不同发酵时间对全价饲料营养成分、霉菌毒素含量和能量体外消化率的影响

2023-02-06张春吉

中国饲料 2023年2期

张春吉

（吉林工程职业学院，吉林四平 136001）

发酵饲料是指使用饲料原料目录和饲料添加剂品种目录等国家相关法规允许使用的饲料原料和添加剂，通过发酵工程技术生产含有微生物或其代谢产物的单一饲料和混合饲料。根据《饲料添加剂品种目录》中规定，目前可以使用的微生物菌种有乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌、霉菌、丙酸杆菌和光合细菌六大类，共计35个菌种。其中主要用于发酵猪饲料的益生菌种包括乳酸菌（如植物乳杆菌、发酵乳杆菌、嗜酸乳杆菌等）、芽孢杆菌（如枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等）、酵母菌（如酿酒酵母、产朊假丝酵母等）、霉菌（如黑曲霉、米曲霉等）。发酵饲料具有降解饲料中霉菌毒素和抗营养因子、促进营养物质的消化吸收、提高动物免疫力等优点（李加友等，2016；涂小丽等，2015；林标声等，2012）。本试验采用乳酸菌、枯草芽孢杆菌和酵母菌等混合菌种发酵猪全价配合饲料，研究其营养成分、霉菌毒素和营养物质消化率的变化，为发酵全价饲料在猪生产中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 益生菌制剂试验用的益生菌制剂由某生物有限公司提供，由植物乳杆菌（活菌数＞ 1.0×108CFU/g）、枯草芽孢杆菌（活菌数＞ 1.0×108CFU/g）和酿酒酵母（活菌数＞1.0×108CFU/g）构成。

1.2 试验用全价饲料试验使用的配合饲料参照《NY/T 65-2004猪饲养标准》配制，饲料配方及营养成份见表1。

表1 饲料组成及营养水平（干物质基础）

1.3 试验设计试验设3个处理，分别为对照组、处理组1和处理组2。对照组为不发酵组，处理组1和2分别于37℃厌氧发酵3和7 d，每个处理6个重复。具体试验步骤：将益生菌按照比例添加至配制好的全价饲料中，加水调至含水量30%，搅拌均匀，然后分别准确称重后，装入不同的呼吸膜袋（安装单向排气阀）中，用封口机热塑封口，放入37℃恒温培养箱中，分别发酵3和7 d。

1.4 指标测定与方法

1.4.1 饲料常规成分发酵结束后称取适量样品，测定各个处理组发酵饲料的含水量，计算干物质（DM）和干物质损失率（%）。再将饲料样品置入103℃烘箱中30 min，然后调节烘箱温度为65℃，制成风干样品待用，测定常规营养成分含量。饲料中水分、粗蛋白质（CP）、粗脂肪（EE）、粗纤维（CF）的测定方法见表2。

表2 饲料中常规成分的测定方法

1.4.2 霉菌毒素含量发酵结束后称取适量样品装入灭过菌的样品瓶中，放入4℃冰箱保存，测定霉菌毒素含量。霉菌毒素主要测定黄曲霉毒素B1（AFB1）、呕吐毒素（DON）和玉米赤霉烯酮（ZEA）含量，采用酶联免疫吸附测定（ELISA）试剂盒进行测定。

1.4.3 体外消化率饲料中干物质、能量和粗蛋白质等营养物质的体外消化率采用胃蛋白酶-胰酶-碳水化合物酶法（Boisen等，1997）测定。

1.5 统计分析试验数据采用 SPSS16.0 软件进行单因素方差分析，采用Duncan's法进行多重比较。结果用“平均值±标准误”表示。

2 结果与分析

2.1 饲料中常规成分试验分别测定了饲料发酵3和7d后饲料常规营养成分的含量变化（干物质基础）情况。由表3可知，与对照组相比，发酵3和7d后干物质损失率显著增加（P＜0.05），饲料中粗蛋白质含量显著提高（P＜0.05），处理组1和处理组2并无显著变化（P＞0.05）；而随着发酵时间的延长，粗脂肪和粗纤维含量逐渐降低（P ＜ 0.05）。

表3 不同发酵时间对饲料中营养成分的影响（干物质基础） %

2.2 霉菌素素由表4可知，与对照组相比，发酵饲料中黄曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮和呕吐毒素含量均有显著提高（P＜0.05），但处理组1和处理组2之间的差异并不显著（P＞0.05）。

表4 不同发酵时间对饲料中霉菌毒素的影响 μm/kg

2.3 体外消化率由表5可知，与对照组相比，发酵饲料中干物质和粗蛋白质消化率显著提高（P＜0.05），能量消化率显著降低（P＜0.05），但处理组1和处理组2之间的差异并不显著（P＞0.05）。

表5 不同发酵时间对饲料体外消化率的影响 %

3 讨论

3.1 不同发酵时间对饲料常规营养成分的影响发酵饲料是指以单一饲料原料或配合饲料为底物，在适宜条件下，有益微生物大量繁殖，降解饲料中粗蛋白质、粗纤维、多糖等营养成分，生成乳酸、乙酸等有机酸，降低饲料pH，使其变成适口性好和营养价值高的饲料。发酵饲料使用最多的有益微生物是乳酸菌、芽孢杆菌和酵母菌等。本试验使用的是植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母为主的复合菌制剂，利用带有单向排气阀的呼吸膜袋，在适宜条件下发酵。试验结果表明，发酵饲料的干物质损失率显著增加（P＜0.05），但损失率均在3%以下，原因是在发酵初期，各种微生物特别是枯草芽孢杆菌和酿酒酵母，利用呼吸膜袋中的残余氧气进行好氧发酵，消耗了饲料中的淀粉等可溶性糖分，转化成二氧化碳和水。随时发酵的进行，呼吸膜袋中氧气逐渐减少，有氧发酵很快转变为无氧发酵，无氧发酵相对于有氧发酵耗能较少。另外，本试验表明，发酵饲料能显著提高粗蛋白质（P＜0.05），粗脂肪和粗纤维含量随发酵时间而逐渐降低（P＜0.05）。实际上，在没有其他氮源额外加入的条件下，粗蛋白质的绝对含量并不会发生变化，粗蛋白质的提高可能是因为发酵过程中微生物自身会消耗一部分营养物质，微生物优先利用物料中的糖类等能量物质用于自身生长（Canibe和 Jensen，2012），造成干物质减少，从而在以干物质为基础计算粗蛋白质的情况下使其含量升高。这种由于微生物发酵消耗部分原料，使产物总量减少，从而导致产物中蛋白质含量的表观值增加现象被称之为“浓缩效应”（张红和褚西宁，1996）。也有另外一种可能，乳酸菌大量繁殖抑制了有害微生物的繁殖，减少了植物呼吸作用对蛋白质的水解（孙旸等，2016）。发酵饲料中粗纤维和粗脂肪含量降低的原因可能是枯草芽孢杆菌产生的纤维素酶、脂肪酶等分解酶的降解作用，而发酵温度始终保持在37℃也有利于提高酶的活性；同时，也与微生物利用脂肪来支持菌体生长有关（Sun等，2012）。

3.2 不同发酵时间对霉菌毒素含量的影响霉菌毒素主要是指霉菌在其所污染的饲料中产生的有毒代谢产物。霉菌毒素可在农作物收获和储存时形成，适宜的温湿度通常有利于饲料中霉菌的生长和霉菌毒素的产生。饲料中常见的霉菌毒素包括黄曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮和呕吐毒素等，毒性较大，超过限量会对人和动物的肝脏、肾脏等器官造成损害。某些有益微生物（如乳杆菌、芽孢杆菌和酵母菌等）对霉菌毒素具有降解能力，在生长繁殖过程中能通过产生一些代谢产物破坏霉菌毒素分子中的毒性基团（彭俊等，2020；曹冬梅等，2008）。酵母细胞壁上的β-葡聚糖和β-甘露聚糖等能吸附饲料中霉菌毒素。但本试验结果显示，发酵后饲料中的黄曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮和呕吐毒素均显著增加（P＜0.05），但增加幅度不大，均低于饲料霉菌毒素限量标准。原因可能是并非所有的乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌都具备降解霉菌毒素的能力，需要在特定条件下进行筛选鉴定。本试验采用的呼吸膜袋在发酵初期并未完全排出空气，加上30%的饲料含水量和37℃的温度，湿度和温度均有利于霉菌繁殖生长，进而产生霉菌毒素。另外，酵母细胞壁β-葡聚糖和β-甘露聚糖对霉菌毒素仅是吸附作用，并未降低其含量，但能在动物肠道内发挥作用。发酵3和7d后并未有显著差异，可能是因为饲料中益生菌发酵产生大量乳酸、乙酸等有机酸，降低了饲料中pH，同时产生抑菌素，抑制了霉菌的生长和霉菌毒素的继续产生。

3.3 不同发酵时间对饲料体外消化率的影响消化率是指饲料中被动物消化吸收的可消化营养物质占食入营养物质的百分比。消化率越高，在一定程度上表明饲料营养价值越高。测定消化率通常采用动物试验法，但该方法耗时耗力，不适用于日常的快速评定工作。由于体外消化试验需要使用动物，耗时耗力，本试验采用胃蛋白酶-胰酶-碳水化合物酶的测定方法（Boisen等，1997），人工模拟动物胃肠道内温度、酸碱度、胃肠运动、消化酶含量等参数，更接近动物消化道内环境，有利于评价饲料营养价值。本试验结果表明，发酵饲料的干物质和粗蛋白质消化率均有显著提高（P＜0.05），能量消化率显著降低（P＜0.05）。原因可能是益生菌产生的分解酶对蛋白质、糖类进行分解。有报道称，大约68%可发酵碳水化合物的能量可以被代谢成短链脂肪酸（Williams等，2001）。饲料中可溶性碳水化合物易被微生物自身利用，从而降低了饲料的有效能值和能量消化率。粗蛋白质被蛋白酶分解为多肽和寡肽，寡肽中的小肽更易被动物肠道吸收，因而可以提高粗蛋白质消化率（顾斌等，2011；Shi等，2015）。