。

3.3 菌酶復(fù)合制劑發(fā)酵對(duì)小麥秸稈乳酸、乙酸和揮發(fā)性鹽基氮含量的影響

乳酸產(chǎn)量直接影響發(fā)酵飼料品質(zhì)，乳酸的產(chǎn)生可引起發(fā)酵飼料pH 值下降，有效抑制腐敗菌的生長(zhǎng)（梁瑜等，2012）。乳酸還具有維持腸道菌群平衡，減少腹瀉，促進(jìn)鈣質(zhì)吸收功能（王梅等，2020）。本試驗(yàn)中，試驗(yàn)組由于纖維素酶降解小麥秸稈中纖維成分為單糖，為乳酸菌等益生菌生長(zhǎng)提供底物，促進(jìn)益生菌生長(zhǎng)繁殖，將小麥秸稈中碳水化合物進(jìn)行生物降解，轉(zhuǎn)化成乳酸等有機(jī)酸。

揮發(fā)性鹽基氮主要由植物酶對(duì)蛋白質(zhì)的降解和微生物分解利用蛋白質(zhì)和氨基酸產(chǎn)生，反映蛋白質(zhì)的降解程度，優(yōu)質(zhì)的發(fā)酵飼料應(yīng)該具有較低含量的揮發(fā)性鹽基氮（張相倫等，2018）。本試驗(yàn)中，菌酶協(xié)同發(fā)酵降低發(fā)酵小麥秸稈中揮發(fā)性鹽基氮含量57.48%，這與興麗等（2004）利用乳酸菌和纖維素酶同時(shí)添加顯著降低玉米青貯的氨態(tài)氮含量結(jié)果一致。

4 結(jié)論

菌酶復(fù)合制劑發(fā)酵小麥秸稈可顯著提高乳酸菌活菌數(shù)，降低pH 值，控制霉菌和大腸桿菌數(shù)量；具有酸香味、松散不黏手且呈淡黃色；顯著提高粗蛋白含量，降低粗纖維、ADF 和NDF 含量，為黃貯小麥秸稈添加劑的開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。