不同发酵方式对不同饲料原料发酵结果的影响

张 博 李钢平 李继光

近年来，越来越多的饲料生产企业尝试对饲料原料进行发酵处理，利用原料发酵可改善原料物理化学性状以及生成大量丰富的代谢产物并对动物产生有益影响，妥善的应用发酵原料可改善动物的生产效率。但饲料发酵的方式和在整个饲料配方中添加使用的比例将影响发酵原料的使用效果。从饲料工业的工业化生产角度来看，不同的饲料原料发酵方式所得到的发酵饲料的理化性质有所差异。合理的发酵可达到在动物饲料配制中作为常规原料应用且最大程度提高在动物生产中的利用效率。为了进一步有效利用饲料原料，基于饲料原料发酵模式的研究和尝试层出不穷。所以从这一点出发，本试验尝试探究不同发酵处理模式条件下饲料原料的发酵效率和发酵结果，为工业化生产提供部分基础数据。

1 试验方案与方法

1.1 试验时间、地点

本试验于2011年3～10月，选择不同时间点、考虑不同环境温度和处理方式条件下，几种不同饲料原料在不同发酵条件下的发酵结果。为消除人为误差和环境误差，本试验在北京、武汉和株洲三地进行同步重复，结果进行平均处理。

1.2 试验材料

本试验所选用饲料原料发酵剂“五谷和一”来自湖南株洲智荟生物科技有限公司，为枯草芽孢杆菌－乳酸菌－酵母菌混合菌株包，规格为120亿CFU/g。

本试验选择玉米购自辽宁鞍山，蛋白含量约为8.9%，代谢能约为13.46 MJ/kg；豆粕购自山东青岛，源自黑龙江某地，蛋白含量约为46%，游离小肽的含量约为11.5 mg/g；棉粕购自湖北武汉，源自湖北某地，蛋白含量约为40.5%，游离棉酚约为450 mg/kg，游离小肽的含量约为3.5 mg/g；玉米+豆粕混合组蛋白含量约为36%，游离小肽的含量约为6.5 mg/g。

1.3 试验设计

1.3.1 发酵环境温度选择

试验选择环境温度分别为15、20、25和30℃。三地同时进行同步重复，若环境温度未达到上述温度，则选择外源热源进行补足。得到发酵结果数据后进行平均处理。

1.3.2 发酵模式

本试验分为发酵菌种活化后与发酵原料进行混合再发酵及不经活化直接混合发酵两种方式。菌种活化步骤为：一定量供发酵用菌种混于一定量的30℃、10%红糖水中，置于30℃水浴条件下，静置2 h。待其完成后于一定稀释液中，混匀后与一定量饲料原料进行混合，置于密封容器中压实发酵3～5 d（视环境温度而定）。不经活化组则将菌种直接混悬于一定量水中，添加一定量红糖，与饲料原料进行混合发酵。具体步骤为：

①活化：菌种→10%红糖水(菌种与红糖水的质量体积比为1：100，即1 g菌种对应10 g红糖、100 ml去离子水)→4 kg稀释液(去离子水)→10 kg待发酵原料。

②发酵步骤：菌种活化→活化后菌液稀释→稀释液与原料混合、发酵→发酵完成。

③发酵时间：环境温度为15℃时发酵时间为5 d（120 h），20℃时发酵时间为4 d（96 h），25℃和 30℃时发酵时间为3 d（72 h）。具体发酵终点以pH值达到特定值为止。

1.3.3 发酵原料选择

试验选择玉米、豆粕、棉粕、玉米+豆粕4种原料。

1.3.4 发酵指标选择

发酵玉米：小肽含量、粗蛋白含量。

发酵豆粕：小肽含量、粗蛋白含量。

棉粕：粗蛋白含量、游离棉酚含量。

玉米+豆粕：小肽含量、粗蛋白含量。

1.3.5 发酵结果处理

本试验结果以三地结果进行平均处理。

2 试验结果与分析(见表1～表4)

从表1结果可见，发酵所处的环境温度可影响达到发酵所需时间，但不同温度条件下影响效率不同，温度越高，从理论上讲越适宜菌种的活化；从不同发酵方式角度来看，在较低温度条件下（15℃和20℃），活化极显著有利于减少总体发酵时间（P＜0.01和P＜0.05），有利于改进发酵效率。较高温度条件下（25℃和30℃），活化同样显著有利于减少总体发酵时间（P＜0.05），有利于改进发酵效率，但改进效率不如较低温度条件下，可能是因为较高环境温度本身就接近于菌种自身繁育时间的原因。

表1 不同温度条件下达到发酵终点(pH值=4)时的时间(h)

表2 不同温度条件下，不同发酵方式对原料粗蛋白含量的影响(%)

由表2可见，活化与否不影响发酵对原料中粗蛋白含量的改变，但不同温度条件下，同一原料中粗蛋白的“可发酵”程度变化较大。提高发酵环境温度有助于改善最终发酵原料的粗蛋白含量、间接提高发酵原料的可吸收利用率及增加改善饲料原料的表观利用率。

表3 不同温度条件下，不同发酵方式对原料小肽含量的影响(mg/g)

由表3可见，活化与否不影响发酵对原料中游离小肽含量的改变，但不同温度条件下，同一原料中的“可发酵”程度变化较大。提高发酵环境温度显著甚至极显著有助于增加最终发酵原料的游离小肽含量，间接提高发酵原料的可吸收利用率、提高其他已知营养活性及增加改善饲料原料的表观利用率。是否还存在某些未知营养活性的影响，目前还不得而知，在后续试验中将进一步验证。

表4 不同温度条件下，不同发酵方式对棉酚中游离棉酚含量的影响(mg/kg)

由表4可见，活化与否可影响发酵对原料中游离棉酚含量的改变，但差异不显著。不同温度条件下，同一原料中游离棉酚的“可降解”程度变化较大。提高发酵环境温度可显著甚至极显著降低最终发酵原料中的游离棉酚含量，间接提高发酵原料的可添加比例本试验未知，故有待于后续试验求证。

3 综合分析

3.1 不同发酵温度

综合对发酵原料的营养成分的影响，在不同环境温度条件下，仅达到最终发酵终点（pH值=4）所消耗的时间受到影响，而发酵所达到的各项结果不受影响。

3.2 不同发酵方式

不同发酵方式之间相比，经活化的发酵效率要高于不经活化方式，但差异不显著；不同温度条件下，较高温度（25℃和30℃）条件下的发酵效率显著高于较低温度（15℃和20℃）。

4 结论

综合上述结果可知，在整个发酵过程，发酵的环境温度和发酵的方式均会影响最终的原料发酵结果，饲料生产企业可根据实际条件和生产目的调整发酵所采用的具体工艺参数。但若相对不考虑时间成本时，建议在25℃条件下发酵原料即可。