復合益生菌發酵飼料工藝參數優化
通過人工控制手段，充分利用微生物的代謝活動，達到分解轉化飼料中抗營養物質的目的，該項技術稱之為發酵飼料技術，最終產物是一種更加容易被家畜采食和消化的無毒無害、高營養價值飼料，現已在全球范圍內推廣使用。
1復合益生菌發酵飼料研究進展
1）復合益生菌發酵效果分析。大量研究和應用案例表明，微生物發酵飼料具有無可比擬的優勢，具體表現在：①微生物發酵能夠有效去除飼料中的抗營養因子，如胰蛋白酶抑制因子、大豆球蛋白等，同時生物活性物質含量明顯提升，具有代表性的有益生菌、蛋白酶和小分子肽等，最終大大提升飼料的營養價值；②提升飼料的適口性，增加動物采食量。飼料經過微生物發酵后，不容易消化的粗蛋白和大分子淀粉，通過微生物和有益菌群的分解轉化，變為更加容易吸收的小分子氨基酸和維生素。飼料的適口性提升和動物采食量增加主要依據就是粗纖維的減少；③污染物含量降低，細菌疾病得到控制。發酵后的飼料更容易被動物吸收，所以糞便中的氮、磷、鈣等含量降低，更進一步地降低糞便臭味，與此同時飼料中蛋白質分解為氨氣的比重得以降低，減少對環境的污染。
2）發酵飼料研究。分解酶、多種微生物活菌等高效生物因子的作用分析如下。傳統飼料中的纖維素、半纖維素等大分子纖維、各類木質素、木聚糖長分子鏈被分解為小分子，最終的目的是將高分子碳水化合物等不能被動物直接吸收的營養物質轉化分解為低分子碳水化合物，提升飼料能量的利用率。此外，有機氮、無機氮等難以被動物利用的物質，在微生物活菌的作用下轉化成營養成分較高的多種菌體蛋白質。現階段，我國益生菌發酵飼料主要有固態、液態和固態表面吸附發酵3 種方式。固態發酵技術使用幾乎不含游離水的固態培養基進行操作，該項技術歷史悠久，在20 世紀90 年代提出的新型固態發酵技術具有能源消耗低、發酵設備結構簡單、后期處理便捷等優勢，得到廣泛的應用。液態發酵利用液態的發酵介質進行，美國科學家提出的液態深層發酵技術是應用較為廣泛的技術。與此同時，我國科研工作者研發的分離耦合液態發酵技術和生物反應器發酵技術已經取得重大攻關成果。
微生物有很多種類，其生物學特征也多不相同，但任何一種用于發酵飼料的微生物都必須在生物學和遺傳學特性上保證其安全性和穩定性。因此，實際應用中必須經過嚴格的病理、毒理試驗，充分證明其無毒、無害、無耐藥性等副作用后才可以使用。目前，細菌、酵母菌、放線菌和絲狀真菌中的許多菌種都已經用于飼料生產。最常用的主要有乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌、米曲霉、黑曲霉以及某些放線菌和光合細菌等。
2復合益生菌發酵飼料菌種選擇
微生物之間的相互作用較為復雜，復合菌種發酵的目的就是利用不同微生物之間的協同互補效應，發揮正組合的最佳效果。本試驗選擇的復合菌，目的是能夠將大分子的淀粉、蛋白質和纖維素降解為容易被吸收的小分子物質。通過調研國內外學者的研究結果，同時結合我國飼料供應廠家的現實應用情況，確定乳酸菌、芽孢桿菌和酵母菌為復合發酵菌種。相比于單一菌種，復合益生菌的發酵效果得到顯著提升。
3復合益生菌發酵飼料工藝參數優化
1）試驗方法。按黃玉米39%、小麥粉21%、菜籽粕14%和豆粕26%的比例混合發酵原料。復合益生菌發酵液主要成分是乳酸桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌。普通瓊脂的配制：營養瓊脂32g，加水至1L，121℃下滅菌20min。
發酵工藝具體操作流程：首先在發酵原料中接種不同比例和濃度的復合益生菌，然后加入不同量的自來水調節發酵水分，在拌勻后采樣裝入密封的錫箔袋，最后放入特定條件的培養箱發酵培養，按要求采樣檢測，流程如圖1所示。
試驗及數據采集如下：①控制發酵過程中水分含量為40%，發酵溫度為30℃，發酵時間控制在3d，檢測復合益生菌接種量分別為2.5%、5.0%、7.5%條件下的發酵效果；②控制發酵過程中水分含量為40%，復合益生菌接種量控制在5%，發酵時間控制在3d，分別檢測發酵溫度為25、30、35℃條件下的發酵效果；③發酵過程中水分含量控制為30%、40%、50%，復合益生菌接種量控制在5%，發酵時間控制在3d，檢測發酵效果；④控制發酵過程中水分含量為40%，復合益生菌接種量控制在5%，發酵溫度為30℃，分別在0、1、3、5、7、10、15d后進行采樣，并分析發酵效果。發酵效果評定主要有以下幾種：飼料感官評定、細菌總數測定、乳酸菌數測定、乳酸測定、總氨基酸測定、粗蛋白測定、銨態氮測定等。
2）復合益生菌接種濃度對飼料發酵效果的影響分析。復合益生菌接種量對飼料發酵的影響，從表1中可知，不同接種量發酵后，飼料粗蛋白含量無變化（P＞0.05）；高接種量（7.5%）時，飼料銨態氮、細菌總數和乳酸菌數高于其他2組（P＜0.01），干物質回收率降低（P＜0.01）；低接種量（2.5%），pH較高（P＞0.05）；5.0%接種量時，細菌總數和乳酸菌數高于低接種量組，而低于高接種量組（P＜0.01）；在低接種量時，飼料酸味較弱；適宜接種量時為金黃色、有芳香味、質地良好；接種量高時則為深褐色、酸味刺鼻、質地較差。
3）溫度對飼料發酵效果的影響分析。溫度對于復合益生菌發酵效果具有較為明顯的影響，在低溫條件下發酵，飼料發酵產物中細菌總數較低，細菌生長受到抑制，同時pH值增高明顯；隨著發酵溫度的逐漸升高，乳酸菌數量增加明顯，pH值逐漸降低。綜合分析各種測試參數，粗蛋白含量和干物質回收量2個指標隨溫度的變化影響不大，呈現較為平穩的趨勢（P＞0.05）。從發酵產物質地進行分析，可以看出，低溫發酵環境下，飼料具有較弱的酸味，質地良好，呈現淡黃色；隨著溫度的升高，產品質地變化不大，但是氣味改善，散發出淡淡的芳香氣味，顏色轉變為金黃色。
4）水分對飼料發酵效果的影響分析。試驗數據表明不同水分條件下，各發酵飼料中粗蛋白含量變化不明顯（P＞0.05）；在高水分（50%）條件下發酵，銨態氮和細菌總數明顯提高（P＜0.01），同時干物質回收率顯著降低（P＜0.01）；在低水分（30%）條件下發酵，相比于其他參數，pH值增加明顯；在水分含量為40%時，乳酸菌總數明顯高于其余2組，同時干物質回收率也相對較高。另一方面，從飼料質地進行分析，可以看出，低水分含量條件下的飼料發酵后產品質地干散、具有較強的酸味、顏色呈現亮黃色；當含水量調整為40%時，顏色變為亮黃色，氣味偏酸，質地情況也隨之改觀；但是隨著水分含量繼續增加，發酵飼料顏色變為深褐色、同時散發出刺鼻的酸味，質地變差，出現嚴重的結塊現象。
5）發酵時間對飼料發酵效果的影響分析。結合試驗數據（圖2），可以看出，隨著發酵時間的延長，粗蛋白數量變化并不明顯，游離氨基酸變化呈現先增高后降低的趨勢，在發酵第7天的時候，游離氨基酸數量達到最高值，粗蛋白體外消化率和銨態氮的含量與時間呈現正相關趨勢，干物質回收率和發酵時間呈現負相關趨勢；具體分析發酵開始的3d，可以看到，乳酸菌和總菌數量逐漸增加，同時伴隨pH值顯著下降，在之后的幾天中，這2種指標變化不明顯；乳酸含量的變化趨勢為前5d持續上升，之后保持較高的水平。
從發酵產物質地進行分析，可以看出，在發酵的初期呈現較弱的酸味，第3天為質地明顯改善的時候，散發芳香味，同時顏色變為金黃色，隨著發酵時間的延長，品質逐漸變差，氣味由芳香轉變為刺鼻的酸味，產物顏色加深。
6）復合益生菌發酵飼料工藝參數確定。飼料經過復合益生菌的發酵，難以消化的大分子物質減少，同時容易被吸收的氨基酸等小分子物質增多，在微生物發酵過程中，產生了大量的有益微生物和乳酸，飼料的可消化性得到提升，與此同時，發酵過程伴隨著氣體的產生和釋放，這表明一部分能量被消耗，飼料中營養成分的消耗程度通過干物質回收率指標表示。干物質回收率越高，表示碳水化合物、礦物質和蛋白質的降解損失越少，發酵損失越少。但是該項指標在青儲飼料中應用較多，在發酵飼料中作為評價指標的情況較少。最終，本試驗確定乳酸菌數、pH值、感官評定指標和銨態氮作為主要的評價指標。
通過上述主要影響因素的分析，可以看出，在發酵溫度、接種量和水分含量均較低的情況下，乳酸菌數量維持在低水平，同時pH較高，不適合作為最佳工藝參數。在5%接種量時，乳酸菌和銨態氮指標與低接種量無明顯差異，但是明顯優于更高接種量情況；高水分條件下，銨態氮含量增加；發酵時間對于產品品質的影響如前文所述。
4小 結
復合益生菌發酵飼料品質影響較大的因素為復合益生菌接種量、時間、溫度和水分含量。綜合考慮發酵飼料品質和經濟性原則，確定最佳工藝參數為：接種量5%、溫度30～35 ℃、發酵3 d、發酵水分含量40%。
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