微生物发酵饲料菌种（复合菌种发酵剂发酵饲料动力学研究）

微生物发酵饲料菌种（复合菌种发酵剂发酵饲料动力学研究）发酵剂菌种组合：植物乳杆菌，枯草芽孢杆菌，酿酒酵母。1.1 菌种与材料 研究表明，植物乳酸杆菌、芽孢杆菌和酵母菌复合发酵能够改善饲料营养成分，提高饲料营养消化率 [6]。微生物群落的生物多样性，可以影响发酵系统的功能，且发酵基质中各菌群彼此间相互依存、共同作用[7]。 目前关于发酵饲料研究主要集中于发酵产品的品质及饲喂效果，但是，关于发酵过程中各菌种，营养成分变化研究较少，本研究中，使用植物乳杆菌，酿酒酵母，枯草芽孢杆菌作为发酵菌种对发酵原料进行发酵，研究了不同发酵实验内个营养成分的关系及菌群关系，对固体发酵提供了一定的理论依据。1. 实验材料与方法

摘 要：本实验旨在研究在复合菌种发酵剂发酵饲料过程中，各项营养指标以及菌群变化情况。由实验结果可知，发酵剂组成：植物乳杆菌，枯草芽孢杆菌，酿酒酵母。发酵底物：豆粕，玉米粉，麸皮，添加比例：6:4:9，30℃发酵12h后，芽孢菌活菌数达到最大：1.7×10⁸cfu/g，50h后，乳酸菌，酵母菌活菌数达到最大，分别为3.1×10⁹cfu/gl，2.5×10⁸cfu/g，粗蛋白含量最大可达17.0%，乳酸含量177.0mmol/kg，pH3.85，最佳发酵时间为48-60h，最佳使用时间为25d以内。

关键词：发酵饲料，菌群结构，粗蛋白，乳酸

字数/2800

发酵饲料是指在人工控制条件下， 通过微生物自身的代谢活动，将植物性、动物性和矿物性物质中的抗营养因子分解或转化， 产生易被畜禽采食、消化、吸收且无毒害作用的饲料^[1]。研究表明，微生物发酵有增加饲料原料资源、降低饲料成本、提高饲料利用率等作用^［2-4］，国外从 20 世纪 60 年代初开始研发微生物发酵饲料，生产技术比较成熟，应 用 也 比 较 广泛。发酵的原料也由最初的富含纤维的固体残渣( 稻草、秸秆等) 发展为工农业生产的废弃物，趋向于资源的综合利用和环境保护，使用的益生菌数量也越来越多^[5]。

研究表明，植物乳酸杆菌、芽孢杆菌和酵母菌复合发酵能够改善饲料营养成分，提高饲料营养消化率 ^[6]。微生物群落的生物多样性，可以影响发酵系统的功能，且发酵基质中各菌群彼此间相互依存、共同作用^[7]。

目前关于发酵饲料研究主要集中于发酵产品的品质及饲喂效果，但是，关于发酵过程中各菌种，营养成分变化研究较少，本研究中，使用植物乳杆菌，酿酒酵母，枯草芽孢杆菌作为发酵菌种对发酵原料进行发酵，研究了不同发酵实验内个营养成分的关系及菌群关系，对固体发酵提供了一定的理论依据。

1. 实验材料与方法

1.1 菌种与材料

发酵剂菌种组合：植物乳杆菌，枯草芽孢杆菌，酿酒酵母。

发酵底物：豆粕，粗蛋白含量42.8%，水分含量12.5%；

麸皮：粗蛋白含量13.1%，水分含量13.2%；

玉米粉：粗蛋白含量8.9%，水分含量13.1%。

发酵底物组成，最终水分含量42%。

表1发酵底物组成

1.2 实验方法

发酵剂加入到1%红糖37℃温水中，活化30min备用。称取物料，混合均匀后备用，添加量0.05%。

将活化完成的菌液和物料混合均匀后，装入带有单向阀的发酵袋数个，装样量200g，置于30℃恒温培养箱中进行发酵，前72h每隔4h取样，此后每隔1d取样，每次取样均打开未开封发酵袋进行取样。

粗蛋白测定采用凯氏定氮法；pH测定：取10g物料加入90ml蒸馏水，摇床震荡1h后使用pH进行测定；乳酸测定根据GB 1886.173-2016 测定；乳酸菌采用MRS CaCO₃固体培养基进行厌氧培养计数；酿酒酵母采用孟加拉红琼脂培养基计数；枯草芽孢杆菌使用NA琼脂培养基计数。

2 实验结果

2.1 发酵过程菌群变化情况

图1 不同发酵时间对乳酸菌计数的影响

由图1可知在发酵初期（0-4h），由于发酵袋中残留有氧，枯草芽孢杆菌与酵母菌很快度过延迟期，到达对数期，活菌数迅速增长，发酵饲料有明显的酵母香气，随着氧的消耗，枯草芽孢杆菌作为好氧菌，低氧限制了其生长，生长速度逐渐变慢，活菌数出现下降趋势，同时，累积了大量的初级代谢酶类，由于乳酸菌，酵母菌为兼性厌氧菌，在厌氧条件下仍能生长，活菌数大量增加，并代谢产生大量乳酸与酒精，也限制了芽孢菌的生长，发酵时间到达28-32h时，酵母菌达到最大活菌数2.5亿/g，并由于底物抑制，生长变慢，44h时，由于碳源的减少，乳酸菌活菌数达到最大，生长速率变慢，并逐渐达到稳定期，乳酸菌最大活菌数达到31亿/g。

2.2 不同发酵时间对pH的影响

图2 不同发酵时间对pH的影响

发酵过程pH变化情况如图2所示，由图可知，整个发酵过程中，pH整体呈下降趋势，8-28h之间，下降速率达到最大，与乳酸菌活菌数增长速率保持一致，48h后由于物料中营养物质的减少，乳酸菌的生长变慢，乳酸产生速率也变慢并在48h后达到平衡，闫征等^［8］体外试验证明，终产物乳酸的积累是抑制乳酸菌生长和导致乳酸产量下降的直接原因。熊素玉等^［9］报道，在 pH 6.5~8.5、40 ℃培养时，乳酸菌生长良好，且发酵葡萄糖和乳糖产生乳酸，降低基质的pH。随着pH下降，乳酸菌生长受到抑制。

2.3 不同发酵时间对粗蛋白含量的影响

图3 不同发酵时间对粗蛋白的影响

发酵饲料中粗蛋白的含量与酵母菌活菌数增长趋势基本保持一致，由图3可知，酵母菌作为单细胞蛋白，其活菌数与粗蛋白含量增长速率保持一致，在48h达到最大，此后保持基本平衡的状态，

2.4 不同发酵时间对乳酸的影响

图4 不同发酵时间对乳酸的影响

不同发酵时间对乳酸菌发酵饲料乳酸含量的影响见图4。由图4可知：饲料发酵44h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，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。

2.5 货架期检测

表2 发酵饲料货架期

发酵饲料的货架期实验结果见表2，由表2可知粗蛋白，乳酸及发酵饲料pH在0-20d内，基本保持比较稳定的状态，随着保藏时间的继续延长，三个指标均出现下降趋势，这说明，发酵饲料在未开封的条件下最佳保存时间为20-25d。

3. 结论

本实验条件下，发酵原料在发酵50h基本各项指标均达到最大值，物料最佳发酵时间为48-60h，发酵结束后，最佳使用时间为20-25d使用完毕。

参考文献

[1] 李慧芬 曾亚均.乳酸菌在固态发酵饲料中的应用[J].中国饲料 2018 17:86-89.

[2] Heres L，Engel B，Knapen F V，et al．Fermented liquid feed reduces susceptibility of broilers for Salmonella enteritidis［J］．Poultry Science，2003，82( 4) : 603-611.

[3] 门文卉，胡志铭，林连兵，等．复合微生态制剂在黄羽乌骨仔鸡中的应用研究［J］．中山大学学报: 自然科学版，2016，55( 3) : 139-144.

[4] Tripathi J P，Yadav S．Optimisation of solid substrate Fermentation of wheat straw into animal feed by Pleurotus ostreatus: a pilot effort Animal Feed Science and Technology ［J］． Animal Feed Science and Technology，1992，37( 92) : 59-72．

[5] 杨连玉 杨文艳.微生物发酵饲料的现状及展望[J].经济动物学报 2018 22(2):63-66.

[6] 魏金涛，赵娜，杨雪海，等 . 发酵饲料对断奶仔猪生产性能 血液生化指标和饲料养分表观消化率的影响 [J]. 中国粮油学报 2009 24(2): 129-133.

[7] VIJAYALAKSHMI S P RAICHUR A M.The utility of Bacillus subtilis as a bioflocculant for fine coal[J]. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 2003 29(4): 265-275.

[8] 闫征，王昌禄，顾晓波. pH值对乳酸菌生长和乳酸产量的影响［J］. 食品与发酵工业，2003，29（6）：35-38.

[9] 熊素玉，姚新奎，谭小海，等. 不同温度及pH条件对乳酸菌生长影响的研究［J］. 新疆农业科学，2006，43（6）：533-538

完

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