酵母FTMR的制備及其對杜湖雜交羔羊的飼喂效果

馬東升等

摘 要：為了探索酵母全混合發(fā)酵日糧（FTMR）的生產(chǎn)參數(shù)及其飼喂杜湖雜交F1代羔羊的效果，本文通過對比不同發(fā)酵條件（含水率、壓縮密度、酵母添加量、發(fā)酵天數(shù)）下的發(fā)酵效果，探索最優(yōu)的發(fā)酵條件。同時，利用添加酵母FTMR與未添加酵母FTMR飼料，在相同條件下飼喂杜湖雜交F1代羔羊，對杜湖雜交F1代綿羊生長速度的影響及飼喂效益進行分析，評價發(fā)酵飼料的飼喂效果。結(jié)果表明：通過回歸方程模擬得出，在發(fā)酵條件水分49.41%，壓縮密度500 kg·m-3以上時，發(fā)酵天數(shù)16.57 d，酵母添加量為0.86%，預(yù)測粗蛋白相對增加最大，中性洗滌纖維（NDF）及酸性洗滌纖維（ADF）下降明顯。用酵母FTMR（A組）與未添加酵母的FTMR（B組）同時飼喂杜湖雜交羔羊，A組的生長速度、料重比、經(jīng)濟效益要優(yōu)于B組。酵母FTMR可以提高飼料的蛋白含量，促進羔羊生長，降低飼料成本，提高養(yǎng)殖效益。

關(guān)鍵詞：酵母全混合發(fā)酵日糧；發(fā)酵條件；生長速度；養(yǎng)殖效益

中圖分類號：S821.4+9 文獻標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.07.002

Abstract：In order to study the production parameter of yeast fermentation total mixed ration（FTMR）and the effect of FTMR on the lamb of hybrid from Dorper sheep cross Hu sheep， in this paper， different fermentation conditions （moisture content， the density of compression， yeast added quantity， fermentation time） were compared to explore the optimal fermentation conditions. Then， two kind of feeds that were added with yeast FTMR （A group） and without yeast FTMR （B group） were made to feed the lamb of hybrid from Dorper sheep cross Hu sheep in the same condition. The effects on lamb's growth performance and the benefit were used to measure the quality of two different feed. The result showed that in the condition of moisture content （49.41%）， the yeast inoculum （0.86%） and density more than 500 kg·m-3 with the 16.57 d fermentation time， the best fermentation effect was obtained. Meanwhile， compared to B group， FTMR of a group could get better economic benefits to feed lamb. In general， FTMR of yeast not only could increase the protein content of feed ingredients and promote the growth of lamb， but also could reduce feed costs and improve the breeding benefit.

Key words： yeast fermentation total mixed ration； fermentation conditions； growth rate； breeding benefit

隨著科技和工業(yè)的發(fā)展，酵母類產(chǎn)品的開發(fā)利用己成為飼料工業(yè)的一個活躍領(lǐng)域。酵母飼料對動物生產(chǎn)性能的提高，已經(jīng)得到普遍認(rèn)可。酵母飼料不僅能提供蛋白質(zhì)、核酸及多種酶類，而且能促進機體提高免疫功能[1]。利用酵母菌對飼料進行發(fā)酵，不僅能把飼料中復(fù)雜的營養(yǎng)成分降解為較為簡單的物質(zhì)，還可以降低抗?fàn)I養(yǎng)因子和有害物質(zhì)的含量，是一種綠色生物活性飼料。酵母類產(chǎn)品在反芻動物中的作用主要在瘤胃內(nèi)完成，單胃動物主要在胃腸道內(nèi)完成。酵母菌在瘤胃中一方面可以刺激瘤胃微生物的生長和活性，從而增加瘤胃內(nèi)微生物菌群數(shù)量，另一方面促進了對氨的利用，使瘤胃內(nèi)微生物合成蛋白質(zhì)增加。Lei和Stahl[2]研究表明，在飼料中添加酵母培養(yǎng)物可有效提高家畜對飼料營養(yǎng)養(yǎng)分的消化吸收，預(yù)防疾病，促進胃腸道發(fā)育，提高家畜生產(chǎn)性能。酵母菌發(fā)酵葡萄渣的研究也表明，發(fā)酵過后其中的營養(yǎng)成分如蛋白質(zhì)、鈣、磷含量都有很大幅度的上升；而NDF和ADF含量有不同程度的下降，抗?fàn)I養(yǎng)因子和農(nóng)藥殘留也大幅降低[3]。本試驗利用了TMR發(fā)酵技術(shù)（ FTMR），將TMR進一步壓實、密封進行厭氧發(fā)酵，得到一種營養(yǎng)平衡、抗氧化腐敗能力強的日糧[4-5]。邱玉郎等[6]研究了TMR與FTMR對小尾寒羊生長性能的影響，發(fā)現(xiàn)FTMR的各種營養(yǎng)物質(zhì)消化率顯著高于TMR。在保育豬方面，發(fā)現(xiàn)利用全價發(fā)酵飼料可以改善仔豬腸道健康，減少腹瀉發(fā)生并促進其生長發(fā)育[7]。酵母FTMR飼料既可以滿足動物飼料要求，也可以緩解我國飼料資源匱乏的現(xiàn)狀，進一步講可以減少環(huán)境污染，具有重大的經(jīng)濟意義和社會效益。

本研究通過對酵母添加量、水分、壓縮密度、發(fā)酵天數(shù)等關(guān)鍵影響因素進行研究，摸索科學(xué)合理的酵母FTMR工藝參數(shù)，并研究酵母FTMR對杜湖雜交綿羊的飼喂效果，為以后發(fā)酵飼料的研發(fā)與應(yīng)用提供參考。

1 材料和方法

1.1 發(fā)酵工藝及方法

為了探索該型酵母的發(fā)酵條件，本研究以紫花苜蓿40%，花生藤46%，玉米8%，麩皮5%，食鹽0.2%，預(yù)混料0.8%為飼料配方。試驗設(shè)計了5個不同水平（ 40%，50%，60%，70% 和80% ） 的FTMR水分， 5個不同水平（400，500，600，700 kg·m-3）的壓縮密度，4個不同水平（0.5%，0.8%，1.1%，3%）的酵母添加量以及5個不同水平的天數(shù)（0，3，9，15，21 d），采用單因素試驗方法，每種條件下設(shè)3個重復(fù)。聚乙烯薄膜包裝發(fā)酵貯藏，通過比較不同條件下發(fā)酵前后的CP、TP、NDF和ADF的變化來評定發(fā)酵效果。在單因素試驗的基礎(chǔ)上采用3因素3水平響應(yīng)面分析法對發(fā)酵條件進行優(yōu)化，以發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量的增加量為檢測指標(biāo)，確定出最佳發(fā)酵條件。

樣品的制備：發(fā)酵結(jié)束后，65 ℃風(fēng)干24 h，粉碎，過孔徑0.40 mm的篩。CP：根據(jù)GB/T 6432—1994測定；TP檢測是先將蛋白質(zhì)沉淀，除去非蛋白氮，再用凱氏定氮法測定；NDF和ADF是分別根據(jù)GB/T 20806—2006、NY/T 1459—2007測定。TMR日糧配比的營養(yǎng)參照美國NRC（1985）綿羊飼喂標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。

1.2 酵母發(fā)酵飼料對羔羊生產(chǎn)性能的影響

按照酵母添加組和非酵母添加組分為A、B 2種配方，在最優(yōu)的發(fā)酵條件下發(fā)酵。以武穴市恒泰萬頭種養(yǎng)有限公司杜湖雜交一代的300只大小相近的杜湖雜交綿羊為試驗材料，分為A、B 2個組，分別飼喂對應(yīng)的A、B 2種飼料，每組150只杜湖雜交母羊，分欄飼養(yǎng)。

1.3 飼養(yǎng)管理

各組試驗羊只在相同條件下飼養(yǎng)管理。兩組飼料投喂每天2次，記錄每天投喂量。按常規(guī)管理方法做好驅(qū)蟲、免疫、消毒工作，每日清糞掃欄1次，平時認(rèn)真觀察好試驗杜湖雜交綿羊采食、糞便及精神狀況。

本試驗預(yù)飼期為5 d，正式期60 d。

預(yù)飼期：飼料開始第1 天 1/5混入原飼喂飼料中，第2 天 2/5，以此類推，到第5 天達到全日糧，如此適應(yīng)2 d。飼料按照上述時間點投喂，自由采食。正式期：FTMR飼料按照上述時間投喂，自由采食。

1.4 數(shù)據(jù)收集與整理

飼料的pH值監(jiān)測：將A、B兩組每日測定其pH值，繪制其15 d發(fā)酵變化曲線。

飼料感官評定：從顏色、氣味、質(zhì)地等方面對發(fā)酵飼料進行評定。

正式期第1 天稱初始體質(zhì)量，60 d后稱最終體質(zhì)量，稱質(zhì)量時按照國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行（禁食16 h每次稱質(zhì)量，禁飲2 h，在自然狀態(tài)下測量）。發(fā)酵飼料的營養(yǎng)成分根據(jù)國標(biāo)測定。用Excel、SAS9.1軟件對數(shù)據(jù)進行分析和差異性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 FTMR生產(chǎn)條件篩選

從表1可以看出，在水分方面，發(fā)酵前后FTMR的CP和TP均有提升，其中A2處理組的CP含量達到11.30%，TP含量達到9.22%，TP相對其他組提升最大。對比5組發(fā)酵前后NDF及ADF，除A1（40%水分）ADF相比發(fā)酵前上升1.89%，其他組別發(fā)酵后酵母FTMR的NDF和ADF均有下降，A3（60%）處理組下降最大，其他3組組間無顯著區(qū)別。

從表2可以看出，在壓縮密度方面，B1（400 kg·m-3）處理組有部分變質(zhì)，數(shù)據(jù)顯示其發(fā)酵后pH值未達到4.5以下，CP、TP下降，NDF、ADF上升，表明其蛋白質(zhì)降解，粗纖維含量上升；隨著壓縮密度的增大（≥ 500 kg·m-3），酵母FTMR的NDF及ADF的下降越明顯，B4（700 kg·m-3）處理組NDF下降8.52%，ADF下降3.59%，其他成分無顯著區(qū)別。

從表3可看出，通過對不同酵母添加量，C1（0.5%）處理組TP相比發(fā)酵前上升最小，提高0.04%；C2（0.8%酵母添加量）組的TP相對提升最大，提高1.18%，相比發(fā)酵前提升14.05%，3%的酵母添加量處理組的CP較發(fā)酵前下降，降解0.12%，但TP含量上升，提高0.24%。

從表4中可以看出，隨著發(fā)酵天數(shù)的增加，酵母FTMR粗蛋白呈現(xiàn)上升趨勢，到E4（15 d）達到最大值12.14%，比發(fā)酵前提升1.05%，21 d時粗蛋白出現(xiàn)下降，真蛋白上升。經(jīng)過21 d發(fā)酵，酵母FTMR粗蛋白上升0.96%，真蛋白上升0.93%，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維分別下降4.88%和2.81%。

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用Design Expert 8.0.6軟件，根據(jù)Box-Benhnken試驗設(shè)計原理，選取對于發(fā)酵結(jié)果影響較大的水分、酵母添加量、發(fā)酵天數(shù)為因素，設(shè)計3因素3水平的響應(yīng)面分析試驗，如表5、表6。建立各因素與粗蛋白質(zhì)增加量之間的數(shù)學(xué)模型，通過分析得到最佳發(fā)酵條件。

利用Design Expert 8.0.6軟件對表6中的響應(yīng)面設(shè)計試驗結(jié)果進行分析，得到回歸方程Y=1.17+0.008 75X1+0.12X2+0.17X3-0.085X1X2-0.013X1X3-0.040X2X3-0.14X12-0.22X22-0.38X32，回歸模型極顯著（P=0.019 7<0.05）。校正決定系數(shù)R2（0.970 5>0.80），說明模型適當(dāng)，回歸方程擬合度良好。由X1、X2、X3整理得酵母FTMR的最佳條件水分49.41%，發(fā)酵天數(shù)16.57，酵母添加量為0.86%，預(yù)測粗蛋白相對增加量為1.21%。

2.2 2組飼料對杜湖雜交F1代羔羊增重的影響

從圖1可以看出，隨著兩種飼料發(fā)酵時間的延長，2種飼料的pH值在發(fā)酵初期均迅速下降，F(xiàn)TMR在發(fā)酵第6 天時下降到了4.5以下。發(fā)酵后B組飼料的pH值呈平穩(wěn)快速下降，而A組飼料的pH值在發(fā)酵過程中有些波動，發(fā)酵15 d后，A組飼料的pH值要高于B組飼料。在感官評定方面，添加了酵母菌的A組飼料開窖后含有特殊的芳香氣味（B組帶酸香氣味），顏色比未添加酵母菌的B組稍深，可以清楚地分清飼料的莖葉結(jié)構(gòu)。

從表7可以看出，2組杜湖雜交綿羊，A組110日齡體質(zhì)量顯著小于B組，170日齡體質(zhì)量2組間差異不顯著，但群體累積日增重以及平均日增質(zhì)量A組顯著大于B組，同時還可以看出，A組飼料的采食量比B組要高，高出0.282，料肉比相較B組下降了0.939，且具有較高的日收益，日收益為1.726元·d-1。

3 結(jié)論與討論

本試驗通過飼料水分、壓縮密度、菌種添加量、發(fā)酵天數(shù)，來探索適合該菌種的最佳發(fā)酵工藝參數(shù)。通過單因素和響應(yīng)面試驗分析得出，發(fā)酵條件水分49.41%，壓縮密度500 kg·m-3以上，發(fā)酵天數(shù)16.57 d，酵母添加量為0.86%時，發(fā)酵效果最好。對發(fā)酵過程中水分含量的研究表明，水分含量過低會導(dǎo)致細(xì)菌繁殖受抑制，易腐敗，中高水分有利于FTMR的有效保存[8]，含水量過高會導(dǎo)致基質(zhì)多孔性降低，增加了雜菌污染的危險。而隨著壓縮密度的增大，原料間隙變小，使FTMR中菌種和飼料的接觸面積增大，可以使酵母菌及乳酸菌更快地繁殖；適中的酵母菌添加量一方面在發(fā)酵初期占據(jù)了主導(dǎo)菌種的地位，另一方面也使菌種繁殖發(fā)酵不會消耗太多的底物營養(yǎng)，導(dǎo)致代謝副產(chǎn)物積累，影響微生物生長[9]。本試驗中，發(fā)酵時間選為16.57 d，是因為如果發(fā)酵時間過短，發(fā)酵不能徹底進行，分泌合成的產(chǎn)物濃度不高，發(fā)酵效果不明顯；如果發(fā)酵時間過長，底物營養(yǎng)消耗太大，不利于菌體生長，會導(dǎo)致菌體自溶。本文的研究結(jié)果也表現(xiàn)出了相似的特征。

酵母FTMR發(fā)酵分解飼料中大分子物質(zhì)為動物易消化吸收的低分子物質(zhì)，提高了飼料的可消化性，增加了飼料的柔軟性和膨脹度。其中酵母菌作為一種兼性厭氧菌，在有氧發(fā)酵時，進行的是有氧代謝分裂繁殖；無氧下進行厭氧發(fā)酵能產(chǎn)生多種提高適口性的代謝產(chǎn)物，比如乙醇、揮發(fā)性脂肪酸等[10]。首先，由于在發(fā)酵前期酵母菌為主導(dǎo)菌種，酵母菌利用競爭性抑制或拮抗作用阻止有害微生物的繁殖，同時乙醇也可以抑制早期好氧性微生物活性，減少其與乳酸菌對發(fā)酵底物的競爭，促進了乳酸發(fā)酵。飼料在發(fā)酵完成后，會產(chǎn)生天然的芳香氣味，可以刺激動物的食欲，促進消化液的分泌，提高消化酶的活性，加速飼料營養(yǎng)成分的分解，進而促進營養(yǎng)物質(zhì)的吸收[11]。其次，由于酵母在生長繁殖過程中可以產(chǎn)生生理活性物質(zhì)，當(dāng)進入瘤胃后，改善了瘤胃的微生物區(qū)系，提高了微生物菌體蛋白合成能力，同時明顯提高了飼料利用率。因為酵母的添加使微貯發(fā)酵完成后酸度減少，pH值升高，防止飼喂酸度過高的微貯飼料后，導(dǎo)致肉牛羊瘤胃內(nèi)乳酸升高而引起酸中毒[12]。TMR青貯表現(xiàn)出抗氧化腐敗的能力，相比于原單一原料青貯，暴露在空氣中后，也可以短時間保存。

本試驗通過比較2種配方的營養(yǎng)含量對杜湖雜交羔羊生長性能的影響及效益分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后酵母FTMR飼喂組的生長速度要優(yōu)于未添加酵母的FTMR，并且降低了料重比，增加35.05%的日收益。目前，養(yǎng)殖業(yè)正在向規(guī)?；B(yǎng)殖轉(zhuǎn)變，加快推進規(guī)?；?，有利于提高生產(chǎn)效率、管理水平。而利用微生物（例如酵母菌、乳酸菌和復(fù)合菌）發(fā)酵當(dāng)?shù)刎S富的飼料資源，一方面有利于改善現(xiàn)狀，降低飼料成本；另一方面通過加工包裝，降低了運輸成本。微生物發(fā)酵飼料具有巨大的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，今后應(yīng)進一步深入研究，發(fā)揮生產(chǎn)潛力，滿足人們對肉類的需求[13]。因此，將常用飼料通過生物發(fā)酵，開發(fā)利用飼料資源，可以為飼料工業(yè)提供有生力量，為建立高效、節(jié)約型畜牧業(yè)創(chuàng)造條件。

致謝：在本研究過程中，感謝本課題組韓燕國博士、種玉晴和聶彬研究生在試驗中給予的幫助，以及通山烏羊育種有限公司、武穴市恒泰萬頭種養(yǎng)有限公司的員工給予的協(xié)助，作者在此一并致謝。

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