利用酿酒酵母发酵刺参饲料的条件优化研究*

姜 燕， 王印庚， 麦康森， 张 正， 廖梅杰， 荣小军， 李 彬， 王新安

(1.中国海洋大学海水养殖教育部重点实验室，山东 青岛266003；2.中国水产科学研究院黄海水产研究所，山东 青岛266071)



利用酿酒酵母发酵刺参饲料的条件优化研究*

姜 燕1, 2， 王印庚2， 麦康森1， 张 正2， 廖梅杰2， 荣小军2， 李 彬2， 王新安2

(1.中国海洋大学海水养殖教育部重点实验室，山东 青岛266003；2.中国水产科学研究院黄海水产研究所，山东 青岛266071)

以酿酒酵母为发酵菌种，开展了刺参饲料发酵条件优化的研究。测定不同含水量、温度和发酵时间条件下发酵饲料的感官性状评价和理化指标。结果表明，以10%(V/W)的接种量接入酿酒酵母种子液、发酵温度25℃、含水量70%发酵时间为3d的实验组效果最好：发酵饲料的干物质回收率(Dry matter recovery, DMR)、粗蛋白含量(Crude protein, CP)、氨基酸态氮占总氮的含量(Percentage of amino acid nitrogen to total nitrogen, AA-N/tN)分别达到最高值，氨态氮占总氮的含量(Percentage of ammonia nitrogen to total nitrogen, NH3-N/tN)相对较低；饲料的气味、颜色和黏度等综合感观性状达到最佳。研究表明，酿酒酵母可以作为发酵刺参饲料的备选菌种，其最适发酵条件：环境温度25℃、基础饲料含水量70%、发酵时间3d。研究结果将为新型海参饲料的制备和应用提供途径。

酿酒酵母； 刺参； 饲料； 发酵； 工艺参数； 粗蛋白含量； 氨基酸

刺参(Apostichopusjaponicus)是我国海水养殖产业产值最高的单一养殖品种，增养殖面积已超过15万公顷，年产量近14万吨，产值逾300亿元，经济效益显著[1]。在刺参养殖业蓬勃发展的同时，对饲料的需求也在不断增加。传统刺参饲料的主要成份是鼠尾藻、马尾藻等大型藻类，所占比例高达60%～80%[2-4]。目前藻类资源量急剧下降[5]，若在养殖中仍然大量使用，有可能造成养殖成本不断上升。因此，寻找一种新型的刺参饲料替代天然藻类，一方面可以保护海藻资源，另一方面也可有效控制刺参养殖成本，保障产业的平稳、健康发展。

发酵饲料是将传统饲料添加微生物菌种后进行发酵处理，不仅能够有效降解饲料中大分子物质，去除抗营养因子，并且能够产生一些消化酶、有机酸、维生素等活性物质，提高饲料的营养价值。而且还可以将动物机体难以消化吸收的粗蛋白等降解成易被消化吸收的氨基酸、小分子肽等营养物质，改善饲料的适口性，提高养殖动物的摄食量[6-10]。作为一种新型饲料，发酵饲料已被广泛应用于畜牧业。已有研究表明，投喂发酵饲料可以显著提高牛、猪等畜牧动物的生长率和抗病力[11-14]，获得较好的养殖效益。在水产养殖方面，通过在饲料中添加一定比例的发酵豆粕，能够促进异育银鲫[15]和石斑鱼[16-17]的生长。张建等[18]利用光合菌对啤酒糟进行发酵处理加工成优质鱼饲料，显著提高了饲料的蛋白含量。而基础饲料经发酵处理后投喂刺参，生长速度也明显优于投喂未发酵饲料组[19]。因此，发酵饲料在水产养殖中具有广阔的应用前景。

通过实际考察发现，目前大多数刺参养殖厂在保苗期间投喂的饲料是按一定比例配成的基础饲料经过1d的“发酵”进行投喂，因时间短其发酵效果有待探索。为此，本实验在前期预实验的基础上进行5d的发酵追踪测定以确定发酵效果。在本文研究中，选用酿酒酵母(Saccharomgcescerevisae)作为发酵菌种对刺参基础饲料进行发酵实验。酿酒酵母属于真菌类，虽然不是海洋生物肠道的固有微生物，但研究表明，可通过饲料添加的途径投喂鱼、虾、参等养殖动物。酿酒酵母能够降解大分子的蛋白并产生多种消化酶类促进食物消化，从而为机体提供氨基酸和维生素等多种营养物质，在一定程度上能够防止消化道疾病的发生和促进养殖动物生长[20-22]。根据发酵的常规条件，本文开展了温度、含水量和时间对饲料发酵影响的研究。实验表明，通过发酵处理的刺参基础饲料的粗蛋白含量和氨基酸态氮占总氮含量都有所提高，所获得的发酵条件参数将为刺参饲料发酵工艺提供生产性指导和参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验所用酿酒酵母(S.cerevisae)购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，编号为CICC1251；经梯度耐盐诱变获得适盐性较好的菌株进行实验。将饲料原料粉碎后100目过筛，按表1中的配方配制发酵的基础饲料。

实验室条件下培养酿酒酵母的培养基为YPD培养基，YPD液体培养基主要成分：酵母粉1%，蛋白胨2%，葡萄糖2%，氯化钠2%。

表1 发酵基础饲料的配方(以干物质计)Table 1 Formulation of basal feed in fermentation on a dry matter basis

注：a： 由青岛市瑞滋海珍品发展有限公司提供。Note:a：Qingdao Ruizi Rare Marine Animal Culture & Development Co. Ltd., Qingdao, Shandong Province, China

1.2 实验方法

1.2.1 种子液培养 将保存于斜面培养基的酿酒酵母接种于YPD液体培养基中，置于37℃、120r/min恒温水浴摇床振荡培养10h作为发酵种子液，备用。

1.2.2 饲料发酵实验 将饲料原料按上述比例混匀，用灭菌海水和发酵种子液共同配制成含水量为50%、60%、70%和80%(W/V)的发酵原料(均以干物质计)，置于1L的塑料烧杯中，用双层纱布夹脱脂棉封口。在温度为20、25、30和35 ℃条件下，按照10%(v/w)的比例接种酿酒酵母种子液分别进行发酵。实验共设16组，每组3个平行，在第1天、第2天、第3天、第4天和第5天分别对各平行组饲料进行取样，检测各项指标(见1.3)。发酵在恒温水浴摇床中进行，转速保持在130r/min。同时，在25℃、70%含水量条件下(通过预实验得出25℃、70%含水量条件下发酵效果比较好)以不添加发酵菌种的处理组作为空白对照实验。

1.3 检测指标与方法

理化指标评定共检测氨态氮(NH3-N)、氨基酸(AA)、粗蛋白(CP)、干物质回收率(DMR)4项指标。其中NH3-N用次溴酸盐氧化法测定[23]；AA用南京建成生物工程研究所的总氨基酸测定试剂盒法测定；CP含量用凯氏定氮法测定；DMR根据饲料发酵前后的重量和干物质含量计算[24]。

感官性状评定：由10名研究人员组成的小组分别从气味、颜色、黏度3个方面对发酵饲料的感官物理性状进行相应的评分(评分标准为1.00～5.00分)，气味、颜色、黏度3个方面分值的平均值即为发酵饲料感官性状的分值，再通过数据处理进行分析[25-27]。其中，最佳的颜色指标为灰棕色，最佳气味性状为酸香味，最佳黏度指标为饲料颗粒较软用两手指轻轻一捏就松散[28]。

1.4 数据分析

采用spss16.0软件对实验数据进行方差分析(ANOVA)，当不同处理之间存在显著差异(P<0.05)时，采用Tukey检验进行多重比较。当因素间存在交互作用时，固定一个因素对另一个因素进行Tukey多重比较[29]。所有数值均采用平均值±标准差(Means±S.D.)表示。

2 结果

2.1 温度、含水量和时间对发酵影响的方差分析

温度、含水量、时间对发酵饲料DMR、CP、氨态氮占总氮含量(NH3-N/tN)、氨基酸态氮占总氮的含量(AA-N/tN)的方差分析结果见表2。从表中可以看出温度、含水量、时间分别显著影响发酵中DMR、CP、NH3-N/tN、AA-N/tN四项指标(P<0.05)，并且两两之间的交互作用对饲料发酵过程中各项指标的影响也是显著的(P<0.05)，并且F检验均为极显著(F>1)。

2.2 温度、含水量、时间对饲料发酵的影响

2.2.1 饲料发酵第1天的变化特征 温度和含水量对饲料发酵第1天的各理化指标的影响如表3所示。从表3中可以看出随着含水量的增加，饲料的DMR显著升高(P<0.05)；含水量为70%、80%实验组的DMR差异不显著(P>0.05)。在20℃、60%含水量时DMR达到该天最高值97.66%，但与20℃条件下70%和80%含水量、25℃条件下70%含水量、30℃条件下70%和80%含水量、35℃条件下80%含水量的DMR差异不显著(P>0.05)。

饲料发酵第1天CP变化：20℃时CP随含水量增加显著升高(P<0.05)，而25、30和35℃水平下CP随含水量的增加显著下降(P<0.05)。CP最高值23.79%出现在20℃、含水量80%的实验组，与20℃条件下60%和70%含水量、30℃条件下60%含水量、35℃条件下50%和60%含水量实验组的CP差异不显著(P>0.05)。

表2 不同发酵条件对DMR、CP、NH3-N/tN、AA-N/tN影响的方差分析Table 2 The variance analysis of the effects on DMR、CP、NH3-N/tN、AA-N/tN by the different fermentation conditions

注：P>0.05为不显著，P<0.05为显著。Note: Statistical significance was chosen atP<0.05.

①Indexes；②Temperature；③Water content；④Time；⑤Temperature × Water content；⑥Temperature×Time；⑦Water content× Time；⑧Temperature×Time×Water content；⑨Dry matter recovery；⑩Crude protein；Percentage of ammonia nitrogen to total nitrogen；Percentage of amino acid nitrogen to total nitrogen.

表3 发酵第1天温度和含水量对饲料理化指标的影响Table 3 The effects on physicochemical indicators of fermentation feed on the first day by the temperature and water content

注：在同一列中标注不同字母表示差异显著 (P<0.5)(n=3)。Note: Values denoted with different letter are significantly different in the same column(P<0.5)(n=3).

①Temperature；②Water content；③Dry matter recovery；④Crude protein；⑤Percentage of amino acid nitrogen to total nitrogen；⑥Percentage of ammonia nitrogen to total nitrogen；⑦Pooled SE.

除30℃外，其余温度水平下 AA-N/tN随含水量的增加总体呈现出下降的趋势。含水量60%实验组在30℃时达到该天最大值26.80%，显著高于其余组(P<0.05)。

每一个温度水平下NH3-N/tN随含水量的增加均显著降低(P<0.05)。30℃、80%含水量时最低(0.06%)，与30℃水平下70%含水量、20℃水平下70%和80%含水量、35℃水平下70%和80%含水量实验组的差异不显著(P>0.05)。

2.2.2 饲料发酵第2天的变化特征 饲料发酵第2天的各理化指标的变化如表4所示。饲料发酵第2天各实验组DMR在20和30℃时随含水量的增加先升高后下降，25℃时随含水量增加显著升高，35℃时趋于平稳。在30℃条件下70%含水量组的DMR达到该天最高值98.02%，与20℃条件下70%含水量组差异不显著(P>0.05)。

表4 发酵第2天温度和含水量对饲料理化指标的影响Table 4 The effects on physicochemical indicators of fermentation feed on the second day by the temperature and water content

注：在同一列中不同的字母标注表示差异显著 (P<0.5)(n=3)。Note: Values denoted with different letter are significantly different in the same column(P<0.5)(n=3).

①Temperature；②Water content；③Dry matter recovery；④Crude protein；⑤Percentage of amino acid nitrogen to total nitrogen；⑥Percentage of ammonia nitrogen to total nitrogen；⑦Pooled SE

在20和25℃时各实验组CP随含水量的增加总体呈现下降趋势，30℃时先升高后下降，而35℃时则先下降后升高。在20℃条件下50%、60%含水量实验组的CP值达到最高值23.68%，与35℃条件下50%和80%含水量实验组的差异不显著(P>0.05)。

在20℃的条件下，发酵饲料第2天的AA-N/tN随含水量增加呈下降-升高-下降的变化，其余3个温度组都呈现了先下降后升高的趋势。其中25℃条件下含水量50%的实验组AA-N/tN为45.31%，为饲料发酵第2天的AA-N/tN最高值，与其余组的差异均显著(P<0.05)。

各实验组发酵饲料第2天的NH3-N/tN随含水量增加都呈显著下降趋势。在20℃条件下含水量80%的实验组NH3-N/tN达最低值0.08%，与20℃条件下70%含水量、30℃条件下80%含水量的实验组差异不显著(P>0.05)。

2.2.3 饲料发酵第3天的变化特征 饲料发酵第3天的各理化指标变化见表5。除30℃条件下DMR随含水量的增加而下降外，其余温度组都是先升高后下降。在25℃条件下70%含水量组的DMR达最高值98.34%，与其余组的差异均显著(P<0.05)。

表5 发酵第3天温度和含水量对饲料理化指标的影响Table 5 The effects on physicochemical indicators of fermentation feed on the third day by the temperature and water content

注：在同一列中不同的字母标注表示差异显著 (P<0.5)(n=3)。Note: Values denoted with different letter are significantly different in the same column(P<0.5)(n=3).

①Temperature；②Water content；③Dry matter recovery；④Crude protein；⑤Percentage of amino acid nitrogen to total nitrogen；⑥Percentage of ammonia nitrogen to total nitrogen；⑦Pooled SE

在20℃时，CP随含水量的增加呈下降趋势，而35℃时与之相反；在25℃的条件下，各实验组的CP呈现出下降-升高-下降的趋势，而30℃条件下的各实验组出现与之相反的变化趋势。在25℃条件下70%含水量组的CP达到最高值24.81%，与其余发酵组的差异均显著(P<0.05)。

各实验组AA-N/tN的含量，在20和25℃时随含水量的增加呈下降-上升-下降趋势，在30℃时呈逐渐上升的趋势，在35℃时则呈先下降后上升的趋势。在25℃条件下70%含水量组的AA-N/tN达最高值46.39%，与其余发酵组的差异均显著(P<0.05)。

各实验组的NH3-N/tN在不同温度条件下均随含水量的增加而显著下降。在20℃条件下70%和80%含水量组的NH3-N/tN达到最低值0.10%，与20℃条件下70%含水量组的差异不显著(P>0.05)，与其余发酵组的差异均显著(P<0.05)。

2.2.4 饲料发酵第4天的变化特征 饲料发酵过程中各理化指标在第4天的变化见表6。从表中可以看出，在25℃条件下各实验组DMR呈现下降-升高-下降的趋势，而其余3个温度条件下的饲料组都随着含水量的增加先升高后下降。在25℃条件下70%含水量组的DMR达到该天最高值98.32%，与其余饲料组的差异均显著(P<0.05)。

表6 发酵第4天温度和含水量对饲料理化指标的影响Table 6 The effects on physicochemical indicators of fermentation feed on the forth day by the temperature and water content

注：在同一列中不同的字母标注表示差异显著 (P<0.5)(n=3)。Note: Values denoted with different letter are significantly different in the same column(P<0.5)(n=3).

①Temperature；②Water content；③Dry matter recovery；④Crude protein；⑤Percentage of amino acid nitrogen to total nitrogen；⑥Percentage of ammonia nitrogen to total nitrogen；⑦Pooled SE

各实验组的CP在20和30℃条件下随含水量的增加先升高后下降，在25℃条件下则先下降后升高，在35℃条件下则呈现一直上升的趋势。在20℃条件下60%含水量组的CP值最高为24.03%，与20℃条件下50%含水量、35℃条件下70%和80%含水量组的差异不显著(P>0.05)。

各实验组的AA-N/tN在20℃条件下随含水量的增加先升高后下降，与30℃条件下的变化相反；在25和35℃条件下则呈现了下降-升高-下降的趋势。在25℃条件下70%含水量组的AA-N/tN达到最高值43.93%，与其余饲料组的差异均显著(P<0.05)。

各实验组的NH3-N/tN在不同温度条件下都随含水量的增加而显著下降。其中，在20℃条件下70%含水量组的NH3-N/tN含量最低为0.11%，与20℃条件下80%含水量的实验组差异不显著(P>0.05)。

2.2.5 饲料发酵第5天的变化特征 饲料发酵第5天的理化指标变化见表7。各实验组的DMR在20和30℃条件下时随含水量的增加总体呈逐渐下降趋势，在25℃条件下呈下降-上升-下降趋势，在35℃条件下则先升高后下降。在25℃条件下70%含水量组DMR出现该天最高值97.81%，与25℃条件下50%含水量、35℃条件下60%和70%含水量组差异不显著(P>0.05)。

表7 发酵第5天温度和含水量对饲料理化指标的影响Table 7 The effects on physicochemical indicators of fermentation feed on the fifth day by the temperature and water content

注：在同一列中不同的字母标注表示差异显著 (P<0.5)(n=3)。Note: Values denoted with different letter are significantly different in the same column(P<0.5)(n=3).

①Temperature；②Water content；③Dry matter recovery；④Crude protein；⑤Percentage of amino acid nitrogen to total nitrogen；⑥Percentage of ammonia nitrogen to total nitrogen；⑦Pooled SE

各实验组CP含量在20和25℃条件下随含水量的增加而下降，但在30和35℃条件下则总体上呈上升趋势。在20℃条件下50%含水量组的CP达最高值23.78%，与20℃条件下60%含水量的实验组差异不显著(P>0.05)。

各实验组AA-N/tN在20和25℃条件下随含水量的增加先升高后下降，在30和35℃条件下呈现了下降-升高-下降的趋势。在25℃条件下70%含水量组的AA-N/tN达到最高值43.65%，与其余饲料组的差异均显著(P<0.05)。

各实验组的NH3-N/tN在不同温度条件下均随含水量的增加逐渐下降。在20℃条件下80%含水量组达最低值0.14%，与20℃条件下含水量70%实验组的差异不显著(P>0.05)。

2.2.6 空白对照实验 在不添加发酵菌情况下，饲料在25℃、70%含水量条件下的空白对照实验结果如图1所示。加发酵菌与空白对照组的DMR在每一天的差异都很显著(P<0.05)，CP、NH3-N/tN除第5天差异不显著(P>0.05)外其余4天差异都很显著(P<0.05)，而AA-N/tN在第1天差异不显著(P>0.05)。

综合分析饲料发酵过程中各理化指标5d的变化情况，可以看出含水量70%的实验组在25℃条件下发酵第3天的DMR、CP、AA-N/tN均达到最高值，分别为98.34%、24.81%、46.39%，而此时的NH3-N/tN较低，为0.14%，在理想的范围之内。

图1 加发酵菌与不加发酵菌对饲料发酵的影响(n=3)Fig.1 The effects on the fermentation process by adding fermentation strain (n=3)

2.3 发酵饲料的感官评定

温度、含水量、时间对饲料发酵过程中的感官影响见表8。从表8中可以看出不同发酵条件下的饲料综合感官分值每天都有所不同，在发酵的第1天和第5天分值比较低，第3天普遍较高；当含水量为80%时，不同发酵温度和时间条件下的综合感官评分都比较低；当温度较低时(20℃)发酵进行的比较慢且程度较低，温度较高时(35℃)发酵进程过快且最佳感官性状不是很理想。在25℃、70%含水量条件下，饲料发酵到第3天时所得的分值最高。在相同温度和含水量组，与第4天的综合感官性状分值差异不显著(P>0.05)；在相同时间和含水量组，与其余温度的感官分值差异显著(P<0.05)；在相同时间和温度组，与60%含水量的差异不显著(P>0.05)。

3 讨论分析

酿酒酵母生长代谢过程中会产生CO2，使饲料在发酵过程中会有一定的损失，导致饲料的回收率下降[30]。实验过程中，酿酒酵母发酵的含水量70%的基础饲料在25℃条件下发酵到第3天时DMR达到了最高值98.34%，与第1天相比提高了0.68%，可能是含水量比较适宜，温度不是太高，有利于饲料中氧气的流通，能够满足发酵微生物生长繁殖的需要；随着发酵的进行发酵微生物的生长代谢逐渐达到顶峰，有效产物积累达到最大值，但是发酵天数的增加饲料中的有害微生物逐渐增加，其生长繁殖不利于发酵产物的积累。

表8 发酵饲料的感官评价 (平均值±标准差,n=10)Table 8 Sensory evaluation of fermentation feed by Saccharomyces cerevisiae (means±S.D., n=10)

注：同一行内标有不同上标的表示差异显著(P<0.05)。Note: Values with different letters are significantly different in the same line(P<0.05).

CP是饲料营养成分的重要评判指标之一，其含量多少一般是根据养殖动物营养需求确定。在本次实验过程中，含水量70%的实验组在25℃条件下，发酵第3天饲料中的CP含量从最初的21.70%提高到24.81%，而AA-N/tN含量也从24.16%上升到46.39%，均达到了整个发酵过程的最高值。随着发酵的进行，微生物在降解蛋白产生氨基酸的同时也需要消耗一部分氨基酸来满足自身生长繁殖的需求。因此，在发酵过程中CP和AA-N/tN出现上升和下降现象。发酵的温度和饲料含水量不适宜，不利于发酵饲料内部氧气的流通，大部分酵母进行厌氧发酵，不利于本实验中有效产物的积累。Yang等[31]通过发酵处理将玉米秸秆的CP含量提高119.40%，酵母细胞粗蛋白含量高达50%。因此，经常将酿酒酵母、赤壁酵母等的酵母细胞加入到饲料中作为饲用蛋白[32]。发酵过程中，通过微生物的代谢作用，大分子的蛋白能够得到有效降解生成小分子的肽和氨基酸[15，33-34]。另外，对豆粕进行发酵的实验表明，通过不同的发酵处理，豆粕的CP含量都相应的提高[35-39]，并且AA也有一定程度的提高。这些现象说明发酵过程中通过微生物的代谢作用，可以产生一定量的蛋白和氨基酸，同时还可以将大分子的蛋白转化为小分子的氨基酸，有利于养殖动物对营养物质的消化、吸收，提高饲料转化效率。

NH3-N/tN是评定发酵饲料质量的一项重要指标，直接影响着发酵饲料的饲用价值。实验中随着发酵的进行，氨基酸的分解速度逐渐占优势，分解产生的氨态氮含量也逐渐上升。因此，发酵温度越高、含水量越低、时间越长反而不利于发酵效果；但是温度太低、含水量太高、时间太短也不利于饲料的营养物质的转换。当温度为25℃、含水量为70%的条件下，发酵进行到第3天时的NH3-N/tN为0.14%，在理想的范围之内。Wilkins等[40]认为，青贮饲料干物质采食量与NH3-N/tN成强负相关。因此，随着NH3-N/tN的增加将会影响发酵饲料的营养价值。氨氮是水产养殖中重要的水质指标之一，超出安全范围将影响养殖动物的健康生长，因此饲料中的NH3-N/tN越低越好。

空白对照所选的实验条件为25℃、70%含水量，是根据大多数刺参养殖厂保苗期间的车间平均温度及前期预实验的基础上进行设计。通过对比可以看出，不加发酵菌的对照组DMR、CP、AA-N/tN都很低，但NH3-N/tN的含量较高；而加发酵菌的试验组正好相反，发酵的效果比较好，并且在第3d DMR、CP、AA-N/tN都显著高于空白对照组(P<0.05)，同时NH3-N/tN显著低于空白对照组(P<0.05)。出现这一现象的原因，可能是加入的发酵菌在饲料中生长繁殖比较好，在较短的时间就能占优势地位，有效地抑制有害菌群的生长繁殖，并使发酵产物得到有效的积累。随着时间的延长反而不利于产物的积累，可能是饲料中的优势菌群逐渐改变，有害菌群生长繁殖旺盛，消耗部分发酵产物，从而导致DMR、CP、AA-N/tN含量后期又逐渐下降，而NH3N/tN则出现上升趋势。毋庸置疑，饲料本身携带的微生物可进行一定的发酵作用，本实验考虑到刺参养殖厂的一般条件未对发酵原料进行消毒处理。但是通过实验可以看出添加发酵菌与不加发酵菌饲料的各理化指标变化趋势差别较大。因此，起有效发酵作用的还是添加的发酵菌，饲料本身携带的微生物起的发酵作用微乎其微。

本文所使用的饲料原料在发酵前有海藻腥味，随着发酵的进行各实验组均逐渐出现酸香味，这与贠建民等[41]的实验结果相同，证明通过发酵可以改善海参饲料的风味。发酵前，饲料原料主要是土黄色或浅土黄色，发酵过程中逐渐出现灰棕色或偏黑的颜色，在外观性状上趋向较暗的颜色。随着发酵过程的进行，饲料的黏度也发生了非常明显的变化，这可能是饲料中的微生物通过自身的代谢作用使饲料的一些物质结构发生变化而引起的，由此改变饲料的黏度。实验中，在25℃、70%含水量条件下发酵到第3天时包括颜色、气味、黏度等的感官分值最高，此时的综合感官性状最佳。时建青[42]认为饲料发酵后出现的变质现象可能是梭菌等有害菌群发酵占优势造成的。

4 结论

(1)通过酿酒酵母的发酵实验，刺参饲料的各种理化指标发生了明显变化，因此酿酒酵母可以作为生产刺参发酵饲料的备选菌种。

(2)当发酵温度为25℃、基础原料含水量为70%、发酵时间为3天时，用酿酒酵母发酵刺参配合饲料的效果较理想，感官指标方面出现了酸香味、黏度增大、颜色变为灰棕色，接近刺参天然饵料的外观性状。饲料各理化指标如下：DMR达98.34%、CP为24.81%、AA-N/tN高达46.39%、NH3-N/tN较低0.14%。

[1] 农业部渔业局. 中国渔业统计年鉴2012[M]. 北京： 中国农业出版社, 2012： 29-56.

[2] Lin Y, Dong S L, Tian X L, et al. The effect of different macroalgae on the growth of sea cucumbers (ApostichopusjaponicusSelenka) [J]. Aquaculture Research, 2010, 41, e881-e885.

[3] 郭娜, 董双林, 刘慧. 几种饲料原料对刺参幼参生长和体成分的影响 [J]. 渔业科学进展, 2011, 32(1): 122-128.

[4] 王吉桥, 隋晓楠, 顾公明, 等. 不同饲料搭配及投喂量对仿刺参稚、幼参生长和成活的影响 [J]. 水产科学, 2008, 27(2): 55-58.

[5] Sun J Z, Ning X R, Le F F, et al. Long term changes of biodirersity of benthic macroalgae in the intertidal zone of the Nanji islands[J]. Ecologica Sinica, 2010, 30(2): 106-112.

[6] 杨永明, 卢德勋, 卢媛. 微生物发酵秸秆饲料的研究现状及展望 [J]. 饲料工业, 2002, 23(2): 14-18.

[7] Carlson D, Poulsen H D. Phytate degradation in soaked and fermented liquid feed-effect of diet, time of soaking, heat treatment, phytase activity, pH and temperature [J]. Animal Feed Science and Technology, 2003, 103: 141-154.

[8] 李维炯, 倪永珍, 黄宏坤, 等. 微生态制剂在生态畜牧业中应用效果 [J]. 中国农业大学学报, 2003, 8(增刊): 85-92.

[9] 殷文静, 张成林, 张书祥. 产弹性蛋白酶菌种的筛选及发酵条件优化研究 [J]. 生物学杂志, 2007, 24(6): 49-52.

[10] 马文强, 冯杰, 刘欣. 微生物发酵豆粕和营养特性研究 [J]. 中国粮油学报, 2008, 23(1): 121-124.

[11] Kobashi Y, Ohmori H, Tajima K, et al. Reduction of chlortetracycline-resistant Escherichia coli in weaned piglets fed fermented liquid feed [J]. Anaerobe, 2008, 14(4): 201-204.

[12] 王树杰, 王学进, 稽道仿. 微生物发酵饲料饲喂泌乳牛增奶实验 [J]. 新疆畜牧业, 2009, 1: 27-29.

[13] 夏芳, 崔茂福, 邓跃林. 发酵豆粕在断奶仔猪饲料中的应用研究 [J]. 广东饲料, 2009, 18(7): 27-28.

[14] 郭春华, 魏荣禄, 陶文清, 等. 微生物发酵蛋白饲料在奶牛饲养中的应用研究 [J]. 西南民族大学学报： 自然科学版, 2009, 35(4): 759-763.

[15] 陈萱. 发酵豆粕工艺改进与发酵豆粕功能拓展的研究[D]. 武汉： 华中农业大学, 2005.

[16] Luo Zhi, Liu Yongjian, Mai Kangsen. Partial replacement of fish meal by soybean protein in diets for grouperepinepheluscoioidesjuvenilus [J]. Journal of Fisheries of China, 2004, 28(2): 75-81.

[17] Demecková V, Kelly D, Coutts A G P, et al. The effect of fermented liquid feeding on the faecal microbiology and colostrum quality of farrowing sows [J]. International Food Microbiology, 2002, 79: 85-97.

[18] 张健, 冯学愚, 刘小彬, 等. 光合菌发酵啤酒糟制鱼饲料工艺优化 [J]. 农业工程学报, 2011, 27(8): 387-392.

[19] 姜燕, 王印庚, 薛太山, 等. 刺身池塘养殖系统中发酵饲料的制作与投喂 [J]. 渔业科学进展, 2012, 33(1): 66-71.

[20] Andlid T, Juárez R-V, Gustafsson L. Yeast Colonizing the Intestine of Rainbow Trout (Salmogairdneri) and Turbot (Scophtalmusmaximus) [J]. Microb Ecol, 1995, 30: 321-334.

[21] 陈合, 余建军, 舒国伟, 等. 多菌种分步降解玉米秸秆生产蛋白饲料的工艺 [J]. 农业工程学报, 2009, 25(12): 331-334.

[22] 罗勇泉, 张泓, 许杨, 等. 豆腐渣混合苹果渣固态发酵改善膳食纤维适口性 [J]. 农业工程学报, 2011, 27 (增刊1): 407-412.

[23] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 海洋监测规范第4部分： 海水分析, GB 17378. 4-2007[S]. 北京： 中国标准出版社, 2007.

[24] 庄益芬, 张文昌, 陈鑫珠, 等. 绿汁发酵液及纤维素酶对菌糠发酵饲料品质的影响 [J]. 内蒙古民族大学学报： 自然科学版, 2006, 21(6): 653-655.

[25] Öner M D, Tekin A R, Erdem T. The use of soybean in the traditional fermented food-Tarhana [J]. Food Sci Technol: Lebensm Wiss Technol, 1993, 26(4): 371-372.

[26] Tamang J P Nikkuni S. Selection of starter cultures for the production ofkinemaa fermented soybean food of the Himalaya [J]. World J Microbiol Biotechnol, 1996, 12: 629-635.

[27] Omafuvbe B O, Abiose S H, Shonukan O O. Fermentation of soybean (Glycinemax) for soy- daddawa production by starter cultures ofBacillus[J]. Food Microbiol, 2002, 19: 561-566.

[28] Ikenebomeh M J. The influence of salt and temperature on the natural fermentation of African locust bean [J]. International Journal of Food Microbiology, 1989, 8: 133-139.

[29] Zar J H. Biostatistical Analysis [M]. London, U. K.: Prentice-Hall International Editions, 1999: 270-274.

[30] 蔡国林, 郑兵兵, 王刚, 等. 微生物发酵提高花生粕营养价值的初步研究 [J]. 中国油脂, 2010, 35(5): 31-34.

[31] Yang X X, Chen H Z, Gao H L, et al. Bioconversion of corn straw by coupling counseling and solid- state fermentation [J]. Bioresour Technol, 2001, 78(3): 277-283.

[32] 王鹏银, 王海燕, 段文娟, 等. 酿酒酵母源饲料添加剂的研究与应用 [J]. 饲料工业, 2011, 32(2): 30-35.

[33] 周付忠, 谢宝恩, 贾蕴丽, 等. 几株益生菌发酵豆粕及其产物分析 [J]. 饲料工业, 2007, 28(6): 35-37.

[34] 贾晓峰, 李爱科, 姚军虎, 等. 固态发酵对棉籽粕棉酚脱毒及蛋白降解的影响 [J]. 西北农林科技大学学报：自然科学版, 2009, 37(3): 49-54.

[35] Hirabayashi M, Matsui T, Yano H, et al. Fermented of soybean meal withAspergillususamiireduces phosphorus excretion in chieks [J]. Poultry Science, 1998, 77: 552-556.

[36] Zamora R G, Veum T L. Nutritive value of whole soybeans fermented withAspergillusoryzaeorRhizopusoligosporusas evaluated by neonatal pigs [J]. The Journal of Nutrition, 1988, 118: 438-444.

[37] 姚晓红, 吴逸飞, 汤江武, 等. 微生物混合发酵去除生豆粕中胰蛋白酶抑制剂的研究 [J]. 饲料工业, 2005, 26(15)： 14-16.

[38] 莫重文, 黄岗. 固态发酵生产发酵豆粕的研究 [J]. 中国油脂, 2007, 32(7): 37-40.

[39] 杨旭, 蔡国林, 曹钰, 等. 固态发酵提高豆粕蛋白含量的条件优化研究 [J]. 中国酿造, 2008, 182(5): 17-21.

[40] Wilkins R J, Hutchinson K J, Wilson R F, et al. The voluntary intake of silage by sheepⅠ. Interrelation ships between silage composition and intake [J]. J Agric Sci Camb, 1971, 77: 531-537.

[41] 贠建民, 刘陇生, 安志刚, 等. 马铃薯淀粉渣生料多菌种固态发酵生产蛋白饲料工艺 [J] . 农业工程学报, 2010, 26(增刊2): 399-404.

[42] 时建青. 苜蓿、统糠和稻草分别与啤酒糟混合发酵饲料品质研究 [D]. 新疆： 新疆农业大学, 2006.

责任编辑 朱宝象

The Optimization of Fermentation Condition of Sea Cucumber (Apostichopus japonicus) Feed by Saccharomyces cerevisiae

JIANG Yan1, 2, WANG Yin-Geng2, MAI Kang-Sen1, ZHANG Zheng2, LIAO Mei-Jie2, RONG Xiao-Jun2, LI Bin2, WANG Xin-An2

(1. The Key Laboratory of Maricultur, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266003, China; 2. Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071, China)

The fermentation condition of sea cucumber (Apostichopusjaponicus) feed bySaccharomycescerevisiaewas optimized in this study. The effects of water content of dry feedstuff (50%, 60%, 70% and 80%), temperature (20, 25, 30 and 35℃) and time (1, 2, 3, 4 and 5d) on fermentation were determined. The fermentation treatments were inoculated with 10% (V/W) ofS.cerevisiaeseed solution. The evaluation indexes of fermentation included sensorial characteristics and physicochemical indexes of feed in the fermentation process. The results showed that the physicochemical indexes including dry matter recovery (DMR), crude protein (CP) and the percentage of amino acid nitrogen to total nitrogen (AA-N/tN) reached the highest, and the percentage of ammonia nitrogen to total nitrogen (NH3-N/tN) maintained within a low level on day 3 in 25℃,70% water content group; at the same time, the sensorial characteristics including smell, color and viscosity achieved the best in this group. These findings indicated thatS.cerevisiaecan be used as one of candidate strains for sea cucumber feed fermentation, and the optimum technological parameters (water content, fermentation temperature and fermentation time) were 70%, 25℃ and 3 days. The research may be helpful for the development and application of sea cucumber new type feed.

Saccharomycescerevisiae;Apostichopusjaponicus; feed; fermentation; technological parameter; crude protein content; amino acid

国家高技术研究发展计划项目(2012AA10A412-4)；国家科技支撑计划项目(2012BAD17B03)；国家自然科学基金项目(31202016)资助

2014-01-20,

2014-03-24

姜 燕(1985-)，女，博士生。E-mail: jiangyan851215@126.com

** 通讯作者：E-mail: wangyg@ysfri.ac.cn

S963.5

A

1672-5174(2015)05-028-11

10.16441/j.cnki.hdxb.20140025