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技术资料

恒温摇床在玉米秸秆与豆粕混合发酵饲料试验中的应用02

2.1 枯草芽孢杆菌生长条件测定

枯草芽孢杆菌属于细菌的一科,属于厚壁菌门,在发酵饲料中芽孢杆菌主要发挥两大作用,一方面是提高饲料的消化性和营养价值,另一方面是产生抗菌肽和细菌素抑制有害菌的生长和腐败作用,芽孢杆菌不仅可以促进多糖、淀粉和蛋白质的水解,还可以促进共生的乳酸菌生长,具调查摄食枯草芽孢杆菌饲料的动物发育良好,血清中溶菌酶水平提高,致使疾病率与死亡率均显著下降。

通过图1、图2 可以看出,随着培养基pH 的升高,枯草芽孢杆菌的菌浓度随之增加;随着培养温度的提高,枯草芽孢杆菌的生长速度明显加快,但OD值随之降低。根据菌种活力以及稳定性等多方面因素考虑,选择30 ℃、pH7.0为枯草芽孢杆菌的最适条件。


2.2 乳酸菌生长条件测定

乳酸菌同样属于细菌的一个分支厚壁菌门,乳酸菌是饲料中应用最早、最广泛的菌类,在饲料中发挥以下作用:产生抗菌素抑制和杀灭有害菌使其不能生长繁殖,减少或杀灭有害物质,使动物体内毒素含量降低从而增强使原宿主抗异能力,增强在竞争中占优势;提高饲料的营养价值,在活菌体内和代谢产物中含有较高的超氧化物歧化酶可以增强动物的体液免疫和细胞免疫;将糖类分解改善物料风味和适口性。

通过图3、图4 可以看出,在32 ℃和35 ℃培养温度下,乳酸菌的生长速率相差不大,在37 ℃时,乳酸菌生长速率明显增高,但最终OD 值略低于采用35 ℃进行培养;在不同pH培养基环境下,前期菌液的OD 值并未呈现出非常明显的差别,但随着培养时间的延长,高pH 的试验组OD 值开始呈现不同程度的下降趋势。根据菌种活力以及稳定性等多方面因素考虑,选择35 ℃、pH5.0为乳酸菌的最适条件。

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2.3 玉米秸秆与豆粕混合发酵参数测定

由于试验因素较多,对全部因子进行交互试验,费时费力,因此,利用minitab 软件进行辅助,设计部分因子试验,以之前试验出的乳酸菌和枯草芽孢杆菌最适生长条件为界限,拟定试验因子为pH(最小值5.0、最大值7.0)、温度(最小值30 ℃、最大值35 ℃)、水分(最小值35%、最大值40%)、乳酸菌接种量(最小值1‰、最大值5‰)、枯草芽孢杆菌接种量(最小值1‰、最大值5‰),具体设计如下:每个试验组重复进行三次试验,在发酵过程第1、3、7、15 d分别对各试验组取样进行颜色、气味、酸度、水分、微生物数量等检测、并根据各试验组发酵水平,进行综合评定,将综合评定值平均平均数返回设计软件,通过回归方程,经层层删减,计算各因子影响性(表1-2)。

通过软件计算,得出模型及回归方程,其R-sq=99.63%、R-sq(调整)=99.06%,说明删去所有影响不显著项后的模型结构较好,回归方程具有较好的预测能力。其控制方程式(精简模式)如下:综合评定值=6.2062+0.1812 水分-0.0312pH+0.1438 温度 +0.9313 乳酸菌接种量-0.6187 枯草芽孢杆菌接种量-0.1812水分×温度-0.0813pH×乳酸菌接种量+0.1937pH×枯草芽孢杆菌接种量-0.1063温度×枯草芽孢杆菌接种量(图5)。

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通过效应Pareto 可以看出,试验的关键因子为D、E、BE、A、AC、C、CE、BD,即乳酸菌接种量、枯草芽孢杆菌接种量、pH×枯草芽孢杆菌接种量、水分、水分×温度、温度、温度×枯草芽孢杆菌接种量、pH×乳酸菌接种量(图6)。

通过主效应图可以看出,乳酸菌接种量和枯草芽孢杆菌接种量的斜率较大,说明其对发酵的影响显著,水分、温度、pH的斜率较为平缓,说明其对发酵的影响不显著。因子的重要顺序为D>E>A>C>B(乳酸菌接种量>枯草芽孢杆菌接种量>水分>温度>pH)。

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通过交互作用图可以看出,水分与pH、水分与温度之间存在着一定的交互作用外,其余因子间不存在明显的交互作用关系(图7-8)。

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通过相应优化器,利用控制方程式对数据进行计算,得出最佳操作水平为pH 5.5、温度35 ℃、配料水分40%、乳酸菌接种量5‰、枯草芽孢杆菌接种量1‰。

采用最佳操作水平数据对进行试验,以验证结果的稳定性,通过试验发现,在发酵15 d时,饲料具气味芳香,颗粒松散,乳酸菌活菌数>4×107CFU/g,枯草芽孢杆菌活菌数>2×107 CFU/g最终评价值为8.9,优于其他试验组。

由于研究方向以及设备仪器的原因,本次实验主要对发酵饲料感官评价及益生菌数量,进行了比较,并未对发酵前后的小肽类、氨基酸类等微量营养成分,以及饲料的消化能。代谢能等进行详细检测,后续我们将对饲料发酵前后小肽、氨基酸、微量元素的变化,并开展动物饲喂研究,以找出最优发酵方案。


结 论

经过初步研究,采用pH5.5、温度35 ℃、配料水分40%、乳酸菌接种量5‰、枯草芽孢杆菌接种量1‰作为工艺条件进行发酵时,能获得较高的益生菌数量和较优的感官评价结果,发酵效果较好。


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