孙中超
(上海源耀农牧科技有限公司,上海201317)
近年来,我国畜牧业蓬勃发展,“人畜争粮”问题日益突出,优质饲料资源的开发迫在眉睫。菌糠是食用菌生产中栽培料经出菇采收后所留下的废弃料。据统计,我国为世界第一大菌菇生产国,菌菇总产量占世界的70%,菌糠年产量高达700万t,其中仅有少量能够得到合理利用,不仅造成了资源的浪费,而且不合理的处置方式如焚烧、随意堆放等还会对环境造成巨大的负面影响[1-2]。众多研究表明,菌糠中富含粗蛋白、多糖和有机酸等营养物质,但也含有大量的纤维素和木质素等抗营养物质,无法被动物直接消化利用[3-5]。通过微生物发酵技术将其转化为动物可消化利用的饲料,变废为宝,具有重大的现实意义。目前,关于菌糠发酵的研究主要集中在工艺优化和动物试验效果上,而较少关注其发酵菌株的筛选。本试验旨在探究不同种类乳酸菌对菌糠发酵效果的影响,并分析了菌糠发酵前后营养成分和抑菌性能的变化,以期为菌糠发酵饲料的实际应用提供理论依据。
试验所用菌糠由上海光明森源生物科技有限公司提供,为金针菇出菇采收后的废弃料。
菌糠发酵用乳酸菌(嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamno⁃sus)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)、植物乳杆菌(Lactobacil⁃lus plantarum)和保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bul⁃garicus),上海源耀农业股份有限公司产品;大肠杆菌K99,中国工业微生物菌种保藏管理中心保存;其他试剂均为国产分析纯。
LRG-250型生化培养箱、电热鼓风干燥箱,上海一恒科学仪器有限公司产品;立式压力蒸汽灭菌器,上海博讯实业有限公司医疗设备厂产品;PHS-3E酸度计,上海仪电科学仪器股份有限公司产品;K1100型全自动凯氏定氮仪,济南海能仪器股份有限公司产品;呼吸袋,温州创佳包装材料有限公司产品。
取适量烘干后的菌糠干料,按照料水比1∶1加入水,再加入2%葡萄糖,分别接种10%的嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌和保加利亚乳杆菌,混匀,置于呼吸袋中,200 g·袋-1,排出多余空气后烫口密封厌氧发酵。对照组为相同的配比和处理,但不接种乳酸菌菌剂。37℃恒温培养箱中静置培养72 h后,取部分湿料样品进行乳酸菌菌落总数的测定,另取样品烘干,进行总酸、酸溶蛋白、粗蛋白等指标的测定,测定结果均以干基计。
2.2.1 营养指标及测定方法
总酸含量:参照GB/T 12456—2008《食品中总酸的含量》中的pH电位法进行测定。
粗蛋白含量:参照GB/T 6432—2018《饲料中粗蛋白的测定》进行测定。
酸溶蛋白含量:参照GB/T 22492—2008《大豆肽粉国家标准》附录B中的方法进行测定。
粗纤维含量:参照GB/T 6434—2006《饲料中粗纤维的含量测定》进行测定。
2.2.2 乳酸菌菌落总数测定
取湿料进行测定,测定方法参照GB 4789.35—2010《食品卫生微生物学检验食品中乳酸菌检验》进行测定。
2.2.3 抑菌性能的测定
采用牛津杯法,以大肠杆菌K99为指示菌株,以无菌水和未发酵菌糠作为对照,测试菌糠发酵饲料的抑菌性能。步骤如下:
(1)样品前处理:将样品和无菌水在无菌条件下按1∶2充分混合,摇床振荡后离心(4 000 r·min-1,4℃,10 min),取上清液,调节pH到7.0。
(2)取培养好的大肠杆菌K99均匀涂布于干燥的培养基上。
(3)将灭菌的牛津杯等距离放置在培养基表面,吸取100μL样品的加入到牛津杯中。
(4)于37℃的恒温培养箱里培养24 h左右,观察样品的抑菌情况,测量抑菌圈直径。
试验数据利用SPSS 22.0软件进行统计分析,进行单因素方差分析(ANOVA),运用Tukey检验进行组间比较,P<0.05时表示差异显著,P<0.01时表示差异极其显著。结果的表现形式为“平均值±标准差(mean±SD)”。
选取总酸及酸溶蛋白含量作为菌糠发酵效果的评价指标。总酸和酸溶蛋白是发酵过程中的重要参数[6-7]。总酸含量往往会影响发酵类产品的风味和营养价值。酸溶蛋白是指低分子量的蛋白质水解物,大分子蛋白质只有降解为小分子物质才可被动物消化、吸收和利用,因此,酸溶蛋白含量越高,表明发酵效果越好[8]。不同种类乳酸菌发酵对菌糠总酸和酸溶蛋白含量的影响见表1和表2。
表1 不同种类乳酸菌发酵后的菌糠总酸含量
表2 不同种类乳酸菌发酵后的酸溶蛋白含量
由表1和表2可知,对照组总酸和酸溶蛋白含量均显著低于试验组(P<0.05)。结果表明,菌糖发酵后总酸含量显著上升,大分子蛋白质含量显著降解。此外,对于发酵菌糠而言,嗜酸乳杆菌和植物乳杆菌发酵菌糠产酸能力最强。嗜酸乳杆菌组、保加利亚乳杆菌组和植物乳杆菌组的酸溶蛋白含量略高于其他组,但各组间无显著差异(P>0.05)。
众多研究表明,乳酸菌在调节动物肠道菌群平衡、提高肠道健康等方面具有重要作用[9-11]。因此,测定发酵菌糠中的乳酸菌菌落总数具有重要意义。不同种类乳酸菌发酵对菌糠乳酸菌菌落总数的影响情况见表3。
表3 不同种类乳酸发酵后的菌糠乳酸菌菌落总数
由表3可知,使用植物乳杆菌发酵,可使发酵菌糠的乳酸菌菌落总数达到最大值。
综合3.1和3.2可知,在6株乳酸菌中,使用植物乳杆菌发酵菌糠效果较好。因此接下来将对植物乳杆菌发酵的菌糠进行营养成分、卫生指标及抑菌性能的分析。
植物乳杆菌发酵菌糠发酵前后营养成分等指标变化测定结果见表4。
表4 菌糠发酵前后的营养成分及感官指标
由表4可知,菌糠经植物乳杆菌发酵后,总酸含量大幅度上升(P<0.05),发酵后达到发酵前的12.49倍;粗蛋白、酸溶蛋白较发酵前分别提高了21.14%、234.38%;益生菌总数高达16.12亿·g-1;粗纤维含量下降了8.98%。此外,发酵还产生了浓郁的香味。表明菌糠经发酵后营养价值和感官指标均得到了较大提升。
对经植物乳杆菌发酵后的菌糠进行卫生指标测定,结果大肠杆菌、沙门氏菌、霉菌总数均未检出,说明菌糠在发酵过程中未受到杂菌污染,卫生指标符合要求。结果见表5。
表5 菌糠发酵后卫生指标
植物乳杆菌发酵菌糠发酵前后抑菌性能的测定结果见图1。
图1 菌糠发酵后对大肠杆菌K99的抑菌效果
菌糖中含有丰富的纤维素、脂肪、蛋白质和多糖等营养物质,经过加工处理可作为畜禽良好的饲料来源,引起了业界广泛的研究与关注[12-13]。
本试验结果表明,在6株乳酸菌(嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌和保加利亚乳杆菌)中,植物乳杆菌发酵菌糠的效果较佳,总酸含量和酸溶蛋白含量、乳酸菌菌落总数综合而言优于其余各组。此外,经发酵后,菌糠产生浓郁的发酵气味,粗蛋白、总酸和酸溶蛋白等营养成分含量显著提高,富含高活性益生菌,并产生抑菌性能,其营养性和功能性得到较大提升。