益生菌发酵香草配合饲料工艺参数的选择及品质评定

董改香，张勇刚，张 渊，苏晓菲，张建旺

（1.朔州职业技术学院，畜牧兽医研究所，山西 朔州 036002；2.山西省右玉县鸿福农牧场，右玉 037200；3.山西省畜牧兽医学校，太原 030024）

益生菌发酵香草配合饲料工艺参数的选择及品质评定

董改香1，张勇刚1，张 渊2，苏晓菲3，张建旺1

（1.朔州职业技术学院，畜牧兽医研究所，山西 朔州 036002；2.山西省右玉县鸿福农牧场，右玉 037200；3.山西省畜牧兽医学校，太原 030024）

益生菌发酵香草配合饲料是采用益生菌对加有适量葫芦巴-地椒全草香料的配合饲料进行固态发酵后的产物。为探讨单菌发酵、双菌联合发酵以及有无香料、不同发酵温度、水分梯度和发酵时间等因素对发酵配合饲料品质的影响。试验分为5个组，均以无菌水调节发酵水分，接入适量菌种，混合均匀后置于10 L发酵罐中进行发酵，按要求取样检测。结果表明：双菌联合发酵、香料、发酵时间、温度、水分含量对发酵后的饲料品质有明显影响。选择适当的发酵参数，可有效提高饲料的粗蛋白、益生菌数量和游离氨基酸含量，同时降低粗纤维、粗灰分、pH值以及霉菌数量。该试验中，最佳的发酵工艺参数为：添加葫芦巴-地椒全草香料、双菌联合发酵、发酵水分30%、发酵温度37℃和发酵时间为72 h。

益生菌；发酵；香料；配合饲料；工艺参数；品质评定

益生菌发酵配合饲料是我国新近兴起的一种优质牧草生产加工技术的产物，是一种新型开发利用的饲料资源［1］，这种新兴产物不仅可有效解决“人畜争粮”矛盾，同时也可提高反刍家畜的生产性能和畜产品品质，充分利用农副产品和青绿饲料，这对于打造纯天然畜产品加工产业链、增加农民收入提供了广阔的发展空间。

本试验采用益生菌（植物乳杆菌和发酵乳杆菌）对配合饲料（由青莜麦、草玉米、紫花苜蓿、玉米、豆粕、胡麻饼和矿物质组成）再加上适量葫芦巴-地椒全草香料进行固体发酵成为益生菌发酵香草配合饲料，研究过程中采用不同试验以确定其发酵饲料的配伍和发酵过程的工艺参数［2］，旨在研制最佳品质的益生菌发酵配合饲料。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 配合饲料 配合饲料配方为：青莜麦27%、草玉米27%、紫花苜蓿27%、玉米（1级）10%、豆粕（2级）5%、胡麻饼（2级）3%、矿物质1%。

1.1.2 香料 葫芦巴-地椒全草香料：以葫芦巴青苗、地椒和米醋为原料，采用笼蒸、日晒工艺得到纯天然植物全草香料。

1.1.3 菌株 植物乳杆菌：分离自健康羔羊瘤胃内容物；发酵乳杆菌：分离自国内优质酸奶产品。

1.1.4 培养基 MRS培养基、TPY培养基+0.4%低聚果糖、LAB培养基、高层半固体培养基和PDA培养基。

1.1.5 试验分组设计 试验分为5个组，分别为Ⅰ组：空白对照组，即配合饲料组；Ⅱ组：配合饲料+香料组；Ⅲ组：配合饲料+香料+植物乳杆菌组；Ⅳ组：配合饲料+香料+发酵乳杆菌组；Ⅴ组：配合饲料+香料+植物乳杆菌+发酵乳杆菌组。

1.2 方法

5个试验组分别以无菌水调节发酵水分，接入适量菌种（活菌数≥2.0×108cfu/mL），混合均匀后置于10 L发酵罐中进行发酵，按要求取样检测。

1.2.1 香料对发酵饲料的影响 在发酵水分30%、发酵温度37℃、发酵时间72 h条件下，Ⅰ、Ⅱ组不接菌，Ⅲ组接入5%植物乳杆菌，Ⅳ组接入5%发酵乳杆菌，Ⅴ组接入2.5%植物乳杆菌+2.5%发酵乳杆菌，感官评定发酵饲料的品质，测定发酵饲料中霉菌含量。

1.2.2 发酵温度的选择 按照接菌量5%（双菌联合发酵各占2.5%），发酵时间72 h，发酵水分30%的条件均匀混合预发酵饲料，分别选择30℃、37℃和42℃三个温度参数进行发酵。检测发酵饲料中粗蛋白、粗纤维的含量。

1.2.3 发酵水分的选择 按照发酵温度37℃、接菌量5%（双菌联合发酵各占2.5%），发酵时间72 h，水分分别为20%、30%和40%三个发酵水分梯度，测定发酵饲料中粗蛋白、粗纤维、益生菌数及霉菌数。

1.2.4 发酵时间的选择 将5个试验组按照发酵水分30%、发酵温度37℃、接菌量5%（双菌联合发酵各占2.5%）的条件均匀混合预发酵饲料，分别选择24、72和120 h三个发酵时间段，感官评定发酵饲料的品质，测定发酵饲料中粗纤维、粗蛋白、粗灰分、pH值、游离氨基酸及干物质回收率。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 感官评定 主要从发酵饲料的气味、手感、外观颜色上进行评定。

1.3.2 粗纤维、粗蛋白、粗灰分 粗纤维测定方法采用范氏分析法；粗蛋白采用凯氏定氮法；粗灰分采用国家标准GB/T 6438—2007。

1.3.3 益生菌数、霉菌数、干物质回收率 益生菌数采用马向前等［3］的植物乳杆菌和乳酸菌的一种简便快速计数法测定。霉菌数量采用国家技术监督局GB/T13092—1991标准检测。干物质回收率采用饲料发酵前后和干物质含量计算。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2010和SPSS 21.0统计软件进行单因素方差分析和相关性分析，结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 香料对发酵饲料的影响

从图1可知，Ⅱ组添加香料后霉菌的含量显著低于Ⅰ组，表明香料对发酵饲料具有很强的防霉变作用，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组的霉菌含量与Ⅱ组相比又有降低，说明其中香料起到很大作用外，植物乳杆菌和发酵乳杆菌也有一定程度抑制霉菌的作用，Ⅴ组中霉菌含量最低，这也充分说明了双菌联合发酵防饲料霉变效果更佳。感官评定结果表明，Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ组发酵饲料柔软鲜嫩、香味扑鼻，具有明显的酸香味。

图1 香料对发酵饲料中霉菌含量的影响

2.2 温度对发酵饲料的影响

从表1可知，温度在30℃时，Ⅰ、Ⅱ组发酵饲料中的粗蛋白含量显著低于其他各组（P<0.05），但粗纤维各组之间差异均不显著（P>0.05）。37℃时，Ⅰ、Ⅱ组粗蛋白含量极显著低于其他各组（P<0.01），Ⅲ、Ⅳ组也极显著低于Ⅴ组（P<0.01）；Ⅰ、Ⅱ组粗纤维含量极显著高于其他各组（P<0.01），Ⅲ、Ⅳ组也极显著高于Ⅴ组（P<0.01），Ⅲ组与Ⅳ组间差异不显著（P>0.05）。42℃时，各组间粗纤维含量差异均不显著（P>0.05），但粗蛋白含量Ⅰ、Ⅱ组极显著低于其他各组（P<0.01）。同时，从第Ⅴ组可看出，37℃发酵饲料粗蛋白含量较高，粗纤维含量较低，与其他两个温度间具有极显著的差异（P<0.01）。以上结果显示：37℃是最佳的发酵温度，这可能是温度过高或过低都不利于益生菌的生长，进而影响了发酵效果，同时，37℃的双菌联合发酵效果优于其他单菌发酵组［4］。

表1 不同温度对发酵饲料粗蛋白和粗纤维的影响%

2.3 水分含量对发酵饲料的影响

从表2可知，水分含量20%时对发酵饲料的粗蛋白和粗纤维均无显著差异（P>0.05），水分含量30%时Ⅰ组与Ⅱ组粗蛋白或粗纤维含量间差异均不显著（P> 0.05），Ⅰ、Ⅱ组粗蛋白或粗纤维含量与其他各组间差异均极显著（P<0.01），Ⅲ、Ⅳ组粗蛋白或粗纤维含量与Ⅴ组之间差异均极显著（P<0.01），Ⅲ组与Ⅳ组粗蛋白或粗纤维含量间差异均不显著（P>0.05）。水分含量40%时，Ⅰ、Ⅱ组粗蛋白或粗纤维含量间差异均不显著（P>0.05），但均与其他各组间差异极显著（P< 0.01）。第Ⅴ组中，水分含量20%、30%、40%时发酵的饲料粗蛋白之间差异均极显著（P<0.01），水分含量30%、40%时发酵饲料的粗纤维含量均极显著低于水分含量20%时发酵饲料的粗纤维含量（P<0.01）。

表2 不同水分含量对发酵饲料粗蛋白和粗纤维的影响%

从表3可知，水分含量20%时，Ⅲ、Ⅳ组和Ⅴ组对益生菌和霉菌数量的影响不明显（P>0.05）；水分含量30%时，Ⅴ组中的益生菌数量较其他各组明显增加（P< 0.01），霉菌数量极显著减少（P<0.01）；水分含量40%时，各组的霉菌含量均高于水分含量为20%和30%时，说明水分含量过高易引发饲料霉变。

从表2、表3结果可知，发酵饲料的最佳水分选择应为30%。同时，植物乳杆菌和发酵乳杆菌对发酵饲料品质具有很大影响，其中双菌联合发酵效果明显优于单菌。

表3 不同水分含量对发酵饲料益生菌和霉菌数量的影响

2.4 不同时间对发酵饲料的影响

从表4可知，发酵24 h时各组间粗蛋白和粗纤维含量均差异不显著（P>0.05）；发酵至72 h时，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组中的粗蛋白含量逐渐增加，且明显高于Ⅰ、Ⅱ组（P< 0.01），其中Ⅲ、Ⅳ与Ⅴ组间差异极显著（P<0.01），Ⅲ组与Ⅳ组间差异不显著（P>0.05）。粗纤维含量Ⅰ、Ⅱ组与Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组间均差异极显著（P<0.01）；发酵120 h时，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组间粗蛋白或粗纤维均无明显变化（P>0.05），但极与Ⅰ、Ⅱ组相比差异极显著（P<0.01）。这可能是随着时间的延长益生菌出现衰老或死亡，失去了原有的益生功效。

从表5可知，发酵24 h时，Ⅰ、Ⅱ组的粗灰分含量和pH值均与Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ组间差异显著（P<0.05），Ⅲ、Ⅳ与Ⅴ组间也差异显著（P<0.05）；发酵72 h时，Ⅴ组的粗灰分和pH值均极显著低于其他4组（P<0.01），而Ⅲ组和Ⅳ组间差异不显著（P>0.05）；发酵120 h时，Ⅰ、Ⅱ组的粗灰分含量和 pH值与均Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ组间差异显著（P<0.05）。这也表明双菌联合发酵的效果明显优于单菌发酵。

表4 不同发酵时间对发酵饲料粗蛋白和粗纤维的影响%

表5 不同发酵时间对发酵饲料粗灰分和pH值的影响%

表6 不同发酵时间对发酵饲料游离氨基酸和干物质回收率的影响

从表6可知，不同发酵时间对游离氨基酸含量有一定影响，72 h时发酵饲料的游离氨基酸含量高于其他两个时间段，对于同一时间段，益生菌发酵的3组中游离氨基酸高于不接菌的两组（P<0.01），双菌联合发酵的高于单菌发酵的（P<0.01）；干物质回收率各组间以及组内各时间段间均不存在明显差异（P>0.05）。

从表4、表5和表6结果可知，该发酵饲料的最佳发酵时间为72 h，双菌联合发酵的效果明显优于单菌发酵。

从表7可知，3个时间段对Ⅰ、Ⅱ组的影响不论是气味、手感还是外观与发酵前比较变化不大，对Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ组来说有明显影响。发酵24 h时，Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ组散发出微弱的酸香味、手感质地良好，颜色黄绿。发酵72 h时，Ⅲ组和Ⅳ组与24 h时相差不大，但Ⅴ组发出很强的酸香味，饲料柔嫩多汁，色泽鲜嫩，这可能与乳酸菌发酵产生的乳酸有关［5］。发酵120 h时，Ⅳ、Ⅴ组发酵饲料发出酸味，有结块现象，颜色变深，借助放大镜观察可见饲料表面有菌丝或霉菌，伴有轻微的霉味，这可能是随着时间的推移，发酵饲料发生了变质所致。

表7 不同发酵时间对发酵饲料感官的影响

3 讨论

益生菌发酵配合饲料是指在微生态理论指导下，人为控制发酵条件，利用有益微生物通过自身的代谢活动，将植物性物质转变为能被动物利用的营养因子［6］。发酵饲料品质的优劣是由特定的发酵条件决定的［7］。发酵温度、发酵水分、发酵时间和发酵菌种等的控制直接关系到发酵效果的好坏。发酵温度是发酵的一个重要环节，每种微生物都有其各自的最佳生长温度，温度过高或过低都不利于益生菌发挥作用，影响发酵效果。发酵水分含量也是影响发酵效果的一个重要因素，水分过高影响通透性，阻碍气流传递，不利于菌种生长；水分含量低，营养物质溶解性低，不利于营养物质的利用。发酵周期的长短直接影响发酵饲料品质。发酵时间过短，不能充分发挥发酵的作用，发酵时间过长又会给有害菌留下趁虚而入的空间，使饲料腐败变质加快。植物乳杆菌与发酵乳杆菌是乳酸菌家族中极为重要的益生菌，从本试验研究结果来看，植物乳杆菌与发酵乳杆菌在饲料发酵过程中的作用具有相似性，双菌联合发酵效果明显优于单菌发酵。说明二者的作用相辅相成，相互协作，存在组合效应［8］，两者有机结合，可以更好地发挥各自的作用。本研究采用葫芦巴-地椒全草香料作为益生菌发酵配合饲料的添加剂，不仅对发酵后饲料赋予一种清新芳香的味道，以刺激动物的食欲和改善羊肉品质与风味，同时可有效防止饲料霉变和虫蛀。

从整个试验情况来看，最佳的发酵饲料工艺参数为：添加适量的全草香料、双菌联合发酵（2.5%植物乳杆菌+2.5%发酵乳杆菌）、温度37℃、水分含量30%、发酵时间72 h。该条件下发酵所得的饲料清香优雅、柔嫩多汁、颜色鲜绿，粗蛋白含量24.04%、粗纤维35.31%、粗灰分8.48%、pH值4.39、游离氨基酸占总氮17.9%、干物质回收率97.39%。

［1］ 李永凯，毛胜勇，朱伟云.益生菌发酵饲料及利用现状［J］.畜牧与兽医，2009，41（3）：90-93.

［2］ 李龙，陈小连，徐建雄.复合益生菌发酵饲料工艺参数及品质研究［J］.上海交通大学学报(农业科学版)，2010，28(6)：530-533.

［3］ 马向前，周德庆.双歧杆菌和乳酸菌的一种简便快速计数法［J］.微生物学报，1997，37（1）：62-64.

［4］ 董晓丽.益生菌的筛选鉴定及其对断奶仔猪、犊牛生长和消化道微生物的影响［D］.北京：中国农业科学院，2013.

［5］ 王旭明，倪永珍，李维炯，等.有效微生物群（EM）对饲料pH值及营养价值的影响［J］.浙江大学学报，2002，28（4）：431-434.

［6］ 梅宁安.牛羊发酵饲料的研究进展［J］.养殖与饲料，2014（3）：22-26.

［7］ 吴妍妍，张文举，胡猛，等.嗜酸乳杆菌生物饲料发酵参数的优化［J］.黑龙江畜牧兽医，2013（4）：81-85.

［8］ 刁其玉.微生物制剂在幼龄反刍动物营养与饲料中的应用［J］.动物营养学报，2014，26（10）：3159-3167.

Process Parameters of Probiotics-fermented Vanilla Compound Feed and the Quality Evaluation

DongGaixiang1，ZhangYonggang1，ZhangYuan2，et al
（1.Animal and VeterinaryResearch Institute，Shuozhou Vocational and Technical College，Shuozhou 036002，Shanxi，China；2.Hongfu FarmofYouyu County，Shuozhou 037200，Shanxi，China）

Probiotics-fermented spices compound feed is a compound feed fermented with probiotics by adding some vanilla.In order to explore the effects of bacteria，fenugreek-pepper whole plant spices，temperature，water and fermentation time on the quality of the compound feed，this experiment was conducted.The results showed that bacteria-combined fermentation，vanilla，temperature，water and fermentation time have obvious affects on the quality of compound feed.Suitable process condition could increase the content ofCP，probiotics，free aminoacid and decrease the content ofCF，ash，pH value，mold.In this experiment，the optimumprocess parameters for the fermentation are：suitable amount ofspices，combined-bacteria,moisture 30%，37℃and 72 h fermentation.

probiotics；fermentation；vanilla；compound feed；process parameter；qualityevaluation

S816.15

A

2095-3887（2017）03-0023-05

10.3969/j.issn.2095-3887.2017.03.007

2017-03-30

山西省科技攻关项目（20150311017-5）

董改香（1982-），女，讲师，硕士,主要从事动物营养与饲料科学研究。