李慧芬，馬成

（青島根源生物技術(shù)集團有限公司，山東青島266061）

根源生物技術(shù)專欄

纖維產(chǎn)品經(jīng)微生物發(fā)酵前后的營養(yǎng)價值研究

李慧芬，馬成

（青島根源生物技術(shù)集團有限公司，山東青島266061）

為研究纖維產(chǎn)品經(jīng)微生物發(fā)酵前后的營養(yǎng)價值，本文在每千克麩皮中添加5 g自制酵解劑，制備了一種纖維酵解產(chǎn)品，即產(chǎn)品-1。產(chǎn)品-1室溫存放3個月，即為產(chǎn)品-2。產(chǎn)品-3為市售纖維酵解產(chǎn)品，與產(chǎn)品-1成分類似。對產(chǎn)品1、2和3進行系列指標(biāo)測定，以對纖維產(chǎn)品發(fā)酵前后的營養(yǎng)價值與穩(wěn)定性進行研究。結(jié)果表明：產(chǎn)品-1與原料相比，粗蛋白質(zhì)與小肽含量分別提高11.8%和3.6倍，相較于產(chǎn)品-3也都顯著提高（P＜0.05）；pH降低26.2%，相較于產(chǎn)品-3也顯著降低（P＜0.05）；還原糖、L-乳酸、VFA含量分別提高3.1倍、49倍、2.9倍，乳酸菌、酵母菌、芽孢菌菌量分別提高164614倍、100000倍、177倍，相較于產(chǎn)品-3也都顯著提高（P＜0.05）；霉菌降解100%，黃曲霉毒素B1、嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮含量分別降低68.4%、76.8%、44%，粗纖維、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維含量分別降低19.6%、13.3%、13.6%，與產(chǎn)品-3相比，有降低的趨勢。產(chǎn)品-2與產(chǎn)品-1相比，粗纖維、中性洗滌纖維與酸性洗滌纖維含量無顯著差異（P＞0.05），粗蛋白質(zhì)、揮發(fā)性脂肪酸（VFA）含量隨微生物分解作用顯著提升（P＜0.05），pH顯著降低（P＜0.05），還原糖作為底物被微生物消耗而顯著下降（P＜0.05），乳酸菌、酵母菌、芽孢菌菌量因菌體死亡而顯著降低（P＜0.05），霉菌因環(huán)境污染顯著增加（P＜0.05），毒素中黃曲霉毒素、嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮含量無顯著差異（P＞0.05）。

纖維酵解產(chǎn)品；纖維指標(biāo)；微生物指標(biāo)；毒素指標(biāo)

纖維具有潤便、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（劉成梅等，2003；謝碧霞等，2003）。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（陳鳳蓮等，2005）。

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)法或單純的酶法來制備，用酶法和化學(xué)法制備的工藝比較簡單，成本也低廉，但是反復(fù)水浸泡沖洗和頻繁熱處理會明顯減少纖維產(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的連續(xù)性，能夠使得整個工藝過程的損耗率大大降低，對環(huán)境污染較小。發(fā)酵中采用的菌種均為純菌，此合成工藝簡單，具有一定的工業(yè)應(yīng)用前景。

本研究對纖維產(chǎn)品麩皮微生物發(fā)酵前后的營養(yǎng)價值進行對比研究，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個月后是否穩(wěn)定，為纖維酵解產(chǎn)品在飼料中的開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

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)≥5×108cfu/g。該產(chǎn)品由根源研發(fā)中心固體發(fā)酵實驗室提供。

1.1.2 供試麩皮濟寧細麩皮。

1.2 試驗地點根源研發(fā)中心固體發(fā)酵實驗室。1.3試驗方案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來自海陽，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。對供試產(chǎn)品1、2和3進行系列指標(biāo)測定與比較，以對纖維產(chǎn)品經(jīng)微生物發(fā)酵前后的營養(yǎng)價值與穩(wěn)定性進行研究。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 蛋白質(zhì)與小肽指標(biāo)粗蛋白質(zhì)：按照國標(biāo)飼料中粗蛋白質(zhì)測定方法（GBT 6432-94），采用凱氏定氮法測定。

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

1.4.2 pH與還原糖指標(biāo)pH：取10 g樣品（精確到0.001 g），加50mL蒸餾水，混合后靜置15min，用PHS-3C型pH計測定。

還原糖：樣品離心，取上清液，將其稀釋至相應(yīng)倍數(shù)，取待測液2.0mL加2.0mL的DNS試劑充分搖勻，置沸水浴中煮沸10min。迅速冷卻至室溫，蒸餾水定容至15mL，充分混勻。用水作空白對照，在550 nm波長下測其吸光度?？刂莆舛仍?.2~0.3。計算其還原糖總量，根據(jù)試驗中酶添加量的不同，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。計算公式如下：

C/（mg/mL）=（AX+B）×N/M×N1；

式中：AX+B為葡萄糖標(biāo)曲mg；N為測定時稀釋倍數(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10min，取上清，利用SBA生物傳感器，測定L-乳酸含量。

VFA：揮發(fā)性短鏈脂肪酸，利用氣象色譜（FPLC），分別測定乙酸、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)基測定。

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

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

1.4.5 毒素相關(guān)指標(biāo)黃曲霉毒素B1：按照國標(biāo)-飼料中黃曲霉毒素B1的測定標(biāo)準(zhǔn)，采用酶聯(lián)免疫吸附法GBT 17480-2008（采用華安麥科96TELISA試劑盒），測定黃曲霉毒素B1含量。

嘔吐毒素：按照國標(biāo)-飼料中嘔吐毒素的測定標(biāo)準(zhǔn)，采用酶聯(lián)免疫吸附法GBT 17480-2008（上海ROMER 96TELISA試劑盒），測定嘔吐毒素含量。

玉米赤霉烯酮：按照國標(biāo)-谷物中玉米赤霉烯酮的測定標(biāo)準(zhǔn)，采用酶聯(lián)免疫吸附法GB/T 5009.209-2008（采用上海ROMER 96T ELISA試劑盒），測定玉米赤霉烯酮含量。

1.4.6 纖維素相關(guān)指標(biāo)粗纖維：按照國標(biāo)-飼料中粗纖維含量測定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)袋測定粗纖維。

中性洗滌纖維：按照國標(biāo)-飼料中中性洗滌纖維的測定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)袋測定中性洗滌纖維。

酸性洗滌纖維：按照國標(biāo)-飼料中酸性洗滌纖維的測定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)袋測定酸性洗滌纖維。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析所有指標(biāo)測定3個重復(fù)，試驗結(jié)果均采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。利用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件，對試驗數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析，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）。室溫存放過程中，水分逐漸減少，產(chǎn)品-2的粗蛋白質(zhì)含量在3個月后，顯著高于產(chǎn)品-1（P＜0.05）。室溫存放過程中，小肽類營養(yǎng)物質(zhì)逐漸被殘存的微生物消耗利用，3個月后，產(chǎn)品-2的小肽含量顯著低于產(chǎn)品-1（P＜0.05）。

圖1 膳食纖維發(fā)酵前后粗蛋白質(zhì)與小肽含量比較

2.2 pH與還原糖指標(biāo)比較纖維產(chǎn)品發(fā)酵前后pH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）。室溫存放過程中，還原糖類營養(yǎng)物質(zhì)逐漸被殘存的微生物消耗利用，3個月后，產(chǎn)品-2的還原糖含量顯著低于產(chǎn)品-1（P＜0.05）。

圖2 膳食纖維發(fā)酵前后pH與還原糖含量比較

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個月后，產(chǎn)品-2的總VFA含量顯著高于產(chǎn)品-1（P＜0.05）。

圖3 膳食纖維發(fā)酵前后L-乳酸與VFA含量比較

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）。室溫存放過程中，乳酸菌部分死亡，3個月后，產(chǎn)品-2的乳酸菌菌量顯著低于產(chǎn)品-1（P＜0.05）。

圖4 膳食纖維發(fā)酵前后乳酸菌菌量比較

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）。室溫存放過程中，殘存氧氣逐漸耗盡，兼性好氧的酵母菌大量死亡，3個月后，產(chǎn)品-2的酵母菌菌量顯著低于產(chǎn)品-1（P＜0.05）。

圖5 膳食纖維發(fā)酵前后酵母菌菌量比較

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）。室溫存放過程中，部分芽孢萌發(fā)為營養(yǎng)體，但密封環(huán)境中氧氣缺失，不利于芽孢菌生長，菌體逐漸死亡，3個月后，產(chǎn)品-2的芽孢菌菌量顯著低于產(chǎn)品-1（P＜0.05）。

圖6 膳食纖維發(fā)酵前后芽孢菌菌量比較

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，3個月后，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）。

圖7 膳食纖維發(fā)酵前后霉菌菌量比較

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B1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個月后，產(chǎn)品-2黃曲霉毒素B1含量與產(chǎn)品-1無顯著差異（P＞0.05）。

圖8 膳食纖維發(fā)酵前后黃曲霉毒素B1含量比較

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）。室溫存放過程中，產(chǎn)品-2的嘔吐毒素含量與產(chǎn)品-1無顯著差異（P＜0.05）。

圖9 膳食纖維發(fā)酵前后嘔吐毒素含量比較

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個月后，產(chǎn)品-2的玉米赤霉烯酮含量與產(chǎn)品-1無顯著差異（P＞0.05）。

圖10 膳食纖維發(fā)酵前后玉米赤霉烯酮含量比較

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無顯著差異（P＞0.05）。室溫存放3個月后，產(chǎn)品-2的粗纖維含量比產(chǎn)品-1略有降低，但無顯著差異（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無顯著差異（P＞0.05）。室溫存放3個月后，產(chǎn)品-2的中性洗滌纖維含量比產(chǎn)品-1略有降低，但無顯著差異（P＞0.05）。

圖11 膳食纖維發(fā)酵前后纖維含量比較

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（楊旭等，2011；陳烘?zhèn)ィ?011；王立克等，2002）。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養(yǎng)物質(zhì)，在產(chǎn)品存放過程中，殘留微生物會優(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（王冬冬，2012；趙欣，2008）。微生物發(fā)酵制備纖維酵解產(chǎn)品的過程中，水分、溫度與氧氣環(huán)境合適，在長達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，競爭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)品保存過程中，仍需嚴格控制保存環(huán)境，保證低溫、干燥，否則會引起霉菌污染。

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、玉米赤霉烯酮無顯著差異。

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This experimentwas conducted to study the nutritive value of fiber products and its fiber glycolysis product. The product-1 was the product of bran fermentation，and room temperature storage product-1 for 3 months，which was the product-2.Product-3 was the commercialglycolysis fiber products，its composition was similar to product-1.Series of indicators of produt-1，2 and 3 weremeasured.The results showed that：compared with raw materials，the crude protein and small peptide of product-1 increased by 11.8%and 3.6 times，and also significantly improved compared with the product-3（P＜0.05）；pH reduced by 26.2%，and also significantly reduced compared with the product-3（P＜0.05）；the contentof sugar，L-lactic acid，volatile fatly acid（VFA），Lactobacillus，Saccharomycetes，Spore bacteria were increased by 3.1 times，49 times，2.9 times，164614 times，100000 times respectively，and also significantly improved compared with the product-3（P＜0.05）；mold degradation of 100%，aflatoxin，vomitoxin，zearalenone，crude fiber（CF），acid detergent fiber（ADF），neutral detergent fiber（NDF）were reduced by 68.4%，76.8%，44%，19.6%，13.3%，13.6%respectively，and had a tendency to reduce compared with the product-3.Compared with product-1，no significantdifference appeared in CF，NDF，ADF of product-2，while crude protein，VFA significantly raised alongwithmicrobiological degradation（P＜0.05），pH decreased obviously（P＜0.05），the contentof sugar reduced significantly when used as the substrate bymicroorganism（P＜0.05），microorganism such as Lactobacillus，Saccharomycetes，Spore bacteria reduced remarkably because of thallus death（P＜0.05），mycete increased observably on accountofenvironmental pollution（P＜0.05）.Among all the toxin index，therewere no significantdifference emerged inaflatoxin，vomitoxin and zearalenone（P＞0.05）.

fiber glycolysis product；fiber index；microorganism index；toxin index

S816.3

A

1004-3314（2017）06-0039-05

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20170609