不同菌株发酵沙棘果渣、沙棘叶、沙棘籽渣营养成分变化的研究

2016-01-10戚晓舟宋晨光高锦明王高学

饲料工业 2016年7期

■戚晓舟宋晨光凌飞高锦明王高学

（1.西北农林科技大学动物科技学院，陕西杨凌 712100；2.西北农林科技大学理学院，陕西杨凌 712100）

畜牧业是中国北方许多省区的支柱产业，但是，由于饲料严重不足，长期以来限制了畜牧业的正常发展。因此，开发饲料资源，寻找代用品，也是我国农业实施可持续发展策略的迫切需要。

沙棘(Hippophae rhamnoides Linn)是近年来在中国北方地区广为栽培的一种优良灌木树种，它不仅适应性强，能生长在干旱贫瘠之地，而且枝叶、果实营养价值丰富，作为饲料开发的潜力很大[1]。研究表明，沙棘叶是一种营养物质种类多。含量丰富、营养价值高的优质畜禽饲料资源[2-3]。有研究人员对沙棘叶、渣的毒理学特性作了试验,结果表明，长期饲喂动物安全可靠，无蓄积性毒害，对畜禽的生长、生产性能具有不同程度的促进作用[4]。刘绪川等[4-5]的研究表明，鸡添加3%～5%的沙棘叶,可提高产蛋率8.7%～11.3%,并使蛋黄色泽明显变深,胆固醇含量降低。马三保[6]研究表明，沙棘枝叶比小麦秸、玉米秸、大豆秸和苜蓿草粉的干物质降解率有明显的提高，超过了其它秸秆、饲草的降解水平，因此沙棘叶作为一种粗纤维饲料，提高了其粗纤维的利用率。研究表明，沙棘果渣对畜禽的生长和生产性能的提高具有不同程度的促进作用，能提高饲料利用率和蛋黄胡萝卜素含量，并具有降低胆固醇、促进免疫器官生长发育的功能[2，7]。然而目前对发酵后沙棘果渣、沙棘叶的营养成分的分析研究较少。

本试验以沙棘果渣，沙棘叶，沙棘籽渣为试验材料，通过利用不同菌种，在一定条件下对其进行发酵，探讨发酵对沙棘果渣、沙棘叶、沙棘籽渣营养成分变化的影响，为其饲料化高效利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验菌株

黑曲霉（A.niger）、木霉（T.viride）、毛霉（Mucoraceae）、枯草芽孢杆菌（B.subtilis）、酒酵母(S.cerevisine)，由西北农林科技大学来航线教授赠送。

1.1.2 试验原料

沙棘果渣、沙棘籽渣、沙棘叶由西北农林科技大学理学院高锦明教授提供。

1.1.3 培养基

普通肉汤培养基：牛肉浸膏3～5 g、蛋白胨10 g、磷酸氢二钾0.5 g、氯化钠5 g、蒸馏水1 000 ml，pH值7.2～7.4，121 ℃灭菌20 min。

YPD培养基：1%酵母膏、2%蛋白胨、2%葡萄糖。A液：溶解10 g酵母膏，20 g蛋白胨于900 ml水中，121℃灭菌20 min；B液：于100 ml水中溶解20 g葡萄糖，121℃灭菌20 min。在无菌环境下将A、B液混匀。

PDA培养基：马铃薯200 g、葡萄糖20 g、琼脂20 g、蒸馏水1 000 ml。将马铃薯去皮切成小块，于锅中加水1 000 ml煮沸0.5 h，用双层纱布过滤，取其滤液加糖及琼脂完全溶解后加水补充至1 000 ml，pH值自然，121℃灭菌20 min。

1.2 试验方法

1.2.1 菌种的扩大培养

枯草芽孢杆菌：将100 μl菌种接到100 ml普通肉汤液体培养基，37℃恒温摇床（180 r/min）培养8 h。

酒酵母：将100 μl液体菌种接到YPD培养基，30℃恒温摇床（180 r/min）培养8 h。

黑曲霉、木霉、毛霉：将斜面上保种的菌丝接种到PDA固体培养基，28℃恒温培养箱培养72 h。

1.2.2 种子液的制备

枯草芽孢杆菌、酒酵母：取一定量扩大后的液体菌种分别接到新的培养基，按上述条件分别培养，并用血球计数板计数，使菌液浓度达到108cfu/ml。

黑曲霉、木霉、毛霉：将扩大培养的霉菌用无菌水冲洗到已灭菌的50 ml离心管中，制备成孢子悬浮液，并用血球计数板计数。

1.2.3 固态发酵

分别取500 g的沙棘果渣、沙棘籽渣、沙棘叶，按照80%的料水比与水混匀后分别装入聚丙烯袋中，121℃高压灭菌25 min。待发酵原料降至室温后，接种种子液，其中沙棘果渣接种黑曲霉、木霉、毛霉；沙棘叶接种黑曲霉、木霉、枯草芽孢杆菌、酒酵母；沙棘籽渣接种黑曲霉、木霉、毛霉、枯草芽孢杆菌、酒酵母，接种量为5%，接种后置于35℃发酵72 h。发酵结束后，样品55℃烘干并粉碎。

1.3 测定方法

粗蛋白用定氮仪（瑞典特卡托，FOSS-2300）测定；氨基酸用全自动氨基酸分析仪（日本日立，L-8900）测定；蛋白酶含量按中华人民共和国国家标准GB-T 28715—2012测定；

纤维素酶含量按中华人民共和国国家标准NY/T 912—2004测定。

1.4 数据处理

试验结果使用SPSS18.0统计软件，Duncan's多重比较检验均值的差异显著性,当P＜0.05时，表示差异显著，结果用“平均值(x)±标准差(SD)”表示，用 Excel 2003进行图表分析。

2 结果与分析

2.1 粗蛋白含量的变化

经不同菌种发酵后的沙棘果渣、沙棘籽渣、沙棘叶粗蛋白含量的变化见图1。

从图1可以看出，发酵前各原料的粗蛋白含量依次为：沙棘籽渣＞沙棘叶＞沙棘果渣；经发酵后，沙棘果渣粗蛋白含量与对照组相比提高6.5%～13.31%，其中以黑曲霉和木霉提高较为显著（P＜0.05），分别提高了13.31%和11.73%；沙棘籽渣经发酵后与对照组相比提高0.69%～8.07%，其中经黑曲霉、毛霉、酒酵母发酵后含量增加显著（P＜0.05），分别增加了5.94%、8.07%、6.11%；沙棘叶经发酵后粗蛋白含量有上升趋势，与对照组相比提高了5.94%～22.56%，其中经黑曲霉、木霉发酵后分别提高了22.56%，12.98%，差异显著（P＜0.05）；经枯草芽孢杆菌发酵后的沙棘籽渣和沙棘叶粗蛋白含量都有提高趋势，但不明显。

2.2 不同菌种发酵对蛋白酶含量变化的影响(见图2)

图1 不同菌种发酵沙棘果渣、沙棘籽渣、沙棘叶粗蛋白质含量变化

图2 不同菌种发酵沙棘果渣、沙棘籽渣、沙棘叶蛋白酶含量变化

由图2可知，经不同菌种发酵后各发酵产物中蛋白酶含量与对照组相比都有不同程度的提高：沙棘果渣提高了68.63%～741.17%；沙棘籽渣提高了16.28%～769.76%；沙棘叶提高了7.55%～35.22%，其中经黑曲霉发酵后的沙棘果渣和沙棘籽渣蛋白酶含量有明显的上升，分别较对照提高了741.17%和769.76%，差异显著（P＜0.05），沙棘叶提高了35.22%，差异显著（P＜0.05）；经木霉、毛霉发酵后的沙棘籽渣分别提高了90.70%、93.02%，差异显著（P＜0.05）；而经枯草芽孢杆菌和酒酵母发酵后的沙棘籽渣和沙棘叶蛋白酶含量有提高趋势但不明显。

2.3 不同菌种发酵对纤维素酶含量变化的影响

图3 不同菌种发酵沙棘果渣、沙棘籽渣、沙棘叶纤维素酶含量变化

从图3可以看出，经不同菌种发酵后，不同的发酵样品纤维素酶含量变化不一样。沙棘叶在发酵后纤维素酶含量与对照比提高了219.69%～552.33%，差异显著（P＜0.05），其中经木霉发酵后提高最明显；沙棘果渣经发酵后纤维素酶含量提高了1.04%～3.04%，经木霉发酵后与对照组相比提高3.04%，差异显著（P＜0.05）；而沙棘籽渣在发酵后纤维素酶含量与对照组相比有所降低。

2.4 不同菌种发酵对氨基酸含量变化的影响(见表1)

从表1我们可以看出，沙棘果渣经黑曲霉、木霉发酵后，氨基酸变化不是特别明显，其中经黑曲霉发酵后沙棘果渣缬氨酸、蛋氨酸较对照提高明显，分别提高16%、30%；经木霉发酵后的缬氨酸、蛋氨酸较对照分别提高15%、37%，增加比较明显；而酪氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸经黑曲霉、木霉发酵后含量有所降低；经毛霉发酵后的沙棘果渣氨基酸总量较对照有所提高，其中脯氨酸、丙氨酸、胱氨酸、蛋氨酸较对照有明显提高，分别提高19%、16%、30%、134%。

由表2可知，经毛霉发酵后的沙棘籽渣氨基酸总量较对照提高了34.25%，其中天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、胱氨酸、蛋氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸较对照提高明显，都在40%以上；而经黑曲霉、木霉发酵后氨基酸总量较对照有所下降；枯草芽孢杆菌、酒酵母发酵后的沙棘籽渣氨基酸总量变化不明显，枯草芽孢杆菌发酵后苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、丙氨酸有不同程度的提高；酒酵母发酵后异亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸、天冬氨酸含量有不同程度的提高。

表1 不同菌种发酵沙棘果渣氨基酸含量的变化（%）

表2 不同菌种发酵沙棘籽渣氨基酸含量的变化（%）

表3 不同菌种发酵沙棘叶氨基酸含量的变化（%）

由表3数据分析可知，经不同菌种发酵沙棘叶后，氨基酸总量都有不同程度的提高；木霉、黑曲霉发酵后氨基酸总量较对照组提高明显，其中苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、组氨酸较对照组提高明显，都在20%以上；沙棘叶经枯草芽孢杆菌、酒酵母发酵后蛋氨酸含量较对照组提高明显，其中酒酵母发酵后苏氨酸、谷氨酸、甘氨酸、缬氨酸等提高在10%以上。

3 讨论

沙棘果渣、沙棘籽渣、沙棘叶发酵前粗蛋白含量依次为：沙棘籽渣＞沙棘叶＞沙棘果渣，此结果与马养民等[8]、王翔飞[9]、阮成江[2]试验结果相一致。经发酵后，各样品粗蛋白含量都有提高，这可能与发酵用微生物本身含有的菌体蛋白有关；其中经黑曲霉发酵后提高差异显著，笔者认为，这可能是由于黑曲霉可以将样品中的非蛋白氮转化成蛋白氮，从而提高了粗蛋白含量。严鹤松等[10]在利用黑曲霉发酵豆粕时，粗蛋白含量较发酵前提高了38.23%。刘忠元[11]研究黑曲霉发酵玉米秸秆的优化条件，产物分析表明，发酵3 d和6 d后粗蛋白含量与对照样品中粗蛋白含量提高差异显著。这些结果虽然在粗蛋白提高量上与本试验不同，但都存在提高的趋势，这一点与本试验的结果基本一致。

黑曲霉是食品工业上重要的发酵用菌，可产生蛋白酶、淀粉酶、果胶酶等。在本试验中，经黑曲霉发酵后的样品蛋白酶含量都有显著提高，特别是沙棘果渣和沙棘籽渣；蛋白酶能将沙棘中的大分子蛋白质分解成低分子的小肽，改善沙棘的营养品质，提高在饲料工业中的利用率和转化率。王文娟等[12]在黑曲霉发酵豆粕产蛋白酶活性的研究中发现经发酵后的蛋白酶较对照有所提高。吴宝昌等[13]报道，经发酵后的豆粕蛋白酶含量有不同程度的提高。肖雷等[14]在研究影响黑曲霉产糖化酶和蛋白酶的主要营养因素时，指出以不同培养基发酵后的样品蛋白酶含量有不同程度的提高。这些结果都与本试验的结果相一致。

沙棘果渣、沙棘籽渣、沙棘叶经发酵后苏氨酸、谷氨酸、丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸有明显的提高，其中苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸是必需氨基酸，对促进生长，进行正常代谢、维持生命提供物质基础；谷氨酸是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义，同时是人和动物的重要营养物质。因此沙棘经发酵后可以改善其营养品质，提高利用价值。