益生菌固態(tài)發(fā)酵對(duì)麥麩營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

甄莉娜 ， 柴旭旭 ，2， 李 俠 ， 楊俊霞 ， 白 海 ， 王潤(rùn)梅 *

（1.山西大同大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院應(yīng)用生物技術(shù)研究所，山西大同 037009；2.天津農(nóng)學(xué)院園藝園林學(xué)院，天津300384）

益生菌是一種能夠作用于機(jī)體腸道的活性微生物，其具有改善動(dòng)物體內(nèi)消化酶活性，調(diào)節(jié)動(dòng)物腸道菌群結(jié)構(gòu)（Maia等，2001），提高動(dòng)物機(jī)體免疫性能及凈化環(huán)境等功能 （李龍，2010；Hamilton等，2002；Mattila等，2002）。利用益生菌發(fā)酵飼料，飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子可在多種益生菌的生長(zhǎng)代謝過(guò)程中進(jìn)行分解或者轉(zhuǎn)化，從而得到更易讓動(dòng)物消化、轉(zhuǎn)化，且安全、健康的飼料（劉瑞麗，2011）。

麥麩中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，一直以來(lái)都是畜禽的良好飼料。但是因?yàn)辂熎ぶ饕谴掷w維，不利于動(dòng)物消化，作為飼料也存在一定的局限性。麩皮經(jīng)過(guò)發(fā)酵處理，鈣、磷、粗蛋白質(zhì)等含量會(huì)提高，而粗纖維含量會(huì)降低（李浩，2018）。利用酵母菌發(fā)酵麩皮，蛋白質(zhì)含量可提高20%（Moore等，2007）。陳洪偉等（2011）試驗(yàn)證實(shí)，酵母菌與霉菌混合發(fā)酵麩皮，粗蛋白質(zhì)含量提高33%。賈朋輝等（2009）研究表明，在麩皮中添加一定量的乳酸菌，會(huì)減少麩皮中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，從而使得麩皮中的有效成分增加。曹香林等（2014）研究表明，用枯草芽孢桿菌發(fā)酵麥麩，不僅可以產(chǎn)生多種酶，而且可增加飼料的可消化性及營(yíng)養(yǎng)性。劉春雪等（2017）研究表明，用發(fā)酵后的麥麩飼養(yǎng)肥豬，能夠明顯增強(qiáng)肥豬的孕育機(jī)能，提升豬肉的品質(zhì)。王德香等（2017）證實(shí)經(jīng)過(guò)益生菌發(fā)酵處理的麥麩，增加了麩皮的營(yíng)養(yǎng)成分，提高了麩皮的消化吸收率。

本研究旨在通過(guò)益生菌制劑對(duì)麥麩進(jìn)行固體發(fā)酵，研究不同接種量、溫度的益生菌制劑對(duì)麥麩發(fā)酵的影響以及發(fā)酵前后麥麩中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)變化情況，揭示芽孢桿菌為主導(dǎo)的混合益生菌發(fā)酵作用，確定益生菌制劑發(fā)酵麥麩的適宜條件。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 菌種：芽孢桿菌（地衣芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌），乳酸菌（乳酸桿菌和雙歧桿菌），酵母菌（假絲裂殖酵母），霉菌（黑曲霉和米曲霉），4類微生物按5:1:1:1重量比混合，菌種由內(nèi)蒙古中源生物科技有限公司提供，麩皮由大同縣康華生物技術(shù)有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 接種量對(duì)益生菌發(fā)酵麥麩的影響 接種量分別為：0.5%、3%，水料比：1:1，溫度：28 ℃，發(fā)酵100 h。從不銹鋼容器中發(fā)酵麥麩的顏色、味道、質(zhì)地等方面對(duì)不同接種量的影響結(jié)果進(jìn)行評(píng)定。每隔5 h測(cè)定發(fā)酵麥麩的溫度并記錄。

1.2.2 溫度對(duì)益生菌發(fā)酵麥麩的影響 接種量分別為：0.5%、3%，溫度：25、30、35、40 ℃，水料比：1:1，發(fā)酵5 d。每隔5 h依次測(cè)定發(fā)酵麥麩的溫度并記錄。3%接種量發(fā)酵麩皮感官性狀較好，每20 h測(cè)定該接種量發(fā)酵麥麩的pH，檢測(cè) 0、1、2、5 d時(shí)發(fā)酵麥麩的可溶性糖、淀粉、還原性糖和蛋白質(zhì)含量，分析營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化情況。

1.3 測(cè)定指標(biāo) pH的測(cè)定：利用pH-10型防水型筆式pH計(jì)檢測(cè)，將10 g發(fā)酵麥麩混勻至90 mL無(wú)菌生理鹽水中測(cè)定pH。

發(fā)酵麥麩中可溶性糖、淀粉、還原性糖和蛋白質(zhì)含量的檢測(cè)：可溶性糖和淀粉采用蒽酮比色法，還原性糖的測(cè)定采用DNS法，蛋白質(zhì)含量的測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 接種量對(duì)麥麩發(fā)酵的影響

2.1.1 感官評(píng)價(jià) 由表1可知，從色澤、風(fēng)味、質(zhì)地方面來(lái)看，3%接種量的發(fā)酵麥麩比0.5%的感官性狀更好，3%的接種量發(fā)酵麩皮的顏色較亮、氣味酸香、質(zhì)地較好，這說(shuō)明益生菌的生長(zhǎng)情況較好。

表1 發(fā)酵麥麩感官評(píng)價(jià)結(jié)果

2.1.2 溫度檢測(cè) 兩個(gè)接種量對(duì)麥麩發(fā)酵溫度的影響不顯著（P＞0.05）。由圖1可以看出，不同接種量發(fā)酵麥麩的溫度均能在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生變化，溫度變化幅度較大。發(fā)酵5 h后，發(fā)酵麥麩溫度出現(xiàn)大幅度上升，在25 h之后，溫度達(dá)到最高值，隨后開始下降。發(fā)酵65 h之后，溫度出現(xiàn)小幅度上升，隨后下降。此外，3%接種量的發(fā)酵麥麩的最高溫度可以達(dá)到46℃，高于0.5%接種量。

2.2 不同溫度對(duì)益生菌發(fā)酵麥麩溫度、pH和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)變化的影響

2.2.1 不同溫度對(duì)麥麩發(fā)酵溫度的影響 由圖2可知，0.5%接種量的麥麩在各個(gè)不同溫度下的發(fā)酵溫度呈波浪式變化，但總體來(lái)說(shuō)，發(fā)酵前后溫度變化不大。

如圖3所示，發(fā)酵5 h后，發(fā)酵麥麩溫度均出現(xiàn)大幅度上升。在30℃進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵30 h之后，溫度上升到最高點(diǎn)且能夠保持20 h左右，對(duì)于益生菌的生長(zhǎng)繁殖有利。25℃進(jìn)行發(fā)酵時(shí)的溫度最高值為43℃。30℃進(jìn)行發(fā)酵時(shí)的溫度最高值為45℃。35℃進(jìn)行發(fā)酵時(shí)的溫度最高值為44℃。在40℃進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，溫度能夠長(zhǎng)期處于50℃左右。

2.2.2 不同溫度下益生菌發(fā)酵麥麩對(duì)pH的影響由圖4可知，在不同的溫度下，發(fā)酵麥麩的pH都會(huì)升高，這可能是由于益生菌中的芽孢桿菌進(jìn)行有氧發(fā)酵，30℃和40℃時(shí)的pH上升較快，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間超過(guò)80 h時(shí)，25℃和35℃下發(fā)酵麥麩pH下降。

2.2.3 不同溫度下益生菌發(fā)酵麥麩對(duì)可溶性糖含量的影響 由圖5可知，在不同溫度下，發(fā)酵麥麩的可溶性糖含量都表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，且發(fā)酵1 d時(shí)消耗的最多。在 25、30、35、40℃進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，麥麩中可溶性糖含量較發(fā)酵前相比，依次減少了54%、52%、51%、53%（P＜ 0.01）。由此表明發(fā)酵麥麩中的酵母菌、霉菌等微生物生長(zhǎng)時(shí)會(huì)消耗較多的可溶性糖。

2.2.4 不同溫度下益生菌發(fā)酵麥麩對(duì)淀粉和還原性糖含量的影響 由圖6和圖7可知，利用益生菌制劑發(fā)酵麥麩后，在各個(gè)溫度下，發(fā)酵麥麩中所含淀粉的含量都會(huì)大幅度降低，而還原性糖的含量會(huì)大幅度升高。說(shuō)明益生菌在發(fā)酵過(guò)程中，將淀粉作為碳源，使得麥麩中的淀粉分解成單糖，提高了麥麩的消化吸收率。在25、30、35℃和40℃下發(fā)酵時(shí)，淀粉的消耗量分別為78%、82%、79%和78%（P＜0.01），而還原性糖含量增加量分別為538%、539%、497%和518%（P＜0.01）。 在30℃時(shí)益生菌生長(zhǎng)情況最好，能夠?qū)⒏嗟牡矸鄯纸獬蓡翁牵岣邫C(jī)體對(duì)于飼料大分子物質(zhì)的吸收率，更能提高飼料的利用率。

2.2.5 不同溫度下益生菌發(fā)酵麥麩對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響 由圖8可知，在各個(gè)溫度下，發(fā)酵麥麩中所含蛋白質(zhì)的含量都會(huì)升高。說(shuō)明益生菌在發(fā)酵麥麩過(guò)程中，繁殖了大量的益生菌菌體，提高了發(fā)酵麥麩的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。25、30、35℃和40℃下進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵麥麩中蛋白質(zhì)含量分別增加了29.1%、30.1%、29.7%和29.9%（P＜0.01）。在30℃時(shí)益生菌生長(zhǎng)情況最好，能夠合成更多的菌體蛋白。

3 討論

芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌和霉菌是目前發(fā)酵飼料中常用的四類益生菌，不同微生物菌群協(xié)同作用可以減少飼料發(fā)酵時(shí)間，提高利于動(dòng)物吸收的小分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量和飼料利用率（夏超篤，2017；王小平，2016）。本試驗(yàn)采用益生菌發(fā)酵麥麩，設(shè)置不同接種量和發(fā)酵溫度，通過(guò)檢測(cè)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化情況來(lái)確定益生菌制劑發(fā)酵麥麩的最適條件。結(jié)果顯示，在不同接種量的試驗(yàn)中，3%接種量時(shí)，發(fā)酵過(guò)程中最高溫度可達(dá)到46℃，生長(zhǎng)情況較優(yōu)越，這與何嘉敏等（2019）的結(jié)果相似。在不同溫度的試驗(yàn)中，30℃發(fā)酵麥麩效果最好，最高溫度可以達(dá)到45℃，發(fā)酵完成后，麥麩中可溶性糖含量降低52%，淀粉含量降低82%，還原性糖含量升高539%，蛋白質(zhì)含量增加30.1%。有研究將釀酒酵母和枯草芽孢桿混合（6.73:3.26）發(fā)酵麥麩，發(fā)現(xiàn) 10%接種量時(shí)，得到最佳發(fā)酵溫度為35℃，麩皮多糖產(chǎn)量最高 （王園，2018），說(shuō)明益生菌比例和添加量影響著最佳發(fā)酵溫度。乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸可以降低發(fā)酵飼料的pH，而本試驗(yàn)發(fā)酵菌種中芽孢桿菌數(shù)量較多，在發(fā)酵前期pH有上升的趨勢(shì)，這可能是由于芽孢桿菌繁殖速度快初期占優(yōu)勢(shì)地位，在發(fā)酵期間麥麩有芳香酸味，整體發(fā)酵效果較好（侯楠楠，2018）。芽孢桿菌可以產(chǎn)生多種酶，降解麥麩中的纖維素、淀粉、脂肪等物質(zhì)，降低麩皮中的粗纖維含量，提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。在30℃時(shí)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化說(shuō)明益生菌可以將麥麩中的大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解，更有利于動(dòng)物的吸收，提高麥麩的消化吸收率，與楊梅（2012）和熊榮園（2019）的研究結(jié)果相似，最佳發(fā)酵組合為：每500 g麥麩，含水量50%、接種量3%、發(fā)酵溫度30℃。本試驗(yàn)為進(jìn)一步開發(fā)益生菌發(fā)酵麥麩產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，混合益生菌發(fā)酵麥麩的適宜工藝條件為：溫度30℃、含水量50%、接種量3%，在此條件下，發(fā)酵完成后，麥麩中可溶性糖含量降低52%，淀粉含量降低82%，還原性糖含量升高539%，蛋白質(zhì)含量增加30.1%。