白酒糟發(fā)酵條件的探索和發(fā)酵對營養(yǎng)成分的改善
導讀
隨著養(yǎng)殖業(yè)在中國的迅速發(fā)展,飼料工業(yè)也隨之興起并快速發(fā)展。飼料資源短缺引發(fā)了飼料原料價格不斷上漲,飼養(yǎng)成本大大提高,利潤空間越來越小。于是,很多養(yǎng)殖大戶把目光投向了低成本且來源廣泛的工業(yè)下腳料—— 白酒糟,作為飼料替代品。
現(xiàn)今,發(fā)酵工藝在食品加工、釀造、農(nóng)產(chǎn)品深加工等領(lǐng)域已獲得較好的成效,在微生物肥料、酶制劑、飼料、秸稈轉(zhuǎn)化和肉牛生產(chǎn)中取得了非??捎^的經(jīng)濟和社會效益。因此,發(fā)酵工藝在養(yǎng)殖業(yè)中的長足發(fā)展將不容忽視。為了進一步挖掘白酒糟在畜禽養(yǎng)殖中的應用潛能,本試驗就白酒糟發(fā)酵條件和發(fā)酵對營養(yǎng)成分的改善進行了實驗室論證研究。
1材料與方法
1.1 材料
1.1.1 原料
白酒糟。
1.1.2 菌種
枯草芽孢桿菌、酵母茵、根霉菌,或直接采用市場產(chǎn)品“99全能飼料發(fā)酵劑”。
1.1.3 發(fā)酵輔料
麥麩、尿素、玉米粉、磷酸二氫鉀等,于當?shù)厥袌錾腺徺I。
1.1.4 實驗儀器
光學顯微鏡,分析天平,凱氏定氨儀,索氏提取器,恒溫培養(yǎng)箱和烘箱,高溫電爐,粉碎機,移液管,滴定管,錐形瓶,方盤,燒杯,容量瓶,漏斗,移液管架等。
1.1.5 試劑及藥品
98%濃硫酸,40%和2.5%氫氧化鈉溶液,2%硼酸溶液,38%濃硝酸,10%硫酸銅溶液,鹽酸標準溶液,混合指示劑,礬鉬酸銨顯色劑,磷標準溶液,硫酸銅+硫酸鉀混合催化劑等。
1.2 試驗方法
1.2.1 培養(yǎng)基的種類及配制
一級培養(yǎng)基:5%營養(yǎng)瓊脂溶液經(jīng)高壓滅菌后,取出,趁熱分裝到試管中,平放形成斜面,經(jīng)冷凝后形成斜面固體培養(yǎng)基。二級培養(yǎng)基:將5%麥麩、2%玉米粉、0.1%葡萄糖、0.5%磷酸氫二鉀、0.5%氯化鈉、0.1%硫酸鎂、0.5%蛋白胨、1%牛肉膏混合均勻后, 分裝到錐形瓶,于115~121℃高壓鍋中滅菌20min,取出冷卻,在無菌操作臺上接種。
1.2.2 菌種的培養(yǎng)
一級培養(yǎng)基的培養(yǎng):在無菌操作臺上接種好枯草芽孢桿菌后,放入已調(diào)溫至37 的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h,取出放在0~4℃冰箱中保存。二級培養(yǎng)基的培養(yǎng):在無菌操作臺上接種好細菌后,搖勻,再放入已調(diào)溫至37℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),隔一段時間涂片觀察,當芽孢桿菌長勢較好,并且芽孢生成率在90%以上時,即可取出使用。
1.2.3 發(fā)酵預處理(試探性發(fā)酵)
試探性發(fā)酵主要研究枯草芽孢桿菌對氮源的固定作用及其對無機氨源的轉(zhuǎn)化效率,預測發(fā)酵所能取得的成果,從而制定下一步發(fā)酵實驗方案,并初步探索尿素的添加量,充分發(fā)酵所需的時間范圍, 以及發(fā)酵成熟與否的感官判定等,為正式實驗提供依據(jù)。預處理分組情況見表1。
方法:將混合均勻的樣品均勻平鋪在方盤中,放入恒溫箱培養(yǎng),每隔6h左右翻動一次,發(fā)酵初始溫度為28℃ ,每隔2h升溫0.5℃ ,直至溫度升至32℃恒溫,取樣觀察36h、48h、60h、72h時間點上芽孢桿菌的長勢及芽孢出生率,確定最佳發(fā)酵時間,并根據(jù)菌體發(fā)育程度來確定尿素是否能為菌體正常生長提供足夠的氮源,從而調(diào)整其添加量 。
1.2.4 發(fā)酵處理
根據(jù)預試驗結(jié)果進行試驗分組,分組情況見表2。將混合均勻的樣品均勻鋪在方盤中,放入恒溫箱培養(yǎng),每隔6h左右翻動一次婀,發(fā)酵初始溫度為28℃ ,每隔2h升溫0.5℃ ,直至溫度升至32℃恒溫,取樣觀察36h、48h、60h、72h時間點的水分及粗蛋白率、不同氣味變化及芽孢出生率、營養(yǎng)成分含量。
2結(jié)果
2.1 預發(fā)酵結(jié)果
在發(fā)酵后36h,各組酒糟顏色變深,芽孢生成率為20%左右;在發(fā)酵后48h,開始有微醬香味,但伴有氨氣味,芽孢生成率為45%~50%,菌體瘦小,發(fā)育不良:在發(fā)酵后64h,醬香味中氨氣味更為濃重,涂片檢查,芽孢生成率在90%一94%,但菌體依然瘦小,發(fā)育不良:發(fā)酵后72 h,氨氣味比醬香味濃,涂片觀察,芽孢生成率在82%左右,趨于退化。
氨氣味產(chǎn)生的原因可能是因原料中氮源不足,具體原因還要結(jié)合實驗室測得的數(shù)據(jù)論證,從而確定尿素添加量。根據(jù)發(fā)酵不同時間段觀察芽孢的生成率,初步確定最佳發(fā)酵時間為64h,但最佳溫度還需進一步探尋,發(fā)酵起始溫度確定為28℃。
2.2 發(fā)酵試驗結(jié)果
2.2.1 水分及粗蛋白百分率試驗
結(jié)果見表3。發(fā)酵后水分比發(fā)酵前平均下降約7個百分點,水分經(jīng)發(fā)酵后有所下降;發(fā)酵后粗蛋白(CP)比發(fā)酵前平均提高約1個百分點,粗蛋白經(jīng)發(fā)酵后有所提高,但效果不明顯。結(jié)合顯微鏡觀察來看,致使發(fā)酵效果不明顯的最重要因素為氮源不足,可把尿素添加量從1.5%
提高至2%。
2.2.2 不同時間點的氣味變化及芽孢出生率
結(jié)果見表4。和試探性發(fā)酵相比,活化酵母比未活化酵母的發(fā)酵效果好,尿素添加到2%后,芽孢桿菌長勢好,芽孢出生率高。
2.2.3 營養(yǎng)成分含量分析
結(jié)果見表5。添加尿素后,飼料粗蛋白提高較多,經(jīng)過發(fā)酵,真蛋白提高了約5個百分點。比較發(fā)酵前后可知,白酒糟在發(fā)酵后的粗蛋白水平比發(fā)酵前有顯著提高(P<0.05),真蛋白水平也有顯著提高(P<0.05),且真蛋白比率都在71%以上,達到了預期效果,發(fā)酵取得成功。
3討 論
綜上所述,我們得出發(fā)酵最適條件為:
(1)麩皮5%(作用:調(diào)節(jié)水分,為芽孢桿菌的生長提供部分糖分等)、尿素2%、磷酸二氫鉀0.2%、根酶0.5%、活化酵母0.2%、酒曲2%、芽孢(實驗室培育);
(2)發(fā)酵最佳時間為64h,少于64h,發(fā)酵不充分,芽孢生成率低,超過64h,則很容易產(chǎn)生氨氣味,影響嗅覺且芽孢活性降低;
(3)活化酵母比未活化酵母的發(fā)酵效果要好,酵母和芽孢桿菌同時用于發(fā)酵可促進發(fā)酵,兩者有協(xié)同作用;
(4)發(fā)酵中氨源不足易產(chǎn)生氨氣味,且芽孢桿菌長勢不良,芽孢出生率低下;
(5)發(fā)酵的水分含量在65%左右為宜,即手捏成團、放開則呈松散狀;
(6)發(fā)酵起始溫度為28℃ ,每隔2 h升溫0.5℃ ,至32℃恒溫,且每隔6h左右翻動一次。
4結(jié) 論
4.1 結(jié)果分析
本試驗證明,在32℃恒溫條件下對白酒糟進行發(fā)酵處理,粗蛋白和真蛋白水平比發(fā)酵前有顯著的提高,酵母活化比未活化的效果更佳。發(fā)酵處理后的白酒糟,粗蛋白含量從12%左右提高至20%左右,真蛋白含量也提高至17%左右,真蛋白比率更達到71%以上。因此,經(jīng)本發(fā)酵工藝所取得的產(chǎn)品是具有精飼料功能的高蛋白生物活性飼料,除了有較高的真蛋白和粗蛋白含量外,還具有較高的根酶活性和芽孢桿菌茵體活性。有資料顯示:枯草芽孢桿菌用于養(yǎng)殖生產(chǎn)對動物有促生長作用。所以,發(fā)酵酒糟是理想的蛋白飼料和能量飼料的替代品,飼料安全性沒問題,產(chǎn)品能直接飼養(yǎng)畜禽,經(jīng)配合加工,也可用于其他養(yǎng)殖。
4.2 發(fā)酵工藝優(yōu)勢分析
在掌握發(fā)酵條件的基礎(chǔ)上,我們還研究了固體發(fā)酵技術(shù)的優(yōu)缺點,并在現(xiàn)代固體發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上,改良成適于白酒糟發(fā)酵的新生產(chǎn)工藝。發(fā)酵工藝經(jīng)探索改良后,生產(chǎn)效率高,發(fā)酵條件易于控制,培養(yǎng)基單純,發(fā)酵原料成本較低,基質(zhì)前處理液體少,易于操作,能耗低,無污染,是目前糟渣發(fā)酵較為先進的方法,具有節(jié)能、省工、投資少、產(chǎn)量高等優(yōu)點,便于推廣使用。
4.3 產(chǎn)品應用注意事項
發(fā)酵白酒糟若用于全價顆粒飼料的配合上,則應考慮飼料生產(chǎn)加工中所產(chǎn)生的熱量對枯草芽孢桿菌、酵母菌和根霉菌等有益微生物活性的影響。此外酒糟來源于谷物,黃曲霉含量不穩(wěn)定,長期攝入小劑量的黃曲霉毒素會造成慢性中毒,出現(xiàn)動物生長發(fā)育遲緩,體重減輕,母畜不孕或產(chǎn)仔少等系列情況。
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