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“活力99”生酵剂厌氧发酵木薯渣养分变化的研究

更新时间:2009-03-28

江西宜春强微生物科技有限公司生产的“活力99”生酵剂为功能性菌株、酶、主要生长因子的混合制剂[1],目前广泛用于鸡、猪、牛粗饲料的发酵增效及部分发酵床养殖模式发酵床发酵的改善[2,3,4]

木薯渣发酵增效实验研究虽多有报道[5,6,7],但多为小试阶段,山区生产条件下木薯渣发酵增效结果,少有报道。

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1998年建立的广西田林红枫淀粉厂是一家以加工木薯淀粉为主的百色市农业产业化重点龙头企业和扶贫龙头企业,该厂拥有年产3万吨鲜木薯淀粉的生产能力,满负荷生产时,年产鲜木薯渣3万吨,约折合1万吨风干木薯渣(15%水分)。为充分拓展木薯渣市场,该厂在田林县科技局的协助下开展了以“活力99”生酵剂为菌种的田林县山区条件下发酵鲜木薯渣的实验研究。主要测定发酵7天、30天、180天后粗纤维、总糖、还原糖、粗蛋白质、酸溶蛋白、游离氨基酸和小肽含量的变化。

1 试验区域气候特征

本试验选择田林平均海拔最高的乡镇高龙乡某个猪场内进行,其纬度为N24°11′8.81″经度105°45′39.6″,海拔为600米,试验时段内该乡气温如图1所示。

  

 

1 田林县高龙乡20164—10月气温变化统计图

2 材料与方法

2.1 材料

发酵实验所用鲜木薯渣为当天生产产品,在进行厌氧发酵实验的同时留取部分自然晾干作为对照品;“活力99”生酵剂为江西宜春强微生物科技有限公司生产的产品。

2.2 方法

“活力99”生酵剂的主要成分是乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌、嗜酸菌素、枯草菌素、多黏菌素、制霉菌素、短杆菌肽、有机螯合微量元素、助剂、水分等[2],不含能高效降解纤维的真菌。本文以之为生产条件下的长时间鲜木薯渣发酵菌剂,最明显的效果是粗纤维含量的明显减少,改善了木薯渣的牲畜适口性,但只有发酵30天以上时效果才显著(差异显著),发酵7天时和对照的差异并不明显。芽孢杆菌对氧而言是一类兼性细菌,能快速繁殖,对粗纤维有一定的降解作用[12],本实验中粗纤维含量的下降,极有可能是其中的芽孢杆菌发挥作用,此与发酵产品质地由发酵初始期粗糙变成发酵实验结束时的细腻是相互印证的。

2.2.2 样品采集 鲜木薯渣厌氧发酵7、30、180天时,以定位定量固体厌氧发酵基质取样器(专利号:ZL201420379948.8)分别于发酵池一长边壁的0.5、2.5、4.5m的横断面上距离发酵池一长边壁分别为0.3、0.7、1、1.3、1.7m的采集点,采集深度等于0.7m的发酵基质各100g,各采样点的样品充分混合后以灭过菌的宽口聚乙烯瓶盛装密闭,冰盒内冷藏,当天运回实验室-20度保存备用。

发酵物颜色变化应是其中酚类物质在发酵初期氧气被其中微生物(尤其是芽孢杆菌)消耗殆尽前发生的氧化反应的结果。带酸的酒香味乃菌剂内乳酸菌、酵母菌在厌氧条件下将残存的淀粉及粗纤维被微生物分解产生的单糖物质转化成乳酸等挥发酸与乙醇的混合物。

还原糖往往是动物同时也是微生物高效摄取的糖类。在发酵周期为180天时,随时间的延长,虽然粗纤维含量明显下降,但还原糖含量并没有明显提高,此乃还原糖被微生物高效摄取转用于自身结构构建、代谢产能及产生其他代谢产物如乳酸及其他挥发性酸、乙醇等所致,因此,在本实验条件下拟通过木薯渣的发酵而明显提高其还原糖含量,是不切合实际的。

3 结果

3.1 鲜木薯渣发酵产物性状

管军军等[13]选用酵母菌单菌种、霉菌单菌种及二者混菌种为试验菌种,添加7%的尿素对木薯渣进行发酵,发酵后木薯渣的蛋白质含量与试验用的木薯渣原料蛋白质含量相比,分别提高了4.94倍、4.32倍和5.72倍;唐庆凤等[14]添加1%尿素作为氮源,以混菌种发酵木薯渣粗蛋白含量提高1.7~2.0倍。本实验发酵7天时粗蛋白含量与对照有提高,但发酵7天和30天、30天和180者的差异并不明显,说明发酵菌剂内微生物能将外加的氮素(尿素)及发酵产生的有效碳素合成新的蛋白,使粗蛋白含量增加,但在氮素有限条件下(如本实验额外增加的氮素仅为0.83%尿素,以干基计)粗蛋白的增量是有限的(实验条件下发酵180天时最高增量为31.5%,表1)。粗蛋白并非是牲畜饲料中的即效性氮源,外加高量无机氮素以提高发酵物粗蛋白的做法有必要考虑形成的粗蛋白在牲畜体内的降解吸收的效率。另外,如果所加无机氮源不能被发酵体系全部转化成有机氮,剩余的氨氮被牲畜直接摄入,对动物代谢活动将产生不良影响。

3.2 鲜木薯渣发酵产物养分含量变化

本文的粗纤维含量为历经0.3M H2SO4、3.0M NaOH的加热溶解再经0.3M HCl洗涤和95%乙醇、乙醚先后抽提所得的非溶解物质,主要成分为溶解性物质之外的纤维素、半纤维素及木质素[7,8]

4 讨论

本试验的开展并不完全按照发酵剂生产厂家的推荐在对进行木薯渣发酵前先以玉米粉作为发酵基质活化菌种,仅添加0.83%(以干基计)的尿素以补充木薯渣稀缺的氮素后直接以之对木薯渣长时间发酵,目的之一是考察在实际生产条件下被广泛宣传并广泛使用的市售发酵剂的真实效能。

鲜木薯渣发酵产物养分变化测定结果见表1。

 

表1 鲜木薯渣发酵实验中糖蛋白和氨基酸的变化

  

指标(%)0天(对照)7天30天180天备注含水量72 07±1 2471 69±0 7571 07±0 7170 47±1 07粗纤维66 78±3 22a64 09±4 07ab60 14±2 44b51 21±1 24c以干基计还原糖2 36±0 42 41±0 242 73±0 312 71±0 22以干基计总糖8 06±0 22a7 82±0 31ab7 03±0 46b5 84±0 24c以干基计粗蛋白8 12±0 53c9 67±0 48b9 79±0 64ab10 68±0 45a以干基计酸溶蛋白6 79±0 25ab7 18±0 31a6 27±0 22b5 55±0 27c以干基计游离氨基酸3 19±0 363 83±0 483 22±0 423 81±0 33以干基计小肽3 60±0 24a3 35±0 26a3 05±0 34a1 74±0 19b以干基计

:同行无肩标和肩标有相同字母表示差异不显著,有不相同字母表示差异显著。

2.2.1 木薯渣的发酵 木薯渣的发酵时间为2016年4月至10月。将新鲜木薯渣(水分含量为68.9%)每1t与1包“活力99”生酵剂(100g/包,与2.5kg尿素溶解于10kg水中)充分搅拌均匀,最后控制含水量在70%以内。检验方法是用手抓一把木薯渣,稍为轻轻一握,手指间有水浸出或有少量水滴出,表明达到合适的含水量,否则加入干木薯渣调节,然后装入红砖砌墙白色瓷砖贴壁(底)的深池(长×宽×深=5×2.0×1.5m),层层压实,用塑料薄膜覆盖并压紧池边,再加1层编织袋覆盖薄膜,常温发酵,无翻动。

贵州地质条件复杂,地层结构完整,岩石种类繁多,化石资源丰富,喀斯特地貌突出,地表水系发育,分布广泛,这些因素为贵州观赏石资源的赋存提供了优越的物质条件和发育空间。

2.2.3 测定方法 准确称取1克左右的样品置于古氏坩埚(铺有石棉),移入烘箱内105℃下烘24~72小时,取出冷却至室温恒重时,计算含水量。粗纤维含量的测定参照傅华[8]的“牧草中粗纤维测定方法的改进”(1993)。总糖、还原糖含量以铁氰化钾法进行测定,参照李永丽等(2008)的方法进行[9];粗蛋白质含量以凯氏定氮装置测定,参照李铁墙[10](2014)方法进行,氮换算蛋白质系数为6.25。酸溶蛋白质测定按王磊等[11]的方法进行;游离氨基酸和小肽的测定参照GBT12143.2-1989进行。重复测定3次,取平均值±标准差表示,用SPSS11.0软件进行方差分析,p>0.05为差异不显著,p<0.05为差异显著。

经发酵7天的鲜木薯渣颜色略带暗色,至180天时,颜色呈浅红色,质地细腻,散发出带酸的酒香。

酸溶性蛋白为氨基酸和小肽混合物,对动物而言是即效性氮源。发酵180天时木薯渣的酸溶蛋白不增反减。所以,在本实验条件下即使长时间发酵的木薯渣产品也不适于幼龄牲畜的饲喂。

临床上已有很多学者将人工生物陶瓷作为生物载体、生物支架,结合抗生素等制剂置入体内,生物陶瓷具有良好的生物相容性,可以逐步降解,且具有缓释的特点[20]。本次实验中,将去甲斑蝥素溶液复合在人工生物陶瓷中,并对其进行理化性质进行检测,结果表明复合去甲斑蝥素溶液后的人工生物陶瓷的理化性质也无明显改变,可以提供足够的力学支撑。可以说明人工生物陶瓷具有良好的稳定性。但是在复合去甲斑蝥素溶液后,是否在体内可以满足缓释作用,还有待研究考证。

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5 结论

在田林高寒山区的4~10月份,添加0.83%尿素(以干基计)为额外氮源,以“活力99”生酵剂对新鲜木薯渣180天厌氧发酵时,发酵能显著改善基质的质地和降低粗纤维含量,形成酸酒香气味,改善木薯渣的适口性,但不能显著增加还原糖的含量。虽能有限地增加产物粗蛋白含量,但即效性氮源不增反减。

参考文献

[1]张文剑,吕泽平,石伟明,等.发酵床和饲料发酵技术在生猪养殖中的应用试验[J].广东畜牧兽医科技,2013,38(5):12-14.

[2]李军成,路彩霞,柯丽盛,等.“活力99”发酵制剂提高蛋种鸡生产性能的效果观察[J].中国家禽,2012,34(15):55-56.

[3]蒋爱国.成本低廉效果一流的发酵床菌种-“活力99”生酵剂.高效益生态养殖技术网,2010.7,hppt://www.syc163.com.

[4]钟启平,刘九生,刘士才.高科技挖掘传统养猪技术-“活力99”发酵剂[J].畜牧业,1998(3):1-2.

[5]邹知明,司红彬,杨膺白,等.添加有益微生物厌氧消化木薯杆的效果研究[J].安徽农业科学,2012,40(28):14028-14030.

[7]何 江,毛忠贵,张庆华,等.高效木薯渣分解复合菌群RXS的构建及其发酵特性研究[J].环境科学,2012,33(3):1020-1027;DOI:10.13227/j.hjkx.2012.03.009.

[8]傅 华.牧草中粗纤维测定方法的改进.草业科学[J].1993,10(3):59-61.

[9]李永丽,孙传伯,刘士清.马铃薯含糖量测定方法比较研究[J].安徽农业科学,2008,36(21):8994-8996.

[10]李铁墙,袁 珣.凯氏定氮装置的改进[J].中国卫生检验杂志,2014(13):45-50.

[11]王 磊,吴玉炜.凯式定氮法与燃烧定氮法测定小麦粉粗蛋白的比较研究[J].粮食科技与经济,2011,(2):4-7.

[12]林春燕.耐盐碱产纤维素酶芽孢杆菌的选育及酶学特性研究[D].山东农业大学硕士学位论文,2010(9):

[13]管军军,张同斌,崔九红,等.木薯渣生产菌体蛋白的研究.安徽农业科学[J],2008,36(22):9556-9558.

[14]唐庆凤,彭开屏,韦升菊,等.不同微生物添加剂组合固态发酵对木薯渣品质的影响[J].动物营养学报,2016,28(6):1965-1974.

 
唐小平,苏玉凤,陆祖军
《广西畜牧兽医》 2018年第02期
《广西畜牧兽医》2018年第02期文献

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