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導(dǎo)讀

纖維具有潤(rùn)便、治療肥胖、調(diào)節(jié)血糖、降低血膽固醇水平、預(yù)防高血壓等作用。麩皮的主要成分是粗纖維，包括纖維素、半纖維素、多戊糖及鑲嵌物質(zhì)等，而粗纖維不容易被動(dòng)物吸收利用，且多含有各種毒素，因而限制了麩皮在飼料中的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的纖維制備工藝是以小麥麩皮為原料，采用酶-化學(xué)法或單純的酶法來(lái)制備，用酶法和化學(xué)法制備的工藝比較簡(jiǎn)單，成本也低廉，但是反復(fù)水浸泡沖洗和頻繁熱處理會(huì)明顯減少纖維產(chǎn)品的持水力和溶脹性，且溶劑處理導(dǎo)致幾乎100％水溶性纖維素、50％~60％半纖維素和10％~30％纖維素被溶解而損失。而采用發(fā)酵劑發(fā)酵膳食纖維，條件溫和且具有很強(qiáng)的連續(xù)性。能夠使得整個(gè)工藝過(guò)程的損耗率大大降低，對(duì)環(huán)境污染較小。發(fā)酵中采用的菌種均為純菌，此合成工藝簡(jiǎn)單，具有一定的工業(yè)應(yīng)用前景。

本研究對(duì)纖維產(chǎn)品麩皮微生物發(fā)酵前后的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行對(duì)比研究，探討發(fā)酵前后粗蛋白質(zhì)、小肽等蛋白質(zhì)相關(guān)指標(biāo)，還原糖指標(biāo)，pH，L-乳酸、總揮發(fā)性脂肪酸(VFA)等酸指標(biāo)，粗纖維、中性洗滌纖維與酸性洗滌纖維等纖維指標(biāo)。乳酸菌、酵母菌、芽孢菌、霉菌等微生物指標(biāo)，黃曲霉毒素、嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮等毒素指標(biāo)的變化，以及產(chǎn)品存放3個(gè)月后是否穩(wěn)定，為纖維酵解產(chǎn)品在飼料中的開(kāi)發(fā)利用提供參考。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試發(fā)酵劑

纖維發(fā)酵劑(GY fiber fermentation agent)，主要成分是：高活性復(fù)合乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌及增值培養(yǎng)基，活菌總數(shù)≥5x108cfu/g。

1.1.2 供試麩皮

細(xì)麩皮。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

某研發(fā)中心固體發(fā)酵實(shí)驗(yàn)室。

1.3 試驗(yàn)方案

1000 kg麩皮+5 kg麩皮發(fā)酵劑+420 kg水，水溫控制為35~40℃，攪拌機(jī)內(nèi)混合均勻后，分裝于干凈雙層密封袋內(nèi)，25 kg/袋，37℃恒溫厭氧發(fā)酵72 h，60℃烘干后粉碎，制備纖維酵解產(chǎn)品，即為產(chǎn)品-1。產(chǎn)品-1室溫存放3月，即為產(chǎn)品-2。產(chǎn)品-3來(lái)自海陽(yáng)，為市售纖維酵解產(chǎn)品，主要成分是：發(fā)酵麩皮、乳酸菌、酵母菌、芽孢菌等。對(duì)供試產(chǎn)品1、2和3進(jìn)行系列指標(biāo)測(cè)定與比較。以對(duì)纖維產(chǎn)品經(jīng)微生物發(fā)酵前后的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與穩(wěn)定性進(jìn)行研究。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 蛋白質(zhì)與小肽指標(biāo)

粗蛋白質(zhì)：按照國(guó)標(biāo)飼料中粗蛋白質(zhì)測(cè)定方法(GBT 6432-94)，采用凱氏定氮法測(cè)定。

小肽：按照國(guó)標(biāo)大豆肽粉測(cè)定方法(GBT 22492-2008)，采用三氯乙酸TCA-凱氏定氮法測(cè)定。

1.4.2 pH與還原糖指標(biāo)

pH：取10 g樣品(精確到0.001 g)，加50 mL蒸餾水，混合后靜置15 min，用PHS-3C型pH計(jì)測(cè)定。

還原糖：樣品離心，取上清液，將其稀釋至相應(yīng)倍數(shù)，取待測(cè)液2.0 mL加2.0 mL的DNS試劑充分搖勻，置沸水浴中煮沸10 min。迅速冷卻至室溫，蒸餾水定容至15 mL，充分混勻。用水作空白對(duì)照，在550 nm波長(zhǎng)下測(cè)其吸光度。控制吸光度在0.2～0.3。計(jì)算其還原糖總量，根據(jù)試驗(yàn)中酶添加量的不同，各添加梯度的還原糖總量減去空白組的還原糖量為還原糖增量。計(jì)算公式如下：

C/(mg/mL)=(AX+B)xN/MxNl；

式中：AX+B為葡萄糖標(biāo)曲mg；N為測(cè)定時(shí)稀釋倍數(shù)；M為飼料絕干物質(zhì)質(zhì)量，g；N1為體外酶解液總體積，mL；

1.4.3 酸相關(guān)指標(biāo)

L-乳酸：取1 g樣品(精確到0.001 g)，加水100 mL，常溫磁力攪拌1 h，10000 r/min離心10 min，取上清，利用SBA生物傳感器。測(cè)定L-乳酸含量。

VFA：揮發(fā)性短鏈脂肪酸，利用氣相色譜(FPLC)，分別測(cè)定乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸含量，這些酸的總和為總VFA。

1.4.4 微生物相關(guān)指標(biāo)

乳酸菌：按照企標(biāo)-益生源嗜酸乳桿菌企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/370783YSY 013-2014，采用傾注法，利用MRS培養(yǎng)基測(cè)定。

酵母菌：按照企標(biāo)-益生源釀酒酵母企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/370783YSY 014-2014，采用涂布法，利用YPD培養(yǎng)基測(cè)定。

芽孢菌：按照國(guó)標(biāo)-飼用微生物制劑中枯草芽孢桿菌的檢測(cè)GBT 26428-2010，采用涂布法，利用NA培養(yǎng)基測(cè)定。

霉菌：按照國(guó)標(biāo)-食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、食品微生物學(xué)檢驗(yàn)、霉菌和酵母計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)GBT 4789.15-2010，采用傾注法，利用孟加拉紅培養(yǎng)基測(cè)定。

1.4.5 毒素相關(guān)指標(biāo)

黃曲霉毒素B1：按照國(guó)標(biāo)-飼料中黃曲霉毒素B1的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，采用酶聯(lián)免疫吸附法GBT 17480-2008，測(cè)定黃曲霉毒素B1含量。

嘔吐毒素：按照國(guó)標(biāo)-飼料中嘔吐毒素的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，采用酶聯(lián)免疫吸附法GBT 17480-2008，測(cè)定嘔吐毒素含量。

玉米赤霉烯酮：按照國(guó)標(biāo)-谷物中玉米赤霉烯酮的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，采用酶聯(lián)免疫吸附法GB/T5009.209-2008，測(cè)定玉米赤霉烯酮含量。

1.4.6 纖維素相關(guān)指標(biāo)

粗纖維：按照國(guó)標(biāo)-飼料中粗纖維含量測(cè)定GBT 6434-2006，參照山農(nóng)發(fā)明專利201510093918.X和201510096780.9，采用特殊材料制作的篩網(wǎng)袋測(cè)定粗纖維。

中性洗滌纖維：按照國(guó)標(biāo)-飼料中中性洗滌纖維的測(cè)定GBT 20806-2006，參照山農(nóng)發(fā)明專利201510093918.X和201510096780.9，采用特殊材料制作的篩網(wǎng)袋測(cè)定中性洗滌纖維。

酸性洗滌纖維：按照國(guó)標(biāo)-飼料中酸性洗滌纖維的測(cè)定NYT 1459-2007，參照山農(nóng)發(fā)明專利201510093918.X和201510096780.9，采用特殊材料制作的篩網(wǎng)袋測(cè)定酸性洗滌纖維。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

所有指標(biāo)測(cè)定3個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)結(jié)果均采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。利用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，顯著性水平為P<0.05。

2結(jié)果及分析

2.1 粗蛋白質(zhì)與小肽指標(biāo)比較

圖1顯示，經(jīng)微生物發(fā)酵制備的纖維酵解產(chǎn)品-1與原料相比，粗蛋白質(zhì)與小肽含量分別顯著提升11.8％和3.6倍(P<0.05)，也都顯著高于產(chǎn)品-3(P<0.05)。室溫存放過(guò)程中，水分逐漸減少，產(chǎn)品-2的粗蛋白質(zhì)含量在3個(gè)月后，顯著高于產(chǎn)品-1(P<0.05)。室溫存放過(guò)程中，小肽類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)逐漸被殘存的微生物消耗利用，3個(gè)月后，產(chǎn)品-2的小肽含量顯著低于產(chǎn)品-1（P<0.05）。

2.2 pH與還原糖指標(biāo)比較

纖維產(chǎn)品發(fā)酵前后DH與還原糖含量比較結(jié)果如圖2所示。結(jié)果表明，經(jīng)微生物發(fā)酵制備的膳食纖維產(chǎn)品-1，pH降低26.2％，顯著低于原料產(chǎn)品-3(P<0.05)。室溫存放過(guò)程中，殘存微生物持續(xù)發(fā)酵導(dǎo)致酸不斷產(chǎn)生，pH逐漸降低，3個(gè)月后，產(chǎn)品-2的pH顯著低于產(chǎn)品-1(P<0.05)。經(jīng)微生物發(fā)酵制備的膳食纖維產(chǎn)品-1，還原糖提升3.1倍，顯著高于原料產(chǎn)品-3(P<0.05)。室溫存放過(guò)程中，還原糖類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)逐漸被殘存的微生物消耗利用，3個(gè)月后，產(chǎn)品-2的還原糖含量顯著低于產(chǎn)品-1(P<0.05)。

2.3 酸相關(guān)指標(biāo)比較

纖維產(chǎn)品發(fā)酵前后L-乳酸與VFA含量比較結(jié)果如圖3所示。結(jié)果表明，經(jīng)微生物發(fā)酵制備的膳食纖維產(chǎn)品-1。L-乳酸含量提升49倍，顯著低高于原料產(chǎn)品-3(P<0.05)。室溫存放過(guò)程中，產(chǎn)品-2的L-乳酸卻并未持續(xù)增加，而是減少．并與產(chǎn)品-1的差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。此外，經(jīng)微生物發(fā)酵制備的膳食纖維產(chǎn)品-1，VFA含量提升2.9倍，顯著高于原料(P<0.05)，也顯著高于產(chǎn)品-3(P<0.05)。室溫存放過(guò)程中，殘存微生物持續(xù)發(fā)酵導(dǎo)致酸不斷產(chǎn)生，總酸逐漸升高，3個(gè)月后，產(chǎn)品-2的總VFA含量顯著高于產(chǎn)品-1（P<0.05）。

2.4 微生物相關(guān)指標(biāo)比較

纖維產(chǎn)品發(fā)酵前后乳酸菌菌量比較結(jié)果如圖4所示。結(jié)果表明，經(jīng)微生物發(fā)酵制備的膳食纖維產(chǎn)品-1，乳酸菌菌量提升164614倍，顯著高于原料(P<0.05)，也顯著高于產(chǎn)品-3(P<0.05)。室溫存放過(guò)程中，乳酸菌部分死亡，3個(gè)月后，產(chǎn)品-2的乳酸菌菌量顯著低于產(chǎn)品-1(P<0.05)。

纖維產(chǎn)品發(fā)酵前后酵母菌菌量比較結(jié)果如圖5所示。結(jié)果表明，經(jīng)微生物發(fā)酵制備的膳食纖維產(chǎn)品-1，酵母菌菌量提升100000倍，顯著高于原料(P<0.05)，也顯著高于產(chǎn)品-3(P<0.05)。室溫存放過(guò)程中，殘存氧氣逐漸耗盡，兼性好氧的酵母菌大量死亡，3個(gè)月后，產(chǎn)品-2的酵母菌菌量顯著低于產(chǎn)品-1(P<0.05）。

纖維產(chǎn)品發(fā)酵前后芽孢菌菌量比較結(jié)果如圖6所示。結(jié)果表明，經(jīng)微生物發(fā)酵制備的膳食纖維產(chǎn)品-1，芽孢菌菌量提升177倍，顯著高于原料(P<0.05)，也顯著高于產(chǎn)品-3(P<0.05)。室溫存放過(guò)程中，部分芽孢萌發(fā)為營(yíng)養(yǎng)體，但密封環(huán)境中氧氣缺失，不利于芽孢菌生長(zhǎng)，菌體逐漸死亡，3個(gè)月后，產(chǎn)品-2的芽孢菌菌量顯著低于產(chǎn)品-1(P<0.05)。

纖維產(chǎn)品發(fā)酵前后霉菌菌量比較結(jié)果如圖7所示。結(jié)果表明，經(jīng)微生物發(fā)酵制備的膳食纖維產(chǎn)品-1，霉菌降解率達(dá)100％，霉菌含量顯著低于原料(P<0.05)，也顯著低于產(chǎn)品-3(P<0.05)。室溫存放過(guò)程中，發(fā)酵袋可能被環(huán)境中的霉菌孢子污染，霉菌菌量逐漸增長(zhǎng)，3個(gè)月后，產(chǎn)品-2的霉菌菌量顯著高于產(chǎn)品-1(P<0.05)，顯著低于原料與產(chǎn)品-3(P<0.05)。

2.5 毒素相關(guān)指標(biāo)比較

纖維產(chǎn)品發(fā)酵前后黃曲霉毒素B1含量比較結(jié)果如圖8所示。結(jié)果表明，經(jīng)微生物發(fā)酵制備的膳食纖維產(chǎn)品-1，黃曲霉毒素B。含量降低68.4％，顯著低于原料(P<0.05)，也顯著低于產(chǎn)品-3(P<0.05)。室溫存放3個(gè)月后，產(chǎn)品-2黃曲霉毒素B1含量與產(chǎn)品-1無(wú)顯著差異(P>0.05)。

纖維產(chǎn)品發(fā)酵前后嘔吐毒素含量比較結(jié)果如圖9所示。結(jié)果表明，經(jīng)微生物發(fā)酵制備的膳食纖維產(chǎn)品-1，嘔吐毒素含量降低76.8％，顯著低于原料(P<0.05)，也顯著低于產(chǎn)品-3(P<0.05)。室溫存放過(guò)程中．產(chǎn)品-2的嘔吐毒素含量與產(chǎn)品-1無(wú)顯著差異(P<0.05)。

纖維產(chǎn)品發(fā)酵前后玉米赤霉烯酮含量比較結(jié)果如圖10所示。結(jié)果表明，經(jīng)微生物發(fā)酵制備的膳食纖維產(chǎn)品-1，玉米赤霉烯酮含量降低44％．低于原料但無(wú)顯著差異(P>0.05)，但顯著低于產(chǎn)品-3(P<0.05)。室溫存放3個(gè)月后，產(chǎn)品-2的玉米赤霉烯酮含量與產(chǎn)品-1無(wú)顯著差異(P>0.05)。

2.6 纖維素相關(guān)指標(biāo)比較

纖維產(chǎn)品發(fā)酵前后纖維含量比較結(jié)果如圖11所示。結(jié)果表明，經(jīng)微生物發(fā)酵制備的膳食纖維產(chǎn)品-1，粗纖維含量降低19.6%，顯著低于原料（P<0.05）,但與產(chǎn)品-3無(wú)顯著差異（P>0.05）。室溫存放3個(gè)月后，產(chǎn)品-2的粗纖維含量比產(chǎn)品-1略有降低，但無(wú)顯著差異（P>0.05）。經(jīng)微生物發(fā)酵制備的膳食纖維產(chǎn)品-1，酸性洗滌纖維含量降低13.3%，顯著低于原料（P<0.05），也顯著低于產(chǎn)品-3（P<0.05）。室溫存放3個(gè)月后，產(chǎn)品-2的酸性洗滌纖維含量比產(chǎn)品-1略有升高，但無(wú)顯著差異（P>0.05）。經(jīng)微生物發(fā)酵制備的膳食纖維產(chǎn)品-1，中性洗滌纖維含量降低13.6%，顯著低于原料（P<0.05），但與產(chǎn)品-3無(wú)顯著差異（P>0.05）。室溫存放3個(gè)月后，產(chǎn)品-2的中性洗滌纖維含量比產(chǎn)品-1略有降低，但無(wú)顯著差異（P>0.05）。

3討論與結(jié)論

研究表明，微生物發(fā)酵纖維飼料原料制備的纖維酵解產(chǎn)品，可顯著提高產(chǎn)品中粗蛋白質(zhì)含量。小肽含量的顯著提高，與大分子蛋白類物質(zhì)被微生物降解有關(guān)。但小肽又是容易被利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在產(chǎn)品存放過(guò)程中，殘留微生物會(huì)優(yōu)先利用，而導(dǎo)致該指標(biāo)有所降低。

微生物發(fā)酵底物，可降低粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量，釋放還原糖。并可進(jìn)一步分解為揮發(fā)性短鏈脂肪酸(VFA)與L-乳酸，從而產(chǎn)品pH顯著降低，pH值低利于抑制雜菌的污染。微生物發(fā)酵制備纖維酵解產(chǎn)品的過(guò)程中，水分、溫度與氧氣環(huán)境合適，在長(zhǎng)達(dá)72 h的持續(xù)恒溫發(fā)酵中，乳酸菌、芽孢菌、酵母菌等益生菌不斷繁殖，競(jìng)爭(zhēng)了霉菌等有害菌的養(yǎng)分，并產(chǎn)生了抑制雜菌的乳酸菌素、細(xì)菌素等，且體系pH較低，這些都有利于抑制霉菌孢子的萌發(fā)，導(dǎo)致霉菌含量顯著降低。然而，在產(chǎn)品保存過(guò)程中，仍需嚴(yán)格控制保存環(huán)境，保證低溫、干燥，否則會(huì)引起霉菌污染。

本研究結(jié)果表明。經(jīng)微生物發(fā)酵制備的纖維酵解產(chǎn)品-1、市售產(chǎn)品-3與原料相比，粗蛋白質(zhì)與小肽含量顯著提高，pH顯著降低，還原糖、L-乳酸、VFA含量顯著提高，微生物指標(biāo)含量也顯著提高，霉菌降解100％，毒素和纖維含量顯著降低，但均以產(chǎn)品-1效果最好。產(chǎn)品-2與產(chǎn)品-1相比，纖維含量無(wú)顯著差異，粗蛋白質(zhì)、VFA等含量隨微生物分解作用顯著提升，pH顯著降低，而還原糖作為底物被微生物消耗而顯著下降，微生物指標(biāo)因菌體死亡而顯著減少，霉菌因環(huán)境污染顯著增加，毒素含量中黃曲霉毒素、嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮無(wú)顯著差異。