酵母菌发酵粗饲料效果的研究

2021-05-29马惠茹陈艳君

现代畜牧兽医 2021年5期

马惠茹，陈艳君，茹婷

（河套学院农学系，内蒙古临河015000）

粗饲料作为草食动物日粮的重要组分，所含的结构性碳水化合物可为动物机体提供60%~70%的能量，但其他养分含量均极低、适口性差，限制其在草食动物养殖中的有效应用[1]。益生菌发酵处理粗饲料，可降解粗饲料中的粗纤维、粗蛋白等复杂的大分子有机物，消除粗饲料中的部分抗营养因子[2]，使粗饲料富含活性益生菌，产生营养丰富的微生物菌体蛋白、多种有益代谢产物及风味物质，提高粗饲料的营养价值、适口性与安全性，加大粗饲料的转化利用率，减少甲烷和氮的排放，是国内外主要采用的粗饲料预处理方法。

益生菌的选择是控制粗饲料发酵效果的关键[3]，常用于粗饲料发酵的益生菌主要有酵母菌、乳杆菌类、芽孢杆菌和双歧杆菌类等[4]。酵母菌富含多种酶、维生素、氨基酸、蛋白质等。在草食动物饲料中添加酵母菌，可以改善消化道内环境，促进粗饲料中纤维素的分解，促进肠道对营养物质的消化利用。唐海翠等[5]研究表明，饲料中添加酵母菌培养物，在高精料条件下，山羊瘤胃pH值显著提高，可提高羧甲基纤维素酶和木聚糖酶的活性，从而提高机体对NDF和ADF的消化。酵母菌作为氮素转化菌，能将粗饲料中的氮源转化为自身菌体蛋白，增加粗饲料中的蛋白质含量。吴逸飞等[6]研究发现，利用酵母菌发酵玉米、豆粕、麸皮混合料后，可以显著提高其粗蛋白、小肽和氨基酸含量。崔晨晓等[7]研究发现，用酵母菌发酵小麦麸皮能够有效提高蛋白质含量，降低植酸和纤维含量，增加可溶性阿拉伯木聚糖和总酚含量，改善小麦麸皮营养价值。因此，本试验选取4株分离自传统发酵面粉中的酵母菌J1、J2、J3、J4，分别处理不同粗饲料样品，探究经酵母菌发酵后的粗饲料的营养价值。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 菌种

本试验所用菌种是从地方传统发酵面粉中分离获得的4株酵母菌菌株，编号分别为J1、J2、J3、J4。其中，J1在培养后具有较浓郁的酸香味；J2在培养后具有较浓郁酒香味，且J2繁殖速度较快。

1.1.2 饲料样品

本试验所用粗饲料玉米秸秆、葵头粉采集于内蒙古巴彦淖尔市临河区，均为农作物成熟收获籽实后收割的秸秆和葵花头，无腐败，自然晾晒，制成风干样，粉碎，过40目筛，保存备用。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理

每种粗饲料样品各取500 g，使其含水量为50%。葵花盘粉喷洒适量水，搅拌均匀，过夜放置，经1 d的吸收和蒸发，含水量在50%左右。

1.2.2 试验设计

试验共设3个粗饲料样品组，每个饲料样品设4个酵母菌处理组，每个处理设3个重复，同时设1个对照组（CK），对照组不添加菌种。对照组和处理组各取50 g样品，分别加入1.5%的缓释尿素0.75 g，调节碳氮比（C/N）为30∶1。

1.2.3 发酵试验

将分离获得的酵母菌分别接种于YPD液体培养基中，30℃、180 r/min振荡培养36 h，计数。然后按照孢子数等比例接种于试验样品固体发酵培养基中，每个样品按1.5 mL/g接种酵母菌菌悬液（8.0×1010CFU/mL），玻璃棒充分搅拌均匀，30℃培养发酵72 h。发酵过程每隔24 h观察1次物料变化。将发酵样品取出，65℃烘干，装入样品袋，储藏备用。测定发酵后各组中的CP、NDF和ADF含量。

1.3 测定指标及方法

CP含量采用凯氏定氮法测定；ADF、NDF含量采用范式纤维测定法（Van Soest）测定。

1.4 数据统计与分析

根据各处理样品CP、ADF、NDF值，用XLSX计算各处理样品CP、ADF、NDF的变化值。

2 结果与分析

葵头粉组发酵过程中可以观察到白色菌丝，并且随着发酵时间的延长，白色菌丝量明显增加；玉米秸秆与葵头粉混合组发酵24 h，可观察到白色菌丝，72 h后白色菌丝消失。各组粗饲料发酵后，质地均匀、手感松散、无结块，同时伴有淡淡的酸香味和醇香味，J2菌株发酵组醇香味较浓。

4株酵母菌发酵处理不同粗饲料养分含量测定结果见表1。由表1可知，经过酵母菌J1、J3发酵处理，葵头粉中CP含量较对照组分别提高7.32%和6.85%，玉米秸秆中CP含量较对照组分别提高16.79%和18.98%，葵头粉和玉米秸秆组合中CP含量较对照组分别提高10.50%和29.87%；经过酵母菌J2、J4发酵处理后，葵头粉、玉米秸秆、葵头粉和玉米秸秆组合中CP含量变化不明显。4株酵母菌发酵处理3组粗饲料，其中酵母菌J2对葵头粉中NDF的降解率最高，比对照组提高9.26%；酵母菌J2对玉米秸秆中ADF的降解率最高，比对照组提高10.80%。

表1 4株酵母菌发酵处理不同粗饲料养分含量测定结果Tab.1 Results of determination of nutrient content in different roughages by fermentation of four strains of yeast 单位：%

3 讨论

酵母菌发酵粗饲料，可将粗饲料中的氮源转化为营养丰富的微生物菌体蛋白，也可利用饲料中的营养物质合成B族维生素、谷胱甘肽等，提高粗饲料CP含量，改善饲料营养价值，增强动物机体的免疫机能[8]。酵母菌分泌的纤维素酶、半纤维素酶等，可降解粗饲料中的纤维、淀粉、粗蛋白等复杂的大分子有机物产生多种有益代谢产物，也可消除粗饲料中的部分抗营养因子，提高粗饲料的转化利用率和安全性。但不同的菌种发挥的作用也不同，有些菌种可改善粗饲料的养分含量，降解抗营养因子；有些菌种可产生营养物质分解酶，改善动物肠道内酶的活性；有些菌种具有以上两方面的作用[9]。本试验中的J1和J3菌种可有效改善葵头粉、玉米秸秆、葵头粉和玉米秸秆组合中的CP含量，但对饲料中的NDF降解率相对较低；J2菌种可改善粗饲料风味，也可提高葵头粉和玉米秸秆中的ADF和NDF降解率，但对改善粗饲料中CP含量作用不明显；J1、J2和J3菌种对玉米秸秆中NDF的降解率提高幅度相对较低；J1和J4菌种对组合饲料NDF的降解率高于单一饲料的降解率。

益生菌发酵粗饲料，具有改善粗饲料养分含量、降低抗营养因子、改善粗纤维结构、提高粗饲料转化率等优点，在饲料行业受到高度重视，并得到快速发展[10]。研发粗饲料益生菌发酵剂及发酵工艺，可为草食畜牧业的发展提供优质的粗饲料资源。目前，益生菌发酵处理粗饲料已从单一菌种的发酵发展到多菌种的组合发酵，在发酵过程中更加注重不同益生菌间的相互协调与互补[11]。采用酵母菌、芽孢杆菌、霉菌和乳酸菌等多菌种组合发酵粗饲料，可利用好氧条件下酵母菌、芽孢杆菌、霉菌分泌产生的酶类分解粗饲料中的蛋白质、淀粉和纤维物质等，产生的分解产物可促进乳酸菌生长，并为乳酸菌的生长提供厌氧环境；发酵后期，乳酸菌增殖产生大量乳酸，使益生菌在无氧条件下自溶，释放出胞内酶及营养活性物质，提高粗饲料的体外降解效率，改善粗饲料品质，提高其适口性[12]。因此，多菌种组合发酵粗饲料较单菌种发酵粗饲料具有更多的优势。王伟等[13]研究发现，混合菌种降解玉米秸秆效果显著高于单一菌种（P<0.05）。赵华等[14]利用酵母菌、枯草芽孢杆菌、木霉、曲霉组合发酵木薯渣（添加20%菜粕），CP含量提高66.39%，粗纤维含量降低22.19%，羧甲基纤维素酶和β-葡萄糖苷酶酶活均有显著提高。邱玉朗等[15]研究利用混合益生菌发酵秸秆与玉米浆混合饲料，肉羊平均日增重提高36%（P<0.01），料重比降低28.68%（P<0.05）。

目前，益生菌发酵粗饲料作用机制尚未完全清楚，单一菌种的选用和混合多菌种配合机理还有待进一步研究。开展针对性的发酵粗饲料相关菌种研究，深入了解益生菌发酵粗饲料作用机制，因地制宜研制不同粗饲料发酵剂，对于发展草食畜牧业具有重要意义。