不同微生物处理玉米胚芽粕对瘤胃体外发酵参数的影响

黄燕华，光雅慈，吴 杰，张正帆

（西南民族大学生命科学与技术学院，四川 成都 610225）

玉米胚芽粕是玉米胚芽提炼玉米油后残留的物料，是玉米加工厂的重要副产品，其粗蛋白含量约为20%［1］。 近年来，它多用于禽类、猪的饲喂，反刍动物的应用研究较少。研究表明，利用微生物发酵处理能改变饲料原料的理化性质，提高饲料适口性及营养物质消化率，促进动物的健康和生长［2］。微生物发酵不仅可降解饲料原料中抗营养因子，而且还可以合成乳酸，降解大分子蛋白质和多糖，给动物提供大量的有益微生物［3］。现今，反刍动物饲料营养价值评定应用最为普遍的是体外产气法，该方法可以在不受试验对象限制、不破坏饲料样本的前提下，直观比较样本的营养价值高低，是一种快速而有效的评定方法［4］。该研究利用高产细菌素乳酸菌、枯草芽胞杆菌、酿酒酵母菌对玉米胚芽粕进行微生物处理，利用瘤胃体外发酵法测定不同处理方法对瘤胃体外发酵参数的影响，旨在探索提高反刍动物对玉米胚芽粕利用价值的更好方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料及菌种

该试验所使用高产细菌素乳酸菌由西南民族大学动物营养实验室提供，枯草芽胞杆菌、酿酒酵母菌，购自郑州百益宝生物技术有限公司。

1.2 试验设计

将玉米胚芽粕粉碎过20目筛，按1 g/mL比例分别加入高产细菌素乳酸菌（1×107CFU/mL）、酿酒酵母菌（1×107CFU/mL）、枯草芽孢杆菌（1×107CFU/mL）、混合菌（高产细菌乳酸杆菌∶酿酒酵母菌∶枯草芽胞杆菌=1∶1∶1，1×107CFU/mL），同时加入1.5%硫酸铵，调节含水量为50%，37℃密闭培养48 h，然后在65℃下进行烘干处理，常温保存待测，选发酵效果较佳的一组与对照组进行体外发酵。

1.3 体外发酵

1.3.1 瘤胃液采集与处理：2017年3月选取3头体重相近［（350.00±4.48）kg］的成年黄牛，于德阳鑫丰牛羊屠宰场屠宰后取瘤胃内容物，4层纱布过滤后装瓶待用。

1.3.2 人工唾液配制：依照Menke和Steingass的方法［5］配制培养液。培养液配制：微量元素溶液（溶液 A），100 mL， 含 CaCl2·2H2O 13.2 g，MnCl2·4H2O 10.0 g，CoCl2·6H2O 1.0 g，FeCl3·6H2O 8.0 g；缓冲液（溶液 B），1 000 mL，含 NH4HCO34.0 g，NaHCO335.0 g； 常量元素溶液（溶液 C），1 000 mL，含Na2HPO4·12H2O 9.45 g，KH2PO46.2 g，MgSO4·7H2O 0.6 g；超纯水（溶液 D），1 mL；还原剂溶液（溶液E），100 mL，含 1 mol/L NaOH 4.0 mL，Na2S·9H2O 625 mg。取520.2 mL蒸馏水，加入0.1 mL A液、208.1 mL B液、208.1 mL C液、1.0 mL D液和62.4 mL E液，配成培养液。将39.5℃水浴恒温加热瘤胃液与培养液按照体积1∶2的比例混合，配制人工唾液。

1.3.3 体外发酵：将配制好的混合培养液置于39℃的恒温培养箱中，持续通入CO28～10 min。除空白组，称取上述发酵效果较佳组样本与玉米胚芽粕10 g放入针管中，准确量取50 mL混合培养液注入100 mL玻璃针管内，每组6个重复，39℃恒温培养 48 h， 并在 2、4、6、8、10、12、24、36、48 h记录其产气量。

1.4 指标测定及方法

1.4.1 常规营养成分分析：采用张丽英［6］的方法进行常规养分分析，分别测定饲料干物质（DM）、粗蛋白（CP）、真蛋白（TP）、粗脂肪（EE）和粗灰分（Ash）含量，参照 Van Soest等［7］的方法测定中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）含量。

1.4.2 发酵指标测定

1.4.2.1 体外产气量（GP）的测定及产气动力学模型分析［8］：某一时间段培养管累积净产气量计算公式：

式中：GPt为t时间点记录到的累积产气量，mL/g；A为发酵时间无限延长时的理论最大产气量；B为所形成的产气曲线的平滑度；C为达到理论产气量最大值A一半时所需要的时间。

1.4.2.2 发酵液pH值的测定：取5 mL发酵终点时发酵液测pH值。

1.4.2.3 氨态氮（NH3-N）的测定：参照文献冯宗慈、高民［9］的方法测定，在发酵48 h时，终止发酵，将所有发酵液转移到50 mL离心管中，通过比色测定法测定发酵液氨氮含量。

1.4.2.4 干物质降解率（DMD）的测定：在发酵48 h时，终止发酵，将所有发酵液转移到50 mL离心管中，将底物无损转移到铝盒（使用前在105℃烘箱中烘至恒重），沉淀物在65℃烘箱中烘至干燥恒重，并准确称量烘后重量，测DMD，计算公式如下：

1.5 数据分析

数据经Excel 2010整理后用SPSS 18.0单因素方差分析处理不同微生物处理玉米胚芽粕营养物质数据，然后用Duncan法进行多重比较；用SPSS 18.0非线性回归参数估计程序计算出产气动力学参数；用Excel对玉米胚芽粕及混菌处理组产气量、pH值、干物质降解率、氨态氮含量进行t检验：平均值的成对二样本分析。

2 结果与分析

2.1 微生物处理玉米胚芽粕对玉米胚芽粕营养成分的影响

由表1可得，玉米胚芽粕（对照组）经过高产细菌素乳酸菌、酿酒酵母菌、枯草芽胞杆菌、混菌处理，CP 含量得到了显著提高（P＜0.05），分别提高4.03%、4.70%、2.90%、1.22%；D组CP含量有显著提高（P＜0.05），相对对照组增加了7.06%，相对对照组各组NDF有显著下降（P＜0.05），各组分别下降了5.96%、5.21%、5.71%、10.3%；高产细菌素乳酸菌组ADF含量有显著提高（P＜0.05）。上述数据说明微生物处理玉米胚芽粕能有效降低玉米胚芽粕纤维含量，提高蛋白质含量。

表1 不同微生物处理玉米胚芽粕营养成分

2.2 体外发酵48 h累计产气趋势

由图1可得，在发酵48 h时对照组与混菌组的GP差异显著（P＜0.05），其中混菌组GP较高为147.4 mL，对照组GP为118.3 mL；开始2 h产气速率相近，混菌组在之后各个时间GP均显著高于对照组（P＜0.05）。由表2可得，对照组与混菌组的A值差异不显著（P＞0.05），混菌组B值显著高于对照组（P＜0.05），而对照组C值显著大于混菌组（P＜0.05）。

图1 体外发酵48 h累计产气量

2.3 体外发酵48 h后pH值、干物质降解率、氨态氮含量

由表3可得，混菌组在48 h的pH值显著低于对照组（P＜0.05）；混菌组DMD显著高于对照组（P＜0.05）；与对照组相比，混菌发酵组 NH3-N 显著升高（P＜0.05）。

3 讨论

3.1 微生物处理玉米胚芽粕对玉米胚芽粕营养成分的影响

表2 体外发酵累积产气量及发酵参数

表3 体外发酵48 h后pH值、干物质降解率、氨态氮含量变化情况

与对照组相比，玉米胚芽粕经过高产细菌素乳酸菌组、酿酒酵母菌组、枯草芽胞杆菌组、混菌组处理CP含量显著提高，马勇等也得到相似的结果［10］，而造成发酵玉米胚芽粕中粗蛋白含量增加的可能原因是微生物利用原料中的蛋白质合成了菌体蛋白，增加了蛋白质含量。混菌组TP含量较对照组显著提高（P＜0.05），可能各处理组NDF较对照组显著下降（P＜0.05），说明乳酸菌、酿酒酵母菌、枯草芽胞杆菌有一定的分解纤维的能力，从而使细胞壁物质分解，使纤维素分解为葡萄糖［11］，提高玉米胚芽粕的利用率。上述数据说明微生物处理玉米胚芽粕能有效降低玉米胚芽粕纤维含量，提高蛋白质含量。

3.2 微生物处理玉米胚芽粕对体外发酵产气量的影响

研究表明累计产气量与瘤胃干物质代谢能及降解率相关系数达0.98［12］，所以底物可消化营养成分可通过体外发酵过程中的累计产气量反映出来［5］，在体外发酵试验中，A值能反映出底物最终降解水平，因此在评价营养成分相似的饲料原料时，可通过产气量多少对比底物营养价值。试验中混菌组48 h累积产气量最高，由此表明，混菌发酵玉米胚芽粕比原料本身营养价值高。造成产气量差异的原因可能是菌体不易发酵成分（NDF、ADF等）较对照组少造成的，此结果与牛俊丽［13］研究得出NDF和ADF越低，产气量就会上升的结论相同，混菌发酵玉米胚芽粕NDF和ADF低于对照组而导致混菌组累积产气量较高的原因。

3.3 微生物处理玉米胚芽粕对pH值的影响

pH值是衡量瘤胃内环境是否稳定的重要指标，pH值高低会影响瘤胃微生物生存、繁殖及发酵功能，瘤胃 pH 值正常范围为 5.6～7.5［13］。 2 组pH值均属正常范围。混菌组在48 h发酵后，pH值为6.59显著低于对照组（P＜0.05），其原因可能是经混菌处理，混菌组中可发酵碳水化合物含量高于对照组，微生物更迅速降解混菌组底物而造成的。干物质降解率反映出饲料被瘤胃微生物利用的程度，降解率高低代表发酵效果的好坏。混菌组DMD显著高于对照组，比对照组高5.55%，降解率更高，体外消失率与其发酵底物中NDF和ADF的含量呈显著负相关，这与郝建翔［14］的研究结果是一致的，说明混菌发酵效果比对照组好。由于氨态氮是瘤胃合成微生物蛋白的主要前体物质，适宜的氨态氮浓度是保证菌体蛋白合成的首要条件［14］，Murphy 等［15］研究报道微生物发酵的最佳NH3-N浓度为6.3～27.5 mg/100 mL，而确保瘤胃微生物生存的最低NH3-N浓度范围为2～5 mg/100 mL［14］。该试验组体外发酵NH3-N浓度在3.98～6.77 mg/100 mL，表明该试验条件适宜微生物正常生长。

4 结论

综上所述，微生物处理玉米胚芽粕能有效降低玉米胚芽粕纤维含量，提高蛋白质含量，其中混菌发酵效果更佳，混菌发酵玉米胚芽粕提高了瘤胃对玉米胚芽粕这种原料的利用价值。

：

［1］胡薇，郎仲，武温，等.玉米胚芽粕和玉米蛋白饲料饲喂生长肥育猪效果的研究 ［J］.吉林农业大学学报，2002，24（6）：91-94.

［2］魏炳栋，邱玉朗，于维，等.玉米胚芽粕的营养特性及其在动物生产中的应用［J］.中国饲料，2014（22）：11-13.

［3］陆文清，胡起源.微生物发酵饲料的生产与应用［J］.饲料与畜牧，2008（7）：5-9.

［4］马艳艳，成艳芬，朱伟云.体外发酵法评价不同产地、不同茬次苜蓿的营养价值 ［J］.动物营养学报，2014，26（8）：2421-2432.

［5］MENKE K H，STEINGASS H.Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen fluid ［J］.Animal Research Development，1988，28（1）：7-55.

［6］张丽英.饲料分析及饲料质量检测技术 ［M］.2版.北京：中国农业大学出版社，2003.

［7］VAN SOEST P J，SNIFFEN C J，MERTENS D R，et al.A net protein system for cattle：the rumen submodel for nitrogen ［C］//OWENS F N.Protein requirements for cattle：proceedings of an international symposium.Stillwater：Oklahoma State University，1981：265.

［8］GROOT J C G，CONE J W，WILLIAMS B A，et al.Multiphasic analysis of gas production kinetics for in vitro fermentation of ruminant feeds ［J］.Animal Feed Science and Technology，1996，64（1）：77-89.

［9］冯宗慈，高民.通过比色测定瘤胃液氨氮含量方法的改进［J］.畜牧与饲料科学，2010，31（6/7）：37.

［10］马勇，邵悦.赵大军.发酵玉米面条的制备及其营养成分分析食品科学［J］.食品科学，2007，28（9）：278-280.

［11］闫雅婷.固态发酵玉米条件的优化及营养物质变化的比较研究［D］.雅安：四川农业大学，2010.

［12］MENKE K H，RAAB L，SALEWSKIA，etal.The estimation of the digestibility and metabolizable energy content of ruminant feedingstuffs from the gas production when they are incubated with rumen liquor in vitro［J］.Journal of Agriculture Science，1979，93（1）：217-222.

［13］王芳，徐元君，牛俊丽，等.体外产气法评价反刍动物饲料营养价值的研究 ［J］.中国畜牧兽医，2016，43（1）：76-83.

［14］郝建翔.体外发酵法评定反刍动物饲料营养价值的研究［D］.南京：南京农业大学，2011.

［15］MURPHY JJ，KENNELLY JJ.Effectofprotein concentration and protein source on the degradability of dry matter and protein in situ ［J］.Journal of Dairy Science，1987，70（9）：1841-1849.