固态发酵对杏仁皮产品营养的影响范文

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《中国畜牧杂志》2014年第十期

1材料与方法

1.1试验材料选择2种试验原料，原杏仁皮及发酵杏仁皮饲料产品。

1.1.1原杏仁皮采购自张家口市万全县洗马林镇禾久果仁加工厂，通过高温热烫漂从杏仁中剥离出来，晾干后获得。

1.1.2发酵杏仁皮产品的制作工艺将10g杏仁皮加入0.15g尿素、0.15g硫酸铵，0.11Mpa的高压蒸汽灭菌20min。之后接入107个/mL的黑曲霉孢子悬浊液2mL，106CFU/mL枯草芽孢杆菌及酿酒酵母培养液各1mL。补充15mL无菌水，在30℃恒温培养箱下发酵培养。4d后取出发酵杏仁皮，放置在65℃烘箱烘干48h，回潮24h。即可得到发酵杏仁皮产品样品。

1.2试验动物与饲养管理本试验于2013年7月在中国农业科学院南口中试基地进行。采用单因素试验设计，选用3只体重（67±1.3）kg、装有永久瘤胃瘘管的杜×寒F1代羯羊，每只羊为1个重复。试验羊单圈饲养，每日基础日粮供给量为按照维持需要的1.3倍配制日粮，日粮精粗比为40∶60。每日于08：00和18：00饲喂2次，中午添干草1次，自由饮水。基础日粮组成及营养成分见表1。

1.3尼龙袋试验方法

1.3.1尼龙袋规格孔径为300目，裁成12cm×8cm的尼龙布，对折后用细涤纶线缝双道，制成10cm×6cm的尼龙袋。散边用酒精灯烤焦，防止尼龙布脱丝。

1.3.2称样与放袋将杏仁皮样品粉碎过2.5mm筛，准确称取样品2g左右装入尼龙袋中。每个样品在每个时间点设置2个平行，将2个尼龙袋固定在一端有开口的长约25cm的半软塑料管上，借助细木棒将尼龙袋送入瘤胃的腹囊处。塑料管的另一端通过尼龙绳与瘘管塞连接到一起固定。每只羊的瘤胃内放置6根塑料软管。

1.3.3培养时间与取袋尼龙袋在瘤胃内停留的时间为0、6、12、24、48、72h，于晨饲前1h放入尼龙袋，在不同的时间点依次放入瘤胃内，最终在同一时间点取出。尼龙袋从瘤胃内取出后放入冷水中，再用自来水冲洗至澄清。将洗净后的尼龙袋放入65℃干燥箱中烘干48h，回潮24h。将同一时间点的2个尼龙袋残渣合在一起装入自封袋，干燥处保存备用。

1.4测定方法干物质（DM）、有机物（OM）、粗蛋白（CP）参照张丽英的方法，中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）采用VanSoest方法。

1.5瘤胃降解率和降解参数的计算方法

1.5.1不同时间点的降解率A=（B-C）/B×100%其中，A为待测饲料的某种营养成分瘤胃某时间点实时瘤胃降解率（%）；B为待测样品中某种营养成分含量（g）；C为待测样品尼龙袋残渣中某种营养成分含量（g）。

1.5.2降解参数及有效降解率参照rskov等提出的瘤胃动力学数学模型，计算公式：dP/dt=a+b（1-e-ct）其中，dP为t时刻待测饲料某营养成分的实时瘤胃降解率（%）；a为快速降解部分（%）；b为慢速降解部分（%）；c为慢速降解部分的降解速率（/h）；t为瘤胃内培养时间（h）。有效降解率（ED%）=a+bc（/k+c）其中，k为瘤胃外流速率，本试验中k值取0.031/h。

1.6统计分析DM、OM、CP、NDF及ADF各时间点的降解率数据用Excel2007进行初步整理后，用SAS9.2程序计算a、b、c值，降解率及降解参数采用单因素方差分析（ANOVA）显著性检验，Duncan′s多重比较差异性。选择P<0.05时为差异显著，结果均以平均值±标准差表示。

2结果

2.1发酵前后杏仁皮样品的营养成分由表2可知，原杏仁皮及发酵杏仁皮产品在的DM及OM含量均差异不显著（P>0.05）。原杏仁皮中CP含量为11.80%，通过发酵后，提高到20.18%，CP含量显著提高（P<0.05）。原杏仁皮NDF及ADF含量高达52.12%和43.72%，发酵后NDF及ADF的含量降低至48.43%和39.01%，但是差异不显著（P>0.05）。原杏仁皮中粗脂肪含量10.47%，通过发酵后粗脂肪含量显著降低（P<0.05）。

2.2发酵前后杏仁皮不同时间点的降解率由表3可知，DM降解率，在第0、6、12、24小时4个时刻时，发酵杏仁皮要显著高于原杏仁皮（P<0.05）。但48h之后，2种杏仁皮的DM降解率差异不显著，并且趋于稳定。OM降解率在第6、12、48小时3个时间点差异显著，其余时间点差异不显著。发酵杏仁皮的各个时间点的CP降解率均大于原杏仁皮，而且差异显著（P<0.05）。并且在72h发酵杏仁皮产品的降解率高达56.06%，而原杏仁皮只有47.78%。NDF降解率在第0、6、12小时发酵杏仁皮产品的降解率要显著大于原杏仁皮（P<0.05），后3个时间点降解率差异不显著（P>0.05）。ADF降解率除0h外，发酵杏仁皮产品的各个时间的瘤胃降解率均大于原杏仁皮，而且差异显著（P<0.05）。

2.3发酵前后杏仁皮的动态降解率参数由表4所示，DM降解模型参数，快速降解部分a，2种杏仁皮差异不显著（P>0.05）；慢速降解部分b，原杏仁皮高于发酵杏仁皮（P<0.05）；b的降解速率c，发酵杏仁皮产品要大于原杏仁皮。与原杏仁皮相比，发酵后杏仁皮产品DM的ED有所提高，但差异不显著（P>0.05）。OM降解模型参数，发酵前后杏仁皮的b、c差异显著（P<0.05），但是发酵后杏仁皮产品的OM有效降解率ED差异不显著（P>0.05）。CP降解模型参数，除b差异不显著（P>0.05）外，其余参数均为发酵杏仁皮产品显著高于原杏仁皮（P<0.05）。发酵杏仁皮产品的ED也显著高于原杏仁皮（P<0.05）。NDF、ADF降解模型参数，发酵前后杏仁皮的NDF降解模型参数均差异不显著（P>0.05）；ADF的a、ED值显著高于原杏仁皮（P<0.05）。

3讨论

3.1固态发酵对杏仁皮产品饲料营养成分含量的影响杏仁皮是保护杏仁的外皮，以结构性碳水化合物构成的细胞壁成分为主。本研究采用固态发酵方法，使用黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母3种菌株进行联合培养发酵，对杏仁皮进行生物处理，生产单细胞蛋白。同时能够对杏仁皮的细胞壁结构成分进行破坏、分解。发酵蛋白饲料的实质是将无机小分子氮源（硫酸铵及尿素）转化成菌体蛋白质氮。发酵后杏仁皮产品的CP含量显著提高，这也是发酵的目的和意义所在。目前我国蛋白饲料资源短缺已经成为制约我国养殖业发展的瓶颈。使用杏仁皮等糟渣类产品作为固态发酵的原料，生产发酵蛋白饲料具有重要的意义。作为杏仁皮中主要成分，发酵前后NDF和ADF的变化差异不显著。通过固态发酵生产杏仁皮蛋白饲料，在提高CP含量的同时，能够改变其他的营养物质的组成，提高了饲用价值，固态发酵技术生产蛋白饲料是未来饲料重要的发展方向，但是这种新型的饲料资源能否被反刍动物利用有待研究。

3.2固态发酵对杏仁皮营养成分在不同时间点的瘤胃降解率的影响DM的降解率是评价饲料营养价值一个重要指标，是评价饲料能够降解利用的程度的重要标志。由表3可知，DM降解率在8h前发酵产品的降解率高，但是在瘤胃中停留72h后2种杏仁皮的最终降解率变化趋势相同。OM降解率体现了与DM变化相同的趋势。证明发酵后杏仁皮产品在发酵过程中的更快地被降解。为了探明DM、OM的降解原因，需要对发酵前后的CP、NDF、ADF的瘤胃降解率进行研究。由表3可知，相比原杏仁皮，发酵杏仁皮产品中的CP能够更多地、更快地被瘤胃降解。发酵后CP的降解率提高可能有3点原因，其一是黑曲霉等微生物对纤维结构的破坏，使原杏仁皮中被纤维结构紧密包围的蛋白质暴露，更易消化利用。其二是黑曲霉等微生物在杏仁皮发酵体系中生长、繁殖形成的菌体蛋白。这部分单细胞菌体蛋白比原有的植物蛋白更加容易被消化利用。其三，发酵前添加的、未被微生物转化利用成自身氮源的尿素、硫酸铵。这部分物质是发酵饲料非蛋白氮的重要来源，而这部分非蛋白氮可以迅速在瘤胃中溶解、释放。杏仁皮中含有较高的纤维类物质，研究NDF、ADF的瘤胃降解率具有重要意义。本研究发现，发酵前后的杏仁皮的NDF瘤胃降解动力曲线变化趋势基本一致。相比原杏仁皮，发酵杏仁皮产品的NDF、ADF瘤胃降解率的提高程度也是有限的。提升幅度不大的原因可能是杏仁皮中存在着高含量的木质素，Mandala测定的Klason木质素高达20.19%，这部分木质素是无法被反刍动物利用的。而本试验中发酵杏仁皮产品所使用的复合菌剂及发酵周期，在此发酵工艺条件下对木质素的降解程度尚不足以促进瘤胃降解率的改变，导致了瘤胃降解率提高程度有限。建议下一步针对发酵菌剂的改良进行细致的研究。

3.3固态发酵对杏仁皮营养成分的瘤胃降解参数的影响本试验研究表明，原杏仁皮中DM的ED为46.78%，发酵后提高到46.25%。另外，其他人也有关于发酵糟渣类饲料的研究报道。唐兴等使用山羊作为试验动物进行木薯柠檬酸渣的尼龙袋试验，得到的DM有效降解率为45.32%。吕贞龙等使用荷斯坦奶牛对啤酒糟发酵饲料进行尼龙袋试验，啤酒糟的DM有效降解率为55.36%。刘庆华等使用绵羊对柠檬酸渣进行尼龙袋试验，DM有效降解率为53.38%。可以看出，皮渣类饲料产品的DM有效降解率大约在50%左右。但是，DM有效降解率和其他营养物质的有效降解率与试验动物的品种、日粮组成、瘤胃外流速度等因素有关，单纯比较不同尼龙袋试验结果的意义不大。本研究表明，通过发酵后杏仁皮产品CP的利用程度显著提高。这是生产发酵蛋白饲料所希望达到的目的。另外研究发现，发酵后杏仁皮产品的瘤胃降解参数a大于原杏仁皮，而b却小于原杏仁皮。根据3.2的描述，可以推断大量的非蛋白氮、菌体单细胞蛋白及裂解释放的植物蛋白等在瘤胃中易于消化的物质是造成降解参数a提高、b降低的原因。王振国等使用绵羊作为试验动物，利用尼龙袋法测定青贮发酵番茄酱渣的瘤胃降解率，青贮发酵后，CP的降解参数a由8.17%升高到19.48%，慢速降解率由56.26%降到47.10%。固态发酵处理对于饲料CP降解模型参数a与b的此消彼长的作用可见一斑。黑曲霉等微生物对纤维类物质的作用是菌丝体在细胞壁纤维表面定植，并释放纤维素酶、半纤维素酶裂解纤维碳链，将大分子结构性碳水化合物降解为小分子碳水化合物并可以被动物吸收利用。从数值上看，发酵后NDF及ADF的a、b、ED都高于原杏仁皮，特别是ADF的ED显著提高，通过黑曲霉等处理的杏仁皮纤维类物质被反刍动物利用程度有所提高。国内也有关于发酵处理提高纤维类物质ED的报道。华金玲等试验发现，发酵前后NDF的ED由28.52%提高到40.06%。吕贞龙等试验发现，发酵120d后NDF的ED由14.40%提高25.34%。杏仁皮来源广泛，产量大，如果合理的加以利用就可以作为一类新型非常规饲料。

4结论

本试验所采用固态发酵技术发酵杏仁皮后，杏仁皮产品的营养价值得到改善，CP含量显著提高；发酵后杏仁皮产品的CP和ADF的ED显著提高。综上可见，固态发酵技术可提高杏仁皮中CP及ADF的有效降解率，从而提高杏仁皮对反刍动物的营养价值。

作者：刘策曹清明刁其玉张乃锋姜成钢屠焰单位：中国农业科学院饲料研究所农业部饲料生物技术重点实验室中南林业科技大学食品科学与工程学院