2.1 枯草芽孢桿菌生長(zhǎng)條件測(cè)定
枯草芽孢桿菌屬于細(xì)菌的一科,屬于厚壁菌門,在發(fā)酵飼料中芽孢桿菌主要發(fā)揮兩大作用,一方面是提高飼料的消化性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,另一方面是產(chǎn)生抗菌肽和細(xì)菌素抑制有害菌的生長(zhǎng)和腐敗作用,芽孢桿菌不僅可以促進(jìn)多糖、淀粉和蛋白質(zhì)的水解,還可以促進(jìn)共生的乳酸菌生長(zhǎng),具調(diào)查攝食枯草芽孢桿菌飼料的動(dòng)物發(fā)育良好,血清中溶菌酶水平提高,致使疾病率與死亡率均顯著下降。
通過圖1、圖2 可以看出,隨著培養(yǎng)基pH 的升高,枯草芽孢桿菌的菌濃度隨之增加;隨著培養(yǎng)溫度的提高,枯草芽孢桿菌的生長(zhǎng)速度明顯加快,但OD值隨之降低。根據(jù)菌種活力以及穩(wěn)定性等多方面因素考慮,選擇30 ℃、pH7.0為枯草芽孢桿菌的最適條件。
2.2 乳酸菌生長(zhǎng)條件測(cè)定
乳酸菌同樣屬于細(xì)菌的一個(gè)分支厚壁菌門,乳酸菌是飼料中應(yīng)用最早、最廣泛的菌類,在飼料中發(fā)揮以下作用:產(chǎn)生抗菌素抑制和殺滅有害菌使其不能生長(zhǎng)繁殖,減少或殺滅有害物質(zhì),使動(dòng)物體內(nèi)毒素含量降低從而增強(qiáng)使原宿主抗異能力,增強(qiáng)在競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)勢(shì);提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,在活菌體內(nèi)和代謝產(chǎn)物中含有較高的超氧化物歧化酶可以增強(qiáng)動(dòng)物的體液免疫和細(xì)胞免疫;將糖類分解改善物料風(fēng)味和適口性。
通過圖3、圖4 可以看出,在32 ℃和35 ℃培養(yǎng)溫度下,乳酸菌的生長(zhǎng)速率相差不大,在37 ℃時(shí),乳酸菌生長(zhǎng)速率明顯增高,但最終OD 值略低于采用35 ℃進(jìn)行培養(yǎng);在不同pH培養(yǎng)基環(huán)境下,前期菌液的OD 值并未呈現(xiàn)出非常明顯的差別,但隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng),高pH 的試驗(yàn)組OD 值開始呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢(shì)。根據(jù)菌種活力以及穩(wěn)定性等多方面因素考慮,選擇35 ℃、pH5.0為乳酸菌的最適條件。
2.3 玉米秸稈與豆粕混合發(fā)酵參數(shù)測(cè)定
由于試驗(yàn)因素較多,對(duì)全部因子進(jìn)行交互試驗(yàn),費(fèi)時(shí)費(fèi)力,因此,利用minitab 軟件進(jìn)行輔助,設(shè)計(jì)部分因子試驗(yàn),以之前試驗(yàn)出的乳酸菌和枯草芽孢桿菌最適生長(zhǎng)條件為界限,擬定試驗(yàn)因子為pH(最小值5.0、最大值7.0)、溫度(最小值30 ℃、最大值35 ℃)、水分(最小值35%、最大值40%)、乳酸菌接種量(最小值1‰、最大值5‰)、枯草芽孢桿菌接種量(最小值1‰、最大值5‰),具體設(shè)計(jì)如下:每個(gè)試驗(yàn)組重復(fù)進(jìn)行三次試驗(yàn),在發(fā)酵過程第1、3、7、15 d分別對(duì)各試驗(yàn)組取樣進(jìn)行顏色、氣味、酸度、水分、微生物數(shù)量等檢測(cè)、并根據(jù)各試驗(yàn)組發(fā)酵水平,進(jìn)行綜合評(píng)定,將綜合評(píng)定值平均平均數(shù)返回設(shè)計(jì)軟件,通過回歸方程,經(jīng)層層刪減,計(jì)算各因子影響性(表1-2)。
通過軟件計(jì)算,得出模型及回歸方程,其R-sq=99.63%、R-sq(調(diào)整)=99.06%,說(shuō)明刪去所有影響不顯著項(xiàng)后的模型結(jié)構(gòu)較好,回歸方程具有較好的預(yù)測(cè)能力。其控制方程式(精簡(jiǎn)模式)如下:綜合評(píng)定值=6.2062+0.1812 水分-0.0312pH+0.1438 溫度 +0.9313 乳酸菌接種量-0.6187 枯草芽孢桿菌接種量-0.1812水分×溫度-0.0813pH×乳酸菌接種量+0.1937pH×枯草芽孢桿菌接種量-0.1063溫度×枯草芽孢桿菌接種量(圖5)。
通過效應(yīng)Pareto 可以看出,試驗(yàn)的關(guān)鍵因子為D、E、BE、A、AC、C、CE、BD,即乳酸菌接種量、枯草芽孢桿菌接種量、pH×枯草芽孢桿菌接種量、水分、水分×溫度、溫度、溫度×枯草芽孢桿菌接種量、pH×乳酸菌接種量(圖6)。
通過主效應(yīng)圖可以看出,乳酸菌接種量和枯草芽孢桿菌接種量的斜率較大,說(shuō)明其對(duì)發(fā)酵的影響顯著,水分、溫度、pH的斜率較為平緩,說(shuō)明其對(duì)發(fā)酵的影響不顯著。因子的重要順序?yàn)镈>E>A>C>B(乳酸菌接種量>枯草芽孢桿菌接種量>水分>溫度>pH)。
通過交互作用圖可以看出,水分與pH、水分與溫度之間存在著一定的交互作用外,其余因子間不存在明顯的交互作用關(guān)系(圖7-8)。
通過相應(yīng)優(yōu)化器,利用控制方程式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,得出最佳操作水平為pH 5.5、溫度35 ℃、配料水分40%、乳酸菌接種量5‰、枯草芽孢桿菌接種量1‰。
采用最佳操作水平數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行試驗(yàn),以驗(yàn)證結(jié)果的穩(wěn)定性,通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在發(fā)酵15 d時(shí),飼料具氣味芳香,顆粒松散,乳酸菌活菌數(shù)>4×107CFU/g,枯草芽孢桿菌活菌數(shù)>2×107 CFU/g最終評(píng)價(jià)值為8.9,優(yōu)于其他試驗(yàn)組。
由于研究方向以及設(shè)備儀器的原因,本次實(shí)驗(yàn)主要對(duì)發(fā)酵飼料感官評(píng)價(jià)及益生菌數(shù)量,進(jìn)行了比較,并未對(duì)發(fā)酵前后的小肽類、氨基酸類等微量營(yíng)養(yǎng)成分,以及飼料的消化能。代謝能等進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè),后續(xù)我們將對(duì)飼料發(fā)酵前后小肽、氨基酸、微量元素的變化,并開展動(dòng)物飼喂研究,以找出最優(yōu)發(fā)酵方案。
結(jié) 論
經(jīng)過初步研究,采用pH5.5、溫度35 ℃、配料水分40%、乳酸菌接種量5‰、枯草芽孢桿菌接種量1‰作為工藝條件進(jìn)行發(fā)酵時(shí),能獲得較高的益生菌數(shù)量和較優(yōu)的感官評(píng)價(jià)結(jié)果,發(fā)酵效果較好。