屎肠球菌发酵玉米粉条件参数优化
摘 要:试验旨在探究发酵条件参数对屎肠球菌发酵玉米粉产酸的影响。采用单因素法筛选基本参数,将单因素结果采用4因素(接种量、料水比、发酵时间、发酵温度)3水平进行正交设计。通过测定发酵玉米中屎肠球菌活性、pH、可溶性糖、挥发性脂肪酸等指标,对屎肠球菌发酵玉米粉的条件参数进行优化。结果表明:接种量在5%、15%、25%时pH差异显著(P<0.05);在料水比1∶0.8、1∶1.2、1∶1.4时pH差异显著(P<0.05);发酵时间为24、48、72h时pH差异显著(P<0.05)。发酵温度为37℃时pH显著低于25℃和30℃时的pH(P<0.05)。综上,屎肠球菌发酵玉米粉最佳发酵条件参数为:接种量25%、料水比1∶1.4、发酵时间24h、发酵温度30℃。
关键词:屎肠球菌;屎肠球菌活性;可溶性糖;挥发性脂肪酸;发酵条件
玉米是畜牧业中广泛使用的能量饲料之一,其含有丰富的营养物质,如不饱和脂肪酸、蛋白质、维生素E、维生素B1等物质,具有调节机体神经系统、促进肠道的蠕动等功能,可作为发酵饲料制作的碳源物质。微生物发酵可以改善饲料品质,能够通过自身产生的酶将饲料中的大分子物质降解为小分子物质,进而提高饲料利用率。微生物发酵的关键在于菌种,菌种的特性决定了发酵饲料的效果。乳酸菌是发酵饲料的主要菌种,通过发酵产生乳酸,降低饲料pH,抑制腐败微生物的生长,减少发酵过程中的蛋白质水解和干物质损失。屎肠球菌是一种兼性厌氧革兰氏阳性乳酸菌,肠球菌属,具有抑制病原菌、稳定胃肠道正常菌群、维持微生态平衡、改善胃肠道功能、提高机体免疫力、提高食物消化率和生物效价,提高饲料中粗蛋白含量、降低饲料中中性洗涤纤维含量等功能。乳酸菌发酵玉米粉是将玉米淀粉作为主要的碳源物质,将玉米中的含氮物质作为氮源。目前,关于屎肠球菌在发酵饲料中的应用鲜有报道,本研究以屎肠球菌F11.1G为菌种,添加到玉米粉中进行发酵基础液制备和发酵参数优化,旨在为益生菌发酵玉米产酸工艺提供理论依据。
1 材料与方法
将上述制备好的发酵母液取50mL与950mL纯化水制备成1L浓度为5%的发酵液,按此原理分别制备浓度为10%、15%、20%和25%的发酵液各1L。
在单因素试验结果的基础上,选择适宜接种量、料水比、发酵时间和发酵温度4个条件参数进行优化,每个条件设计3个水平,采用L9(34)正交表进行正交试验。
pH的测定:采用四分法称取各处理组样品25 g,加入225mL无菌超纯水,4℃过夜浸泡,四层纱布过滤后用pH计测定样品pH。
测定挥发性脂肪酸的测定:采用U1-timate 3000型高效液相色谱仪测定(赛默飞世尔上海仪器有限公司);参考郁万瑞等方法测定乳酸、乙酸、丙酸和丁酸的含量。
每组数据3次重复,结果以“平均值±标准差”来表示,试验数据通过Microsoft Excel、SPSS22.0软件进行统计分析,P<0.05为差异显著。
2.1.1 接种量对屎肠球菌发酵玉米粉pH和屎肠球菌活性的影响
表1发酵母液接种量对屎肠球菌发酵玉米粉pH和屎肠球菌活性的影响
注:同行数据肩标不含有相同小写字母表示差异显著(P<0.05),含有相同小写字母或无字母表示差异不显著(P>0.05);表2~表4同。
2.1.2 料水比对屎肠球菌发酵玉米粉pH和屎肠球菌活性的影响
2.1.3 发酵时间对屎肠球菌发酵玉米粉pH和屎肠球菌活性的影响
2.1.4 发酵温度对屎肠球菌发酵玉米粉pH和屎肠球菌活性的影响
通过单因素确定的各因素发酵条件,发酵过程中各因素之间可能存在交互作用。为进一步研究各因素对屎肠球菌发酵玉米产酸的影响,采用L9(34)正交试验设计对发酵参数进行优化,正交试验设计见表5。
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本试验获得屎肠球菌发酵玉米粉的最佳条件参数:接种量25%、料水比1:1.4、发酵时间24h、发酵温度30℃,在此下发酵条件下屎肠球菌发酵玉米粉的产酸效果较好。
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