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乳仔猪功能性生物发酵饲料的营养价值及应用研究


现代畜牧网 http://www.cvonet.com 2021/2/21 22:26:02 关注:561 评论: 我要投稿

  摘要:利用本实验室前期筛选的两株优良益生菌——地衣芽孢杆菌8147和干酪乳杆菌8149,开发了一种乳仔猪功能性生物发酵饲料。饲料原料经发酵后,pH值由5.41下降到4.36,总酸则由0.78上升到2.95。饲料粗蛋白含量由24.13%上升到25.35%,酸溶蛋白含量由4.79%上升到5.96%。蛋白电泳结果表明,发酵后饲料中小肽种类明显增加。饲料原料经发酵后,饲料中的多种抗营养因子水平均显著下降(P<0.05),其中,大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白和胰蛋白酶抑制因子含量分别下降70.2%、76.9%和79.9%。发酵饲料对常见病原菌均有一定的抑制效果,对大肠杆菌K88、大肠杆菌K99、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径均超过10 mm。动物试验结果表明,与对照组相比,发酵饲料组仔猪日增重极显著提高(P<0.01),料重比和腹泻率显著降低(P<0.05)。综上所述,饲料经复合菌发酵后,营养价值明显提升,抗营养因子含量显著下降,可以显著降低仔猪的腹泻率,提高生长性能。
  断奶仔猪腹泻率通常为20%~30%,死亡率为2%~4%。部分猪场断奶仔猪的腹泻率可高达到70%~80%,死亡率高达15%~20%。腹泻后仔猪的生长速度、饲料报酬和抗病力均下降,在减抗、限抗的背景下,降低仔猪腹泻率、提高生长性能、保证仔猪的质量和数量成为困扰广大科研工作者和养殖从业者的棘手问题。随着生物工程技术的迅速发展和现代动物营养学技术的不断进步,生物发酵技术已越来越广泛地应用在饲料行业中,并表现出巨大的潜力。研究表明,经过生物发酵后,饲料原料中的大豆抗原蛋白、凝集素、胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子水平显著下降,且富含大量的生物活性物质(如小肽等),营养水平和利用效率均明显提高,有利于改善动物的生产性能。乳酸菌和酵母发酵饲料还特有浓郁的酸香味,具有一定的诱食效果,有利于提高动物采食量。另外,发酵饲料中含有大量乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌等有益微生物,能够促进仔猪肠道发育,调节肠道菌群平衡、维持肠道健康、增强免疫功能、提高动物的抗病力和生产性能。为此,利用本实验室前期筛选的优良菌株——地衣芽孢杆菌8147和干酪乳杆菌8149,采用高效呼吸袋微生物发酵技术研制一种安全高效的乳仔猪功能性生物发酵饲料,评定该生物发酵饲料的营养价值及其在仔猪生产中的应用效果。
  1 材料和方法
  1.1 试验菌株
  地衣芽孢杆菌8147和干酪乳杆菌8149,由漳州大北农农牧科技有限公司研发实验室前期分离自健康猪肠道,已提交中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏,保藏编号分别为CGMCC No.8147和CGMCC No.8149。
  1.2 发酵饲料生产
  根据公司依托的国家饲用微生物国家重点实验室数据和发酵饲料研发生产经验,采用玉米面、豆粕和细麸3种饲料原料作为发酵原料,比例为20%、20%和60%,地衣芽孢杆菌8147和干酪乳杆菌8149接种比例1:1、料液比2.5:1、总接种量8%、发酵温度33℃。
  1.3 发酵饲料的营养价值评价
  粗蛋白和酸溶蛋白的测定按照中华人民共和国国家标准《GB/T 6432—2018》和《GB/T 22492—2008》。饲料中大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白含量、胰蛋白酶抑制因子的测定均采用酶联免疫法,试剂盒由北京龙科方舟生物工程技术有限公司提供。活菌数测定采用梯度稀释涂布平板方法。总酸的测定准确称取发酵饲料样品约0.5g,置于250mL三角瓶中,加入100mL蒸馏水,60℃水浴30min,过滤取40mL上清液,加入2~3滴酚酞指示剂,用标准氢氧化钠溶液滴定至终点。根据以下公式计算总酸含量:总酸(%)=[(V2-V1)×C×0.09008]/(M×0.4)×100式中:V1、V2为空白和试样滴定时氢氧化钠标准溶液体积(mL);M为样品质量(g);C为氢氧化钠标准溶液浓度(0.01mol/L)。
  乙酸的测定准确称取约2.5g发酵饲料样品,置于250mL三角瓶中,加50mL蒸馏水,滴加0.5mL酚酞指示液,用标准氢氧化钠溶液滴定至终点,溶液由无色变为粉红色,30s内不褪色。根据以下公式计算乙酸含量:乙酸(%)=[(V2-V1)×C×0.06005]/M×100式中:V1、V2为空白和试样滴定时氢氧化钠标准溶液体积(mL);M为样品质量(g);C为氢氧化钠标准溶液浓度(1mol/L)。
  丙酸的测定按照中华人民共和国国家标准《GB/T 17815—2018》的方法进行。pH值的测定将1g样品溶于10 mL蒸馏水中,6000 r/min 离心5min,测定上清液的pH值。乳酸的测定使用南京建成生物科技研究中心的酶学测定试剂盒。蛋白质分布检测利用SDS-PAGE法。
  1.4 发酵饲料的抑菌试验
  本试验采用的抑菌活性检测方法在平板扩散方法的基础上做了一些改进。具体步骤为:在平板内倒入约3mL培养基(琼脂含量为1.5%)作下层,待其凝固后放上3个无菌牛津杯。在5mL培养基(琼脂含量为0.8%,30~40℃)中加入100μL指示菌后倒入平板,待其冷却10min后,将牛津杯拔出,即可形成3个小孔。用移液枪在小孔中加样,每孔加入50μL样品,然后将平板置于37℃培养12~24h,观察小孔周围是否出现抑菌圈。抑菌圈的直径比加样孔=大至少1=mm才可以鉴定样品有抑菌活性。
  1.5 动物试验
  选取35日龄左右(10.0±0.56)kg三元仔猪300头,随机分成2组,每组6个重复,每个重复25头猪,以栏为单元。对照组仔猪饲喂大北农保育乐乳猪饲料,试验组仔猪饲喂添加10%发酵饲料的对照组饲料,试验期30d。
  1.6 数据统计与分析
  试验数据经Microsoft Excel 2013作初步处理,用 SPSS 22.0软件进行统计分析,试验结果以“平均值±标准差”表示,P<0.05为差异显著,P<0.01为差异极显著。
  2 结果与分析
  2.1 饲料发酵前后营养价值指标对比
  由表1可知,发酵后饲料中活菌数量大于5×106CFU/g,提示发酵菌株可以利用饲料中的营养物质进行增殖。饲料原料经发酵后,pH值由5.41下降到4.36,总酸则由0.78上升到2.95,乳酸和乙酸由未检出分别上升到19582.85和3936.13mg/kg。饲料粗蛋白含量由24.13%上升到25.35%,酸溶蛋白含量由4.79%上升到5.96%。同时,蛋白电泳结果表明,发酵后饲料中小肽种类明显增加(见图1)。

  由表2可知,饲料原料经发酵后,饲料中抗营养因子含量均显著下降(P<0.05),其中,大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白和胰蛋白酶抑制因子含量分别下降了70.2%、76.9%和79.9%。

  2.2 发酵饲料的抑菌效果
  由图2可知,发酵饲料对常见病原菌均有一定的抑制效果,对大肠杆菌K88、大肠杆菌K99、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径均超过10mm。

 

  2.3 发酵饲料对仔猪生长性能的影响
  由表3可知,试验组仔猪的日采食量较对照组略有提高,但差异不显著(P>0.05)。与对照组相比,试验组仔猪末重显著提高(P<0.05),日增重极显著提高(P<0.01),料重比和腹泻率显著降低(P<0.05),表明发酵饲料可以显著降低断奶仔猪腹泻率,同时显著改善生产性能。

  3 讨论
  本试验通过优化培养基中的碳源、氮源和无机盐等发酵组分,建立了一套低成本、高密度的发酵小试工艺,发酵液可达目标活菌数>1010CFU/mL,研究成果已获得国家发明专利授权ZL201410807046.4。本研究将这2株益生菌用于高效呼吸袋发酵,通过优化发酵参数,研制了一种乳仔猪专用功能性发酵饲料。本试验中,饲料经地衣芽孢杆菌8147和干酪乳杆菌8149组成的复合菌发酵后,粗蛋白含量明显提高,可能是因为微生物能将饲料原料中的蛋白质、非蛋白氮、培养基中的无机氮及抗营养因子等各种物质分解利用转化,合成自身高质量的菌体蛋白,使饲料中粗蛋白含量增加;也可能是因为在发酵过程中微生物生长代谢消耗了部分有机物,营养成分中的粗蛋白相对含量增加。任莉等报道,豆粕经发酵后pH值下降、气味酸香、色泽较好,且粗蛋白和粗脂肪含量均有一定程度的上升。Chi等报道,豆粕经解淀粉芽孢杆菌、乳酸菌、植物乳酸菌和啤酒酵母菌发酵后,粗蛋白含量分别增加了6.42%、0.95%、1.91%和5.61%。刘剑飞报道,豆粕经酿酒酵母、植物乳酸杆菌和枯草芽孢杆菌组成的混合菌发酵后,有机酸含量达到2.2%,干样pH值由6.89下降到5.32,粗蛋白含量高达53.5%。马文强等报道,豆粕经酿酒酵母菌、乳酸菌和枯草芽孢杆菌组成的混合菌发酵后,粗脂肪和粗蛋白含量分别提高了18.2%和13.5%。
  饲料原料经过发酵之后,经过了一系列的理化反应,复杂的大分子蛋白质会逐渐转变为小分子肽和游离氨基酸,同时产生大量营养丰富的菌体蛋白及代谢产物。陈洁梅等利用芽孢杆菌对豆粕进行固态发酵,发酵后样品中大豆肽含量从1.8%提高到29.5%,游离氨基酸含量从5.6增加到92.7mg/g。本研究中,发酵饲料中酸溶蛋白含量和小肽种类均明显增加,与上述研究结果一致。郑丽等绘制了发酵豆粕的X-衍射图,发现发酵可以显著提高豆粕蛋白中的β-折叠结构,而β-折叠结构的比例与大豆蛋白溶解度呈正相关。大豆肽因其聚合度小比大豆蛋白更容易吸收,且小肽之间的转运无竞争性抑制,转化利用率高,有利于动物蛋白质合成。
  生物发酵处理可消除或降低饲料原料中的某些抗营养因子,如抗原蛋白、胰蛋白酶抑制剂、植酸、凝集素等,改善动物对饲料的利用,提高动物的生产性能。研究表明,芽孢杆菌很好地去除饲料中的抗营养因子。解淀粉芽孢杆菌能降解豆粕中包括抗原蛋白在内的多种抗营养因子,利用枯草芽孢杆菌E20发酵豆粕,能去除部分抗原蛋白。刘海燕研究表明,乳酸菌发酵豆粕能显著降低抗原蛋白的含量。本研究中,饲料经发酵后大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白和胰蛋白酶抑制因子含量分别下降了70.2%、76.9%和79.9%,改善了饲料的营养价值。
  研究表明,生物发酵饲料能提高仔猪的采食量、生长性能和饲料利用率,降低腹泻率。胡新旭等利用枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌和酿酒酵母发酵生产的生物饲料饲喂9.5kg左右的仔猪,结果表明,与对照组相比,20%发酵饲料组仔猪日增重提高6.37%,料重比降低5.54%,腹泻率显著降低63.63%。肖轲采用乳酸菌发酵的全价料饲喂25kg左右的生长育肥猪,各组猪日采食量无显著差异,7.5%添加组猪的末重和日增重显著提高,料重比和腹泻率显著降低。本研究中,饲喂生物饲料仔猪的采食量有所上升,日增重极显著提高,料重比与腹泻率显著降低,与上述研究结果一致,表明地衣芽孢杆菌8147和干酪乳杆菌8149复合发酵饲料可以显著降低断奶仔猪腹泻率,显著提高生产性能。究其原因,饲料经生物发酵后理化性质发生了改变,小肽含量明显上升,显著改善仔猪对养分的消化率和饲料利用率,从而提高了各项生长性能指标。另外,饲料发酵过程中产生大量乳酸、乙酸、丙酸等有机酸,pH值明显下降,起到了酸化剂的作用,可刺激仔猪唾液的分泌并增进动物的食欲,而且有机酸具有独特的酸香味可提高饲料的适口性。饲料中的有机酸还能抑制肠道潜在病原菌增殖,改善肠道菌群平衡,降低腹泻率,进一步改善了动物的生长性能。
  4 结论
  利用地衣芽孢杆菌8147和干酪乳杆菌8149复合发酵生产生物饲料,其营养价值明显提升,抗营养因子含量显著下降,可以显著提高仔猪的生长性能。
  来源:饲料研究-猪营养
  作者:邓奕妮 邓莉萍 胡承镇 徐骏 温灿权 陆黎明 孙云章

文章来源:生物饲料工程研究中心     文章编辑:一米优讯     
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