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毛苕子绿汁发酵液发酵条件的优化研究



全 文 :谢的不足会损伤肠道免疫力(Ha等,2005)。 其主要的
调节物是来自脯氨酸氧化后的产物 H2O2,H2O2 对于
病原菌是有细胞毒性的,同时其也是一种信号分子。
3.4 支链氨基酸与免疫
饲喂断奶仔猪以缺乏支链氨基酸(亮氨酸、异亮
氨酸、缬氨酸)的饲粮时,会导致抗体滴度下降,但对
细胞免疫并不影响。 当亮氨酸处于临界缺乏状态时,
并未降低抗体滴度, 却增加了细胞毒素的活性。 Tis-
chler 等(1982)发现处于分解代谢状态的体外培养的
骨骼肌中的亮氨酸可以刺激蛋白质合成并抑制蛋白
质降解。此后,体内试验的研究发现在生理条件下,通
过口服或日粮补充的形式使幼鼠和新生仔猪血浆中
亮氨酸浓度升高的方法也会加强肌肉蛋白质的合成
(Escobar等,2005;2006)。 此外,亮氨酸还可以激活小
肠上皮细胞 mTOR 的信号途径(Ban 等,2004),但它
的功能性意义还未完全清楚。
4 结语
黏膜免疫系统构成了机体抵抗病原体入侵的第
一道免疫屏障,肠道黏膜免疫在断奶仔猪免疫中起着
重要作用,断奶仔猪任何日粮配方的设计需考虑胃肠
道的发育以及日粮和肠道正常菌群之间的相互作用
(Pluske等,2004)。 从动物营养和饲料科学的角度,研
究促进肠道黏膜免疫的营养物质并探讨其作用机理
具有重要意义。 因为消化、吸收过程和微生物对饲料
成分的处理在满足断奶仔猪维持需要、生长发育和胃
肠道健康方面有着重要的作用;而且从肠道免疫角度
解决断奶仔猪腹泻、日粮抗原过敏应该有其独特的效
果,完整有效的肠道保护体系可以保护上皮细胞的完
整性,促进养分吸收,有望进一步提高养分利用率。但
目前对断奶仔猪的肠黏膜免疫和营养调控还不深入,
也没有确定一套能反映断奶仔猪肠道黏膜免疫功能
的特异性指标。 这些都有待于进一步深入研究。
(参考文献 39篇,刊略,需者可函索)
(编辑:刘敏跃,lm- y@tom.com)
毛 苕 子 绿 汁 发 酵 液 发 酵 条 件 的 优 化 研 究
吴进东
吴进东,皖西学院化学与生命科学系,副教授,237012,安
徽省六安市。
收稿日期:2009-10-21
★ 2007年度安徽省教育厅高校青年教师资助计划“饲草及
农作物秸秆混合青贮模式优化研究”(2007jp1182)
摘 要 毛苕子(Vicia villosa Roth.)绿汁发酵液作为天然的青贮添加剂,可以提高青贮的品质。试
验选用 L9(34)正交表设计了三因素三水平的正交方案,研究毛苕子绿汁发酵液发酵条件优化模式。试
验因素为水草比例(A)、葡萄糖添加量(B)、氯化钠添加量(C)。结果表明:葡萄糖、氯化钠添加量对毛苕子
绿汁发酵液的乳酸菌含量、青贮饲料的 pH值、弗氏评分、氨态氮的影响显著;水草比例对上述指标影
响不显著。理论上可以认为:毛苕子绿汁发酵液的适宜发酵条件模式为 2: 1或 5: 1或 10: 1的水草
比例+2%或 5%葡萄糖+0.5%氯化钠,考虑到生产的实用性,推荐在生产中使用的优化模式为 10: 1的
水草比例+2%葡萄糖+0.5%氯化钠。
关键词 毛苕子;绿汁发酵液;发酵条件;优化研究
中图分类号 S816.32
随着农村产业结构的调整,畜牧业在农村蓬勃发
展起来,作为冬春季青绿饲料的青贮饲料调制越来越
受重视。 但由于农民缺少青贮调制技术,加之农村的
很多青贮原料为豆科饲草和农作物秸秆,水溶性碳水
化合物含量少 、缓冲能较高 ,乳酸菌数量少 ,采用常
规青贮技术很难调制优质青贮饲料 [1-2]。 绿汁发酵液
(Previously Fermented Juice,PFJ)是近年研制出的一种
青贮添加剂。 它的最大特点是经济环保,制作工艺流
程简单、生产成本低,青贮效果显著,易于推广[3-5]。研究
表明:不同的条件下制作的 PFJ 效果可能不同,使其应
用受到限制。 但如何提高改善 PFJ的发酵品质, 以提
高其添加应用效果的研究报道很少。为了更有效地利
用 PFJ,试验通过在毛苕子 (Vicia villosa Roth.)青贮原
料中添加不同条件下制作的 PFJ, 研究其对毛苕子青
贮发酵品质的影响,优化出 PFJ 发酵条件(水草比例、
葡萄糖添加剂、氯化钠添加剂)的适宜模式,从而充分
利用农村丰富的饲料作物,扩大青贮原料来源,提高青
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
试 验 研 究《饲料工业》·2010年第 31卷第 1期
17
贮饲料品质,为畜牧业的发展、农民的增收做出贡献。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验所用毛苕子为第一茬初花期,收割时含水量
较高,收后晾晒 2 h,使水分减少到 75%左右,再进行
青贮。青贮原料清洁新鲜、无泥土夹杂,剔除过于枯老以
及霉变的部分。 青贮原料各组成的营养成分见表1。
表 1 毛苕子青贮原料的营养成分(%)
25.42±2.1
干物质
占干物质
粗蛋白
23.38±2.7
粗脂肪
5.88±0.7
粗灰分
7.43±0.8
粗纤维
22.01±1.3
无氮浸出物
41.38±5.9
1.2 试验设计
试验采用 L9(34)正交表设计三因素三水平三重复
的正交试验,绿汁发酵液发酵条件模式试验因素水平
见表 2。 将毛苕子切碎至 1 cm放入榨汁机,加入相应
重量蒸馏水,粉碎榨汁后浸泡 30 min,用双层纱布过
滤至容器中。水草比例指新鲜毛苕子和所加蒸馏水的
质量比,按试验设计加入不同比例的葡萄糖、氯化钠,
比例为葡萄糖、氯化钠和绿汁发酵液质量之比,摇匀,
分别装入玻璃瓶, 添加食用白米醋调节 pH 值至 4.2,
密封,于 30 ℃避光发酵 48 h。2007年 4月 28日,将毛
苕子用镰刀收割, 用铡刀切成理论长度为 1 cm 的短
段,均匀加入不同绿汁发酵液进行青贮试验。 装入塑
料食品袋内,每袋约 1 000 g,抽真空,密封,每个青贮
处理作 3袋,共 27袋。 贮藏 60 d。
表 2 绿汁发酵液发酵条件模式的优化研究试验
因素
1
2
3
组别
水草比例(A)
2: 1
5: 1
10: 1
葡萄糖(B)
0
2%
5%
氯化钠(C)
0
0.5%
1%
1.3 测定项目与方法
1.3.1 实验室评定
绿汁发酵液中的乳酸菌数:采用 MRS 培养基 ,
平板涂布,30 ℃有氧培养 48 h,计数菌落形成单位
(Colony Forming-Unit,CFU), 并计算乳酸菌菌落形成
单位的对数(lgCFU)[6]。
青贮料指标:取青贮料样品 20 g,加入 180 ml 蒸
馏水,搅拌均匀,静置 24 h,用 PHS-3C 酸度计测定青
贮料浸出液的 pH 值 [7];乳酸(LA)含量测定是用钨酸、
硫酸铜和氢氧化钙处理后,用比色法测定乳酸含量 [8];
用 SQ206 气相色谱仪测定浸出液的挥发性脂肪酸
(VFA)、乙酸(AA)、丁酸(BA)的含量 [9],并用弗氏(Fleig)
评分法评分 [10];氨态氮(NH3-N)和粗蛋白质(CP)的含量
用凯氏定氮法测定。
1.3.2 青贮料感官鉴定
青贮饲料感官评定标准参照我国 1996 年农业部
下发的《青贮饲料质量评定标准》[11]。
1.4 数据处理
用 SPSS12.0 和正交设计助手统计软件进行方差
分析和多重比较。
2 结果与分析
2.1 实验室鉴定(见表 3)
2.1.1 不同处理对绿汁发酵液中的乳酸菌数影响
青贮效果的好坏与作为青贮添加剂的绿汁发酵
液本身乳酸菌数量有着密切的关系。试验中乳酸菌数
量以乳酸菌菌落形成单位的对数(lgCFU)表示。 由表 3
的 lgCFU 值进行极差分析,算出各因素的极差得:RA、
RB、RC分别为 0.02、0.63、0.36,而空列极差 RD为 0.07。
得:A、B、C 三因素及用于估计误差的空列 D 对 lgCFU
值的影响大小为 B>C>D>A。 将 A 因素影响归于误差
项进行方差分析得:因素 B内不同水平间 lgCFU 值差
异极显著(F=214.29>F2,4,0.01=18.00,P<0.01),多重比较各
水平平均数 B3、B2差异不显著, 二者均显著大于 B1;
因素 C内不同水平间 lgCFU 值差异极显著(F=69.43>
F2,4,0.01=18.00,P<0.01),其各水平平均数 C1、C3差异不
显著,二者均小于 C2;而因素 A 内不同水平间 lgCFU
值差异不显著 (P>0.05);直观看 ,试验各处理中以
A1B2C2、A3B3C2为优;综合评价最优绿汁发酵液发酵模
式应为 A1-3B2-3C2。
2.1.2 添加不同处理绿汁发酵液对青贮饲料 pH 值的
影响
青贮饲料 pH值的高低反映其发酵品质, 优良青
贮饲料的 pH值应在 4.2以下。由表 3的 pH值可以直
观发现,除处理 7 的 pH 值在 4.2 以上,其它处理的 pH
值都在 4.2以下,达到优良标准。 进一步对 pH 值进行
极差分析 , 算出各因素的极差得 :RA、RB、RC 分别为
0.02、0.35、0.22, 而空列极差 RD为 0.03。 得:A、B、C三
因素及用于估计误差的空列 D 对 pH 值的影响大小
为 B>C>D>A。 将 A 因素影响归于误差项进行方差分
析得:各因素对 pH 值的影响与 2.11 节中对乳酸菌数
影响密切相关。 因素 B内不同水平间 pH值差异极显
著(F=151.33>F2,4,0.01=18.00,P<0.01),多重比较各水平平
均数 B3、B2差异不显著,二者均显著小于 B1;因素 C 内
不同水平间 pH 值差异极显著 (F=54.00>F2,4,0.01=18.00,
试 验 研 究 吴进东:毛苕子绿汁发酵液发酵条件的优化研究
18
P<0.01),其各水平平均数 C1、C3差异不显著,二者均显
著大于 C2; 而因素 A内不同水平间 pH值差异不显著
(P>0.05);直观看 ,试验各处理中也以 A1B2C2、A3B3C2 为
优;综合评价最优绿汁发酵液发酵模式应为 A1-3B2-3C2。
2.1.3 添加不同处理绿汁发酵液对青贮饲料有机酸
含量的影响
在各种有机酸中,乳酸、乙酸和丁酸含量是衡量
青贮饲料品质的三个重要指标。 乳酸是由乳酸菌发酵
产生,一般来说乳酸含量越高青贮品质越好。 乙酸是
一种挥发性有机酸,是大肠杆菌等发酵糖分的主要产
物,主要产生在发酵初期。 丁酸,也是一种挥发性有机
酸,具有难闻的气味,使青贮料发臭,降低营养价值,一
般在青贮后期由酪酸菌发酵产生, 发生丁酸发酵的饲
料,青贮品质较差。 有机酸构成可以反映青贮发酵过
程的好坏。 该指标可以采用世界通用的修订后的弗氏
评分法进行评分。 由表 3的弗氏评分可以直观算出各
因素的极差得:RA、RB、RC分别为 1.00、11.00、5.67,而空
列极差 RD为 0.34。 通过极差分析得:A、B、C三因素及
用于估计误差的空列 D 对弗氏评分的影响大小为 B>
C>A>D,因此,不能将 A因素影响归于误差项,以空列 D
估计误差进行方差分析得: 因素 A内不同水平间弗氏
评分差异不显著(F=7.01<F2,2,0.05=19.00,P>0.05);而因素
B 内不同水平间弗氏评分差异极显著 (F=950.00>
F2,2,0.01=39.00,P<0.01), 多重比较各水平平均数 B3、B2差
异不显著,二者均显著大于 B1;因素 C内不同水平间弗
氏评分差异极显著 (F=259.26>F2,2,0.01=39.00,P<0.01),其
各水平平均数 C1、C3差异不显著,二者均显著小于 C2。
直观看,试验各处理中也以 A1B2C2、A3B3C2为优;综合
评价最优绿汁发酵液发酵模式应为 A1-3B2-3C2。 同时由
表 4 得:各处理的丁酸占总酸比值差异不显著;而乳
酸占总酸比值和乙酸占总酸比值差异显著。
2.1.4 添加不同处理绿汁发酵液对青贮饲料氨态氮/
总氮(NH3-N/TN)的影响
氨态氮与总氮的质量比,反映了青贮饲料中蛋白
质和氨基酸分解的程度,因为正常青贮料中蛋白质只
分解至氨基酸,氨存在则表示有腐败现象,该值越大
说明蛋白质和氨基酸分解越多,意味着青贮饲料品质
不佳[10]。 由表 3的 NH3-N/TN 可以直观对其进行极差
分析, 算出各因素的极差得:RA、RB、RC分别为 0.80、
7.00、3.97,而空列极差 RD为 1.17。 得:A、B、C 三因素
项目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
PFJ 中 lgCFU
K1
K2
K3
R
pH值
K1
K2
K3
R
弗氏评分
K1
K2
K3
R
NH3-N/TN(%)
K1
K2
K3
R
A
1
1
1
2
2
2
3
3
3
8.36
8.38
8.38
0.02
3.93
3.95
3.95
0.02
88.00
87.33
87.00
1.00
8.30
8.27
7.50
0.80
pH值
4.18
3.70
3.90
4.05
3.91
3.88
4.27
3.91
3.68
NH3-N/TN(%)
14.4
3.9
6.6
9.6
8.6
6.6
13.2
6.3
3.0
B
1
2
3
1
2
3
1
2
3
7.97
8.56
8.60
0.63
4.17
3.84
3.82
0.35
80.67
90.00
91.67
11.00
12.40
6.27
5.40
7.00
C
1
2
3
2
3
1
3
1
2
8.27
8.61
8.25
0.36
3.99
3.81
4.03
0.22
86.00
91.00
85.33
5.67
9.10
5.50
9.47
3.97
D
1
2
3
3
1
2
2
3
1
8.34
8.37
8.41
0.07
3.92
3.95
3.95
0.03
87.67
87.33
87.33
0.34
8.67
7.90
7.50
1.17
PFJ 中 lgCFU
7.82
8.78
8.49
8.24
8.41
8.50
7.84
8.49
8.80
弗氏评分
80
94
90
84
88
90
78
88
95
表 3 L9(34)正交表和绿汁发酵液及青贮料的正交试验结果
试 验 研 究吴进东:毛苕子绿汁发酵液发酵条件的优化研究
19
感官鉴定
酸香可口,无丁酸臭味;茎叶结构保存良好;色泽近原色,青绿
酸香可口,无丁酸臭味;茎叶结构保存良好;色泽近原色,青绿
酸香可口,无丁酸臭味;茎叶结构保存良好;色泽近原色,青绿
酸香可口,无丁酸臭味;茎叶结构保存良好;色泽近原色,青绿
酸香可口,无丁酸臭味;茎叶结构保存良好;色泽近原色,黄绿
酸香可口,无丁酸臭味;茎叶结构保存良好;色泽近原色,青绿
酸味稍淡,稍微丁酸味;茎叶结构保存良好;色泽近原色,黄绿
酸香可口,无丁酸臭味;茎叶结构保存良好;色泽近原色,青绿
酸香可口,无丁酸臭味;茎叶结构保存良好;色泽近原色,青绿
处理
1
2
3
4
5
6
7
8
9
评级
优良
优良
优良
优良
优良
优良
中等
优良
优良
乳酸/总酸(%)
70
79
76
74
76
76
68
76
80
乙酸/总酸(%)
37
26
31
37
34
31
38
34
25
丁酸/总酸(%)
1.8
0
0
1.2
0
0
1.5
0
0
表 4 正交试验感官鉴定及有机酸质量分数结果
及用于估计误差的空列 D 对氨态氮/总氮的影响大小
为 B>C>D>A。 将 A 因素影响归于误差项进行方差分
析得: 因素 B 内不同水平间氨态氮/总氮差异极显著
(F=52.35>F2,4,0.01=18.00,P<0.01),多重比较各水平平均数
B3、B2差异不显著,二者均显著小于 B1;因素 C 内不同
水平间氨态氮/总氮差异显著 (F=17.27>F2,4,0.05=6.49,P<
0.05),其各水平平均数 C1、C3差异不显著,二者均显著
大于 C2;而因素 A内不同水平间 pH值差异不显著(P>
0.05);优化所得绿汁发酵液发酵模式为 A1-3B1-3C2。
2.2 青贮料的感官鉴定结果
感官评定参照我国 1996年农业部下发的 《青贮
饲料质量评定标准》,综合青贮饲料嗅觉、结构、色泽
三项得分给出评定结果见表 4。 除了处理 A3B1C3 为
“中等”等级,其它各处理均为“优良”等级。综合分析,
各添加剂处理均显著提高了青贮饲料品质,和实验室
评定结论基本一致。
3 结论与讨论
3.1 试验表明:葡萄糖、氯化钠添加量对毛苕子绿汁
发酵液的乳酸菌含量、青贮饲料的 pH 值、弗氏评分、
氨态氮的影响显著; 葡萄糖最佳添加量为 2%或 5%;
氯化钠最佳添加量为 0.5%。 水草比例对上述指标影
响不显著。 理论上可以认为:毛苕子绿汁发酵液的适
宜发酵条件模式为 2: 1 或 5: 1 或 10: 1 的水草比
例+2%或 5%的葡萄糖添加量+0.5%的氯化钠添加量;
考虑到生产的实用性,推荐在生产中使用的优化模式
为 10: 1的水草比例+2%的葡萄糖添加量+0.5%的氯
化钠添加量。 这说明稀释 2~10倍绿汁发酵液均可为
发酵过程提供有效活菌种,促进发酵,在生产中能够
一样发挥其促进乳酸发酵,显著改善青贮发酵品质的
作用;添加 2%葡萄糖就可以促进绿汁发酵液发酵,抑
制了有害微生物对蛋白质的分解作用,提高了毛苕子
绿汁发酵液的效果;添加适量氯化钠(0.5%)可以抑制
有害微生物,提高发酵品质,但是高的氯化钠(1%)添
加量对有害细菌的抑制同时也对乳酸菌菌系抑制,导
致乳酸产生减少,pH 值终值较高,有害微生物受到的
抑制作用有限, 导致绿汁发酵液中的乳酸菌含量减
少,而氨态氮含量增多。
3.2 试验只选择了 3 个绿汁发酵液发酵条件, 水平
只设 3个,无法准确建立各指标和绿汁发酵液发酵条
件模式之间的更精确的关系。如要得到更精确的最适
绿汁发酵液发酵条件则需增加试验因素和水平。另外
如有可能,应延长试验时间再结合动物试验来综合评
判青贮饲料的适口性、消化率等指标,以使评定结果
更为客观准确,为今后农作物青贮技术提供科学依据。
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试 验 研 究 吴进东:毛苕子绿汁发酵液发酵条件的优化研究
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