母仔豬功能性復合益生菌發(fā)酵飼料的工藝優(yōu)化和應用研究

吳興群,徐 駿,胡 聰,陸黎明

(1.漳州大北農(nóng)農(nóng)牧科技有限公司,福建 漳州 363000;2.北京大北農(nóng)科技集團股份有限公司,北京 100080;3.華僑大學華僑大學先進碳轉化技術研究院,福建 廈門 361021)

目前世界范圍內(nèi)的飼料行業(yè)都在努力尋求新型、綠色、無公害的生物飼料生產(chǎn)方式,無抗微生物發(fā)酵飼料以其特有芳香味、提高動物適口性、降低抗營養(yǎng)因子、減少腹瀉以及調節(jié)腸道微生態(tài)平衡保障腸道健康等優(yōu)點已越來越廣泛地應用在飼料行業(yè)上[1-3]。利用復合微生態(tài)制劑發(fā)酵飼料原料開發(fā)高效、安全、穩(wěn)定的生物飼料對生豬養(yǎng)殖,尤其母仔豬飼養(yǎng)環(huán)節(jié)尤為重要。研究表明,發(fā)酵飼料中含有乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌等有益微生物,使飼料中抗營養(yǎng)因子水平顯著下降[4]。發(fā)酵飼料特有的濃郁酸香味,具有一定的誘食效果,能夠提高母仔豬采食量[5],調節(jié)腸道菌群平衡,維持腸道健康[6],能夠增強母仔豬免疫功能[7],提高動物的抗病力和生產(chǎn)性能[8-9]。胡新旭等[10]研究表明無抗發(fā)酵飼料能提高仔豬的生長性能,改善腸道菌群平衡,增強免疫能力和消化能力。近年來,一種基于高效呼吸袋生物發(fā)酵技術受到人們的廣泛重視,該技術的核心是利用一種呼吸膜發(fā)酵袋,使有益微生物在自然狀態(tài)下保持高活性生長代謝,巧妙地解決了微生物固態(tài)發(fā)酵散熱、厭氧控制,以及包裝、儲藏運輸、穩(wěn)定性等難題。而不同益生菌株之間的協(xié)同作用機制尚不清楚,如何利用多種益生菌復配發(fā)酵最大化提升飼料原料飼養(yǎng)價值有待考證。本試驗基于前期篩選出的乳酸菌和芽孢桿菌復合菌株,通過對接種量、發(fā)酵水分、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間等發(fā)酵工藝進行分析和優(yōu)化,研制了一種復合菌發(fā)酵飼料。同時,添加發(fā)酵飼料到母豬和仔豬日糧中,進行動物飼養(yǎng)試驗,研究該發(fā)酵飼料對母仔豬的生產(chǎn)性能影響,為母仔豬發(fā)酵飼料的開發(fā)和應用提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗菌株

芽孢枯草桿菌(BS-PCA)、植物乳桿菌KA、植物乳桿菌KC由漳州大北農(nóng)農(nóng)牧科技有限公司研發(fā)實驗室前期分離自豬腸道。

1.2 發(fā)酵飼料生產(chǎn)

根據(jù)公司依托的國家飼用微生物國家重點實驗室數(shù)據(jù)和發(fā)酵飼料研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗,復合菌發(fā)酵液由芽孢枯草桿菌(BS-PCA)、植物乳桿菌KA、植物乳桿菌KC種子液按照3∶1∶1組成,活菌數(shù)≥2×109CFU/mL。發(fā)酵原料為玉米、小麥粉和豆粕按照20∶60∶20組成混合發(fā)酵原料。動物試驗所用發(fā)酵飼料按照復合菌發(fā)酵液5.0%接種量、40%發(fā)酵水分、30～35℃發(fā)酵溫度、發(fā)酵3 d制備。

1.3 復合菌株工藝優(yōu)化評價

將復合菌發(fā)酵液按照不同濃度接種到發(fā)酵原料中,然后加入不同量的水調節(jié)發(fā)酵水分,在攪拌均勻后采樣轉入密封錫箔袋,放入培養(yǎng)箱發(fā)酵培養(yǎng),按要求采樣檢測指標。

固體發(fā)酵工藝參數(shù)優(yōu)化試驗設計見表1。

粗蛋白質和酸溶蛋白的測定:按照國家標準GB/T 6432—2018和GB/T 22492—2008。

總菌數(shù)量的測定:按照國家標準GB/T 13093—2006測定。

乳酸菌的測定:采用計數(shù)法測定。

pH值的測定:將1 g樣品溶于10 mL蒸餾水中,6 000 r/min離心5 min,測定上清液的pH值。

1.4 動物試驗

試驗選用健康、體況、胎次、預產(chǎn)期接近的妊娠母豬40頭,隨機分2個處理組,對照組飼喂基礎日糧,試驗組飼喂基礎日糧+10%的發(fā)酵飼料。試驗從母豬分娩當日開始,直至仔豬21日齡斷奶時結束。分娩5 d后自由采食,充分飲水。母豬基礎日糧組成及營養(yǎng)水平見表2。

表2 母豬基礎日糧組成及營養(yǎng)水平(風干基礎)

選擇健康、日齡和體重接近的21日齡斷奶仔豬100頭,隨機分為2個處理組,對照組飼喂基礎日糧,試驗組飼喂基礎日糧+10%的發(fā)酵飼料。

試驗從35日齡開始到57日齡結束,試驗期22 d。自由采食,充分飲水。仔豬基礎日糧組成及營養(yǎng)水平見表3。

表3 仔豬基礎日糧組成及營養(yǎng)水平(風干基礎)

1.5 測定指標及相關方法

1.5.1母豬生產(chǎn)性能

試驗期每天記錄母豬采食量,計算采食量,記錄試驗期始末背膘,計算母豬失重。母豬斷奶時記錄窩均斷奶數(shù)、窩均斷奶重及仔豬成活率。

3) 在特征上，主權和契約權源的縱向競合包含兩種不同屬性的協(xié)調權，兩者產(chǎn)生的法律和理論的依據(jù)都有差別，故而會存在明顯的順位。這表明在特定的情況下，契約權源下的協(xié)調權應該讓位并遵從于主權權源下的協(xié)調權，只是在何種情形或程度下才能體現(xiàn)并運用這一順位，需要進一步探討與分析。

1.5.2仔豬生長性能

試驗期間每天觀察仔豬的精神狀態(tài),每天記錄采食量,試驗期始末稱重,計算采食量、平均日增重和料重比;每天記錄腹瀉和死亡情況,計算腹瀉率和死淘率。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)經(jīng)Microsoft Excel 2013作初步處理,用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析,試驗結果以“平均值±標準差”表示,P<0.05為差異顯著,P<0.01為差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 不同發(fā)酵參數(shù)對發(fā)酵飼料品質的影響

發(fā)酵前飼料產(chǎn)品品質見表4。

表4 發(fā)酵前飼料產(chǎn)品分析

由表5可知,不同接種量發(fā)酵后,飼料粗蛋白質含量無顯著差異;7.5%接種量時,飼料細菌總數(shù)和乳酸菌數(shù)顯著高于其他兩組;5.0%接種量時,細菌總數(shù)和乳酸菌數(shù)高于低接種量組,而低于高接種量組;7.5%和5%接種量的酸溶蛋白含量顯著高于2.5%接種量。

表5 不同接種量對發(fā)酵飼料品質的影響

由表6可知,不同發(fā)酵水分,飼料粗蛋白質含量無顯著差異;發(fā)酵水分為40%時,乳酸菌數(shù)顯著高于其他兩組;40%和50%發(fā)酵水分的pH值顯著低于30%發(fā)酵水分的pH值;酸溶蛋白含量,40%和50%發(fā)酵水分顯著高于30%發(fā)酵水分。

表6 不同發(fā)酵水分對發(fā)酵飼料品質的影響

由表7可知,發(fā)酵溫度對粗蛋白質含量無明顯影響。發(fā)酵溫度為35℃時,乳酸菌數(shù)量顯著高于其他兩組,發(fā)酵溫度35℃時,乳酸菌數(shù)量顯著高于發(fā)酵溫度25℃;發(fā)酵溫度35℃和30℃,pH值顯著降低;酸溶蛋白含量,發(fā)酵溫度35℃顯著高于其他兩組。

表7 不同溫度對發(fā)酵飼料品質的影響

由表8可知,隨著發(fā)酵時間的增加,粗蛋白質含量有略微增加。發(fā)酵3 d以上的乳酸菌數(shù)量和酸溶蛋白含量顯著高于發(fā)酵1 d,pH值顯著低于發(fā)酵1 d。

表8 不同發(fā)酵時間對發(fā)酵飼料品質的影響

2.2 發(fā)酵飼料對母仔豬生產(chǎn)性能的影響

由表9可知,發(fā)酵飼料可顯著提高斷奶窩重和斷奶均重,提高仔豬增重和斷奶成活率;此外,發(fā)酵飼料還顯著提高母豬平均日采食量,降低母豬泌乳期掉膘情況。表明發(fā)酵飼料可以提高母豬泌乳量,提高母豬采食量,降低料重比。

表9 發(fā)酵飼料對母豬生產(chǎn)性能的影響

由表10可知,試驗組仔豬的日采食量較對照組略有提高,但差異不顯著(P>0.05),與對照組相比,發(fā)酵飼料組可顯著提高日增重,降低飼料料重比(P<0.05)。同時,發(fā)酵飼料還能提高仔豬成活率,顯著降低仔豬腹瀉率(P<0.05)。

表10 發(fā)酵飼料對仔豬生長性能的影響

3 討論

3.1 不同工藝條件對復合菌株發(fā)酵的影響

本試驗通過優(yōu)化接種量、發(fā)酵水分、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間等對發(fā)酵工藝進行了優(yōu)化和分析,建立了一套優(yōu)化發(fā)酵工藝,發(fā)酵飼料中乳酸菌數(shù)量>109CFU/g。本研究將這3株益生菌用于高效呼吸袋發(fā)酵,通過優(yōu)化發(fā)酵參數(shù),研制了一種母仔豬功能性發(fā)酵飼料。本試驗中,飼料經(jīng)芽孢枯草桿菌(BS-PCA)、植物乳桿菌KA和植物乳桿菌KC組成的復合菌發(fā)酵后,粗蛋白質含量略有提高。任莉等[11]、馬文強等[12]研究表明,豆粕經(jīng)過發(fā)酵后粗蛋白質和粗脂肪含量都有上升的趨勢,劉劍飛[13]報道,豆粕經(jīng)復合菌發(fā)酵后,粗蛋白質含量達到53.5%?？赡苁且驗槲⑸锬軐暳显现械姆堑鞍椎?、培養(yǎng)基中的無機氮及抗營養(yǎng)因子等各種物質分解利用合成自身高質量的菌體蛋白[14];也可能是因為在發(fā)酵過程中微生物生長代謝消耗了部分有機物使粗蛋白質相對含量增加[15]。低溫發(fā)酵(25℃)明顯影響了微生物的繁殖,致使乳酸菌減少、pH較高和酸溶蛋白較低。30℃與35℃發(fā)酵相比較,乳酸菌都已達到較高的水平,但酸溶蛋白含量35℃發(fā)酵比30℃發(fā)酵更高。發(fā)酵時間對產(chǎn)品品質有顯著的影響,在細菌總數(shù)、乳酸菌數(shù)、酸溶蛋白含量比較明顯。綜上所述,本試驗以5.0%接種量、40%發(fā)酵水分、30～35℃發(fā)酵溫度、發(fā)酵3 d較為合適。

3.2 發(fā)酵飼料對母仔豬生產(chǎn)性能的影響

研究表明,由乳酸菌、芽孢桿菌和酵母菌組成的發(fā)酵飼料中含有大量的乳酸菌,還有代謝產(chǎn)生的蛋白酶、淀粉酶和纖維素酶,可以增加飼料的適口性,提高動物消化能力,有利于提高動物的生長性能[16-17]。多菌種復合發(fā)酵飼料,不僅能快速增菌和產(chǎn)酸,加快發(fā)酵進程,而且可以豐富飼料中的代謝產(chǎn)物,提高發(fā)酵品質,有望成為未來發(fā)酵飼料的發(fā)展趨勢[18-19]。研究表明,生物發(fā)酵飼料能提高仔豬的采食量、生長性能和飼料利用率,降低腹瀉率。胡新旭等[10]利用枯草芽孢桿菌、乳酸桿菌和釀酒酵母發(fā)酵生產(chǎn)的生物飼料飼喂9.5 kg左右的仔豬,結果表明,與對照組相比,20%發(fā)酵飼料組仔豬日增重提高6.37%,料重比降低5.54%,腹瀉率顯著降低63.63%。蔣載陽、董佳琦、隋潔等[20-22]研究表明母豬飼料中添加發(fā)酵飼料可以顯著提高仔豬斷奶重和仔豬平均日增重。朱原、陳婷等[23-24]研究表明,復合益生菌發(fā)酵飼料能使腸道有益菌群數(shù)量增加、有害菌群數(shù)量下降,提高了腸道健康水平。本研究中,飼喂生物發(fā)酵飼料母豬采食量顯著上升,仔豬斷奶窩重和斷奶均重顯著提高;仔豬飼喂生物發(fā)酵飼料使仔豬的采食量有所上升,日增重顯著提高,料重比與腹瀉率顯著降低,與上述研究結果一致。表明芽孢枯草桿菌(BS-PCA)、植物乳桿菌KA和植物乳桿菌KC組成的復合發(fā)酵飼料可以顯著提高母豬和仔豬的生產(chǎn)性能。究其原因,飼料經(jīng)生物發(fā)酵后理化性質發(fā)生了改變,小肽含量明顯上升,可顯著改善母仔豬對養(yǎng)分的消化率和飼料利用率,從而提高了其各項生長性能指標。

4 結論

利用芽孢枯草桿菌(BS-PCA)、植物乳桿菌KA和植物乳桿菌KC組成復合菌發(fā)酵生產(chǎn)生物飼料,乳酸菌數(shù)量顯著上升,pH值顯著下降,粗蛋白質含量略有提高,其營養(yǎng)價值明顯提升。母仔豬飼料中添加10%的該發(fā)酵飼料可以顯著提高母豬和仔豬的生產(chǎn)性能。