木薯渣發酵飼料及其發酵工藝與應用

白秀梅 ，范 彧 ，王丹玉 ，畢璐璐 ，劉雪連 *

（1.飼用微生物工程國家重點實驗室，北京 100192；2.北京大北農科技集團股份有限公司 北京100080；3.宿遷大北農飼料有限責任公司，江蘇 宿遷 223835）

木薯是世界三大薯類之一，有著地下糧倉和淀粉之王的譽稱。木薯渣是利用木薯生產淀粉和酒精所產生的大宗農副產品，其主要成分是纖維素，同時含有少量蛋白質[1]。新鮮薯渣水分含量高，在儲存過程中容易變黑、發酸變質，隨著木薯渣產量的不斷增加，有大量的木薯渣被隨意堆置，不僅會對環境造成較大污染，還會破壞植被和土壤，污染大氣，威脅人類健康[2]，因此，木薯渣的處理和利用已成為亟需解決的問題。

由于木薯渣存在粗纖維含量高，適口性較差，不易消化，易造成畜禽的采食量低下等問題，嚴重的甚至會使動物發生拒食現象，故不宜直接飼喂。近幾年來，飼料生物發酵技術不斷創新，成為行業發展技術新亮點，引起了業內廣泛的關注。采用生物處理技術，改變木薯渣的理化性質，使其成為一種新型飼料資源，具有廣闊的發展前景[3-4]。但目前，一些木薯渣發酵產品，放置過久會出現變質、被霉菌污染等問題。此外，在實際生產條件下生產工藝復雜，例如發酵菌劑需要先增殖活化、發酵過程需先好氧發酵再厭氧發酵等，也限制了木薯渣發酵飼料的大規模生產。應用微生物發酵技術發酵木薯渣，菌株的選擇及搭配非常關鍵，研究證明，混合菌種發酵木薯渣比單一菌種效果好[5-6]。可用于木薯渣發酵的微生物品種繁多，但目前研究的微生物品種及搭配非常有限，用乳酸菌和釀酒酵母組合發酵木薯渣的研究罕見報道。因此，尋求具有優秀的抑制有害菌及霉菌生長活性能力，且具有良好的產酶性能的菌株，進而提高木薯渣適口性，降低粗纖維含量，提高豬只飼料利用率，同時確保其安全性，且生產工藝簡單高效，成為了木薯渣發酵飼料開發過程中亟待解決的問題。

1 材料與方法

1.1 試驗菌種

乳酸菌和酵母菌均由飼用微生物工程國家重點實驗室保藏。

1.2 木薯渣固體發酵飼料配方

木薯渣含量占飼料總數的50%、玉米面占5%、豆粕占10%、玉米皮占10%、麩皮占25%。

1.3 發酵條件的優化

1.3.1 乳酸菌和酵母菌混合比例的確定

選取乳酸菌和酵母菌，制成菌劑后（活菌數均為6h 109CFU/g），按照活菌數接種比例分別為2∶1、1∶1、1∶2這3個水平進行對分析。

1.3.2 接種量的確定

選取接種量為0.05%、0.1%、0.2%這3個水平進行對比分析。

1.3.3 發酵水分的確定

選 取 水 分 為30%～35%、3 5%～4 0%、4 0%～4 5%、45%～50%這4個水平進行對比分析。

1.3.4 測定指標

測定飼料中水分、酸溶蛋白、pH、總酸、活菌數、粗纖維等各項數據。

（5）鋪設土工織物。瀝青黏層噴灑完成后應及時將土工布對稱、平整鋪設在基層預鋸縫上，并在土工布兩端用鐵釘將其固定。

1.4 木薯渣固態發酵飼料的制作

將玉米、豆粕、麩皮、玉米皮粉碎后過10～20目篩，將木薯渣、玉米面、豆粕、玉米皮、麩皮按照質量比50∶5∶10∶10∶25的比例混合，然后將乳酸菌和酵母菌按比例與一定量的水混合，然后與木薯渣飼料混勻，裝入帶有呼吸閥的發酵袋中，密封，室溫條件下發酵4 d。

測定發酵飼料pH，測定發酵飼料中總酸、乳酸、乙酸、丙酸、酸溶蛋白、粗纖維含量，使用SDS-PAGE蛋白電泳方法測定肽類物質、抑菌性能。

1.5 育肥豬飼喂試驗

選取120頭杜洛克h長白h大約克健康且體重相近育肥豬，隨機分成3組，每組4個重復，每個重復10頭豬。A組為對照組，飼喂基礎日糧；B組為基礎日糧添加5%此研究中木薯渣發酵飼料；C組為基礎日糧添加5%市場某木薯渣發酵產品。試驗進行20 d。

試驗豬只飼養于育肥舍中，水泥地面，早中晚各加一次料，觀察各欄豬只采食量，采取區別加料的策略，保證各種采食量的豬都能完全自由采食和飲水。預試期為3 d，正試期為20 d，試驗豬只由專人管理，各組均給予相同的飼養管理和環境條件（溫度、濕度）。平時經常觀察豬群健康狀況和精神狀態，每周統計試驗豬采食量和增重。

測定豬只日采食量、日增重、飼料轉化率、舍內氨氣濃度等數據，并記錄。

1.6 數據分析

數據采用SAS 8.0程序進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 乳酸菌和酵母菌混合比例對木薯渣發酵pH和酸溶蛋白的影響

由表1可知，乳酸菌和酵母菌混合比例為1∶2時，飼料pH和酸溶蛋白含量較高，從而確定乳酸菌和酵母菌的混合比例為1∶2為宜。

表1 不同菌種混合比例對pH的影響 %

2.2 不同接種量對木薯渣發酵pH和總酸的影響

木薯渣發酵飼料中乳酸菌與酵母菌比例為1∶2，不同接種量的結果見表2。由表2可知，當接種量超過0.1%以后，隨著接種量的增加，pH和總酸變化并不明顯，而且接種量高會增加生產成本，所以最終確定接種量為0.1%。

表2 不同接種量對pH和總酸的影響

2.3 不同水分對木薯渣發酵pH和總酸的影響

木薯渣發酵飼料中乳酸菌與酵母菌比例為1∶2，接種量為0.1%，不同水分影響見表3。由表3可知，從總酸和pH的數據來看，綜合運輸和貯存因素，最終確定發酵水分為40%～45%為宜。

表3 不同發酵水分對pH和總酸的影響

2.4 木薯渣發酵品質

木薯渣發酵飼料中乳酸菌與酵母菌比例為1∶2，接種量為0.1%，水分40%，木薯渣發酵品質見表4。由表4可知，與發酵前相比，木薯渣發酵飼料經過發酵，pH下降，總酸含量明顯增加，有明顯的酸甜氣味，可改善飼料風味，提高適口性。

表4 木薯渣發酵飼料發酵品質測定

應用SDS-PAGE蛋白電泳方法測定肽類物質，結果表明，木薯渣飼料發酵后，高分子量肽類物質轉化為低分子量肽類物質，低分子量肽類物質含量增多（圖1），低肽類物質含量更高，更容易被動物吸收利用。將木薯渣發酵飼料溶于水，進行粗提，測定其對致病菌的抑菌活性，結果表明木薯渣發酵飼料可有效抑制有害菌生長繁殖（表5）。

圖1 所示為木薯渣發酵飼料肽類物質的檢測結果

表5 木薯渣發酵飼料的抑菌活性測定 mm

2.5 木薯渣發酵飼料對育肥豬生產性能的影響

由表6可知，與對照組相比，在育肥階段使用木薯渣發酵飼料，可提高豬只日增重及其飼料轉化效率，且效果優于市場產品。

表6 木薯渣發酵飼料對育肥豬生產性能的影響

2.6 木薯渣發酵飼料對豬舍氨氣濃度的影響

由表7可知，與對照組相比，在育肥階段使用木薯渣發酵飼料，可降低圈舍氨氣濃度，且效果優于市場產品。

表7 木薯渣發酵飼料對豬舍氨氣濃度的影響

3 討論

在飼料發酵過程中，pH是決定發酵飼料好壞的非常重要的一個標準。pH低可以抑制有害微生物的繁殖，盡可能地減少養分的損失，從而保證發酵飼料的品質[7]，一般來說，優質的發酵飼料pH小于4.5[8]。此研究中，木薯渣發酵后pH達到了優質發酵飼料的標準，乳酸菌和酵母菌不同比例組合均能使木薯渣發酵飼料pH低于4.5，但比例為1∶2時更有利于酸溶蛋白的產生，從而降低粗纖維的含量。木薯渣纖維含量高，適口性差，因此欲改善木薯渣的品質首先要降低其纖維含量。

木薯渣經過發酵，總酸含量明顯增加，有明顯的酸甜氣味，可改善飼料風味，提高適口性。乳酸、乙酸、丙酸等是發酵過程產生的有機酸的主要成分，一般來說，乳酸所占比例最高，這些有機酸比例協調地抑制發酵過程中的雜菌生長，并由此發揮生物防腐作用。此外，乳酸能直接參與機體內代謝，提高豬只營養物質消化率，還可維持其腸道菌群平衡，減少腹瀉的發生，促進鈣質的吸收。研究表明，乳酸是乳酸菌代謝產物中主要的抑制病原菌（如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌等）物質。乙酸可作為抗微生物劑、酸度調節劑和酸味劑，含量較低時帶有能夠提高動物適口性的醋香味。丙酸具有防真菌和霉菌的作用，是較好的防腐劑[9-10]。

此研究選用適用于發酵的乳酸菌和酵母菌，生產工藝簡單高效，發酵過程密封即可，無需先活化，亦無需先好氧發酵再厭氧發酵，且發酵水分較低，更易于存放和應用于豬只日糧中。木薯渣發酵飼料經過發酵，pH下降，總酸含量明顯增加，有明顯的酸甜氣味，可改善飼料風味，提高適口性，還能夠抑制霉菌生長，延長產品保質期。木薯渣發酵飼料富含微生物酶，可將蛋白質、纖維素等難以降解的大分子物質轉化為小分子的肽類、糖類等，并生成多種有機酸及其他多種促生長因子，利于豬只消化吸收，提高其飼料利用率，抑制有害菌生長繁殖，降解病原菌產生的毒素，有效減少豬只腸道疾病的發生。可提高豬只日增重，提高飼料轉化效率，同時降低圈舍氨氣濃度。應用木薯渣發酵飼料具有解決環境污染問題的現實意義，減輕環保壓力，為木薯資源化利用創造了良好的應用前景。