白酒糟发酵条件的探索和发酵对营养成分的改善

2017-07-15 08:54:33      点击:

导读

随着养殖业在中国的迅速发展,饲料工业也随之兴起并快速发展。饲料资源短缺引发了饲料原料价格不断上涨,饲养成本大大提高,利润空间越来越小。于是,很多养殖大户把目光投向了低成本且来源广泛的工业下脚料—— 白酒糟,作为饲料替代品。

现今,发酵工艺在食品加工、酿造、农产品深加工等领域已获得较好的成效,在微生物肥料、酶制剂、饲料、秸秆转化和肉牛生产中取得了非常可观的经济和社会效益。因此,发酵工艺在养殖业中的长足发展将不容忽视。为了进一步挖掘白酒糟在畜禽养殖中的应用潜能,本试验就白酒糟发酵条件和发酵对营养成分的改善进行了实验室论证研究。

1材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料

白酒糟。

1.1.2 菌种

枯草芽孢杆菌、酵母茵、根霉菌,或直接采用市场产品“99全能饲料发酵剂”。

1.1.3 发酵辅料

麦麸、尿素、玉米粉、磷酸二氢钾等,于当地市场上购买。

1.1.4 实验仪器

光学显微镜,分析天平,凯氏定氨仪,索氏提取器,恒温培养箱和烘箱,高温电炉,粉碎机,移液管,滴定管,锥形瓶,方盘,烧杯,容量瓶,漏斗,移液管架等。

1.1.5 试剂及药品

98%浓硫酸,40%和2.5%氢氧化钠溶液,2%硼酸溶液,38%浓硝酸,10%硫酸铜溶液,盐酸标准溶液,混合指示剂,矾钼酸铵显色剂,磷标准溶液,硫酸铜+硫酸钾混合催化剂等。

1.2 试验方法

1.2.1 培养基的种类及配制

一级培养基:5%营养琼脂溶液经高压灭菌后,取出,趁热分装到试管中,平放形成斜面,经冷凝后形成斜面固体培养基。二级培养基:将5%麦麸、2%玉米粉、0.1%葡萄糖、0.5%磷酸氢二钾、0.5%氯化钠、0.1%硫酸镁、0.5%蛋白胨、1%牛肉膏混合均匀后, 分装到锥形瓶,于115~121℃高压锅中灭菌20min,取出冷却,在无菌操作台上接种。

1.2.2 菌种的培养

一级培养基的培养:在无菌操作台上接种好枯草芽孢杆菌后,放入已调温至37 的恒温培养箱中培养24h,取出放在0~4℃冰箱中保存。二级培养基的培养:在无菌操作台上接种好细菌后,摇匀,再放入已调温至37℃的恒温培养箱中培养,隔一段时间涂片观察,当芽孢杆菌长势较好,并且芽孢生成率在90%以上时,即可取出使用。

1.2.3 发酵预处理(试探性发酵)

试探性发酵主要研究枯草芽孢杆菌对氮源的固定作用及其对无机氨源的转化效率,预测发酵所能取得的成果,从而制定下一步发酵实验方案,并初步探索尿素的添加量,充分发酵所需的时间范围, 以及发酵成熟与否的感官判定等,为正式实验提供依据。预处理分组情况见表1。

方法:将混合均匀的样品均匀平铺在方盘中,放入恒温箱培养,每隔6h左右翻动一次,发酵初始温度为28℃ ,每隔2h升温0.5℃ ,直至温度升至32℃恒温,取样观察36h、48h、60h、72h时间点上芽孢杆菌的长势及芽孢出生率,确定最佳发酵时间,并根据菌体发育程度来确定尿素是否能为菌体正常生长提供足够的氮源,从而调整其添加量 。

1.2.4 发酵处理

根据预试验结果进行试验分组,分组情况见表2。将混合均匀的样品均匀铺在方盘中,放入恒温箱培养,每隔6h左右翻动一次婀,发酵初始温度为28℃ ,每隔2h升温0.5℃ ,直至温度升至32℃恒温,取样观察36h、48h、60h、72h时间点的水分及粗蛋白率、不同气味变化及芽孢出生率、营养成分含量。

2结果

2.1 预发酵结果

在发酵后36h,各组酒糟颜色变深,芽孢生成率为20%左右;在发酵后48h,开始有微酱香味,但伴有氨气味,芽孢生成率为45%~50%,菌体瘦小,发育不良:在发酵后64h,酱香味中氨气味更为浓重,涂片检查,芽孢生成率在90%一94%,但菌体依然瘦小,发育不良:发酵后72 h,氨气味比酱香味浓,涂片观察,芽孢生成率在82%左右,趋于退化。

氨气味产生的原因可能是因原料中氮源不足,具体原因还要结合实验室测得的数据论证,从而确定尿素添加量。根据发酵不同时间段观察芽孢的生成率,初步确定最佳发酵时间为64h,但最佳温度还需进一步探寻,发酵起始温度确定为28℃。

2.2 发酵试验结果

2.2.1 水分及粗蛋白百分率试验

结果见表3。发酵后水分比发酵前平均下降约7个百分点,水分经发酵后有所下降;发酵后粗蛋白(CP)比发酵前平均提高约1个百分点,粗蛋白经发酵后有所提高,但效果不明显。结合显微镜观察来看,致使发酵效果不明显的最重要因素为氮源不足,可把尿素添加量从1.5%

提高至2%。

2.2.2 不同时间点的气味变化及芽孢出生率

结果见表4。和试探性发酵相比,活化酵母比未活化酵母的发酵效果好,尿素添加到2%后,芽孢杆菌长势好,芽孢出生率高。

2.2.3 营养成分含量分析

结果见表5。添加尿素后,饲料粗蛋白提高较多,经过发酵,真蛋白提高了约5个百分点。比较发酵前后可知,白酒糟在发酵后的粗蛋白水平比发酵前有显著提高(P<0.05),真蛋白水平也有显著提高(P<0.05),且真蛋白比率都在71%以上,达到了预期效果,发酵取得成功。

3讨 论

综上所述,我们得出发酵最适条件为:

(1)麸皮5%(作用:调节水分,为芽孢杆菌的生长提供部分糖分等)、尿素2%、磷酸二氢钾0.2%、根酶0.5%、活化酵母0.2%、酒曲2%、芽孢(实验室培育);

(2)发酵最佳时间为64h,少于64h,发酵不充分,芽孢生成率低,超过64h,则很容易产生氨气味,影响嗅觉且芽孢活性降低;

(3)活化酵母比未活化酵母的发酵效果要好,酵母和芽孢杆菌同时用于发酵可促进发酵,两者有协同作用;

(4)发酵中氨源不足易产生氨气味,且芽孢杆菌长势不良,芽孢出生率低下;

(5)发酵的水分含量在65%左右为宜,即手捏成团、放开则呈松散状;

(6)发酵起始温度为28℃ ,每隔2 h升温0.5℃ ,至32℃恒温,且每隔6h左右翻动一次。

4结 论

4.1 结果分析

本试验证明,在32℃恒温条件下对白酒糟进行发酵处理,粗蛋白和真蛋白水平比发酵前有显著的提高,酵母活化比未活化的效果更佳。发酵处理后的白酒糟,粗蛋白含量从12%左右提高至20%左右,真蛋白含量也提高至17%左右,真蛋白比率更达到71%以上。因此,经本发酵工艺所取得的产品是具有精饲料功能的高蛋白生物活性饲料,除了有较高的真蛋白和粗蛋白含量外,还具有较高的根酶活性和芽孢杆菌茵体活性。有资料显示:枯草芽孢杆菌用于养殖生产对动物有促生长作用。所以,发酵酒糟是理想的蛋白饲料和能量饲料的替代品,饲料安全性没问题,产品能直接饲养畜禽,经配合加工,也可用于其他养殖。

4.2 发酵工艺优势分析

在掌握发酵条件的基础上,我们还研究了固体发酵技术的优缺点,并在现代固体发酵技术的基础上,改良成适于白酒糟发酵的新生产工艺。发酵工艺经探索改良后,生产效率高,发酵条件易于控制,培养基单纯,发酵原料成本较低,基质前处理液体少,易于操作,能耗低,无污染,是目前糟渣发酵较为先进的方法,具有节能、省工、投资少、产量高等优点,便于推广使用。

4.3 产品应用注意事项

发酵白酒糟若用于全价颗粒饲料的配合上,则应考虑饲料生产加工中所产生的热量对枯草芽孢杆菌、酵母菌和根霉菌等有益微生物活性的影响。此外酒糟来源于谷物,黄曲霉含量不稳定,长期摄入小剂量的黄曲霉毒素会造成慢性中毒,出现动物生长发育迟缓,体重减轻,母畜不孕或产仔少等系列情况。

相关链接:

99全能饲料发酵剂——更轻易成功的生物饲料发酵剂,简单好用的中草药发酵剂

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