1、第38卷 第3期2010年3月西北农林科技大学学报(自然科学版)Journal of Northwest A&F University(Nat.Sci.Ed.)Vol.38No.3Mar.2010不同菌株对苹果渣青贮饲料发酵效果的影响3肖 健,来航线,姜 林,薛泉宏,张海燕,吴 超(西北农林科技大学 资源环境学院,陕西 杨凌712100)摘 要【目的】探讨接种3种不同菌株对苹果渣青贮饲料营养成分的影响。【方法】以3株乳酸菌(植物乳杆菌(L actobacillus plantarum,R1)、马里乳杆菌(L actobacillus acidipiscis,R11)、戊糖片球菌(Pedioco
2、ccus pen2tosacous,R16)、1株酵母菌(产香酵母(A roma2producing yeast,M5)及1株芽孢杆菌(蜡样芽孢杆菌(Bacillus cere2us,B2)作为供试菌种,以不添加菌种的苹果渣自然青贮为对照,设6个接菌处理(分别接种菌株R1、R11、R16、R1+M5+B2、R11+M5+B2和R16+M5+B2),研究不同处理对苹果渣青贮发酵过程中p H、供试菌株数量及各类营养成分含量的影响。【结果】混菌青贮模式下,微生物之间无明显的竞争或拮抗作用,均能良好生长,菌数可达到1081010g-1;各处理的p H均可降至3.70以下,其中以处理1的p H降低最为明
3、显,45 d后其p H值达到3.50。青贮后苹果渣饲料营养水平高于鲜果渣,所有处理氨态氮含量均有一定增加,各混菌处理总氮含量均有不同程度的增加,其中以处理5最为明显,总氮含量增长了70%;各处理有机酸含量均有明显增长,尤其以处理1和处理2的增加量较为明显,增加量约为400%。【讨论】合理的乳酸菌和酵母菌配比,可以使乳酸菌在青贮过程中发挥主导作用,而且增加了饲料中的粗蛋白含量,提高了饲料品质,且混菌青贮优于单菌青贮。关键词 乳酸菌;酵母菌;蜡样芽孢杆菌;苹果渣青贮;养分水平中图分类号S816.6;Q939.96文献标识码A文章编号167129387(2010)0320083206Influenc
4、e of different strains on the efficiency ofsilage apple pomace fermentationXIAO Jian,LAI Hang2xian,J IANG Lin,XUE Quan2hong,ZHANG Hai2yan,WU Chao(College of Resource and Environmental Science,Northwest A&F University Yangling,Shaanxi712100,China)Abstract:【Objective】The study investigated the influen
5、ce of three kinds of strains on silage applepomace nutrition.【Method】Three kinds of lactobacillus(L actobacillus plantarum,R1;L actobacillus aci2dipiscis,R11;Pediococcus pentosacous,R16),one yeast(A roma2producing yeast,M5)and one bacillus ce2reus(B acillus cereus,B2)were used as the test strains.Si
6、x treatments(R1,R11,R16,R1+M5+B2,R11+M5+B2 and R16+M5+B2)were set with the natural apple pomace sliage as the control treatment.Theinfluence of the number of microorganisms,p H and nutrient indexes in different treatments was studied.【Result】The results showed that all of the microorganisms can grow
7、 well with no obvious competition orantagonism under the mixed mode and the bacterium number can reach 108-1010per gram;p H decreasedand lower than 3.70 in all treatments,among which treatment 1 was the lowest and reached 3.50 forty fivedays later.The nutritional levels in silage apple pomace were h
8、igher than fresh apple pomace,the ammonianitrogen was increased obviously in all treatments,and the crude protein content increased in every mixedmode,especially in treatment 5,increased by 70%;Also,the organic acids increased distinctly,the lactic3收稿日期2009208231基金项目 国家科技支撑计划项目(2007BAD89B16);国家“十一五”
9、科技支撑计划奶业专项(2006BAD04A11)作者简介 肖 健(1984-),男,甘肃陇西人,回族,在读硕士,主要从事微生物资源与利用研究。E2mail:xjxs163 通信作者 来航线(1964-),男,陕西礼泉人,副教授,博士,主要从事微生物生态和微生物资源与利用研究。E2mail:laihangxian acid in treatment 1 and 2 increased more obviously,by nearly 400%increase.【Conclusion】With reasonableformula of lactobacillu and yeast,not only
10、 did lactobacillu play the leading role,but also the crude proteinwas increased and the feed nutrition was enhanced.The treatment of mixed bacteria was better than singlebacterium.Key words:L actobacillus;yeast;B acillus cereus;apple pomace silage;nutrition level 我国是世界闻名的苹果生产和消费大国,而陕西省又是苹果大省。2002年陕西
11、省的苹果种植面积为36.9万hm2,产量达392万t,占全国总产量的22%,占世界总产量的7%;2003年陕西的苹果栽培面积跃居全国首位,产量仅在山东之后,居全国第二位1。到2007年,陕西苹果面积已达42万hm2,面积和产量均居全国第一2。目前,陕西省每年通过榨汁生产出200万t以上的苹果渣,由于新鲜苹果渣水分含量高、营养丰富,为微生物的生长提供了有利条件。如果不能及时有效地加以处理,极易腐败进而造成环境污染和资源浪费3。苹果渣用作饲料时可以鲜饲或制成苹果渣干粉,鲜果渣堆放易酸败变质,饲喂周期短,同时限制了商品流通。苹果渣干粉一般采用烘干或自然晾晒干燥,但烘干成本太高,而自然晾晒又受天气条件
12、影响很大,制约因素很多。鲜苹果渣也可以制成高蛋白发酵饲料,但由于其制作工艺复杂,在实际应用中较难推广425。由于苹果渣青贮操作过程简单、成本低,青贮后不但饲料保存时间长,同时易于形成产业化,因此青贮是苹果渣资源化和无害化利用的一种有效途径。目前国内已有一些关于苹果渣青贮的研究628,但大多数研究只是对苹果渣进行了简单的自然青贮,添加菌种的苹果渣青贮研究尚鲜有报道。本试验以新鲜苹果渣作为青贮原料,利用3株乳酸菌进行单菌青贮及利用这3株乳酸菌分别与1株产香酵母和1株蜡样芽孢杆菌进行混菌青贮,探讨不同菌株对苹果渣青贮饲料发酵效果的影响,以期为获得优良的青贮苹果渣菌剂配方提供依据。1 材料与方法1.1
13、 材 料1.1.1 供试菌株 3株供试乳酸菌分别为植物乳杆菌(L actobacillus plantarum,R1)、马里乳杆菌(L actobacillus acidipiscis,R11)和戊糖片球菌(Pe2diococcus pentosacous,R16);供试酵母菌为产香酵母(A roma2producing yeast,M5);供试芽孢杆菌为蜡样芽孢杆菌(B acillus cereus,B2)。以上5株菌种均由西北农林科技大学资源环境学院试验室保存。1.1.2 青贮原料 采自陕西省乾县海升果汁厂榨汁后的新鲜苹果渣。1.1.3 培养基92103种培养基分别为:(1)乳酸菌培养基(
14、MRS培养基)。其组分为:蛋白胨10 g,酵母膏5 g,牛肉膏10 g,葡萄糖20 g,乙酸钠5 g,柠檬酸二铵2 g,吐温280 1 mL,硫酸镁0.58 g,硫酸锰0.05 g,磷酸氢二钾2 g,琼脂20 g,蒸馏水1 000mL。调p H为6.26.4,121 灭菌15 min。(2)酵母菌培养基(YM培养基)。其组分为:酵母浸出物3 g,麦芽浸出物3 g,蛋白胨5 g,葡萄糖10 g,琼脂20 g,蒸馏水1 000 mL。(3)蜡样芽孢杆菌培养基(细菌培养基)。其组分为:牛肉膏3 g,蛋白胨10 g,氯化钠5 g,琼脂20g,蒸馏水1 000 mL。1.2 方 法1.2.1 试验设计
15、试验共设计了6个处理,同时以不添加菌种的苹果渣自然青贮为对照(CK),试验期为45 d,分别于培养的1,2,3,5,10,20,45 d进行采样,分析供试菌株的数量动态变化,并记录样品p H值。待青贮发酵结束后,对所有处理的各种养分指标进行分析测定。各处理中乳酸菌的添加量为107g-1,酵母菌和蜡样芽孢杆菌的添加量均为106g-1。试验方案见表1。表1 苹果渣青贮发酵试验菌株添加方案Table 1Design of strains added in apple pomace silage处理Treatment菌株Strain处理Treatment菌株Strain1R14R1+M5+B22R11
16、5R11+M5+B23R166R16+M5+B21.2.2供试菌株数量测定 采用稀释平板分离法10,乳酸菌和蜡样芽孢杆菌于37 培养12 d;酵母菌于28 培养34 d。1.2.3 青贮样品p H11的测定 取蒸馏水浸提样品(V(水)V(青贮样品)=101),用DEL TA2320p H计测定p H。1.2.4 青贮物料各种养分指标的测定 乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量采用高效液相色谱法11测定,48西北农林科技大学学报(自然科学版)第38卷氨态氮含量采用流动分析仪测定11,干物质含量采用烘干法11测定,粗蛋白含量采用凯氏定氮法11测定,可溶性碳水化合物含量采用蒽酮比色法12测定。2 结果与分析2
17、1 苹果渣青贮发酵过程中p H值的变化青贮发酵过程中p H的变化,可直观地反映乳酸菌的产酸能力。对各阶段青贮发酵材料p H值的测定结果如表2所示。从表2可以看出,在苹果渣的整个青贮期,随着青贮时间的延长,所有处理的p H值基本均呈下降趋势,且在后期趋于稳定。与其他处理组相比,CK组的p H变化比较平缓,但青贮结束后,处理组和CK组的p H值较为接近,在青贮前期,与CK组相比,添加了乳酸菌处理组的p H值急剧降低;而不同乳酸菌处理组间差异不明显。在青贮结束后,处理1的p H值最低;添加酵母菌和蜡样芽孢杆菌处理组的p H值较未添加的处理组高。3种乳酸菌处理相比,植物乳杆菌的降酸能力最强,马里乳杆
18、菌次之,戊糖片球菌较弱。表2 苹果渣青贮发酵过程中p H值的变化Table 2Change of p H in apple pomace silage process处理Treatment青贮时间/d Time1235102045CK4.424.354.013.893.853.793.6814.073.733.693.743.573.533.5023.993.713.643.643.653.593.5234.033.763.673.633.653.633.6144.063.873.773.653.633.623.5954.073.703.663.673.623.633.5764.053.773
19、693.663.583.573.552.2 苹果渣青贮发酵过程中有效菌群的变化供试菌株有效菌群数量的动态变化,可以反映出其在青贮材料中的生长状况,从而判断饲料的发酵状况。对各青贮阶段的材料进行分离,检测每克青贮材料干物质中乳酸菌、酵母菌和蜡样芽孢杆菌的数量,其结果见表35。因处理13中没有添加蜡样芽孢杆菌,未测得其中蜡样芽孢杆菌数量,故没有在表5中列出。表3 苹果渣青贮发酵过程中不同菌株处理后乳酸菌数量的变化Table 3Quantity change of lactobacillus treated with different strains in apple pomace silage
20、 process108g-1青贮时间/dTime处理TreatmentCK12345610.8410.8013.1011.209.4010.0010.5021.407.207.905.808.708.507.6032.206.306.706.004.905.508.7059.306.903.001.701.803.202.10106.703.502.400.961.300.791.10200.080.230.110.220.120.100.15450.010.020.040.030.010.050.04表4 苹果渣青贮发酵过程中不同菌株处理后酵母菌数量的变化Table 4Quantity ch
21、ange of yeast treated with different strains in apple pomace silage process106g-1青贮时间/dTime处理TreatmentCK12345615.16.36.879.01 251907.0631.024.56.78.927.0153175.096.033.53.53.314.02115.06.152.21.52.33.9332.40.4100.2000000200000000450000000 注:“0”表示未从样品中分离出酵母菌。Note:“0”denotes not any of yeast can be se
22、parated from samples.58第3期肖 健,等:不同菌株对苹果渣青贮饲料发酵效果的影响表5 苹果渣青贮发酵过程中不同菌株处理后蜡样芽孢杆菌数量的变化Table 5Quantity change ofBacillus cereustreated withdifferent strains in apple pomace silage process105g-1青贮时间/dTime处理Treatment4561152.00496.00135.0024.407.408.90312.007.501.5050.450.310.75100.320.150.75200.070.360.154
23、50.090.170.31 从表35可以看出,在苹果渣青贮发酵过程中,随着青贮时间的延长,乳酸菌数量呈先增长后减少的变化趋势,其中处理1,2,4和5的乳酸菌数量于青贮第2天达到最高,而处理3和6于青贮第3天达最高值,CK于第5天达到最高值。在青贮的前10 d,各处理乳酸菌的增量均较高,且均高于5108g-1;待青贮10 d后,乳酸菌数量迅速降低,且均小于2.5107g-1。在青贮发酵过程中,随着青贮时间的延长,酵母菌数量呈逐渐减少的趋势,至最后无法检测出其变化,其中CK和处理3,4,5和6的酵母菌数量,于青贮的第1天达最高值,而处理1和2于第2天达最高值。处理4,5,6的酵母菌数量最高依次为1
24、25109、9.07108和6.31108g-1;待青贮5 d后,酵母菌数量迅速降低,几乎不能存活于青贮材料中。在青贮发酵过程中,随着青贮时间的延长,处理46中的蜡样芽孢杆菌数量呈逐渐减少的变化趋势,各处理组蜡样芽孢杆菌数量均在第1天达最高值,其中处理5蜡样芽孢杆菌数量最高,为4.96107g-1,待青贮3 d后,蜡样芽孢杆菌数量迅速降低,低于3.1104g-1。供试菌株的生长状况,主要与青贮物料中的氧气、养分和p H值等因素有关,同时也和添加菌自身的耐受性相关。在苹果渣的青贮过程中,乳酸菌一直处于优势生长状态,从而保证了青贮的顺利进行。在处理46中,酵母菌的增量很明显,同时与未添加酵母菌的
25、CK和处理组13相比,乳酸菌数量差异很小,这说明混菌青贮后,各菌株之间的拮抗或竞争作用不明显,菌株各自均能良好生长。2.3 苹果渣青贮发酵饲料中主要养分含量的变化苹果渣青贮发酵45 d后,测定各处理苹果渣青贮饲料的干物质(DM)、氨态氮(NH4+2N)、粗蛋白(CP)及可溶性碳水化合物(WSC)的含量,其结果见表6。表6 苹果渣青贮发酵饲料中主要养分含量的变化Table 6Content of main nutrients in apple pomace silageg/kg测定指标Index鲜果渣Fresh applepomace处理TreatmentCK123456干物质DM251.002
26、41.30248.10243.80245.30257.70252.40253.80氨态氮NH+42N0.280.730.740.720.710.760.700.69粗蛋白CP3.993.083.743.563.304.426.775.38可溶性碳水化合物WSC54.0061.4065.6095.1074.6076.7058.0062.70 从表6可以看出,与青贮前相比,CK与处理13的DM含量均小幅下降,其中以CK下降幅度最大;而处理46的DM含量小幅增加。青贮前后NH+42N含量的变化较大,CK和各处理的NH+42N含量较青贮前均大幅上升。与青贮前相比,CK与处理13的CP含量均有所降低,其
27、中以CK组CP的降低幅度最大,约为23%,这是因为青贮饲料中的腐败菌主要为大肠杆菌,它们主要分解青贮饲料中的蛋白质和氨基酸,导致饲料的CP含量下降13;处理46中的CP含量明显高于青贮前的原料,其中以处理5和6的增幅较大,约为70%和35%。这说明酵母菌的添加,可以有效弥补青贮饲料的蛋白质损失14。青贮后,各处理的WSC含量均明显增加,其中以处理2的增幅最为明显,约为76%;处理3,4的增加量也较多,大约为40%。2.4 苹果渣青贮发酵饲料中有机酸含量的变化从表7可以看出,与青贮前相比,青贮结束后各处理的总酸含量均明显增加,其中CK的总酸含量高于其他处理。与青贮前相比,CK的乳酸含量增加明显,
28、而乙酸含量几乎没有变化;其他各处理的乳酸和乙酸含量都有较明显的增加。经过青贮发酵以后,只有CK产生了丙酸和丁酸,并且其丁酸含量很高,明显高于乳酸,对青贮饲料的品质产生了较大影响。处理4和5的乳酸和乙酸含量都明显低于处理1和2;处理3和处理6的乳酸含量相同,只是处理6的乙酸高于处理3。这说明R16的乳酸产生量受M5和B2的影响不大,而其他处理的M5和B2对同组乳酸菌产酸影响较大。68西北农林科技大学学报(自然科学版)第38卷表7 苹果渣青贮饲料中主要有机酸含量的变化Table 7Content of main organic acid in apple pomace silageg/kg有机酸O
29、rganic acid鲜果渣Fresh applepomace处理TreatmentCK123456乳酸Lactic acid0.0100.0280.0510.0500.0390.0430.0410.039乙酸Acetic acid0.0300.0290.0630.0510.0520.0430.0490.062丙酸Propionic acid00.008000000丁酸Butyric acid00.063000000总酸Total acids0.0400.1280.1140.1010.0910.0860.0900.101 注:“0”表示该有机酸含量较低,已检测不出。Note:“0”denote
30、s the kind of organic acid was very few.3 讨论与结论1)乳酸菌作为青贮过程中的核心菌,其生长状况对青贮的成败具有决定性作用15。在本研究中,与不添加菌株的苹果渣自然青贮相比,添加乳酸菌能有效降低青贮物料的p H,使其中有害微生物无法大量存活,延长饲料的保存时间,提高饲料的安全性,同时可最大限度地保存饲料的营养成分。本研究发现,对乳酸菌与酵母菌进行合理配比,在乳酸菌发挥作用的基础上,不仅增加了饲料中粗蛋白的含量,而且提高了饲料的品质。2)本研究中,乳酸菌R1、R11和R16,在单菌青贮处理13中的最高数量分别为1.08109、1.31109和1.1210
31、9g-1,在混菌青贮处理46中的最高数量分别为9.4108、1.0109和1.05109g-1。通过比较单菌青贮与混菌青贮的乳酸菌数量,可以发现,试验所添加的供试微生物在混合状态下相互影响不大,各自可以良好生长。青贮饲料中主要养分指标DM和CP的含量,在单菌青贮时最高分别为248.1和3.74 g/kg,在混菌青贮时最高分别为257.7和6.77 g/kg,通过对比可以看出,混菌青贮的饲料养分水平高于单菌青贮,因此混菌青贮优于单菌青贮。分析混菌青贮的各类指标可以看出,在不同菌株配比条件下,混菌青贮指标各有优势。在后续试验中,可以考虑将2株甚至更多的乳酸菌进行复合配比,通过完整的青贮周期,分析评
32、定青贮效果,以期获得更好的青贮配方。由于目前对添加菌株的苹果渣青贮研究很少,因此本研究对于新型苹果渣饲料青贮菌剂的生产,具有一定的指导意义。3)目前,抗生素在动物治疗中应用广泛,其在防治动物疾病方面发挥重要作用的同时,也给畜牧生产和人类带来一定的副作用,而以芽孢杆菌为代表的细菌类微生物制剂,可以代替抗生素发挥治疗作用,并减少副作用的产生16。微生态制剂包括益生素和微生物生长促进剂,益生素又称生菌剂,是由活体微生物制成的生物活性制剂,它可通过与动物消化道生物的竞争性排斥作用,抑制有害菌生长,形成优势菌群或者通过增强非特异性免疫功能来预防疾病,从而促进动物生长和提高饲料转化率。微生物生长促进剂是指
33、摄入动物体内参与肠内微生物平衡,具有直接提高动物对饲料的利用率及促进动物生长作用的活性微生物培养物。目前,对益生素与微生物生长促进剂还没有严格的界限17。本研究所添加的蜡样芽孢杆菌具有上述微生态制剂的功能18。从青贮过程中蜡样芽孢杆菌的分出率来看,该菌具有较好的耐酸性,能够在饲料中保持一定的菌数,但其微生态效应还有待进一步的试验来验证。参考文献1 杨福有,祁周约,李彩风,等.苹果渣营养成分分析及饲用价值评估J.甘肃农业大学学报,2000(4):3402344.Yang F Y,Qi Z Y,Li C F,et al.Analysis of nutrition composi2tions of
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