益生菌發酵香草配合飼料工藝參數的選擇及品質評定

董改香，張勇剛，張 淵，蘇曉菲，張建旺

（1.朔州職業技術學院，畜牧獸醫研究所，山西 朔州 036002；2.山西省右玉縣鴻福農牧場，右玉 037200；3.山西省畜牧獸醫學校，太原 030024）

益生菌發酵香草配合飼料工藝參數的選擇及品質評定

董改香1，張勇剛1，張 淵2，蘇曉菲3，張建旺1

（1.朔州職業技術學院，畜牧獸醫研究所，山西 朔州 036002；2.山西省右玉縣鴻福農牧場，右玉 037200；3.山西省畜牧獸醫學校，太原 030024）

益生菌發酵香草配合飼料是采用益生菌對加有適量葫蘆巴-地椒全草香料的配合飼料進行固態發酵后的產物。為探討單菌發酵、雙菌聯合發酵以及有無香料、不同發酵溫度、水分梯度和發酵時間等因素對發酵配合飼料品質的影響。試驗分為5個組，均以無菌水調節發酵水分，接入適量菌種，混合均勻后置于10 L發酵罐中進行發酵，按要求取樣檢測。結果表明：雙菌聯合發酵、香料、發酵時間、溫度、水分含量對發酵后的飼料品質有明顯影響。選擇適當的發酵參數，可有效提高飼料的粗蛋白、益生菌數量和游離氨基酸含量，同時降低粗纖維、粗灰分、pH值以及霉菌數量。該試驗中，最佳的發酵工藝參數為：添加葫蘆巴-地椒全草香料、雙菌聯合發酵、發酵水分30%、發酵溫度37℃和發酵時間為72 h。

益生菌；發酵；香料；配合飼料；工藝參數；品質評定

益生菌發酵配合飼料是我國新近興起的一種優質牧草生產加工技術的產物，是一種新型開發利用的飼料資源［1］，這種新興產物不僅可有效解決“人畜爭糧”矛盾，同時也可提高反芻家畜的生產性能和畜產品品質，充分利用農副產品和青綠飼料，這對于打造純天然畜產品加工產業鏈、增加農民收入提供了廣闊的發展空間。

本試驗采用益生菌（植物乳桿菌和發酵乳桿菌）對配合飼料（由青莜麥、草玉米、紫花苜蓿、玉米、豆粕、胡麻餅和礦物質組成）再加上適量葫蘆巴-地椒全草香料進行固體發酵成為益生菌發酵香草配合飼料，研究過程中采用不同試驗以確定其發酵飼料的配伍和發酵過程的工藝參數［2］，旨在研制最佳品質的益生菌發酵配合飼料。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 配合飼料 配合飼料配方為：青莜麥27%、草玉米27%、紫花苜蓿27%、玉米（1級）10%、豆粕（2級）5%、胡麻餅（2級）3%、礦物質1%。

1.1.2 香料 葫蘆巴-地椒全草香料：以葫蘆巴青苗、地椒和米醋為原料，采用籠蒸、日曬工藝得到純天然植物全草香料。

1.1.3 菌株 植物乳桿菌：分離自健康羔羊瘤胃內容物；發酵乳桿菌：分離自國內優質酸奶產品。

1.1.4 培養基 MRS培養基、TPY培養基+0.4%低聚果糖、LAB培養基、高層半固體培養基和PDA培養基。

1.1.5 試驗分組設計 試驗分為5個組，分別為Ⅰ組：空白對照組，即配合飼料組；Ⅱ組：配合飼料+香料組；Ⅲ組：配合飼料+香料+植物乳桿菌組；Ⅳ組：配合飼料+香料+發酵乳桿菌組；Ⅴ組：配合飼料+香料+植物乳桿菌+發酵乳桿菌組。

1.2 方法

5個試驗組分別以無菌水調節發酵水分，接入適量菌種（活菌數≥2.0×108cfu/mL），混合均勻后置于10 L發酵罐中進行發酵，按要求取樣檢測。

1.2.1 香料對發酵飼料的影響 在發酵水分30%、發酵溫度37℃、發酵時間72 h條件下，Ⅰ、Ⅱ組不接菌，Ⅲ組接入5%植物乳桿菌，Ⅳ組接入5%發酵乳桿菌，Ⅴ組接入2.5%植物乳桿菌+2.5%發酵乳桿菌，感官評定發酵飼料的品質，測定發酵飼料中霉菌含量。

1.2.2 發酵溫度的選擇 按照接菌量5%（雙菌聯合發酵各占2.5%），發酵時間72 h，發酵水分30%的條件均勻混合預發酵飼料，分別選擇30℃、37℃和42℃三個溫度參數進行發酵。檢測發酵飼料中粗蛋白、粗纖維的含量。

1.2.3 發酵水分的選擇 按照發酵溫度37℃、接菌量5%（雙菌聯合發酵各占2.5%），發酵時間72 h，水分分別為20%、30%和40%三個發酵水分梯度，測定發酵飼料中粗蛋白、粗纖維、益生菌數及霉菌數。

1.2.4 發酵時間的選擇 將5個試驗組按照發酵水分30%、發酵溫度37℃、接菌量5%（雙菌聯合發酵各占2.5%）的條件均勻混合預發酵飼料，分別選擇24、72和120 h三個發酵時間段，感官評定發酵飼料的品質，測定發酵飼料中粗纖維、粗蛋白、粗灰分、pH值、游離氨基酸及干物質回收率。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 感官評定 主要從發酵飼料的氣味、手感、外觀顏色上進行評定。

1.3.2 粗纖維、粗蛋白、粗灰分 粗纖維測定方法采用范氏分析法；粗蛋白采用凱氏定氮法；粗灰分采用國家標準GB/T 6438—2007。

1.3.3 益生菌數、霉菌數、干物質回收率 益生菌數采用馬向前等［3］的植物乳桿菌和乳酸菌的一種簡便快速計數法測定。霉菌數量采用國家技術監督局GB/T13092—1991標準檢測。干物質回收率采用飼料發酵前后和干物質含量計算。

1.4 數據處理

試驗數據采用Excel 2010和SPSS 21.0統計軟件進行單因素方差分析和相關性分析，結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 香料對發酵飼料的影響

從圖1可知，Ⅱ組添加香料后霉菌的含量顯著低于Ⅰ組，表明香料對發酵飼料具有很強的防霉變作用，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組的霉菌含量與Ⅱ組相比又有降低，說明其中香料起到很大作用外，植物乳桿菌和發酵乳桿菌也有一定程度抑制霉菌的作用，Ⅴ組中霉菌含量最低，這也充分說明了雙菌聯合發酵防飼料霉變效果更佳。感官評定結果表明，Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ組發酵飼料柔軟鮮嫩、香味撲鼻，具有明顯的酸香味。

圖1 香料對發酵飼料中霉菌含量的影響

2.2 溫度對發酵飼料的影響

從表1可知，溫度在30℃時，Ⅰ、Ⅱ組發酵飼料中的粗蛋白含量顯著低于其他各組（P<0.05），但粗纖維各組之間差異均不顯著（P>0.05）。37℃時，Ⅰ、Ⅱ組粗蛋白含量極顯著低于其他各組（P<0.01），Ⅲ、Ⅳ組也極顯著低于Ⅴ組（P<0.01）；Ⅰ、Ⅱ組粗纖維含量極顯著高于其他各組（P<0.01），Ⅲ、Ⅳ組也極顯著高于Ⅴ組（P<0.01），Ⅲ組與Ⅳ組間差異不顯著（P>0.05）。42℃時，各組間粗纖維含量差異均不顯著（P>0.05），但粗蛋白含量Ⅰ、Ⅱ組極顯著低于其他各組（P<0.01）。同時，從第Ⅴ組可看出，37℃發酵飼料粗蛋白含量較高，粗纖維含量較低，與其他兩個溫度間具有極顯著的差異（P<0.01）。以上結果顯示：37℃是最佳的發酵溫度，這可能是溫度過高或過低都不利于益生菌的生長，進而影響了發酵效果，同時，37℃的雙菌聯合發酵效果優于其他單菌發酵組［4］。

表1 不同溫度對發酵飼料粗蛋白和粗纖維的影響%

2.3 水分含量對發酵飼料的影響

從表2可知，水分含量20%時對發酵飼料的粗蛋白和粗纖維均無顯著差異（P>0.05），水分含量30%時Ⅰ組與Ⅱ組粗蛋白或粗纖維含量間差異均不顯著（P> 0.05），Ⅰ、Ⅱ組粗蛋白或粗纖維含量與其他各組間差異均極顯著（P<0.01），Ⅲ、Ⅳ組粗蛋白或粗纖維含量與Ⅴ組之間差異均極顯著（P<0.01），Ⅲ組與Ⅳ組粗蛋白或粗纖維含量間差異均不顯著（P>0.05）。水分含量40%時，Ⅰ、Ⅱ組粗蛋白或粗纖維含量間差異均不顯著（P>0.05），但均與其他各組間差異極顯著（P< 0.01）。第Ⅴ組中，水分含量20%、30%、40%時發酵的飼料粗蛋白之間差異均極顯著（P<0.01），水分含量30%、40%時發酵飼料的粗纖維含量均極顯著低于水分含量20%時發酵飼料的粗纖維含量（P<0.01）。

表2 不同水分含量對發酵飼料粗蛋白和粗纖維的影響%

從表3可知，水分含量20%時，Ⅲ、Ⅳ組和Ⅴ組對益生菌和霉菌數量的影響不明顯（P>0.05）；水分含量30%時，Ⅴ組中的益生菌數量較其他各組明顯增加（P< 0.01），霉菌數量極顯著減少（P<0.01）；水分含量40%時，各組的霉菌含量均高于水分含量為20%和30%時，說明水分含量過高易引發飼料霉變。

從表2、表3結果可知，發酵飼料的最佳水分選擇應為30%。同時，植物乳桿菌和發酵乳桿菌對發酵飼料品質具有很大影響，其中雙菌聯合發酵效果明顯優于單菌。

表3 不同水分含量對發酵飼料益生菌和霉菌數量的影響

2.4 不同時間對發酵飼料的影響

從表4可知，發酵24 h時各組間粗蛋白和粗纖維含量均差異不顯著（P>0.05）；發酵至72 h時，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組中的粗蛋白含量逐漸增加，且明顯高于Ⅰ、Ⅱ組（P< 0.01），其中Ⅲ、Ⅳ與Ⅴ組間差異極顯著（P<0.01），Ⅲ組與Ⅳ組間差異不顯著（P>0.05）。粗纖維含量Ⅰ、Ⅱ組與Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組間均差異極顯著（P<0.01）；發酵120 h時，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組間粗蛋白或粗纖維均無明顯變化（P>0.05），但極與Ⅰ、Ⅱ組相比差異極顯著（P<0.01）。這可能是隨著時間的延長益生菌出現衰老或死亡，失去了原有的益生功效。

從表5可知，發酵24 h時，Ⅰ、Ⅱ組的粗灰分含量和pH值均與Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ組間差異顯著（P<0.05），Ⅲ、Ⅳ與Ⅴ組間也差異顯著（P<0.05）；發酵72 h時，Ⅴ組的粗灰分和pH值均極顯著低于其他4組（P<0.01），而Ⅲ組和Ⅳ組間差異不顯著（P>0.05）；發酵120 h時，Ⅰ、Ⅱ組的粗灰分含量和 pH值與均Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ組間差異顯著（P<0.05）。這也表明雙菌聯合發酵的效果明顯優于單菌發酵。

表4 不同發酵時間對發酵飼料粗蛋白和粗纖維的影響%

表5 不同發酵時間對發酵飼料粗灰分和pH值的影響%

表6 不同發酵時間對發酵飼料游離氨基酸和干物質回收率的影響

從表6可知，不同發酵時間對游離氨基酸含量有一定影響，72 h時發酵飼料的游離氨基酸含量高于其他兩個時間段，對于同一時間段，益生菌發酵的3組中游離氨基酸高于不接菌的兩組（P<0.01），雙菌聯合發酵的高于單菌發酵的（P<0.01）；干物質回收率各組間以及組內各時間段間均不存在明顯差異（P>0.05）。

從表4、表5和表6結果可知，該發酵飼料的最佳發酵時間為72 h，雙菌聯合發酵的效果明顯優于單菌發酵。

從表7可知，3個時間段對Ⅰ、Ⅱ組的影響不論是氣味、手感還是外觀與發酵前比較變化不大，對Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ組來說有明顯影響。發酵24 h時，Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ組散發出微弱的酸香味、手感質地良好，顏色黃綠。發酵72 h時，Ⅲ組和Ⅳ組與24 h時相差不大，但Ⅴ組發出很強的酸香味，飼料柔嫩多汁，色澤鮮嫩，這可能與乳酸菌發酵產生的乳酸有關［5］。發酵120 h時，Ⅳ、Ⅴ組發酵飼料發出酸味，有結塊現象，顏色變深，借助放大鏡觀察可見飼料表面有菌絲或霉菌，伴有輕微的霉味，這可能是隨著時間的推移，發酵飼料發生了變質所致。

表7 不同發酵時間對發酵飼料感官的影響

3 討論

益生菌發酵配合飼料是指在微生態理論指導下，人為控制發酵條件，利用有益微生物通過自身的代謝活動，將植物性物質轉變為能被動物利用的營養因子［6］。發酵飼料品質的優劣是由特定的發酵條件決定的［7］。發酵溫度、發酵水分、發酵時間和發酵菌種等的控制直接關系到發酵效果的好壞。發酵溫度是發酵的一個重要環節，每種微生物都有其各自的最佳生長溫度，溫度過高或過低都不利于益生菌發揮作用，影響發酵效果。發酵水分含量也是影響發酵效果的一個重要因素，水分過高影響通透性，阻礙氣流傳遞，不利于菌種生長；水分含量低，營養物質溶解性低，不利于營養物質的利用。發酵周期的長短直接影響發酵飼料品質。發酵時間過短，不能充分發揮發酵的作用，發酵時間過長又會給有害菌留下趁虛而入的空間，使飼料腐敗變質加快。植物乳桿菌與發酵乳桿菌是乳酸菌家族中極為重要的益生菌，從本試驗研究結果來看，植物乳桿菌與發酵乳桿菌在飼料發酵過程中的作用具有相似性，雙菌聯合發酵效果明顯優于單菌發酵。說明二者的作用相輔相成，相互協作，存在組合效應［8］，兩者有機結合，可以更好地發揮各自的作用。本研究采用葫蘆巴-地椒全草香料作為益生菌發酵配合飼料的添加劑，不僅對發酵后飼料賦予一種清新芳香的味道，以刺激動物的食欲和改善羊肉品質與風味，同時可有效防止飼料霉變和蟲蛀。

從整個試驗情況來看，最佳的發酵飼料工藝參數為：添加適量的全草香料、雙菌聯合發酵（2.5%植物乳桿菌+2.5%發酵乳桿菌）、溫度37℃、水分含量30%、發酵時間72 h。該條件下發酵所得的飼料清香優雅、柔嫩多汁、顏色鮮綠，粗蛋白含量24.04%、粗纖維35.31%、粗灰分8.48%、pH值4.39、游離氨基酸占總氮17.9%、干物質回收率97.39%。

［1］ 李永凱，毛勝勇，朱偉云.益生菌發酵飼料及利用現狀［J］.畜牧與獸醫，2009，41（3）：90-93.

［2］ 李龍，陳小連，徐建雄.復合益生菌發酵飼料工藝參數及品質研究［J］.上海交通大學學報(農業科學版)，2010，28(6)：530-533.

［3］ 馬向前，周德慶.雙歧桿菌和乳酸菌的一種簡便快速計數法［J］.微生物學報，1997，37（1）：62-64.

［4］ 董曉麗.益生菌的篩選鑒定及其對斷奶仔豬、犢牛生長和消化道微生物的影響［D］.北京：中國農業科學院，2013.

［5］ 王旭明，倪永珍，李維炯，等.有效微生物群（EM）對飼料pH值及營養價值的影響［J］.浙江大學學報，2002，28（4）：431-434.

［6］ 梅寧安.牛羊發酵飼料的研究進展［J］.養殖與飼料，2014（3）：22-26.

［7］ 吳妍妍，張文舉，胡猛，等.嗜酸乳桿菌生物飼料發酵參數的優化［J］.黑龍江畜牧獸醫，2013（4）：81-85.

［8］ 刁其玉.微生物制劑在幼齡反芻動物營養與飼料中的應用［J］.動物營養學報，2014，26（10）：3159-3167.

Process Parameters of Probiotics-fermented Vanilla Compound Feed and the Quality Evaluation

DongGaixiang1，ZhangYonggang1，ZhangYuan2，et al
（1.Animal and VeterinaryResearch Institute，Shuozhou Vocational and Technical College，Shuozhou 036002，Shanxi，China；2.Hongfu FarmofYouyu County，Shuozhou 037200，Shanxi，China）

Probiotics-fermented spices compound feed is a compound feed fermented with probiotics by adding some vanilla.In order to explore the effects of bacteria，fenugreek-pepper whole plant spices，temperature，water and fermentation time on the quality of the compound feed，this experiment was conducted.The results showed that bacteria-combined fermentation，vanilla，temperature，water and fermentation time have obvious affects on the quality of compound feed.Suitable process condition could increase the content ofCP，probiotics，free aminoacid and decrease the content ofCF，ash，pH value，mold.In this experiment，the optimumprocess parameters for the fermentation are：suitable amount ofspices，combined-bacteria,moisture 30%，37℃and 72 h fermentation.

probiotics；fermentation；vanilla；compound feed；process parameter；qualityevaluation

S816.15

A

2095-3887（2017）03-0023-05

10.3969/j.issn.2095-3887.2017.03.007

2017-03-30

山西省科技攻關項目（20150311017-5）

董改香（1982-），女，講師，碩士,主要從事動物營養與飼料科學研究。