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菌糠发酵饲料品质的动态变化

2018-06-01陈鑫珠李文杨高承芳张晓佩吴贤锋翁伯琦

中国草食动物科学 2018年3期
关键词:发酵饲料乳酸菌乳酸

陈鑫珠 ,李文杨 ,刘 远 ,高承芳 ,张晓佩 ,吴贤锋 ,翁伯琦

(1.福建省农业科学院畜牧兽医研究所,福州 350013;2.福建省农业科学院农业生态研究所,福州 350013)

发酵饲料是秸秆、牧草、藤蔓等饲料作物通过微生物发酵作用而制作的一种具有酸香气味、适口性好、利用率高、耐贮存的粗饲料。发酵饲料可保存饲草料原有的营养价值,在适宜的保存条件下,只要不启封即可长时间保存。其原理是在秸秆等粗饲料中按比例添加一种或多种有益微生物菌剂,在密闭和适宜的条件下,通过有益微生物的繁殖与发酵作用,降低发酵饲料的pH值,抑制有害微生物生长繁殖,从而达到长期保存饲草料的营养物质。菌糠是栽培食用菌后的废弃物,主要原料是棉籽壳、锯木屑、稻草、玉米芯、甘蔗渣及多种农作物秸秆[1]。我国食用菌产量占世界食用菌总产量的70%以上,世界排名第一,每年产生超过7万t的菌糠总量[2]。食用菌生产中,培养基的生物学效率约10%,有大约90%的营养物质残余在培养基中[3]。菌糠的营养价值相当于常规麦麸类饲料,将其作为新型饲料资源应用于畜禽养殖业中,可降低饲料成本[4]。许多报道表明[5-10],菌糠替代育肥牛、绵羊、鸡、猪、兔的部分日粮,不仅能够提高其生长性能、降低饲料成本,而且可缓解饲料短缺的压力,从而提高养殖企业的经济效益。目前,只有少部分的菌糠被作为有机肥等开发利用,大部分被废弃或焚烧处理,这不仅浪费资源,而且造成严重的环境污

染。而其无法被大部分利用的主要原因是其蛋白丰富的菌丝体等,极易霉变,不易保存利用。因此,探索一种直接、简单、可靠的菌糠保存利用方法,将其饲料化再利用,不仅可实现菌糠的转化再利用,也解决了环境污染问题,还可产生较为显著的经济效益,一举多得。本试验采用发酵技术,研究菌糠发酵饲料品质的动态变化,以期确定最佳的菌糠发酵时间,为菌糠的饲料化利用提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

菌糠:采集平菇栽培三茬后的培养基,由福建农林大学菌草研究所提供。其配方:五节芒73%,麸皮25%,石灰2%。含水量60%。

1.2 菌糠发酵饲料调制

将采集到的菌棒破膜、捣碎、混合均匀。称取30份500 g菌糠原料,分别装入专用聚乙烯袋中,抽真空、封口。放置室内,分别在发酵第 1、3、7、15、30和60天开封,每个开封处理设5个重复。

1.3 化学成分分析

按常规方法测定原料的干物质(Dry matter,DM)含量和粗蛋白质(Crude protein,CP)含量[11];采用盐酸、氢氧化钠滴定法测定原料的缓冲能(Buffering capacity,BC)[12];采用 Anthrone 比色法定量测定原料的可溶性碳水化合物(Water soluble carbohydrates,WSC)[11];采用改进的滤袋分析法(ANKOM A200i,北京)测定原料的中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber,ADF)含量;由公式 HC=NDFADF 计算得出半纤维素(Hemicellulose,HC)[13]。

发酵料开封后,搅拌均匀,每个样本称20 g放入聚乙烯塑料封口袋中,加入80 mL蒸馏水,放置4℃冰箱浸泡18 h后离心,用pH计(pH计:pHS-3B,上海鹏顺科学仪器有限公司)测上清液的pH值;准确量取10 mL上清液,采用凯氏定氮仪测定氨态氮(NH3-N)含量[12];采用岛津LC-20AT型高效液相色谱仪测定乳酸(Lactic acid,LA)、乙酸(Acetic acid,AA)、丙酸(Propionic acid,PA)和丁酸(Butyrate acid,BA)含量。

WSC、NDF、ADF、HC、CP、LA、AA、PA 和 BA 以干物质基础的百分比表示。

1.4 微生物分析

分别采用MRS琼脂培养基(MRS agar medium,MRS)、营养琼脂培养基(Nutrient Agar,NA)、马铃薯葡萄糖琼脂培养基(Potato dextrose agar,PDA)计数材料上的乳酸菌、好氧性细菌、酵母菌和霉菌数量。乳酸菌用厌氧箱(YQX-Ⅱ型,上海新苗),37℃培养 2 d;好氧性细菌、酵母菌和霉菌在有氧条件下30℃培养2~3 d。

1.5 数据统计分析

用Excel对数据进行整理,采用SPSS 17.0软件对数据进行方差分析,采用Duncan法对均值进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 菌糠的特性

由表1可知,菌糠原料的干物质含量为34.55%,其pH 值偏弱酸(5.42),缓冲能(50.24 mE/kg DM)较低,粗蛋白含量(8.13%)较高,可溶性碳水化合物含量(1.56%DM)较低;微生物组成中细菌数量为4.98 lg cfu/g FM,乳酸菌数量(2.23 lg cfu/g FM)较少。

表1 菌糠的特性

2.2 不同发酵时间对菌糠发酵品质的影响

不同处理度对菌糠发酵品质动态变化的影响见表2。随着发酵时间的延长,发酵料的氨态氮含量和4种有机酸含量均呈上升趋势,pH值呈下降趋势。另外,菌糠发酵过程中,发酵7 d时其干物质含量出现显著下降(P<0.05),60 d时氨态氮含量显著升高(P<0.05),1、3、7、15 d发酵料的pH值持续显著降低(P<0.05),15 d后pH 值继续下降,但差异不显著(P >0.05)。3、7、15、30、60 d发酵料的乳酸含量和乙酸持续显著升高(P<0.05),发酵至30 d和60 d,丙酸含量显著升高(P<0.05),丁酸含量也在30 d和60 d时显著升高(P<0.05)。

表2 菌糠发酵品质的动态变化(DM基础)

3 讨论

在饲料发酵过程中,随着乳酸菌发酵时间的延长,乳酸产量升高,发酵料pH值降低。当发酵进入稳定期后,乳酸菌活动减弱,乳酸产量趋于稳定,pH值也趋于稳定,发酵饲料可长期保存。周苗苗等报道[14],延长发酵时间可提高花椰菜茎叶的青贮品质,经60 d发酵的花椰菜茎叶青贮饲料的稳定性和营养成分均优于发酵30 d 和 45 d 的。王赫等[15]报道,饲料发酵 5、10、15、20、25、30 d后,饲料中的乳酸菌计数和乳酸含量显著高于尚未发酵的饲料(P<0.05),随着发酵时间的延长,发酵饲料中乳酸菌计数呈下降趋势,乳酸含量呈增加趋势。于苏甫·热西提等[16]研究了不同混合比例及时间对番茄渣与玉米秸混贮效果的影响,结果发现,不同的发酵时间对混贮料的pH值均有显著影响(P<0.05),随着发酵时间的延长,乳酸含量和氨态氮含量均逐渐增多,各组的pH值均呈下降趋势,30 d后下降幅度渐趋变小。本试验中,随着发酵时间的延长,乳酸含量持续显著升高,发酵料的pH值显著降低,15 d后pH值继续下降,但差异不显著(P>0.05),说明此时发酵料乳酸发酵趋于稳定。但是,在发酵进程中,乙酸含量也呈上升趋势,30 d和60 d丙酸含量显著升高,60 d时氨态氮含量和丁酸含量显著升高。原因可能有三:①菌糠中的可溶性碳水化合物含量较低(1.56%DM),发酵初期,菌糠原料中能够提供底物供乳酸菌进行乳酸发酵,但随着发酵时间的延长,原料中的底物无法满足大量乳酸菌的生长繁殖,pH值又未降至4.2以下,不足以抑制菌糠内部存在的一些不良微生物,从而导致不良微生物复苏活跃,导致不良产物增加;②可能菌糠内部存在一些厌氧的降解蛋白的微生物菌群,在饲料发酵到一定的时候,乳酸菌菌群减弱且内部环境适宜时,这些菌群会适当生长,降解菌糠中的菌丝蛋白产生氨态氮;③可能也伴随着部分醋酸菌和丙酸菌的活动,造成乙酸含量和乳酸含量的增加。此现象在菌糠发酵制作中出现,可能与菌糠原料的特性,例如含水率、可溶性碳水化合物含量、微生物菌群组成情况等综合因素有关,有待进一步深入研究探讨。

4 结论

随着发酵时间的延长,乳酸含量和乙酸含量持续显著升高,发酵料的pH值在15 d前显著降低,15 d后pH值虽继续下降,但无明显差异;发酵30 d和60 d时丙酸含量显著升高,60 d时氨态氮含量和丁酸含量显著升高。说明随发酵时间的延长,发酵料中不良产物含量会显著升高。因此,在本试验条件下,菌糠发酵饲料最佳的发酵时间是15~30 d,不宜超过30 d。

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