酶菌協(xié)同發(fā)酵改善菜籽餅粕的研究表明具有提高營養(yǎng),促進吸收
引言
我國家禽年出欄量居世界第一,長期以來以玉米-豆粕型飼糧為主,這些原料大量依賴進口,使得飼料成本逐年升高。為了緩解養(yǎng)殖業(yè)飼料原料的供需矛盾,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部實施“ 豆粕減量替代”行動,引導(dǎo)養(yǎng)殖企業(yè)以雜粕類原料替代豆粕。因此,利用生物技術(shù)手段提高雜粕類原料的消化利用率,開發(fā)利用不同地區(qū)的原料,緩解進口豆粕的壓力,具有重要意義。菜籽餅粕是油菜籽榨油加工后的副產(chǎn)物,在2020-2021年產(chǎn)量約1000萬t,是產(chǎn)量最高的雜粕類蛋白質(zhì)飼料原料,其粗蛋白質(zhì)(CP)含量略低于豆粕,含有豐富的含硫 氨基酸,賴氨酸和精氨酸含量略低。由于普通 菜籽餅粕含有硫甙(GLS) 、芥子堿、植酸、單寧和纖維等抗?fàn)I養(yǎng)因子,適口性差,消化率低于豆粕。研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加10%的菜籽粕顯著降低了 肉雞的生長性能。菜籽餅粕的纖維主要存在于菜籽殼上,是難以被家禽利用的結(jié)構(gòu)性多糖(纖維素、果膠多糖、木質(zhì)素、半纖維素等),彼此間通過氫鍵與木葡聚糖相互連接形成剛性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),并將蛋白質(zhì)等養(yǎng)分纏繞包埋。菜籽餅粕中的大部分纖維不能被畜禽體內(nèi)消化酶降解,也不能被上消化道吸收。GLS是菜籽餅粕毒理作用最大的抗?fàn)I養(yǎng)因子,可引起甲狀腺腫,導(dǎo)致生長遲緩。
目前通過發(fā)酵技術(shù)可以消除GLS、單寧等抗?fàn)I養(yǎng)因子,但對纖維的降解作用不顯著。 報道了發(fā)酵后菜籽粕的中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)等含量出現(xiàn)升高的現(xiàn)象。 研究發(fā)現(xiàn),利用酶解技術(shù)可以降解菜籽餅粕中的纖維并增加產(chǎn)物中小肽含量,但對GLS幾乎無作用。而酶菌協(xié)同發(fā)酵雜粕可將酶解技術(shù)和發(fā)酵技術(shù)有效結(jié)合,從而提 高飼料利用率。研究發(fā)現(xiàn),在菜籽餅液態(tài)自發(fā)發(fā)酵過程中加入果膠酶、葡聚糖酶和植酸酶后,可降低結(jié)構(gòu)性多糖和植酸含量,并顯著提高了肉雞生長性能。不同產(chǎn)地不同加工工藝生產(chǎn)的菜籽餅粕,所含有的養(yǎng)分和抗?fàn)I養(yǎng)因子含量差異較大,利用微生物發(fā)酵技術(shù)改善菜籽餅粕的營養(yǎng)價值受菜籽餅粕的性質(zhì)、來源、榨油的加工工 藝、儲存條件、發(fā)酵菌種的選擇、固體發(fā)酵的條件等因素影響,如發(fā)酵后菜籽餅粕CP含量升高或無變化,NDF含量降低或升高。由此可見,菜籽餅粕生產(chǎn)條件、發(fā)酵菌種和工藝不同,對菜籽餅粕的改善效果差異很大。目前尚缺乏發(fā)酵工藝對不同來源的菜籽餅粕是否具備普遍適用性的研究。因此,本研究以不同來源的菜籽餅粕為底物,開展酶菌協(xié)同發(fā)酵,分析探討發(fā)酵工藝對不同來源菜籽餅粕的改善作用,為菜籽餅粕的有效利用提供數(shù)據(jù)與理論參考。
材料與方法
1.1試驗材料與試劑
菌種:枯草芽孢桿菌(B.subtilis)購自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心,植物乳桿菌(L.plantarum)為動物營養(yǎng)學(xué)國家重點實驗室保存菌株。
酶源:纖維素酶,活性20000 U/g;果膠酶,活性30000 U/g;α-半乳糖苷酶,活性5000 U/g。
主要原料:工藝優(yōu)化用菜籽餅;另根據(jù)不同產(chǎn)地從我國不同區(qū)域采集了8個菜籽粕和1個菜籽餅,粉碎過0.42 mm篩備用。
培養(yǎng)基:MRS和LB培養(yǎng)基。
1.2試驗設(shè)計
試驗于2021年12月至2022年5月在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所動物營養(yǎng)學(xué)國家 點實驗室進行。 試驗共分為2個部分。 試驗1:以工藝優(yōu)化用菜籽餅為發(fā)酵底物,以發(fā)酵后菜籽餅的NDF降解率(%)、GLS降解率(%)、酸溶蛋白(TCA-SP)增加率(%) 為評價指標,以總變化率(總變化率=0.7×NDF降解率+0.15×GLS降解率+0.15×TCA-SP增加率)為綜合評價指標,確定酶菌協(xié)同最優(yōu)發(fā)酵工藝,并進行發(fā)酵效果的驗證。 試驗2:在最佳酶菌協(xié)同發(fā)酵工藝下對菜籽粕1、.2、.3、4、5、6、7、8及菜籽餅9進行酶菌協(xié)同發(fā)酵處理, 探討酶菌協(xié)同發(fā)酵工藝對不同來源菜籽餅粕的纖維降解效果及養(yǎng)分的改善效果。
1.3試驗方法
1.3.1菌種發(fā)酵液制備
將枯草芽孢桿菌和植物乳桿菌分別在LB和MRS培養(yǎng)基劃線培養(yǎng)后,挑取單菌落,分別接種于LB、MRS液體培養(yǎng)基中,在37 ℃ 、200 r/min條件下培養(yǎng)24 h,按1%的接種量分別接種到含100 ml液體培養(yǎng)基的三角瓶中,培養(yǎng)18h后備用。
1.3.2發(fā)酵過程
準確稱取50.0g菜籽餅置于500ml 三角瓶中,將菌種發(fā)酵液以枯草芽孢桿菌∶植物乳桿菌=5:1的接種比例,按照12%的接種量接種至菜籽餅培養(yǎng)基中,加入蒸餾水調(diào)整料水比為1.0:.12,攪拌均勻后用無菌透氣過濾封口膜封口,在35℃ 條件下恒溫靜置發(fā)酵96h。 發(fā)酵結(jié)束后于55℃低溫烘干,粉碎待測。
1.4 酶菌協(xié)同發(fā)酵工藝優(yōu)化
以總變化率為綜合評價指標,以纖維素酶、果膠酶和α-半乳糖苷酶不同添加梯度為試驗因素, 設(shè)計L9(34)三因素三水平正交試驗,試驗設(shè)計見表1。
1.5測定指標及方法
用于測定纖維含量的樣品粉碎過0.84 mm篩,用于測定CP和TCA-SP含量的樣品粉碎過0.42mm篩,用于測定氨基酸和GLS含量的樣品粉碎過0.25mm篩。對工藝優(yōu)化用菜籽餅發(fā)酵前后的pH及CP、TCA-SP、NDF、ADF、GLS和氨基酸含量進行測定,以及菜籽餅發(fā)酵前后掃描電鏡分析和蛋白質(zhì)分子質(zhì)量分析。 對9個不同來源菜籽餅粕發(fā)酵前后的pH及 CP、TCA-SP、NDF、ADF和GLS含量進行測定。
1.5.1養(yǎng)分測定 GLS含量采用氯化鈀比色法測定,DM含量通過105℃烘箱干燥 4h測定,CP含量采用凱氏定氮法測定,TCA-SP含量參照NY/T3801-2020 測定,NDF含量 參照GB/T 20806-2006采用Van Soest分析法測定,ADF含量參照 NY/T 1459-2007采用Van Soest分析法測定,氨基酸含量利用氨基酸自動分析儀測定。
1.5.2 pH測定
稱取發(fā)酵前后的樣品5.0g,加蒸餾水50ml, 攪拌30min后,用預(yù)先校正過的pH計測定其pH。
1.5.3電鏡掃描分析
取適量樣品粉碎過0.25mm篩后,置于導(dǎo)電膠固定在掃描電鏡專用樣品臺上,用磁控濺射鉑金進行噴金處理,再將處理好的樣品用掃描電鏡(SU3500,日本)進行觀察并拍照留存。
1.5.4蛋白質(zhì)分子質(zhì)量分析
將樣品碎過0.25mm,取適量樣品采用變性結(jié)合加熱的方法來提取菜籽餅粕蛋白質(zhì)并進行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)分析,具體操作參照文獻進行。
1.6數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
采用Excel2010軟件對數(shù)據(jù)進行初步處理, 采用SAS9.4軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析(one-way ANOVA),采用Duncan氏法進行多重比較,以P<0.05作為差異顯著性判斷標準。
結(jié)果
2.1不同來源菜籽餅粕化學(xué)成分
由表2可知,菜籽餅9的CP、NDF和TCA-SP含量分別為41.31%、40.39%和2.61%。 菜籽粕1~8的CP、NDF和TCA-SP含量分別在37.07% ~44.93%、27.03%~40.22%和 2.11% ~3.19%;CP的變異系數(shù)為6.17%,NDF和TCA-SP的變異系數(shù)均超過了10%。菜 籽餅9的GLS含量為18.81 μmol/g。菜籽粕1~8的GLS含量在18.10 ~57.64μmol/g,GLS的變異系數(shù)為38.678%,GLS含量最高的是產(chǎn)地為安徽的菜籽粕6,GLS含量最低的是產(chǎn)地為福建的菜籽粕5。
2.2 酶菌協(xié)同發(fā)酵菜籽餅的正交試驗結(jié)果
由表3可知,從極差結(jié)果來看,果膠酶對總變化率的影響最大,纖維素酶次之,α-半乳糖苷酶的影響最小,即果膠酶>纖維素酶>α-半乳糖苷酶,最優(yōu)配比組合為纖維素酶∶果膠酶∶α-半乳糖苷酶=3:3:3,此時總變化率為46.44%。
2.3 酶菌協(xié)同發(fā)酵對菜籽餅pH及化學(xué)成分的影響
由表4可知,在最優(yōu)配比組合酶菌協(xié)同發(fā)酵條件下,菜籽餅發(fā)酵后的pH顯著低于發(fā)酵前(P<0.05),CP、TCA-SP含量顯著高于發(fā)酵前(P<0.05),NDF、ADF、半纖維素、GLS含量顯著低于發(fā)酵前(P<0.05),谷氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸及總氨基酸含量顯著高于發(fā)酵前(P<0.05)。
2.4 酶菌協(xié)同發(fā)酵對菜籽餅表面形態(tài)的影響
在最優(yōu)配比組合酶菌協(xié)同發(fā)酵條件下,電鏡觀察發(fā)酵前后菜籽餅表面形態(tài)見圖1。在400倍電鏡觀察下,發(fā)酵前的菜籽餅顆粒大,形態(tài)不規(guī)則;發(fā)酵后的菜籽餅顆粒較小,結(jié)構(gòu)較松散。在3000倍電鏡觀察下,發(fā)酵前的菜籽餅表面光滑平整,呈較大的片狀,無小孔隙且結(jié)構(gòu)較為完整;發(fā)酵后的菜籽餅表面粗糙,呈現(xiàn)不規(guī)則分布,孔隙較多。
2.5 酶菌協(xié)同發(fā)酵對菜籽餅蛋白質(zhì)分子質(zhì)量的影響
在最優(yōu)配比組合酶菌協(xié)同發(fā)酵條件下,發(fā)酵前后菜籽餅的蛋白質(zhì)分子質(zhì)量結(jié)果見圖2。A區(qū)域蛋白質(zhì)分子質(zhì)量為30~75 ku,B區(qū)域蛋白質(zhì)分子質(zhì)量為12~23 ku,發(fā)酵前菜籽餅的蛋白質(zhì)在A區(qū)域分布有多個條帶,發(fā)酵后菜籽餅的蛋白質(zhì)主要分布在B區(qū)域。
2.6酶菌協(xié)同發(fā)酵對不同來源菜籽餅粕養(yǎng)分含量的影響
在最優(yōu)配比組合酶菌協(xié)同發(fā)酵條件下,對9個不同來源菜籽餅粕進行酶菌協(xié)同發(fā)酵。
2.6..1 pH及CP、TCA-SP含量
由表5可知,發(fā)酵前,9個菜籽餅粕的pH在5.46~5.95,平均值為5.75;發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的pH在3.92~4.27,平均值為4.06。9個菜籽餅粕發(fā)酵后的pH均顯著低于發(fā)酵前(P<0.05),其中變化幅度最高的為菜籽餅9,降低幅度為1.98。
由表6可知,發(fā)酵前,9個菜籽餅粕的CP含量在37.07%~45.56%,平均值為43.00%;發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的CP含量在38.85%~46.15%,平均值為43.57%。菜籽粕1、3及菜籽餅9發(fā)酵后的CP含量顯著高于發(fā)酵前(P<0.05)。發(fā)酵前,9個菜籽餅粕的TCA-SP含量在2.11%~3.19%,平均值為2.42%;發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的TCA-SP含量在5.35%~6.52%,平均值為5.95%。9個菜籽餅粕發(fā)酵后的TCA-SP含量顯著高于發(fā)酵前(p<0.05),其中變化幅度最高的為菜籽粕1,提高幅度為192.38%。
2.6.2 NDF和GLS含量
由表7可知,發(fā)酵前,9個菜籽餅粕的NDF含量在27.03%~40.39%,平均值為32.61%;發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的NDF含量在20.62%~34.76%,平均值為26.08%。9個菜籽餅粕發(fā)酵后的NDF含量顯著低于發(fā)酵(P<0.05),其中變化幅度最高的為菜籽粕7,降低了26.00%;變化幅度最低的是菜籽餅,降低了13.95%。
由表8可知,發(fā)酵前,9個菜籽餅粕的GLS含量在18.10~57.64 μmol/g,平均值為29.99μmol/g;發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的GLS含量在13.62~46.23μmol/g,平均值為22.80 μmol/g。9個菜籽餅粕發(fā)酵后的GLS含量顯著低于發(fā)酵前(P<0.05),其中變化幅度最高的為菜籽粕1,降低了31.30%;變化幅度最低的是菜籽粕4,降低了16.20%。
討論
3.1 酶菌協(xié)同發(fā)酵對菜籽餅pH、化學(xué)成分及氨基酸含量的影響
本試驗前期工作中發(fā)現(xiàn),混菌發(fā)酵菜籽餅對NDF降解作用較小,部分處理出現(xiàn)NDF含量升高的現(xiàn)象,這可能是由于寡糖及GLS含量的降低所形成的“濃縮效應(yīng)”;也可能是發(fā)酵后產(chǎn)生中性不溶洗滌物或酸性洗滌不溶物等,使NDF的表征值被高估了。針對這一結(jié)果,本試驗在混菌發(fā)酵體系中加了纖維素酶、果膠酶和α-半乳糖苷酶,采用酶菌協(xié)同發(fā)酵的方式,結(jié)果發(fā)現(xiàn),NDF降解率、TCA-SP增加率及總變化率在纖維素酶、果膠酶和α-半乳糖苷酶添加量分別為60、60和10 U/g時最高,分別為18.25%、175.72%和60.12%。Zhu等研究發(fā)現(xiàn),用非淀粉多糖酶前處理再進行乳酸菌發(fā)酵,菜籽粕的NDF、ADF及半纖維素含量顯著降低,而乳酸菌單獨發(fā)酵后其含量沒有顯著變化。王衛(wèi)衛(wèi)篩選出的可降解羧甲基纖維素鈉的枯草芽孢桿菌,發(fā)酵后對棕櫚仁粕纖維降解效果較小,在進行酶菌協(xié)同發(fā)酵后可顯著降低棕櫚仁粕的纖維含量。本試驗結(jié)果與上述研究結(jié)果相近。
本試驗在最優(yōu)配比組合酶菌協(xié)同發(fā)酵條件下進行酶菌協(xié)同發(fā)酵菜籽餅后,菜籽餅發(fā)酵后pH顯著低于發(fā)酵前,CP含量顯著高于發(fā)酵前。在菜籽餅發(fā)酵過程中微生物利用底物中的養(yǎng)分并形成菌體蛋白,并將菜籽餅中大分子蛋白質(zhì)分解為小肽,也因“濃縮效應(yīng)”使得發(fā)酵后CP含量升高。酶菌協(xié)同發(fā)酵菜籽餅后TCA-SP增加率為175.72%,TCA-SP主要是由氨基酸殘基組成的寡肽,動物吸收寡肽的能力要高于游離的氨基酸。本試驗結(jié)果表明,酶菌協(xié)同發(fā)酵菜籽餅的纖維(NDF、ADF和半纖維素)含量均降低,這與報道相似。酶菌協(xié)同發(fā)酵后GLS降解率為60.12%,表明所用菌株對GLS有較強的降解能力。朱曉峰等用乳酸桿菌發(fā)酵后,菜籽粕GLS含量降低了43.43%。郝怡寧等用枯草芽孢桿菌和雅致放射毛霉發(fā)酵后,菜籽粕GLS含量降低了45.26%。本試驗所用菌株降解GLS能力高于上述文獻菌株。
與豆粕相比,菜籽餅的氨基酸消化率較差。本試驗結(jié)果顯示,菜籽餅總氨基酸含量較發(fā)酵前顯著提高,但各氨基酸組成及含量變動較小。在郝怡寧等的報道中,菜籽粕發(fā)酵3d時總氨基酸含量顯著高于未發(fā)酵時,然而,發(fā)酵5d后各氨基酸及總氨基酸含量出現(xiàn)下降的趨勢。本試驗中,氨基酸含量的變化可能受到菌株及發(fā)酵時間的影響,在發(fā)酵過程中的具體變化趨勢還需要進一步進行探討。
3.2 酶菌協(xié)同發(fā)酵對菜籽餅表面結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)分子質(zhì)量的影響
掃描電鏡結(jié)果表明,發(fā)酵前菜籽餅顆粒大形態(tài)不規(guī)則,經(jīng)酶菌協(xié)同發(fā)酵后,顆粒變小,表面粗糙出現(xiàn)凹凸不平的孔狀。這與利用黑曲霉發(fā)酵菜籽粕的結(jié)果一致。菜籽餅完整細胞壁上的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會保護其他養(yǎng)分如蛋白質(zhì)和多糖免于被降解或轉(zhuǎn)化,當(dāng)對菜籽餅進行堆肥發(fā)酵后,其纖維素網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大部分被破壞。本試驗結(jié)果顯示,酶菌協(xié)同發(fā)酵后菜籽餅表面結(jié)構(gòu)被破壞,使得表面積增加,在畜禽采食后,增加了腸道消化酶接觸飼料的面積,更有利于消化飼料。
菜籽蛋白主要有2種類別,主要是大分子的12S球蛋白(α亞基和β亞基)和小分子的2S白蛋白,其中12S球蛋白的分子質(zhì)量在30~60 ku,2S白蛋白分子質(zhì)量約為6、12和21 ku。本試驗結(jié)果顯示,未發(fā)酵菜籽餅主要為30~75 ku的大分子蛋白質(zhì),而酶菌協(xié)同發(fā)酵增加了小分子肽(<15 ku)的分布,這表明酶菌協(xié)同發(fā)酵在一定程度上將大分子蛋白質(zhì)分解為小分子肽,進而增加菜籽餅小肽含量,這與研究結(jié)果相似。與大分子蛋白質(zhì)相比,小分子肽更易被家禽腸道所捕獲吸收,有利于提高飼料養(yǎng)分消化率。
3.3 酶菌協(xié)同發(fā)酵對不同來源菜籽餅粕養(yǎng)分含量的影響
與豆粕相比,菜籽餅粕的纖維含量較高,含有抗?fàn)I養(yǎng)因子,極大限制了菜籽餅粕在畜禽中的應(yīng)用。而不同菜籽餅粕的營養(yǎng)價值與養(yǎng)分消化率因來源不同、榨油工藝不同而有差異。油菜籽加工副產(chǎn)物可根據(jù)加工方式的不同分為高溫?zé)嵴ゲ俗扬?、低溫冷榨菜籽餅以及壓餅后浸提的菜籽粕,不同榨油過程中的溫度處理生產(chǎn)的菜籽餅粕的養(yǎng)分和抗?fàn)I養(yǎng)因子含量均有所不同。研究發(fā)現(xiàn),菜籽粕NDF含量與肉雞代謝能之間存在極顯著的負相關(guān)關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),豬的標準回腸氨基酸消化率隨著菜籽粕中NDF等纖維含量的升高而顯著降低。因此,提高菜籽餅粕的可消化蛋白質(zhì)含量,降低GLS及纖維含量,是提高菜籽餅粕營養(yǎng)價值的重要手段。
本試驗通過酶菌協(xié)同發(fā)酵,發(fā)現(xiàn)對9個不同來源的菜籽餅粕養(yǎng)分含量均有一定的改善作用。經(jīng)過酶菌協(xié)同發(fā)酵后,菜籽餅粕的pH均顯著降低。pH的降低可提高畜禽腸道內(nèi)胃蛋白酶的活性,從而促進對養(yǎng)分的消化吸收。經(jīng)過酶菌協(xié)同發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的CP含量略有升高,提高的幅度非常有限,在1%左右,說明本試驗酶菌協(xié)同發(fā)酵改善菜籽餅粕的營養(yǎng)價值,對CP含量的提高并不明顯,而發(fā)酵體系蛋白質(zhì)含量的變化可能與菌體蛋白的產(chǎn)生有關(guān)。菌體蛋白產(chǎn)生量與發(fā)酵菌種有關(guān),利用乳酸菌和地衣芽孢桿菌發(fā)酵菜籽粕,CP含量提高了12.09%;Shi等用黑曲霉發(fā)酵菜籽粕后,CP含量提高了16.90%。本試驗采用的枯草芽孢桿菌具有分泌酸性蛋白酶的活性,可促進飼料大分子蛋白質(zhì)的進一步降解,這與蛋白質(zhì)分子質(zhì)量的結(jié)果相一致的。本試驗測定的9個菜籽餅粕的TCA-SP含量均有大幅度的提高,表明酶菌協(xié)同發(fā)酵對TCA-SP含量有明顯的提高作用。如前所述,TCA-SP主要是由氨基酸殘基組成的寡肽,動物吸收寡肽的能力要高于游離的氨基酸。研究發(fā)現(xiàn),菜籽粕經(jīng)蛋白酶酶解及黑曲霉發(fā)酵后TCA-SP含量增加了629.66%。本試驗結(jié)果與上述結(jié)果相似。
菜籽餅粕的纖維含量高于豆粕3倍以上,且飼料原料纖維含量與代謝能存在負相關(guān)。與飼喂玉米-豆粕基礎(chǔ)飼糧相比,飼喂菜籽餅粕原料的肉雞代謝能呈線性下降。相對較低的代謝能是限制菜籽餅粕在肉雞中飼喂效果的主要因素,這通常與纖維含量高有關(guān)。本試驗中,經(jīng)過酶菌協(xié)同發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的NDF含量均顯著降低,表明本試驗選用混合微生物并聯(lián)合使用適宜的非淀粉多糖酶,均有一定降解9個不同來源菜籽餅粕NDF的效果。植物源性細胞壁結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜,纖維互相纏繞形成堅固的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),而菜籽餅粕纖維主要是難以被家禽利用的結(jié)構(gòu)性多糖,這種纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會將蛋白質(zhì)及淀粉等可消化養(yǎng)分進行包裹,不容易被分解利用。而非淀粉多糖酶結(jié)合微生物進行酶菌協(xié)同發(fā)酵可對菜籽餅粕中纖維等抗?fàn)I養(yǎng)因子或大分子結(jié)構(gòu)更具針對性和特異性,這種策略延長了酶與底物的接觸與作用時間,能同時提高微生物發(fā)酵效果和酶解的效率。有研究表明,細胞壁的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在纖維素酶、果膠酶的相互作用下得以打開并降解,此時微生物進入細胞內(nèi)部發(fā)揮作用,將大分子化合物轉(zhuǎn)變?yōu)樾‰牡刃》肿踊衔?,并利用纖維降解產(chǎn)生的可溶性糖轉(zhuǎn)化為乳酸等代謝產(chǎn)物。朱曉峰等報道了在纖維素酶及果膠酶的酶解作用下,菜籽粕的NDF含量由38.12%降至18.68%;王衛(wèi)衛(wèi)研究發(fā)現(xiàn),用甘露聚糖、α-半乳糖苷酶協(xié)同植物乳桿菌和酵母菌發(fā)酵可顯著降低棕櫚仁粕的NDF含量,本試驗結(jié)果與上述研究結(jié)果相似。
菜籽餅粕中的GLS可在芥子酶作用下分解為硫氰酸酯、異硫氰酸酯、噁唑烷硫酮及氰類化合物,可引起甲狀腺腫,導(dǎo)致生長遲緩,故降低了畜禽生長性能。本試驗中,經(jīng)過酶菌協(xié)同發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的GLS量顯著降低。降低菜籽餅粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子GLS的含量,是雙低菜籽餅粕育種技術(shù)的目標,也是采用發(fā)酵技術(shù)改善菜籽餅粕營養(yǎng)價值的主要目標之一,如利用枯草芽孢桿菌與毛菌混合發(fā)酵降解GLS,利用乳酸菌、酵母菌、地衣芽孢桿菌混合發(fā)降解GLS。GLS含量的降低緩解了其對畜禽腸道、肝臟及甲狀腺的損傷,進而提高畜禽對養(yǎng)分的消化吸收能力。此外,GLS含量的高低與生物發(fā)酵菌種有關(guān),本試驗結(jié)果表明選用酶菌協(xié)同發(fā)酵不同來源的菜籽餅粕,均可以起到降解GLS的效果。
結(jié)論
①在混菌固態(tài)發(fā)酵體系中加入纖維素酶、果膠酶和α-半乳糖苷酶,添加量分別為60、60、10 U/g,發(fā)酵體系菜籽餅GLS降解率為60.12%,TCA-SP增加率為175.72%,NDF降解率為18.25%,總變化率為48.15%。
②酶菌協(xié)同發(fā)酵改變了菜籽餅的表面結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),使蛋白質(zhì)分子質(zhì)量變小。
③酶菌協(xié)同發(fā)酵降低了不同來源菜籽餅粕中NDF、GLS含量,增加了TCA-SP含量,改善了菜籽餅粕的營養(yǎng)價值。
實戰(zhàn)操作技術(shù)——棉菜籽餅脫毒變身優(yōu)質(zhì)飼料替代豆粕操作新技術(shù)
當(dāng)前豆粕價格很高有些地方貨源緊缺,而棉菜籽餅(棉籽粕、菜籽粕)價格相對便宜,棉菜籽餅是棉子、油菜籽榨油后剩下的餅狀殘渣,蛋白質(zhì)含量較高,含有各種氨基酸成分。但由于棉菜籽餅中含有植酸、芥子堿等物質(zhì),這些物質(zhì)含有一定的毒性,還會影響動物的消化吸收,不能大量使用,因此不建議直接飼喂給動物!
現(xiàn)在通過微生物飼料發(fā)酵劑的除毒脫毒技術(shù),可以成功將菜籽餅變?yōu)閮?yōu)質(zhì)添加飼料,直接按照1公斤發(fā)酵的棉菜籽餅(發(fā)酵前的重量)代替約0.85公斤豆粕進行使用。飼料發(fā)酵劑中的有益微生物,在發(fā)酵過程中分泌的代謝產(chǎn)物,可將棉菜籽餅中的毒性物質(zhì)等有效分解。
豆粕、菜粕、棉粕成分對比
1.豆粕是一種高蛋白原料,無需脫毒即可用作飼料。其中蛋白質(zhì)含量為40%-48%,賴氨酸含量為2.5%-3.0%,色氨酸含量為0.6%-0.7%,蛋氨酸含量為0.5%-0.7%。2020年11月12日報價每噸在3500元左右。
2.菜粕的粗蛋白含量在34%-38%之間,特點是蛋氨酸含量高(僅次于芝麻餅、粕),賴氨酸含量亦高。而精氨酸含量低,是餅、粕飼料中含量最低的。菜籽粕的有效能值偏低(淀粉含量低、菜籽殼難以消化利用)。礦物質(zhì)中,鈣和磷的含量均高,硒和錳的含量亦高。特別是硒的含量是常用植物飼料中最高的。2020年11月12日報價每噸在2900元左右。
3.棉粕蛋白質(zhì)含量一般為44.32%,僅次于豆粕的蛋白質(zhì)含量48%,而高于菜籽粕的蛋白質(zhì)含量36.04%。精氨酸含量高達3.6%-3.8%,而賴氨酸含量僅有1.3%-l.5%,只有豆粕的一半。2020年11月12日報價每噸在3000元左右。
是否需要脫毒處理
1.豆粕無需經(jīng)過脫毒即可用作飼料。而且豆粕中富含蛋白質(zhì)和多種氨基酸,在不需要額外加入動物性蛋白的情況下,僅豆粕中含有的蛋白質(zhì)和氨基酸足以平衡家禽和豬的食譜,促進它們的營養(yǎng)吸收。只有當(dāng)其他粕類單位蛋白成本遠低于豆粕時,豆粕才有可能被替代。
2.菜粕菜籽中含有硫葡萄糖苷、芥酸、單寧、皂角苷等不良成分,其中主要是硫葡萄糖苷。硫葡萄糖苷本身無毒,但在一定溫度和水分條件下,經(jīng)過菜籽本身含有的芥子酶的酶解作用而產(chǎn)生異硫氰酸酯、唑烷硫酮和腈類等有害物質(zhì)。這些物質(zhì)可引起甲狀腺腫大,從而造成動物生長速度下降,繁殖力減退。單寧則妨礙蛋白質(zhì)的消化,降低適口性。而芥酸阻撓脂肪代謝,造成心臟脂肪蓄積及生長受到抑制。。使用前需進行一定的脫毒處理,并且使用時要加以限制,具體喂量應(yīng)根據(jù)菜粕中有害成分含量而定。經(jīng)過脫毒處理的菜籽粕喂量可以加大,而“雙低”油菜籽生產(chǎn)的菜粕喂量要受限制。同時,應(yīng)結(jié)合菜粕的氨基酸組成特點,適當(dāng)搭配其它餅粕。
3.棉籽中含有對動物有害的棉酚及環(huán)丙烯脂肪酸,尤其是棉酚的危害很大。在制油過程中,由于蒸炒,壓榨等熱作用,大部分棉酚與蛋白質(zhì)、氨基酸結(jié)合而變成結(jié)合棉酚,結(jié)合棉酚在動物消化道內(nèi)不被動物吸收,故毒性很小。另一部分棉酚則以游離形式存在于餅、粕及油品中,這部分游離棉酚對動物毒性較大,尤其單胃動物過量攝取或攝取時間較長,可導(dǎo)致生長遲緩、繁殖性能及生產(chǎn)性能下降,甚至導(dǎo)致死亡。幼小動物對棉酚的耐受能力更低。由于棉籽餅、粕中游離棉酚對動物有害,因此,在使用棉餅、粕時,要根據(jù)飼喂對象及餅粕中游離棉酚的含量加以限量。反芻家畜在有優(yōu)質(zhì)粗料及多汁青料的情況下,棉籽餅、粕的用量不受限制,不會造成中毒。對單胃動物要限制喂量,最好使用經(jīng)過脫毒處理的棉籽餅粕。同時,使用棉籽餅、粕配制飼糧要注意氨基酸平衡,尤其是棉籽餅、粕的賴氨酸含量低,且利用率差,應(yīng)注意添加賴氨酸。
發(fā)酵操作技術(shù)
發(fā)酵棉菜籽餅其實也是一個脫毒技術(shù),具體操作如下:
1.仔細檢查棉菜籽餅,剔除棉菜籽餅中嚴重變質(zhì)發(fā)霉的部分,輕度發(fā)霉的原料可以忽略,因為微生物發(fā)酵能夠脫霉。
2.將棉菜籽餅粉碎并添加適量的玉米粉淀粉類的能量飼料等,調(diào)節(jié)飼料營養(yǎng)比例。
3.每噸棉菜籽餅加入2公斤食鹽、玉米粉(其它淀粉、面粉次粉等也可以,或者粉碎的生紅薯300公斤也可以)100公斤、“99多功能飼料發(fā)酵劑”1包(500g/包,市場售價約25元,以高濃度乳酸菌、酵母菌、復(fù)合酶制劑的專業(yè)發(fā)酵劑)。
4.在混合物料中添加適量水分,使混合物料含水量保持在55%左右,以“手抓一把并緊握,無水滴落,松手后輕觸即散”為宜,一般上述配方中需要加入清水約500-600公斤。
5.發(fā)酵方式根據(jù)實際環(huán)境條件各異,在桶、缸、塑料袋等容器中發(fā)酵均可。
6.發(fā)酵時要盡可能排盡空氣進行密封發(fā)酵。如果使用的發(fā)酵容器有密封不嚴實的隱患,要在一開始就在其外層包裹一層塑料袋并扎緊。發(fā)酵過程中不能啟封。
7.發(fā)酵時間受環(huán)境溫度影響,通常夏季發(fā)酵2-3天,冬季發(fā)酵5-7天即可完成。發(fā)酵完成后,有較為強烈的酸香味,ph值在3-4。
規(guī)模運用混合發(fā)酵現(xiàn)場
塑料缸、飼料袋(有內(nèi)膜)均可做發(fā)酵飼料
采用池子發(fā)酵
發(fā)酵完成的棉菜粕飼喂動物技術(shù)
需要注意的是,發(fā)酵后的飼料酸度較低,不可以取代禽畜全部日糧。其他類發(fā)酵飼料同理。飼喂時根據(jù)不同情況,將發(fā)酵飼料按照一定比例添加到日糧中,發(fā)酵完成的棉菜粕為濕料,具體使用量每大概1.5-2公斤發(fā)酵棉菜粕(濕料)代替動物日糧配方中1公斤豆粕的使用量進行代替使用,與其它飼料混合后直接飼喂,由于棉菜籽粕蛋白較高,最高使用量不要超過禽畜日糧飼喂量的40%(濕料重量)。如果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵飼料過酸適口性變差,可在飼喂前在陽光下曬1-2小時,或添加適量的碳酸氫鈉(小蘇打)即可改善。
發(fā)酵過程中與發(fā)酵后使用過程中,發(fā)酵的容器要一直保持密封狀態(tài),可以長時間保存(一年左右)。
當(dāng)前養(yǎng)殖業(yè)成本高居不下,而飼料成本是其中最高的,利用廉價原料發(fā)酵飼料(包括一些輕度發(fā)霉的粕類低價收回)是極佳解決辦法。通過微生物飼料發(fā)酵劑的發(fā)酵作用,可以將輕度霉變飼料變成優(yōu)質(zhì)飼料,將不易消化的物質(zhì)分解為可被畜禽吸收的小分子糖類、氨基酸等。同時發(fā)酵飼料中富含有益微生物、酶制劑、酸化劑等,可調(diào)節(jié)畜禽腸胃微生態(tài)環(huán)境并進一步提高飼料利用率。發(fā)酵飼料氣味清香,提高了飼料的適口性,加上發(fā)酵飼料中有大約4℃的酒度,能夠促進動物新陳代謝促進健康抵御疾病,是當(dāng)前養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展中重要的一環(huán)。
本技術(shù)也可以同樣發(fā)酵菜籽粕(餅)、棕櫚粕等,方法同上。
【視頻】部分發(fā)酵飼料養(yǎng)豬雞鴨帶給你無臭味健康無抗養(yǎng)殖效果
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2020年已全面禁抗,我們之前經(jīng)常在飼料中添加的抗生素進行促生長行為將是違法,否則面臨巨額罰單。如何既能夠促進動物生長又能夠形成無抗養(yǎng)殖呢?其實中草藥在促進畜禽養(yǎng)殖健康和生長、改善肉蛋奶品質(zhì)大有可為,特別是將中草藥發(fā)酵后效果提升4-28倍等好處,這個實施方案比你想象中效果更好,運用的沒有不被效果折服的,值得嘗試驗證
我們的技術(shù)僅需在出欄前半個月左右運用益生菌+酶制劑+中草藥相關(guān)的無違禁安全產(chǎn)品,肉質(zhì)改善非常顯著,且可以批量化生產(chǎn)。
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