不同防霉劑對發(fā)酵飼料的防霉效果比較
發(fā)酵飼料是指一類通過微生物發(fā)酵不同原料或混合飼料制成的新型生物飼料。研究表明,發(fā)酵飼料可改善動物腸道健康,提高動物產(chǎn)品品質(zhì)。但由于發(fā)酵飼料產(chǎn)品中水分含量較高,在存儲以及使用過程中易發(fā)霉變質(zhì)。霉變不僅會造成飼料適口性以及營養(yǎng)價值下降,造成飼料資源浪費,還會對動物的生長性能和健康造成影響,嚴重時會引起中毒甚至死亡。因此,有必要研究相應措施,以使發(fā)酵飼料能夠安全使用,但目前關于發(fā)酵飼料類產(chǎn)品的安全保存研究極少。有研究表明,雙乙酸鈉和山梨酸鉀可有效抑制泡菜和腌蘿卜干中霉菌數(shù)量的增長,也有相關報道稱,丙酸鈣和檸檬酸在防止飼料霉變方面有良好的效果。為研究不同防霉劑對發(fā)酵飼料的防霉效果,本試驗選用市場中常用的幾種防霉劑( 山梨酸鉀、丙酸鈣、檸檬酸、雙乙酸鈉) 添加于發(fā)酵飼料中,對不同防霉劑的防霉效果進行比較研究,擬為延長發(fā)酵飼料的安全保存期提供技術參考。
1材料與方法
1.1 發(fā)酵飼料的制備與防霉試驗
采用南京農(nóng)業(yè)大學動物科技學院消化道微生物實驗室保存的唾液乳桿菌制備菌液,以8%的添加量將菌液與無抗乳豬配合飼料充分混合均勻,將混合均勻的物料放于密封袋中,排出空氣后封裝,置于37 ℃環(huán)境下發(fā)酵48 h,即得乳酸菌發(fā)酵飼料。
參照相關試驗報道,本試驗首先在發(fā)酵飼料中分別加入2. 50%丙酸鈣( 分析純,阿拉丁試劑有限公司) 、4. 0%檸檬酸( 分析純,上海西隴化工有限公司) 、0. 30%雙乙酸鈉( 分析純,阿拉丁試劑有限公司) 和0. 25%山梨酸鉀( 分析純,阿拉丁試劑有限公司) ,將上述防霉劑與發(fā)酵飼料混勻后,分別取出200 g 置于普通培養(yǎng)皿中,每組4 個重復,將培養(yǎng)皿置于溫度28 ℃、相對濕度為72%的恒溫箱中,分別在第1、2、4、6、8、10、15 和30 天取樣分析; 結果發(fā)現(xiàn),丙酸鈣和雙乙酸鈉的防霉效果最佳。在此基礎上,將0. 10%、0. 20%、0. 30%和0. 50%的雙乙酸鈉以及1. 50%、2. 00%、2. 50%和3. 00%的丙酸鈣加入到發(fā)酵飼料中,形成不同梯度的添加量,分別取出200 g 置于非密封條件下,每組4 個平行,置于同樣條件下觀察,對照組不添加任何防霉劑。結果發(fā)現(xiàn),添加2. 00%的丙酸鈣組和0. 30%的雙乙酸鈉組的防霉效果最佳,基于此結果,采集飼料樣品用于pH、乳酸、乳酸菌和霉菌指標的測定。
1.2 測定指標
1.2.1 飼料外觀
分別在試驗開始后第1、2、4、6、8、10、15、30 天觀察飼料的霉變情況,主要包括氣味、結塊情況、霉變情況以及是否生蟲等,并做記錄。
1.2.2 飼料pH 值
用固體pH 計( HI9124N,哈納沃德儀器( 北京) 有限公司) 分別測定試驗第0、1、2、4、6、8、10 天的三組( 對照組、2. 00%丙酸鈣組和0. 30%的雙乙酸鈉組) 發(fā)酵飼料pH 值。
1.2.3 飼料中乳酸的含量
分別測定試驗開始后,第0、1、2、4、6、8、10 天三組飼料中乳酸含量的變化。取0. 5 g 飼料樣品,加入4. 5 mL 去離子水,震蕩5 min,靜置一段時間后,取上層清液備用待測。采用乳酸試劑盒( A019- 2,南京建成生物工程研究所) 測定乳酸濃度。
1.2.4 飼料中乳酸菌和霉菌菌落計數(shù)
分別測定試驗第0、1、2、4、6、8、10 天三組飼料中乳酸菌和霉菌含量的變化。將發(fā)酵飼料在無菌條件下取出1 g 到離心管中,加入等量的生理鹽水,混勻后梯度稀釋,取稀釋液100 μL 分別在MRS 以及虎紅平板( 奧博星,北京) 上涂板,每組4 個重復,乳酸菌在37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h,霉菌在28 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72 h。
1.3 統(tǒng)計分析
數(shù)據(jù)結果以平均值±標準誤( means ± SEM) 的形式表示,數(shù)據(jù)經(jīng)Microsoft Excel ( 2010) 初步處理后,利用SPSS 18. 0 進行單因子方差分析,選擇LSD法進行多重比較,顯著性P 值置于0.05。
2結果與分析
2.1 飼料的外觀變化
從表1 可見,不添加防霉劑的對照組中的發(fā)酵飼料色澤由正常顏色到變暗,氣味由發(fā)酵飼料特有的酸香味到略有油哈味至霉味、濃霉味。對照組在第4 天即出現(xiàn)點狀霉變和油哈味,而添加雙乙酸鈉、丙酸鈣和山梨酸鉀的三組的發(fā)酵飼料的外觀均無異常,但檸檬酸組出現(xiàn)點狀霉變,而氣味無異常; 第6 天時,對照組出現(xiàn)中度霉變且霉味較明顯,雙乙酸鈉組和丙酸鈣組外觀無異常,檸檬酸組出現(xiàn)點狀霉變且有油哈味,山梨酸鉀組出現(xiàn)點狀霉變但氣味無異常; 第8 天對照組重度霉變且霉味較濃,雙乙酸鈉組和丙酸鈣組出現(xiàn)點狀霉變,但氣味無異常,檸檬酸組組和山梨酸鉀組均出現(xiàn)不同程度的霉變,且霉味較明顯; 試驗結束時,所有組的飼料均出現(xiàn)重度霉變,霉味濃,對照組、雙乙酸鈉組和丙酸鈣組飼料均有蟲變。
2.2 不同劑量雙乙酸鈉和丙酸鈣對發(fā)酵飼料防霉效果的影響
從表2 可見,試驗開始后第2 天,對照組與試驗組外觀均無異常; 第4 天對照組出現(xiàn)點狀霉變且有油哈味,S1、S2、S3 組與B1、B2、B3、B4 組外觀均無異常,S1 組出現(xiàn)點狀霉變; 第6 天對照組出現(xiàn)中度霉變且霉味明顯,S1、S2 組與B1、B2、B3 組外觀無異常,S3 組出現(xiàn)點狀霉變,S4 組出現(xiàn)點狀霉變且有油哈味,B4 組出現(xiàn)點狀霉變; 第8 天對照組重度霉變且霉味濃,試驗組均出現(xiàn)不同程度的霉變,第15 至第30 天是所有飼料均出現(xiàn)中度以上霉變。因此可以初步認為雙乙酸鈉和丙酸鈣的最適添加量分別為0. 30%和2. 00%。
2.3 發(fā)酵飼料中的乳酸含量
由圖1 可以看出,乳酸含量在試驗開始后第1 天有較小的上升趨勢,而隨著時間延長,乳酸含量整體上呈下降趨勢,在第4 天,雙乙酸鈉組中乳酸的含量顯著高于對照組和丙酸鈣組( P<0. 05) ,而丙酸鈣組與對照組的乳酸含量差異并不顯著( P>0. 05) ,這一趨勢持續(xù)至試驗進行的第8 天,當保存時間進行至第10 天時,對照組與試驗組的乳酸含量差異均不顯著( P>0. 05) 。
2.4 發(fā)酵飼料的pH 值
圖2 可以看出,隨著保存時間的延長,發(fā)酵飼料的pH 值呈明顯的上升趨勢,在試驗開始第0 天至第6 天,分別添加了雙乙酸鈉和丙酸鈣的兩試驗組與對照組相比,差異不顯著( P>0. 05) ; 在第8 天時,兩試驗組的pH 值均顯著低于對照組( P<0. 05) ,但兩試驗組之間不存在顯著差異( P>0. 05) ,這一結果持續(xù)至試驗結束。
2.5 發(fā)酵飼料乳酸菌菌落計數(shù)
由圖3 看出,隨著保存時間延長,乳酸菌數(shù)量呈明顯下降趨勢,添加防霉劑后第1 天,對照組和雙乙酸鈉組中乳酸菌數(shù)量顯著高于丙酸鈣組( P<0. 01) ,而隨著保存時間的延長,這一差異逐漸消失( P >0. 05) ,在試驗第6 天,添加雙乙酸鈉和丙酸鈣的發(fā)酵飼料中乳酸菌的數(shù)量顯著高于對照組( P<0. 01) ,而隨著時間延長這一差異又逐漸消失( P>0. 05) 。
2.6 發(fā)酵飼料中霉菌菌落計數(shù)
由圖4 可知,對照組中霉菌數(shù)量隨時間延長呈明顯上升趨勢,兩試驗組中霉菌的數(shù)量在試驗開始后第6 天時有所增加。在第1 天時,兩試驗組與對照組的霉菌數(shù)量無顯著差異( P>0. 05) ,第2 天時,對照組中霉菌數(shù)量明顯升高( P<0. 05) ,但兩試驗組之間的霉菌數(shù)量差異不顯著( P>0. 05) ; 在第4 天至第10天,兩試驗組中霉菌數(shù)量菌均顯著低于對照組( P<0. 01) ,但兩試驗組之間無顯著差異( P>0. 05) 。
討 論
研究表明,在原料中水分含量較高的情況下,雙乙酸鈉可進入霉菌細胞內(nèi),通過對酶活性的破壞而使霉菌死亡。該結果與閆革華等報道基本一致,其發(fā)現(xiàn)雙乙酸鈉對生鮮牛奶的防霉效果要優(yōu)于其他防霉劑。丙酸鈣已廣泛用于飼料防霉劑,在本研究中所用的四種防霉劑中,其抑菌譜最廣,對大部分真菌和少部分細菌都有很好的抑制作用。洪亦武等的研究表明,丙酸鈣對酵母菌、黑曲霉菌、灰綠曲霉菌和煙曲霉均等十幾種霉菌都有較好的抑制作用。山梨酸鉀在水中溶解度較低,因而可能在發(fā)酵飼料中難以發(fā)揮更好的防霉作用; 檸檬酸發(fā)揮防霉抑菌作用主要是依靠降低環(huán)境pH 來實現(xiàn),由于本試驗所用發(fā)酵飼料的pH 較低,所以檸檬酸難以發(fā)揮其酸性防霉效應。試驗結果表明, 添加量為0. 30% 的雙乙酸鈉和2. 00%的丙酸鈣防霉效果最佳,其原因可能與幾種防霉劑的作用機制不同有關。
本試驗中,乳酸濃度在第0 至第1 天時有緩慢增長,這可能是由于發(fā)酵飼料中仍有部分乳酸菌產(chǎn)生少量乳酸。隨著試驗時間繼續(xù)延長,乳酸菌的大量死亡,在第2 天時乳酸含量開始緩慢下降。在保存至第4 天時,雙乙酸鈉組乳酸含量顯著高于丙酸鈣組和對照組,暗示雙乙酸鈉組中的酸性物質(zhì)減少量少于丙酸鈣組和對照組,這可能與雙乙酸鈉的防霉機理有關。雙乙酸鈉主要依靠游離出的乙酸分子破壞細胞內(nèi)的酶系統(tǒng)來抑制微生物的活性,游離的乙酸也可以有效降低飼料的pH,這與雙乙酸鈉組的pH 值一直低于其他兩組吻合。在本試驗中,固態(tài)發(fā)酵飼料的pH 在發(fā)酵結束后的第2 天開始緩慢升高,并在第10 天達到7 左右,這意味著發(fā)酵飼料中的乳酸和揮發(fā)性脂肪酸等酸性物質(zhì)已經(jīng)幾乎消耗殆盡,這一結果與Wang等研究結果相一致。Missotten 等的研究表明,乳酸菌發(fā)酵液體飼料的pH 會在達到穩(wěn)定之后緩慢上升,這是由于飼料中菌體的大量死亡裂解,釋放了大量的菌體蛋白,并且飼料中的某些微生物開始利用有機酸和菌體蛋白產(chǎn)生大量含有堿基的代謝產(chǎn)物,這些物質(zhì)會導致pH 的上升。
黃通旺研究表明,在普通飼料中添加0. 1%的雙乙酸鈉可有效抑制飼料中霉菌的生長,且作用時間可以持續(xù)40 天左右。在本試驗中,雙乙酸鈉和丙酸鈣均可以有效抑制霉菌至第4 天,至第6 天以后飼料中霉菌數(shù)量超出限量標準,而對照組的霉菌數(shù)量在第3 天就已經(jīng)超出限量標準。與黃通旺研究結果不一致的原因可能是飼料性質(zhì)不同、保存條件不同,發(fā)酵飼料由于水分含量高,并且在本試驗中暴露于空氣中,霉菌更容易大量生長; 而石傳林等在用雙乙酸鈉作為青貯飼料防霉劑時發(fā)現(xiàn),添加雙乙酸鈉的青貯玉米秸質(zhì)地松軟,顏色黃綠、腐爛少,霉菌計數(shù)結果顯示比對照組顯著降低,這與本試驗結果相一致。
考慮到發(fā)酵飼料的主要活性功能物質(zhì)包括乳酸菌等活菌制劑及微生物代謝產(chǎn)物,因此,本實驗同時研究了防霉劑對發(fā)酵飼料中乳酸菌數(shù)量的影響,據(jù)Heres 等報道,在不經(jīng)過特殊處理條件下,乳酸菌液態(tài)發(fā)酵飼料中乳酸菌的數(shù)量在發(fā)酵結束后5 d 內(nèi)開始大量死亡; Hansen 等也發(fā)現(xiàn),在液體發(fā)酵飼料中乳酸菌的對數(shù)生長期出現(xiàn)在12 ~ 24 h,在進入穩(wěn)定期后24 h 菌體開始裂解并釋放大量菌體蛋白。在本試驗中,添加雙乙酸鈉和丙酸鈣以及對照組的發(fā)酵飼料中乳酸菌數(shù)量總體都呈明顯下降趨勢,與前人的研究結果一致。而丙酸鈣的抑菌作用相對較強,乳酸菌的繁殖在本試驗的開始即受到抑制,從這一點來看,雙乙酸鈉的防霉效果要優(yōu)于丙酸鈣。試驗同時發(fā)現(xiàn),隨著保存時間的延長,添加雙乙酸鈉和丙酸鈣的兩組發(fā)酵飼料中乳酸菌的數(shù)量明顯高于對照組,可能是兩種防霉劑抑制了霉菌的大量增殖,飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)依然可以被乳酸菌利用進而生長,而對照組中,乳酸菌數(shù)量呈明顯下降趨勢,說明霉菌在大量繁殖的過程中可能競爭性的抑制乳酸菌的生長。
4結 論
在非密封狀態(tài)下的乳酸菌發(fā)酵飼料中添加雙乙酸鈉和丙酸鈣的防霉效果優(yōu)于山梨酸鉀和檸檬酸; 其中,添加2. 00%的丙酸鈣和0. 30%的雙乙酸鈉可達到最佳防霉效果。綜合考慮所用添加劑的成本及添加劑量等因素,本實驗發(fā)現(xiàn),以雙乙酸鈉添加量為0. 30%,保存時間不超過6 d 最為經(jīng)濟適用。
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