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乳酸菌对固态饲料发酵效果的影响

2021-06-01 09:57:58      点击:

摘要:研究在固态饲料发酵过程中,添加乳酸菌对饲料的水分、气味、松散度,以及酵母和黑曲霉生长的影响。在发酵24h时添加乳酸菌,比在初始发酵时添加效果要好,饲料的气味、松散度、酵母数、蛋白含量均较高。


生物饲料是指通过发酵工程、酶工程、蛋白质工程等生物工程技术开发的产品,生物饲料包括发酵饲料,其中发酵饲料是通过微生物自身的代谢活动,将植物性、动物性和矿物性物质中的抗营养因子分解或转化,产生更能被畜禽采食、消化、吸收且无毒害作用的饲料。发酵饲料具有众多优点,其中最突出的优点是为动物提供额外益生菌,从而达到调节肠道菌群,维持肠道健康,预防疾病的目的。

固态发酵饲料常选用的益生菌菌种有乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌和小型丝状真菌等。国内开发和利用的益生菌主要是乳酸菌类。乳酸菌是一大类的革兰氏阳性细菌,无芽袍,杆菌或球菌,乳酸菌可以增强动物体免疫力。降低发酵饲料的酸度,增加饲料适口性。

固态发酵饲料过程中,乳酸菌急剧增殖,乳酸大量产生,迅速降低体系pH,抑制其他细菌的活动,减少贮藏过程中干物质和营养物质的损失。乳酸菌固态发酵饲料产酸条件非常重要,直接影响发酵周期与发酵饲料的品质。

饲料经乳酸菌发酵后,淀粉和蛋白质等大分子物质转化成葡萄糖、氨基酸和肽类等小分子物质,缩短了消化、转化反应链,使各种有效成分能迅速、高效地被吸收利用,在采食量增加的同时,饲料转化效率也得到提高。

大量研宄表明,饲用发酵饲料可以显著提高畜禽动物的生产性能、养分表观消化率与免疫性能。乳酸菌固态发酵饲料,富含乳酸菌、有机酸、天然抑菌物质与酸香风味物质,体外发酵无污染、低成本、低风险,体内应用因发酵预消化而有利于动物采食消化吸收,因益生菌的定植与有机酸的调节而抑制有害菌,提高机体免疫性能,是目前研宄较多的一种替代抗生素的饲养策略。随着动物饲养与饲料生产的逐渐规模化规范化,乳酸菌固态发酵饲料一定会有更大更广阔的应用潜力。

本文以木薯酒糟为原料,在固态饲料发酵过程中,添加乳酸菌对饲料的水分、气味、松散度,以及酵母和黑曲霉生长的影响。

1 材料和设备

1.1 材料

木薯酒糟(广西某生物质能源有限公司提供)、尿素、豆粕(购买自市场)。

1.2 设备仪器

250mL三角瓶3个;

500mL三角瓶5个;

1000mL三角瓶5个;

天平;摇床;恒温培养箱;灭菌锅;烘箱;电炉;凯氏定氮仪;超净工作台;水分测定仪等。

2 实验方法

2.1 菌种的培养

2.1.1 黑曲霉F1培养方法

(1)菌种活化:配制麸皮培养基,250mL三角瓶中装50g,灭菌冷却至至25 ℃,接斜面菌种3~4环,33℃培养至黑曲霉孢子数1亿个/g(约培养4~5d)。

(2)一级放大培养:配制麸皮培养基1瓶,0.5L三角瓶中装100g,灭菌冷却至25℃,接种黑曲霉活化孢子1%,35℃培养至黑曲霉孢子数1亿个/g(约培养4d)。

(3)二级放大培养:取废醪液200g,添加1%麸皮,装至500mL三角瓶中,接一级菌种1%,35℃,摇床180rpm培养3d,获得黑曲霉菌液(纤维素酶活达到120U/mL)。

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2.1.2 酵母Z4培养方法

(1)一级放大培养:配制YPD液体培养基,500mL三角瓶装200g,灭菌冷却至室温后,接活化菌种3~4环,35℃,160rpm,摇床培养至酵母数2亿个/mL。

(2)二级放大培养:取培养液200g,添加20%糖化醪和0.3%尿素(按糖化醪量算)后,装至500mL三角瓶中,接一级菌种5%,35℃,160rpm,摇床培养至酵母数>1亿个/mL。

(3)一代酵母泥菌种:取清液1L,分装2瓶,每个1000mL三角瓶装500g,接二级菌种5%,35℃,160rpm,摇床培养1d。发酵结束,将菌液放到1L量筒中静置分层3h,倒掉3/4上清液,获得一代酵母泥菌种250g,酵母数>1亿/mL。

(4)二代酵母泥菌种:取清液1L,分装2瓶,每个1000mL三角瓶装500g,接种一代酵母泥菌种5%,35℃,160rpm,摇床培养1d。发酵结束,将菌液放到1L量筒中静置分层3h,倒掉3/4上清液,获得二代酵母泥菌种250g,酵母数>1亿/mL。

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2.1.3 乳酸菌的培养方法

(1)配置MRS液体培养基1瓶,500mL三角瓶中装200g。

(2)接10%新鲜酸奶至MRS液体培养基中,35℃,静置培养1d。

(3)培养结束,采用MRS固体培养基涂板法,在35℃,培养3d,计数菌落数。


2.2 固体饲料发酵实验


按照不同的乳酸菌添加方式分别制备4种固体饲料进行同步发酵实验,在发酵过程中观察饲料的变化情况,进行比较,发酵结束后检测饲料的水分、蛋白含量。发酵工艺如图3

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2.2.1 饲料样品的发酵(1#样品)

取新鲜湿糟(水分约70%)500g放入发酵塑料盒中,添加8%豆粕,1.8%尿素,磷酸二氢钾0.05%,1%的黑曲霉F1菌液和5%的二代酵母泥菌液,添加1%的乳酸菌菌液,搅拌均匀,35℃,培养2d(辅料添加比例及接种量按湿糟的绝干重计)。


2.2.2 饲料样品的发酵(2#样品)


取新鲜湿糟(水分约70%)500g放入发酵塑料盒中,添加8%豆粕,1.8%尿素,磷酸二氢钾0.05%,添加1%的黑曲霉F1菌液和5%的二代酵母泥菌液,搅拌均匀,35℃,培养24h。发酵24h后,添加1%的乳酸菌菌液,搅拌均匀,装入密封塑料袋,35℃,厌氧发酵1d(辅料添加比例及接种量按湿糟的绝干重计)。


2.2.3 饲料样品的发酵(3#样品)


取新鲜湿糟(水分约70%)500g放入发酵塑料盒中,添加8%豆粕,1.8%尿素,磷酸二氢钾0.05%,添加1%的黑曲霉F1菌液和5%的二代酵母泥菌液,搅拌均匀,35℃,培养24h。发酵24h后,添加1%的乳酸菌菌液,搅拌均匀,35℃,好氧发酵1d(辅料的添加比例及接种量按湿糟的绝干重计)。


2.2.4 饲料样品的发酵(4#样品)


取新鲜湿糟(水分约70%)500g放入发酵塑料盒中,添加8%豆粕,1.8%尿素,磷酸二氢钾0.05%,添加1%的黑曲霉F1菌液和5%的二代酵母泥菌液,搅拌均匀,35℃,发酵培养48h(辅料的添加比例及接种量按湿糟的绝干重计)。发酵24h、48h时,搅拌物料,并观察黑曲霉、酵母生长情况,及物料的水分、气味变化。发酵结束,检测粗蛋白、乳酸菌菌数、pH。

2.3 检测方法


水分:快速水分测定仪法。

蛋白质:采用凯氏定氮法(参照国标GBT6432-1994)。


2.4 检测结果及分析


四种样品的发酵情况见表1。

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为数据进行结果分析。整理如表1。

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实验结果表明:

(1)发酵初始时添加1%的乳酸菌,并进行好氧发酵(1#样品):

发酵过程,木薯渣蛋白 16.54%,物料水分维持在 56% 左右,没有发现霉菌菌丝大量生长,物料pH4.5-5.5;发酵24h,有淡淡的霉味,酵母数达10亿个/g;发酵48h,物料结块,没有乳酸味,乳酸菌未检出,酵母数达16亿个/g,产品蛋白24.79%,较原来提高了49.88%。

(2)发酵24h后添加1%的乳酸菌,并进行厌氧发酵(2#样品):

发酵过程,木薯渣蛋白16.54%,物料水分维持在56%左右,没有发现霉菌菌丝大量生长,物料pH4.5-5.5;发酵24h,有淡淡的霉味,酵母数达14亿个/g;发酵48h,物料松散且有明显乳酸味,乳酸菌数6亿个/g,酵母数达16亿个/g,产品蛋白25.81%,较原来提高了56.04%。

(3)发酵24h后添加1%的乳酸菌,并进行好氧发酵(3#样品):

发酵过程,木薯渣蛋白16.54%,物料水分维持在56%左右,没有发现霉菌菌丝大量生长,物料pH4.5-5.5;发酵24h,有淡淡的霉味,酵母数达14亿个/g;发酵48h,物料轻微结块,有轻微乳酸味,乳酸菌数3亿个/g,酵母数10亿个/g,产品蛋白27.68%,较原来提高了67.35%。

(4)发酵过程中没有添加乳酸菌,并进行好氧发酵(4#样品):

发酵过程,木薯渣蛋白 16.54%,物料水分维持在 56% 左右,没有发现霉菌菌丝大量生长,物料pH4.5-5.5;发酵24h,有淡淡的霉味,酵母数达14亿个/g;发酵48h,物料结块,没有乳酸味,乳酸菌未检出,酵母数5.8亿个/g,产品蛋白24.6%,较原来提高了48.73%。

将表1所述实验数据画成折线图以便于分析,得图1。

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由图1可知,物料粘度随淀粉比例的增加而增大,相同的温度和剪切速率下,淀粉比例越大物料粘度越大,且淀粉比例大于15%时,粘度随淀粉比例变化速度加快。

3 结论


综上所述,发酵过程,木薯渣蛋白16.54%,物料水分维持在56%左右,没有发现霉菌菌丝大量生长,物料pH4.5-5.5;发酵结束,添加乳酸菌的样品蛋白提高率为 50% 以上,较空白样(48.73%)高,酵母数都高于空白样,且发酵24h添加乳酸菌的样品,物料较疏松,乳酸菌数较多,有乳酸清香味,霉味较淡。

4 结论


通过本实验分析,餐厨垃圾经初步固液分离后,淀粉比例对固液分离剩余物的粘度起到很大作用,比例大于15%时现象尤为显著。所以,在餐厨垃圾固液分离剩余物的处理中,可通过适当降低浆料中淀粉比例以降低其粘度,提高固液分离效率及剩余物的处理效率。

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