不同發(fā)酵時間對全價飼料營養(yǎng)成分、霉菌毒素含量和能量體外消化率的影響

張春吉

（吉林工程職業(yè)學(xué)院，吉林四平 136001）

發(fā)酵飼料是指使用飼料原料目錄和飼料添加劑品種目錄等國家相關(guān)法規(guī)允許使用的飼料原料和添加劑，通過發(fā)酵工程技術(shù)生產(chǎn)含有微生物或其代謝產(chǎn)物的單一飼料和混合飼料。根據(jù)《飼料添加劑品種目錄》中規(guī)定，目前可以使用的微生物菌種有乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌、霉菌、丙酸桿菌和光合細菌六大類，共計35個菌種。其中主要用于發(fā)酵豬飼料的益生菌種包括乳酸菌（如植物乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、嗜酸乳桿菌等）、芽孢桿菌（如枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等）、酵母菌（如釀酒酵母、產(chǎn)朊假絲酵母等）、霉菌（如黑曲霉、米曲霉等）。發(fā)酵飼料具有降解飼料中霉菌毒素和抗營養(yǎng)因子、促進營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收、提高動物免疫力等優(yōu)點（李加友等，2016；涂小麗等，2015；林標聲等，2012）。本試驗采用乳酸菌、枯草芽孢桿菌和酵母菌等混合菌種發(fā)酵豬全價配合飼料，研究其營養(yǎng)成分、霉菌毒素和營養(yǎng)物質(zhì)消化率的變化，為發(fā)酵全價飼料在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 益生菌制劑 試驗用的益生菌制劑由某生物有限公司提供，由植物乳桿菌（活菌數(shù)＞ 1.0×108CFU/g）、枯 草 芽 孢 桿 菌（活 菌 數(shù)＞ 1.0×108CFU/g）和 釀 酒 酵 母（活 菌 數(shù) ＞1.0×108CFU/g）構(gòu)成。

1.2 試驗用全價飼料 試驗使用的配合飼料參照《NY/T 65-2004豬飼養(yǎng)標準》配制，飼料配方及營養(yǎng)成份見表1。

表1 飼料組成及營養(yǎng)水平（干物質(zhì)基礎(chǔ)）

1.3 試驗設(shè)計 試驗設(shè)3個處理，分別為對照組、處理組1和處理組2。對照組為不發(fā)酵組，處理組1和2分別于37℃厭氧發(fā)酵3和7 d，每個處理6個重復(fù)。具體試驗步驟：將益生菌按照比例添加至配制好的全價飼料中，加水調(diào)至含水量30%，攪拌均勻，然后分別準確稱重后，裝入不同的呼吸膜袋（安裝單向排氣閥）中，用封口機熱塑封口，放入37℃恒溫培養(yǎng)箱中，分別發(fā)酵3和7 d。

1.4 指標測定與方法

1.4.1 飼料常規(guī)成分 發(fā)酵結(jié)束后稱取適量樣品，測定各個處理組發(fā)酵飼料的含水量，計算干物質(zhì)（DM）和干物質(zhì)損失率（%）。再將飼料樣品置入103℃烘箱中30 min，然后調(diào)節(jié)烘箱溫度為65℃，制成風(fēng)干樣品待用，測定常規(guī)營養(yǎng)成分含量。飼料中水分、粗蛋白質(zhì)（CP）、粗脂肪（EE）、粗纖維（CF）的測定方法見表2。

表2 飼料中常規(guī)成分的測定方法

1.4.2 霉菌毒素含量 發(fā)酵結(jié)束后稱取適量樣品裝入滅過菌的樣品瓶中，放入4℃冰箱保存，測定霉菌毒素含量。霉菌毒素主要測定黃曲霉毒素B1（AFB1）、嘔吐毒素（DON）和玉米赤霉烯酮（ZEA）含量，采用酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA）試劑盒進行測定。

1.4.3 體外消化率 飼料中干物質(zhì)、能量和粗蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的體外消化率采用胃蛋白酶-胰酶-碳水化合物酶法（Boisen等，1997）測定。

1.5 統(tǒng)計分析 試驗數(shù)據(jù)采用 SPSS16.0 軟件進行單因素方差分析，采用Duncan's法進行多重比較。結(jié)果用“平均值±標準誤”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 飼料中常規(guī)成分 試驗分別測定了飼料發(fā)酵3和7d后飼料常規(guī)營養(yǎng)成分的含量變化（干物質(zhì)基礎(chǔ)）情況。由表3可知，與對照組相比，發(fā)酵3和7d后干物質(zhì)損失率顯著增加（P＜0.05），飼料中粗蛋白質(zhì)含量顯著提高（P＜0.05），處理組1和處理組2并無顯著變化（P＞0.05）；而隨著發(fā)酵時間的延長，粗脂肪和粗纖維含量逐漸降低（P ＜ 0.05）。

表3 不同發(fā)酵時間對飼料中營養(yǎng)成分的影響（干物質(zhì)基礎(chǔ)） %

2.2 霉菌素素 由表4可知，與對照組相比，發(fā)酵飼料中黃曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮和嘔吐毒素含量均有顯著提高（P＜0.05），但處理組1和處理組2之間的差異并不顯著（P＞0.05）。

表4 不同發(fā)酵時間對飼料中霉菌毒素的影響 μm/kg

2.3 體外消化率 由表5可知，與對照組相比，發(fā)酵飼料中干物質(zhì)和粗蛋白質(zhì)消化率顯著提高（P＜0.05），能量消化率顯著降低（P＜0.05），但處理組1和處理組2之間的差異并不顯著（P＞0.05）。

表5 不同發(fā)酵時間對飼料體外消化率的影響 %

3 討論

3.1 不同發(fā)酵時間對飼料常規(guī)營養(yǎng)成分的影響發(fā)酵飼料是指以單一飼料原料或配合飼料為底物，在適宜條件下，有益微生物大量繁殖，降解飼料中粗蛋白質(zhì)、粗纖維、多糖等營養(yǎng)成分，生成乳酸、乙酸等有機酸，降低飼料pH，使其變成適口性好和營養(yǎng)價值高的飼料。發(fā)酵飼料使用最多的有益微生物是乳酸菌、芽孢桿菌和酵母菌等。本試驗使用的是植物乳桿菌、枯草芽孢桿菌和釀酒酵母為主的復(fù)合菌制劑，利用帶有單向排氣閥的呼吸膜袋，在適宜條件下發(fā)酵。試驗結(jié)果表明，發(fā)酵飼料的干物質(zhì)損失率顯著增加（P＜0.05），但損失率均在3%以下，原因是在發(fā)酵初期，各種微生物特別是枯草芽孢桿菌和釀酒酵母，利用呼吸膜袋中的殘余氧氣進行好氧發(fā)酵，消耗了飼料中的淀粉等可溶性糖分，轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。隨時發(fā)酵的進行，呼吸膜袋中氧氣逐漸減少，有氧發(fā)酵很快轉(zhuǎn)變?yōu)闊o氧發(fā)酵，無氧發(fā)酵相對于有氧發(fā)酵耗能較少。另外，本試驗表明，發(fā)酵飼料能顯著提高粗蛋白質(zhì)（P＜0.05），粗脂肪和粗纖維含量隨發(fā)酵時間而逐漸降低（P＜0.05）。實際上，在沒有其他氮源額外加入的條件下，粗蛋白質(zhì)的絕對含量并不會發(fā)生變化，粗蛋白質(zhì)的提高可能是因為發(fā)酵過程中微生物自身會消耗一部分營養(yǎng)物質(zhì)，微生物優(yōu)先利用物料中的糖類等能量物質(zhì)用于自身生長（Canibe和 Jensen，2012），造成干物質(zhì)減少，從而在以干物質(zhì)為基礎(chǔ)計算粗蛋白質(zhì)的情況下使其含量升高。這種由于微生物發(fā)酵消耗部分原料，使產(chǎn)物總量減少，從而導(dǎo)致產(chǎn)物中蛋白質(zhì)含量的表觀值增加現(xiàn)象被稱之為“濃縮效應(yīng)”（張紅和褚西寧，1996）。也有另外一種可能，乳酸菌大量繁殖抑制了有害微生物的繁殖，減少了植物呼吸作用對蛋白質(zhì)的水解（孫旸等，2016）。發(fā)酵飼料中粗纖維和粗脂肪含量降低的原因可能是枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的纖維素酶、脂肪酶等分解酶的降解作用，而發(fā)酵溫度始終保持在37℃也有利于提高酶的活性；同時，也與微生物利用脂肪來支持菌體生長有關(guān)（Sun等，2012）。

3.2 不同發(fā)酵時間對霉菌毒素含量的影響 霉菌毒素主要是指霉菌在其所污染的飼料中產(chǎn)生的有毒代謝產(chǎn)物。霉菌毒素可在農(nóng)作物收獲和儲存時形成，適宜的溫濕度通常有利于飼料中霉菌的生長和霉菌毒素的產(chǎn)生。飼料中常見的霉菌毒素包括黃曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮和嘔吐毒素等，毒性較大，超過限量會對人和動物的肝臟、腎臟等器官造成損害。某些有益微生物（如乳桿菌、芽孢桿菌和酵母菌等）對霉菌毒素具有降解能力，在生長繁殖過程中能通過產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物破壞霉菌毒素分子中的毒性基團（彭俊等，2020；曹冬梅等，2008）。酵母細胞壁上的β-葡聚糖和β-甘露聚糖等能吸附飼料中霉菌毒素。但本試驗結(jié)果顯示，發(fā)酵后飼料中的黃曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮和嘔吐毒素均顯著增加（P＜0.05），但增加幅度不大，均低于飼料霉菌毒素限量標準。原因可能是并非所有的乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌都具備降解霉菌毒素的能力，需要在特定條件下進行篩選鑒定。本試驗采用的呼吸膜袋在發(fā)酵初期并未完全排出空氣，加上30%的飼料含水量和37℃的溫度，濕度和溫度均有利于霉菌繁殖生長，進而產(chǎn)生霉菌毒素。另外，酵母細胞壁β-葡聚糖和β-甘露聚糖對霉菌毒素僅是吸附作用，并未降低其含量，但能在動物腸道內(nèi)發(fā)揮作用。發(fā)酵3和7d后并未有顯著差異，可能是因為飼料中益生菌發(fā)酵產(chǎn)生大量乳酸、乙酸等有機酸，降低了飼料中pH，同時產(chǎn)生抑菌素，抑制了霉菌的生長和霉菌毒素的繼續(xù)產(chǎn)生。

3.3 不同發(fā)酵時間對飼料體外消化率的影響消化率是指飼料中被動物消化吸收的可消化營養(yǎng)物質(zhì)占食入營養(yǎng)物質(zhì)的百分比。消化率越高，在一定程度上表明飼料營養(yǎng)價值越高。測定消化率通常采用動物試驗法，但該方法耗時耗力，不適用于日常的快速評定工作。由于體外消化試驗需要使用動物，耗時耗力，本試驗采用胃蛋白酶-胰酶-碳水化合物酶的測定方法（Boisen等，1997），人工模擬動物胃腸道內(nèi)溫度、酸堿度、胃腸運動、消化酶含量等參數(shù)，更接近動物消化道內(nèi)環(huán)境，有利于評價飼料營養(yǎng)價值。本試驗結(jié)果表明，發(fā)酵飼料的干物質(zhì)和粗蛋白質(zhì)消化率均有顯著提高（P＜0.05），能量消化率顯著降低（P＜0.05）。原因可能是益生菌產(chǎn)生的分解酶對蛋白質(zhì)、糖類進行分解。有報道稱，大約68%可發(fā)酵碳水化合物的能量可以被代謝成短鏈脂肪酸（Williams等，2001）。飼料中可溶性碳水化合物易被微生物自身利用，從而降低了飼料的有效能值和能量消化率。粗蛋白質(zhì)被蛋白酶分解為多肽和寡肽，寡肽中的小肽更易被動物腸道吸收，因而可以提高粗蛋白質(zhì)消化率（顧斌等，2011；Shi等，2015）。

4 小結(jié)

有益微生物的發(fā)酵能提高飼料常規(guī)營養(yǎng)成分和營養(yǎng)物質(zhì)的體外消化率，但未能對霉菌毒素的產(chǎn)生起到良好的降解作用。下一步應(yīng)側(cè)重有益微生物如何降低能量消耗和霉菌毒素降解方面的研究。