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微生態(tài)發(fā)酵飼料是依靠酵母菌、芽孢桿菌等有益微生物的新陳代謝，將飼料中不利于動(dòng)物消化吸收的一些大分子及抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化，形成一種富含高活性益生菌和營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)的生物飼料。微生態(tài)發(fā)酵飼料能有效改善動(dòng)物消化吸收，調(diào)節(jié)動(dòng)物的微生態(tài)平衡，抑制和殺死有害菌，提高機(jī)體免疫功 能，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，還具有保護(hù)環(huán)境，原料廣泛存在，不受條件限制，投入少、產(chǎn)出多等優(yōu)勢(shì)。目前，微生物發(fā)酵飼料在肉羊上應(yīng)用已有報(bào)道。研究顯 示，微生物發(fā)酵飼料能有效提高肉羊生長(zhǎng)性能，提高生產(chǎn)效益等 。但目前市面上的微生物發(fā)酵飼料質(zhì) 量參差不齊、品質(zhì)不一，鑒于此，本試驗(yàn)選取麩皮 、米糠 、玉米皮、棗渣等為發(fā)酵底物，以酵母菌與枯草芽孢桿菌為協(xié)同發(fā)酵菌，比較不同飼料組方和不同翻料工藝對(duì)發(fā)酵飼料品質(zhì)的影響，為今后肉羊微生物發(fā)酵飼料的研究和生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1   菌株

釀酒酵母菌XR4、BC 和枯草芽孢桿菌A15均 來自內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院反芻動(dòng)物微生態(tài)制劑 課題組菌種庫(kù)。

1.2   菌株培養(yǎng)

將兩株釀酒酵母菌分別接種至自制液體培養(yǎng)基 中 ，180r/min 、30°C培 養(yǎng)48h ;枯草芽孢桿菌接種到營(yíng)養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基中，180r/min、37°C培養(yǎng)24h 。

1.3   固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基配方設(shè)計(jì)

結(jié)合內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院反芻動(dòng)物微生態(tài)制劑課題組前期試驗(yàn)結(jié)果，參照肉羊飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)NY/T816—2004設(shè)計(jì)試驗(yàn)日糧。本試驗(yàn)選取麥麩、玉米、米糠、玉米皮、玉米渣 、棉粕、糖渣、棗渣粉8種飼料為發(fā)酵底物，利用DPS軟件進(jìn)行8因子24處理，離心系數(shù)0.5的 “具附加線性約束的混料試驗(yàn)設(shè)計(jì)”設(shè)計(jì)飼料組合 ，從中選取了8個(gè)組方進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，其中無機(jī)鹽添加量為2.6%，其組成和比例為(NH4)2 SO4∶KH2PO4∶MgSO4=20∶5∶1。

1.4   試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在內(nèi)蒙古某生物科技有限公司的車間進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵試驗(yàn)，以表1中的8個(gè)組方為8個(gè)試驗(yàn)組，控制各組發(fā)酵料均為500kg，初始含水量為45% ，將培養(yǎng)的釀酒酵母菌(BC、XR4)和枯草芽孢桿菌 (A15)按 2∶2∶1 (總接種量為8% )的比例，分別接種到固態(tài)發(fā)酵料中進(jìn)行發(fā)酵，不同時(shí)間點(diǎn)多點(diǎn)取樣檢測(cè)。

1.5   測(cè)定指標(biāo)與方法

1.5.1   組方篩選

選取8個(gè)組方0、24、36、45、55h的樣品，測(cè)定其活菌數(shù) 、β-葡聚糖 、 甘露聚糖、多肽等營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)的含量 ，固態(tài)發(fā)酵料中的活菌計(jì)數(shù)采用平板浸注法;β-葡聚糖、甘露聚糖采用液相色譜—示差折光檢測(cè)器測(cè)定;多肽采用紫外吸收法測(cè)定。

1.5.2   固態(tài)飼料發(fā)酵

品質(zhì)翻料工藝試驗(yàn)以組方篩選試驗(yàn)中篩選出的最優(yōu)組方為發(fā)酵基質(zhì)，分為3組進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，其中對(duì)照組不翻料，試驗(yàn)1組在料溫達(dá)到35°C (即發(fā)酵42h)時(shí)翻料一次，試驗(yàn)2組在發(fā)酵42和53h分別進(jìn)行一次翻料，各組選取0、42、53、59、68h的樣品測(cè)定其活菌數(shù)及β-葡聚糖、甘露聚糖、多肽含量，測(cè)定方法同1.5.1。

1.6   數(shù)據(jù)分析

利用Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理 ，用SAS9.1.3軟件中的GLM過程進(jìn)行方差分析，采用Duncan氏法進(jìn)行多重比較，最后采用 Topsis法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多 試驗(yàn)、多指標(biāo)綜合分析，評(píng)選出最優(yōu)的試驗(yàn)組。

2 結(jié)果與分析

2.1.1   8個(gè)不同組方發(fā)酵料活菌數(shù)測(cè)定

由表2可知，從0到55h整個(gè)發(fā)酵過程中，8個(gè)發(fā)酵料中的活菌數(shù)都表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì) ，從起點(diǎn)到活菌數(shù)最高值時(shí)，活菌數(shù)的增長(zhǎng)率分別為 : 1285%、134%、220%、1120%、510%、1066%、 2056% 及2400% ，組方7和8增長(zhǎng)率較大，同時(shí)組方7在36h時(shí)達(dá)到37.30×105CFU/g，顯著高于其他組 (P<0.05)，在55h發(fā)酵結(jié)束時(shí)，組方1活菌數(shù)為12.37×105CFU/g顯著高于其他組 (P<0.05)。 

2.1.2   8個(gè)不同組方發(fā)酵料β-葡聚糖含量

由表3可知，整個(gè)發(fā)酵過程中，8個(gè)配方的β-葡聚糖含量都表現(xiàn)出不同程度的增長(zhǎng)。與0時(shí)相比，發(fā)酵至55h時(shí)，8個(gè)組方中β-葡聚糖含量增長(zhǎng)率分別為 184%、132%、130%、161%、180%、139%、168%及153%，組方1增長(zhǎng)率最高，在55h時(shí)其β-葡聚糖含量 為93.88mg/100mg，發(fā)酵結(jié)束時(shí)組方7 的β-葡聚糖含量達(dá)到97.41mg/100 mg。 

2.1.3   8個(gè)不同組方發(fā)酵料甘露聚糖含量

由表4可知，發(fā)酵過程中8個(gè)配方的甘露聚糖含量都表現(xiàn)出不同程度的增長(zhǎng)，與0時(shí)相比，8個(gè)組方發(fā)酵至55h時(shí)，其甘露聚糖含量增長(zhǎng)率分別為113%、94%、103% 、70%、103% 、86%、123%及109%，組方7增長(zhǎng)率最高;發(fā)酵結(jié)束時(shí)組方7含量最高，達(dá)到37.66mg/100mg。

2.1.4    8個(gè)不同組方發(fā)酵料多肽含量

由表5可知，在發(fā)酵過程中，8個(gè)配方的多肽含量都表現(xiàn)出不同程度的上升趨勢(shì)，與0時(shí)相比，發(fā)酵至55h時(shí)，其增長(zhǎng)率分別為17%、22%、23%、18%、27%、29%、37%及28%，組方7增長(zhǎng)率高于其他組;且在55h時(shí)，組方7多肽含量達(dá)到20.17μg/100mg，顯著高于其他組(P<0.05)。

2.1.5   8個(gè)不同組方各指標(biāo)綜合評(píng)定

依據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果使用 DPS14.10軟件Topsis法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多試驗(yàn)、多指標(biāo)綜合分析，結(jié)果見表6。由表6可知，組方7為最優(yōu)組方，其發(fā)酵最高點(diǎn)活菌數(shù)增長(zhǎng)率為2056%，達(dá)到了37.30×105CFU/g，發(fā)酵結(jié)束時(shí)β-葡聚糖、甘露聚糖、多肽增長(zhǎng)率分別為168% 、123%、37%，含量分別為97.41mg/100mg、37.66mg/100mg及20.17μg/100mg。 

2.2    翻料工藝對(duì)固態(tài)發(fā)酵料品質(zhì)的影響

2.2.1   翻料工藝對(duì)固態(tài)發(fā)酵料中溫度變化的影響

以組方7為基礎(chǔ)進(jìn)行翻料工藝的研究。由圖1可知，在0到42h，3個(gè)組的發(fā)酵料溫度逐漸上升達(dá)到35°C左右。對(duì)照組在42到59h過程中的溫度繼續(xù)上升達(dá)到44°C，之后溫度保持不變;而試驗(yàn)1組在42h測(cè)溫后進(jìn)行了翻料，此時(shí)料溫 降至25.5°C，隨著發(fā)酵的進(jìn)行料溫又逐 漸升高，到53h時(shí)溫度為36°C，顯著低于對(duì)照組 (P<0.05)，在53到68h過程中溫度不斷上升到43°C;試驗(yàn)2組在 42h第1次翻料后溫度下降到25°C，從42.5到53h這個(gè)階段，其溫度逐漸上升到35.5°C，顯著低于對(duì)照組(P<0.05 )，在53h第2次翻料后溫度下降到30°C，從53.5到68h這個(gè)階段，溫度逐漸上升到43°C，但該過程溫度明顯低于試驗(yàn)1組。

2.2.2   翻料工藝對(duì)固態(tài)發(fā)酵料中活菌數(shù)的影響

由表7可知，發(fā)酵過程中，酵母活菌數(shù)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì) ;在42h時(shí) 各組之間差異不顯著 (P>0.05)，此 對(duì) 照組的酵母活菌數(shù)達(dá)到最大值，隨后快速下降，到68h時(shí)達(dá)到最低值。試驗(yàn)1組在42h時(shí)進(jìn)行了翻料后，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)酵母活菌數(shù)繼續(xù)增長(zhǎng)，到53h時(shí)達(dá)到最大值，之后逐漸下降，到68h時(shí) 降至6.50×105CFU/g，仍顯著高于照組(P<0.05);而試驗(yàn)2組在42和53h經(jīng)過 2次翻料處理，在53h時(shí)酵母活菌數(shù)達(dá) 到最大，在53到68h過程中活菌數(shù)下降速度明顯比對(duì)照組和試驗(yàn)1組緩慢，59和68h的活菌數(shù)均顯著高于對(duì)照組和試驗(yàn)1組 (P<0.05)。

2.2.3   翻料工藝對(duì)固態(tài)發(fā)酵料中β-葡聚糖、甘露聚糖含量的影響

由表8、9可知，從0到42h，固態(tài)發(fā)酵料中β-葡聚糖和甘露聚糖含量不斷增加，3組間無顯著差異 (P>0.05)，試驗(yàn)1組在 42h進(jìn)行翻料，發(fā)酵結(jié)束時(shí)其β-葡聚糖和甘露聚糖含量顯著高于對(duì)照組 (P<0.05 );試驗(yàn)2組分別在42和53h進(jìn)行了2次翻料，在68h時(shí)兩種多糖含量顯著高于其他組 (P<0.05)，特別是第2次翻料后，試驗(yàn)2組的β-葡聚糖和甘露聚糖含量出現(xiàn)明顯增加。發(fā)酵結(jié)束 時(shí)，試驗(yàn)2組兩種多糖含量比對(duì)照組分別提高了7.53%和7.63%;比試驗(yàn)1組提高了 4.67%和3.56%。此外，從42到53h，3組β-葡聚糖的增長(zhǎng)率分別為4.7%、9.0%、8.4%，試驗(yàn)組高于對(duì)照組，從53到68h，試驗(yàn)1組提高4.0%，試驗(yàn)2組 提高8.9%、試驗(yàn)2組明顯高于試驗(yàn)1組。從42到53h，3組甘露聚糖分別提高3.6%、7.9%、8.4%;從53到68h，試驗(yàn)1組提高6.25% ，試驗(yàn)2組提高 8.9%，試驗(yàn)2組明顯高于試驗(yàn)1組。

2.2.4   翻料工藝對(duì)固態(tài)發(fā)酵料中多肽含量的影響

由表10可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，固態(tài)發(fā)酵多肽含量不斷增加，0和42h時(shí)3組間多肽含量無 顯 著 差 異 (P>0.05 );試驗(yàn)1組在42h翻料后發(fā)酵至53h時(shí)，多肽含量明顯增加，顯著高于對(duì)照組 (P <0.05 );試 驗(yàn)2組在42和53h分別進(jìn)行了2次翻料，發(fā)酵結(jié)束時(shí)其多肽含量顯著高于其他兩組 (P<0.05)，比對(duì)照組提高了3.00% ，比試驗(yàn)1組提高了1. 2 % 。此外，42到53h，3組多肽含量分別提高5.6%、10.2%及10.2% ，試驗(yàn)組增長(zhǎng)率高于對(duì)照組;53到68h，試驗(yàn)1組增長(zhǎng)率為3.9% ，試驗(yàn)2組增長(zhǎng)率為4.2% ，試 驗(yàn)2組較高于試驗(yàn)1組。

3 討   論

3.1   8組發(fā)酵料活菌數(shù)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起點(diǎn)值不同的原因分析

本試驗(yàn)在測(cè)定物料活菌數(shù)及3種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使在試驗(yàn)的起始點(diǎn)，8個(gè)組方也存在明顯 差異，造成這種現(xiàn)象的原因可能有:同以往實(shí)驗(yàn)室條 件下進(jìn)行的研究不同，本次試驗(yàn)在工廠較大生產(chǎn)規(guī)模 下進(jìn)行，每一個(gè)組方一次性配料達(dá)500kg，物料在混合機(jī)混拌時(shí)均質(zhì)性存在一定的差異性，此外本試驗(yàn)組方中的棗渣、糖渣等原料的濕度和黏性較大， 也使物料不易混合均勻，這就造成取樣時(shí)樣品的組 成差異較大;由于工廠鍋爐的壓力存在一定偏差，使 每批配料時(shí)水溫存在一定的差異，這種溫度差異會(huì) 直接影響酵母菌的活性;此外每批次試驗(yàn)菌種的濃 度和活性也有所不同，有的試驗(yàn)菌種處在對(duì)數(shù)生長(zhǎng) 期，有的放置時(shí)間較長(zhǎng)，活性下降，這些因素等都會(huì) 導(dǎo)致起始點(diǎn)活菌數(shù)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量差異較大，因 此本試驗(yàn)選擇增長(zhǎng)率來衡量各指標(biāo)的優(yōu)劣。

針對(duì)以上問題，在今后的試驗(yàn)中，應(yīng)小批量配 料，并可將發(fā)酵料堆充分混合后分成幾個(gè)小堆作為 平行;嚴(yán)格控制菌株的培養(yǎng)條件，將接種量、菌種活 性及發(fā)酵環(huán)境等影響降到最低 ，將菌液充分混合后再投入生產(chǎn)，嚴(yán)格控制發(fā)酵起始點(diǎn)的水溫，同時(shí)采 樣時(shí)取更多的點(diǎn)以降低系統(tǒng)誤差。

3.2   不同組方對(duì)活菌數(shù)及3種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響

不同組方因養(yǎng)分(碳源、氮源、無機(jī)鹽)、溶氧量 和基質(zhì)的傳質(zhì)速率不同，導(dǎo)致微生物發(fā)酵效率產(chǎn)生 差異，代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量不同，適宜的培養(yǎng)基組成對(duì)于 生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效的微生物發(fā)酵飼料非常關(guān)鍵。本試驗(yàn)中活菌數(shù)增長(zhǎng)率最高的組方8中，麥麩、米糠、糖渣 、棉粕的含量較高，而棗渣、玉米、玉米渣、玉米皮含量較低，這可能是由于麩皮、米糠等原料的物理結(jié)構(gòu)較大而密度較小，有利于提高基質(zhì)的孔隙率， 進(jìn)而提高溶氧量，降低水活度，糖渣和棉粕能提供豐 富的碳源和氮源，促進(jìn)酵母菌的快速增殖，因此物料 中活菌數(shù)增長(zhǎng)率較高。組方7的整體發(fā)酵效果最佳，其棗渣比例最高，可見除棗渣外各原料設(shè)定范圍均比較合理，棗渣能提供豐富的碳氮源，但同時(shí)也十分黏稠，使用過多則不利于發(fā)酵過程中氧氣和 熱量的傳遞，使發(fā)酵過程變慢，因此本試驗(yàn)中組方7設(shè)計(jì)配方比較合理。

3.3   不同翻料工藝對(duì)固態(tài)發(fā)酵質(zhì)量的影響

物料的溫度、含水量、pH、通氣量等參數(shù)決定了 微生物發(fā)酵飼料的品質(zhì)。發(fā)酵料堆積太低時(shí)，發(fā)酵過程進(jìn)行緩慢且占用空間較大，不利于生產(chǎn)，堆積太高又不利于物料通透性，而翻料能夠起到散熱、溶氧、代謝產(chǎn)物的擴(kuò)散 、發(fā)酵料混合均勻等作用。對(duì)照組發(fā)酵至42h時(shí)料溫達(dá)到35°C，繼續(xù)發(fā)酵時(shí)由于大量熱量無法散出料溫迅速升高，此時(shí)的溫度已超過了酵母菌的耐受溫度，大量酵母菌死亡或溶解，物料中活菌數(shù)快速下降。而2個(gè)試驗(yàn) 組在42h時(shí)進(jìn)行翻料，料 溫明顯下降，發(fā)酵至53h時(shí)2個(gè)試驗(yàn)組的活菌數(shù)均顯著高于對(duì)照組，且3種活性物質(zhì)增長(zhǎng)率也高于對(duì)照組;試驗(yàn)2組在53h第2次翻料后，溫度一直低于試驗(yàn)1組，并能長(zhǎng)時(shí)間保 持在適宜的溫度范圍內(nèi)，同時(shí)發(fā)酵料中的活菌數(shù)和 營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)含量也得到進(jìn)一步提高。本試驗(yàn)證明 了翻料對(duì)于發(fā)酵飼料的品質(zhì)有明顯的提高作用，但 由于翻料工藝加大了工作量，使生產(chǎn)流程更復(fù)雜，而翻料也會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵料中水分的散失，過多翻料次數(shù) 可能會(huì)抑制發(fā)酵，因此建議實(shí)際生產(chǎn)中在溫度達(dá)到35°C時(shí)進(jìn)行一到兩次翻料即可。

4  結(jié)  論

組方7為最優(yōu)組方，其組成為 :麥麩8.6% ，米糠 5.0%，玉米皮5.5%，玉米渣5.7%，無機(jī)鹽2.6% ，糖渣28.6%，棗渣粉26.0%，發(fā)酵產(chǎn)物中活菌數(shù) 為5.7×105CFU/g，β-葡聚糖含量97.41mg/10mg，甘露聚糖含量為37.6mg/10mg，多肽含量為20.17μg/100mg;在本試驗(yàn)條件下，適宜的工藝為:分別在42和53h，當(dāng)固態(tài)物料溫度到35°C時(shí)進(jìn)行2次翻料，發(fā)酵產(chǎn)物中活菌數(shù)、β-葡聚 糖 、甘露聚糖、多肽含量比對(duì)照組分別提高了607%、7.5%、7.6%、3.0%。 

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