木薯渣发酵饲料及其发酵工艺与应用

白秀梅 ，范 彧 ，王丹玉 ，毕璐璐 ，刘雪连 *

（1.饲用微生物工程国家重点实验室，北京 100192；2.北京大北农科技集团股份有限公司 北京100080；3.宿迁大北农饲料有限责任公司，江苏 宿迁 223835）

木薯是世界三大薯类之一，有着地下粮仓和淀粉之王的誉称。木薯渣是利用木薯生产淀粉和酒精所产生的大宗农副产品，其主要成分是纤维素，同时含有少量蛋白质[1]。新鲜薯渣水分含量高，在储存过程中容易变黑、发酸变质，随着木薯渣产量的不断增加，有大量的木薯渣被随意堆置，不仅会对环境造成较大污染，还会破坏植被和土壤，污染大气，威胁人类健康[2]，因此，木薯渣的处理和利用已成为亟需解决的问题。

由于木薯渣存在粗纤维含量高，适口性较差，不易消化，易造成畜禽的采食量低下等问题，严重的甚至会使动物发生拒食现象，故不宜直接饲喂。近几年来，饲料生物发酵技术不断创新，成为行业发展技术新亮点，引起了业内广泛的关注。采用生物处理技术，改变木薯渣的理化性质，使其成为一种新型饲料资源，具有广阔的发展前景[3-4]。但目前，一些木薯渣发酵产品，放置过久会出现变质、被霉菌污染等问题。此外，在实际生产条件下生产工艺复杂，例如发酵菌剂需要先增殖活化、发酵过程需先好氧发酵再厌氧发酵等，也限制了木薯渣发酵饲料的大规模生产。应用微生物发酵技术发酵木薯渣，菌株的选择及搭配非常关键，研究证明，混合菌种发酵木薯渣比单一菌种效果好[5-6]。可用于木薯渣发酵的微生物品种繁多，但目前研究的微生物品种及搭配非常有限，用乳酸菌和酿酒酵母组合发酵木薯渣的研究罕见报道。因此，寻求具有优秀的抑制有害菌及霉菌生长活性能力，且具有良好的产酶性能的菌株，进而提高木薯渣适口性，降低粗纤维含量，提高猪只饲料利用率，同时确保其安全性，且生产工艺简单高效，成为了木薯渣发酵饲料开发过程中亟待解决的问题。

1 材料与方法

1.1 试验菌种

乳酸菌和酵母菌均由饲用微生物工程国家重点实验室保藏。

1.2 木薯渣固体发酵饲料配方

木薯渣含量占饲料总数的50%、玉米面占5%、豆粕占10%、玉米皮占10%、麸皮占25%。

1.3 发酵条件的优化

1.3.1 乳酸菌和酵母菌混合比例的确定

选取乳酸菌和酵母菌，制成菌剂后（活菌数均为6h 109CFU/g），按照活菌数接种比例分别为2∶1、1∶1、1∶2这3个水平进行对分析。

1.3.2 接种量的确定

选取接种量为0.05%、0.1%、0.2%这3个水平进行对比分析。

1.3.3 发酵水分的确定

选 取 水 分 为30%～35%、3 5%～4 0%、4 0%～4 5%、45%～50%这4个水平进行对比分析。

1.3.4 测定指标

测定饲料中水分、酸溶蛋白、pH、总酸、活菌数、粗纤维等各项数据。

（5）铺设土工织物。沥青黏层喷洒完成后应及时将土工布对称、平整铺设在基层预锯缝上，并在土工布两端用铁钉将其固定。

1.4 木薯渣固态发酵饲料的制作

将玉米、豆粕、麸皮、玉米皮粉碎后过10～20目筛，将木薯渣、玉米面、豆粕、玉米皮、麸皮按照质量比50∶5∶10∶10∶25的比例混合，然后将乳酸菌和酵母菌按比例与一定量的水混合，然后与木薯渣饲料混匀，装入带有呼吸阀的发酵袋中，密封，室温条件下发酵4 d。

测定发酵饲料pH，测定发酵饲料中总酸、乳酸、乙酸、丙酸、酸溶蛋白、粗纤维含量，使用SDS-PAGE蛋白电泳方法测定肽类物质、抑菌性能。

1.5 育肥猪饲喂试验

选取120头杜洛克h长白h大约克健康且体重相近育肥猪，随机分成3组，每组4个重复，每个重复10头猪。A组为对照组，饲喂基础日粮；B组为基础日粮添加5%此研究中木薯渣发酵饲料；C组为基础日粮添加5%市场某木薯渣发酵产品。试验进行20 d。

试验猪只饲养于育肥舍中，水泥地面，早中晚各加一次料，观察各栏猪只采食量，采取区别加料的策略，保证各种采食量的猪都能完全自由采食和饮水。预试期为3 d，正试期为20 d，试验猪只由专人管理，各组均给予相同的饲养管理和环境条件（温度、湿度）。平时经常观察猪群健康状况和精神状态，每周统计试验猪采食量和增重。

测定猪只日采食量、日增重、饲料转化率、舍内氨气浓度等数据，并记录。

1.6 数据分析

数据采用SAS 8.0程序进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 乳酸菌和酵母菌混合比例对木薯渣发酵pH和酸溶蛋白的影响

由表1可知，乳酸菌和酵母菌混合比例为1∶2时，饲料pH和酸溶蛋白含量较高，从而确定乳酸菌和酵母菌的混合比例为1∶2为宜。

表1 不同菌种混合比例对pH的影响 %

2.2 不同接种量对木薯渣发酵pH和总酸的影响

木薯渣发酵饲料中乳酸菌与酵母菌比例为1∶2，不同接种量的结果见表2。由表2可知，当接种量超过0.1%以后，随着接种量的增加，pH和总酸变化并不明显，而且接种量高会增加生产成本，所以最终确定接种量为0.1%。

表2 不同接种量对pH和总酸的影响

2.3 不同水分对木薯渣发酵pH和总酸的影响

木薯渣发酵饲料中乳酸菌与酵母菌比例为1∶2，接种量为0.1%，不同水分影响见表3。由表3可知，从总酸和pH的数据来看，综合运输和贮存因素，最终确定发酵水分为40%～45%为宜。

表3 不同发酵水分对pH和总酸的影响

2.4 木薯渣发酵品质

木薯渣发酵饲料中乳酸菌与酵母菌比例为1∶2，接种量为0.1%，水分40%，木薯渣发酵品质见表4。由表4可知，与发酵前相比，木薯渣发酵饲料经过发酵，pH下降，总酸含量明显增加，有明显的酸甜气味，可改善饲料风味，提高适口性。

表4 木薯渣发酵饲料发酵品质测定

应用SDS-PAGE蛋白电泳方法测定肽类物质，结果表明，木薯渣饲料发酵后，高分子量肽类物质转化为低分子量肽类物质，低分子量肽类物质含量增多（图1），低肽类物质含量更高，更容易被动物吸收利用。将木薯渣发酵饲料溶于水，进行粗提，测定其对致病菌的抑菌活性，结果表明木薯渣发酵饲料可有效抑制有害菌生长繁殖（表5）。

图1 所示为木薯渣发酵饲料肽类物质的检测结果

表5 木薯渣发酵饲料的抑菌活性测定 mm

2.5 木薯渣发酵饲料对育肥猪生产性能的影响

由表6可知，与对照组相比，在育肥阶段使用木薯渣发酵饲料，可提高猪只日增重及其饲料转化效率，且效果优于市场产品。

表6 木薯渣发酵饲料对育肥猪生产性能的影响

2.6 木薯渣发酵饲料对猪舍氨气浓度的影响

由表7可知，与对照组相比，在育肥阶段使用木薯渣发酵饲料，可降低圈舍氨气浓度，且效果优于市场产品。

表7 木薯渣发酵饲料对猪舍氨气浓度的影响

3 讨论

在饲料发酵过程中，pH是决定发酵饲料好坏的非常重要的一个标准。pH低可以抑制有害微生物的繁殖，尽可能地减少养分的损失，从而保证发酵饲料的品质[7]，一般来说，优质的发酵饲料pH小于4.5[8]。此研究中，木薯渣发酵后pH达到了优质发酵饲料的标准，乳酸菌和酵母菌不同比例组合均能使木薯渣发酵饲料pH低于4.5，但比例为1∶2时更有利于酸溶蛋白的产生，从而降低粗纤维的含量。木薯渣纤维含量高，适口性差，因此欲改善木薯渣的品质首先要降低其纤维含量。

木薯渣经过发酵，总酸含量明显增加，有明显的酸甜气味，可改善饲料风味，提高适口性。乳酸、乙酸、丙酸等是发酵过程产生的有机酸的主要成分，一般来说，乳酸所占比例最高，这些有机酸比例协调地抑制发酵过程中的杂菌生长，并由此发挥生物防腐作用。此外，乳酸能直接参与机体内代谢，提高猪只营养物质消化率，还可维持其肠道菌群平衡，减少腹泻的发生，促进钙质的吸收。研究表明，乳酸是乳酸菌代谢产物中主要的抑制病原菌（如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌等）物质。乙酸可作为抗微生物剂、酸度调节剂和酸味剂，含量较低时带有能够提高动物适口性的醋香味。丙酸具有防真菌和霉菌的作用，是较好的防腐剂[9-10]。

此研究选用适用于发酵的乳酸菌和酵母菌，生产工艺简单高效，发酵过程密封即可，无需先活化，亦无需先好氧发酵再厌氧发酵，且发酵水分较低，更易于存放和应用于猪只日粮中。木薯渣发酵饲料经过发酵，pH下降，总酸含量明显增加，有明显的酸甜气味，可改善饲料风味，提高适口性，还能够抑制霉菌生长，延长产品保质期。木薯渣发酵饲料富含微生物酶，可将蛋白质、纤维素等难以降解的大分子物质转化为小分子的肽类、糖类等，并生成多种有机酸及其他多种促生长因子，利于猪只消化吸收，提高其饲料利用率，抑制有害菌生长繁殖，降解病原菌产生的毒素，有效减少猪只肠道疾病的发生。可提高猪只日增重，提高饲料转化效率，同时降低圈舍氨气浓度。应用木薯渣发酵饲料具有解决环境污染问题的现实意义，减轻环保压力，为木薯资源化利用创造了良好的应用前景。