夏 青, 孫澤鵬, 柳梅梅, 廖曉婷, 董志國, 3
滸苔發(fā)酵工藝優(yōu)化及青蛤喂養(yǎng)效果評價
夏 青1, 2, 孫澤鵬1, 2, 柳梅梅1, 2, 廖曉婷1, 2, 董志國1, 2, 3
(1. 江蘇海洋大學(xué) 江蘇省海洋生物資源與生態(tài)環(huán)境重點實驗, 江蘇 連云港 222006; 2. 江蘇海洋大學(xué) 江蘇省海洋生物技術(shù)重點實驗室, 江蘇 連云港 222006; 3. 江蘇海洋大學(xué) 江蘇省海洋生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心, 江蘇 連云港 222006)
本試驗以自然海區(qū)打撈上岸的滸苔()為原料, 以植物乳酸桿菌為發(fā)酵菌種, 發(fā)酵滸苔喂養(yǎng)青蛤()的特定生長率為響應(yīng)值, 確定滸苔發(fā)酵的最佳工藝。在單因素試驗的基礎(chǔ)上, 以發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、料液比為響應(yīng)因素, 以青蛤特定生長率為響應(yīng)值, 利用Box-Behnken中心組合方法進行三因素三水平試驗設(shè)計, 進行響應(yīng)面分析。結(jié)果表明: 影響滸苔發(fā)酵工藝的因素主次順序為發(fā)酵溫度、料液比和發(fā)酵時間, 最佳發(fā)酵工藝條件為: 發(fā)酵溫度35 ℃, 料液比(1∶1.5) g·mL–1, 發(fā)酵時間84 h。通過測定發(fā)酵前后滸苔的常規(guī)營養(yǎng)成分, 發(fā)現(xiàn)滸苔發(fā)酵產(chǎn)物的粗蛋白含量顯著高于未發(fā)酵滸苔(<0.05); 使用工藝優(yōu)化后的滸苔發(fā)酵產(chǎn)物所喂養(yǎng)的青蛤與投喂小球藻的青蛤在特定生長率與存活率方面無顯著差異。本試驗證明優(yōu)化后的滸苔發(fā)酵工藝具有可靠性, 其發(fā)酵產(chǎn)物具備成為青蛤養(yǎng)殖飼料的條件, 為滸苔發(fā)酵飼料的開發(fā)利用提供理論依據(jù)的同時, 也為貝類配合飼料的開發(fā)及應(yīng)用提供極大參考價值。
滸苔; 青蛤; 發(fā)酵工藝; 響應(yīng)面法; 工藝優(yōu)化
滸苔()屬綠藻門石莼科滸苔屬植物, 是一種適應(yīng)能力強、繁殖快速的天然野生綠藻[1], 在我國沿海均有分布。近年來, 全球變暖、海水溫度升高、污水排放入海給滸苔提供了有利生長條件, 世界各海域均出現(xiàn)不同程度的滸苔爆發(fā)現(xiàn)象[2]。在我國黃海海域, 滸苔也連年呈暴發(fā)式生長, 對當(dāng)?shù)睾Q笊鷳B(tài)環(huán)境造成極大威脅的同時, 使得該地區(qū)遭受嚴(yán)重的經(jīng)濟損失[3]。據(jù)統(tǒng)計, 超過60%打撈上岸的滸苔被直接進行掩埋處理, 其生物價值難以發(fā)揮, 因此造成滸苔這一有效資源得不到充分利用[4]。如何有效預(yù)防及應(yīng)對滸苔的爆發(fā), 以及災(zāi)情出現(xiàn)后應(yīng)該如何將打撈上岸的滸苔加以利用等問題, 一直是眾人關(guān)注的焦點。
我國一直存在飼料蛋白原料短缺問題, 而利用微生物發(fā)酵技術(shù)能夠開發(fā)出高效且安全的新型飼料資源[5], 目前國內(nèi)投入研究的發(fā)酵飼料蛋白原料包括豆粕[6]、菜籽粕[7]、棉粕[8]、血粉[9]等。滸苔是一種高蛋白、低脂肪的天然海藻食品原料, 富含滸苔多糖、粗纖維、粗脂肪、多重氨基酸及多種微量元素, 具有成為優(yōu)質(zhì)原料的特質(zhì)。眼下, 國內(nèi)學(xué)者已對滸苔的發(fā)酵利用展開諸多研究, 其中包括利用滸苔發(fā)酵生產(chǎn)有機肥[10-11], 開發(fā)海藻飲料[12],通過發(fā)酵滸苔制備生物乙醇等[13]。發(fā)酵飼料主要是通過微生物的分解作用, 將飼料原料中的大分子植物蛋白或部分難以被利用的動物蛋白轉(zhuǎn)換為小分子的微生物蛋白、短鏈多肽等[14]。在微生物發(fā)酵作用下, 能夠?qū)崿F(xiàn)滸苔的快速液態(tài)發(fā)酵, 促使?jié)G苔的大量蛋白質(zhì)被釋放到發(fā)酵液中, 并通過水解得到滸苔多糖。滸苔多糖具有提高動物免疫能力、抗病毒等作用[15], 將滸苔作為添加劑加入水產(chǎn)動物飼料中的相關(guān)研究結(jié)果表明, 飼料中添加滸苔對提升飼喂動物的免疫能力作用顯著, 如珍珠龍膽石斑魚()[16]、凡納濱對蝦()[17]等。固態(tài)發(fā)酵是指在沒有或幾乎沒有自由水存在的條件下, 使用一種或多種微生物協(xié)同作用對底物進行發(fā)酵[18]。相較于液態(tài)發(fā)酵, 固態(tài)發(fā)酵更具優(yōu)勢, 包括用水量少、排污少、發(fā)酵條件容易控制等, 且微生物在固態(tài)基質(zhì)中易生長, 酶活力更高[19]。另有研究發(fā)現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵受物料碳氮比、營養(yǎng)成分、含水量、pH和發(fā)酵溫度等多種因素的影響, 因此, 發(fā)酵參數(shù)應(yīng)根據(jù)菌種、工藝及發(fā)酵目標(biāo)而確定[20]。
酸溶蛋白是低分子量蛋白質(zhì)的水解物, 其含量高低是評價飼料蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)之一, 飼料中酸溶蛋白比例較高可明顯提高畜禽對蛋白質(zhì)消化吸收的能力[21]。在滸苔發(fā)酵過程中, 酸溶蛋白的含量對滸苔發(fā)酵飼料品質(zhì)有著重要影響。因此, 本試驗以酸溶蛋白為發(fā)酵檢測指標(biāo), 以期能夠較為準(zhǔn)確地反映出滸苔在不同發(fā)酵條件下經(jīng)微生物降解后的實際情況。
綜上所述, 本文擬通過對滸苔發(fā)酵工藝過程中的料液比、發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度進行優(yōu)化, 測定不同工藝條件下發(fā)酵產(chǎn)物對青蛤()的特定生長率的影響, 并使用工藝優(yōu)化后滸苔發(fā)酵產(chǎn)物和活體小球藻()喂養(yǎng)青蛤, 并對喂養(yǎng)效果進行評價, 以此來評估發(fā)酵滸苔作為青蛤配合飼料的可能性。
本試驗所用滸苔打撈自連云港高公島近海海域, 低溫烘干后經(jīng)超微粉碎機研磨至300目備用。試驗所用發(fā)酵菌株為植物乳桿菌(), 以及養(yǎng)殖試驗中所用活體小球藻, 均由江蘇海洋大學(xué)海洋生物技術(shù)重點實驗室提供。
以相同的培養(yǎng)方法為前提, 改變不同的發(fā)酵條件, 包括發(fā)酵溫度、料液比及發(fā)酵時間, 測定不同條件下滸苔發(fā)酵產(chǎn)物中酸溶蛋白含量和pH變化, 其中主要以酸溶蛋白含量為最終檢測指標(biāo), pH變化作為輔助參考。
發(fā)酵溫度的確定: 以料液比(1∶1.2) g·mL–1向滸苔干粉中加入純水, 按3%的接種量將滸苔干粉接入固體發(fā)酵培養(yǎng)基中, 混勻后放入密封發(fā)酵袋, 分別置于溫度為25、30、35、40、45 ℃的生化培養(yǎng)箱進行發(fā)酵, 發(fā)酵時間為72 h。
料液比的確定: 向滸苔干粉中加入純水, 按3%的接種量將滸苔干粉接入固體發(fā)酵培養(yǎng)基中, 混勻后放入密封發(fā)酵袋, 在溫度為35 ℃的生化培養(yǎng)箱內(nèi)進行發(fā)酵, 發(fā)酵時間為72 h, 設(shè)置5個梯度的料液比, 分別為(1∶0.6)、(1∶0.9)、(1∶1.2)、(1∶1.5)、(1∶1.8) g·mL–1。
發(fā)酵時間的確定: 以料液比(1∶1.2) g·mL–1向滸苔干粉中加入純水, 按3%的接種量將滸苔干粉接入固體發(fā)酵培養(yǎng)基中, 混勻后放入密封發(fā)酵袋, 置于發(fā)酵溫度為35 ℃的生化培養(yǎng)箱中, 分別發(fā)酵48、60、72、84和96 h。
在單因素試驗基礎(chǔ)上, 利用正交試驗得到滸苔發(fā)酵的最適條件, 使用Design-Expert 10.0.3軟件設(shè)定不同的發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間及料液比, 以青蛤特定生長率(SG)為響應(yīng)值, 利用Box-Behnken中心組合方法進行三因素三水平的響應(yīng)面分析試驗, 試驗因素與水平設(shè)計見表1。
表1 響應(yīng)面試驗因素與水平設(shè)計
試驗所用青蛤均購自連云港市贛榆區(qū)海頭鎮(zhèn)蘇魯漁業(yè)批發(fā)市場。試驗在國家貝類體系連云港綜合試驗站進行, 養(yǎng)殖設(shè)施為容積300 L的圓柱形帆布養(yǎng)殖池。首先挑選規(guī)格相近、表面無損傷的1齡青蛤(初始體質(zhì)量(6.90±0.33) g, 初始?xì)らL(2.74±0.07) cm, 在實驗室暫養(yǎng)1周后, 選取健康個體進行養(yǎng)殖試驗, 試驗組與對照組分別設(shè)置3組重復(fù), 每組青蛤數(shù)量為200只。本試驗養(yǎng)殖周期為90 d, 試驗組投喂餌料選用工藝優(yōu)化后的滸苔發(fā)酵產(chǎn)物(具體發(fā)酵條件: 發(fā)酵溫度35 ℃, 料液比(1∶1.5) g·mL–1, 發(fā)酵時間84 h, 對照組投喂餌料選用活體小球藻, 試驗組與對照組的每日投餌量為組內(nèi)喂養(yǎng)青蛤總質(zhì)量的2%, 于每日14時進行投喂。試驗期間, 水質(zhì)指標(biāo)維持在: 海水鹽度20~30; pH 7.0~9.0; 平均溶氧量>4 mg/L; 氨氮濃度<0.4 mg/L; 亞硝酸鹽<0.15 mg/L。
酸溶蛋白含量的測定參照肖志明等[22], 稱取1.0 g發(fā)酵樣品, 溶解到50 mL 15% 三氯乙酸溶液中, 磁力攪拌30 min, 取10 mL濾液進行消化, 其余步驟參考國標(biāo)凱氏定氮法(GB/T 6432—2018); pH測定使用梅特勒S20K臺式pH計, 將發(fā)酵海藻粉配置成3%的溶液, 振蕩5 min后讀數(shù)測定?;曳掷民R弗爐在550 ℃下灼燒至恒重進行測定; 粗蛋白的測定參照GB/T 5009.5—2010, 酸消化后于FOSS KjeltecTM8400 凱氏定氮儀進行測定; 粗脂肪的測定參照: GB/T 14772—2008, 采用石油醚萃取后,于FOSS soxtec 2050全自動索氏抽提儀提取粗脂肪。
存活率=(存活個體數(shù)/總個體數(shù))×100%, (1)
青蛤特定生長率(SG)=(lnW –ln0)/×100%, (2)
式中,W為青蛤終末體質(zhì)量(g);0為青蛤初始體質(zhì)量(g),為養(yǎng)殖天數(shù)(d)。
本試驗數(shù)據(jù)采用SPSS20.0軟件進行分析, 采用Duncan進行多重比較分析, 使用ANOVA進行方差分析, 使用LSD進行差異性檢驗, 利用Design Expert 10.0.3進行正交試驗設(shè)計與分析, 本試驗數(shù)據(jù)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示,<0.05表示差異顯著。
本試驗共設(shè)置5個發(fā)酵溫度梯度, 分別為25、30、35、40及45 ℃。根據(jù)圖1可知, 當(dāng)發(fā)酵溫度處于25~30 ℃、35~45 ℃區(qū)間時, 發(fā)酵滸苔的酸溶蛋白含量呈下降趨勢; 當(dāng)發(fā)酵溫度為35 ℃時, 發(fā)酵滸苔的酸溶蛋白含量最高, 且與其他試驗組存在顯著性差異(<0.05)。5個試驗組pH測定結(jié)果在4.4~5.83之間, 其中35 ℃組pH為4.4, 屬于發(fā)酵飼料的正常范圍。因此, 認(rèn)為滸苔的植物乳桿菌最適發(fā)酵溫度為35 ℃。
圖1 不同發(fā)酵溫度對發(fā)酵滸苔酸溶蛋白含量和pH的影響
注: 不同字母表示存在顯著性差異(<0.05), 其中, 以不同大寫字母表示酸溶蛋白含量的差異, 以不同小寫字母表示pH的差異, 下同
由圖2可知, 料液比從(1∶1.5) g·mL–1上升至(1∶0.6) g·mL–1, 發(fā)酵滸苔的酸溶蛋白含量顯著性提升(<0.05), 當(dāng)料液比小于(1∶1.5) g·mL–1時, 發(fā)酵后滸苔的酸溶蛋白含量呈現(xiàn)較高水平且增長不顯著(> 0.05); pH從料液比為(1∶0.6) g·mL–1至(1∶1.2) g·mL–1間呈顯著降低(<0.05), 當(dāng)料液比在(1∶1.2) g·mL–1至(1∶1.8) g·mL–1之間時, 發(fā)酵后滸苔的pH隨著提取溶劑體積的提高未表現(xiàn)出顯著變化 (>0.05)??紤]到物料成本, 選擇最適料液比(1∶1.5) g·mL–1。
不同的發(fā)酵時間對滸苔酸溶蛋白含量有著較大影響。由圖3可知, 當(dāng)發(fā)酵時間在60~96 h區(qū)間時, 各組間pH的差異不具有顯著性(>0.05)。發(fā)酵時間為84 h酸溶蛋白含量最高, 并顯著高于其他試驗組(<0.05), 應(yīng)在pH降低不顯著的情況下, 選擇酸溶蛋白含量較高的發(fā)酵時間。因此, 認(rèn)為滸苔的植物乳桿菌優(yōu)化發(fā)酵時間為84 h。
圖2 不同料液比對發(fā)酵滸苔酸溶蛋白含量和pH的影響
圖3 不同發(fā)酵時間對發(fā)酵滸苔酸溶蛋白含量和pH的影響
在單因素試驗的基礎(chǔ)上, 利用Design-Expert 10.0.3軟件, 選擇發(fā)酵溫度(A)30、35、40 ℃, 料液比(B)(1∶1.2)、(1∶1.5)、(1∶1.8) g·mL–1, 發(fā)酵時間(C)72、84、96 h, 以青蛤特定生長率(SG)為響應(yīng)值, 用Design-Expert設(shè)計三因素三水平的Box-Behnken試驗, Box-Behnken試驗設(shè)計及結(jié)果見表2, 回歸模型方差分析結(jié)果見表3。
將各因素使用Design-Expert 10.0.3軟件進行二次多項式回歸擬合后, 得到青蛤特定生長率響應(yīng)面回歸模擬方程:
SG–1.820+0.038 21.123 30.009 7–
0.002 3–0.000 1–0.003 7–
0.000 42–0.213 120.000 022. (3)
通過表3可以看出, 該方程決定系數(shù)2=0.908 0,=0.000 4<0.01, 說明該模型極顯著; 且失擬項= 0.265 9>0.05, 表明失擬不顯著, 該方程擬合度較好,可信度較大, 證明該模型具有穩(wěn)定性, 即發(fā)酵溫度、料液比和發(fā)酵時間3個因素對滸苔發(fā)酵工藝影響可使用該模型來描述。根據(jù)結(jié)果顯示, 最佳發(fā)酵工藝條件為: 發(fā)酵溫度35℃, 料液比(1∶1.5) g/mL, 發(fā)酵時間84 h。一次項 A、B、C 均對結(jié)果影響極顯著(P<0.01), 交互項AB 對結(jié)果存在顯著影響(P<0.05), 其余各因素之間交互作用不明顯。3個因素對青蛤特定生長率的影響主次順序為A>B>C, 即: 發(fā)酵溫度>料液比>發(fā)酵時間。
響應(yīng)面曲面坡度和等高線形狀能夠直觀反映出各試驗因素及兩兩因素的交互作用對響應(yīng)值青蛤特定生長率的影響。發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、料液比的交互作用對青蛤特定生長率影響的響應(yīng)面結(jié)果見圖4。料液比與發(fā)酵溫度的交互作用對青蛤特定生長率的影響見圖4(a)。由圖可知, 當(dāng)發(fā)酵時間為中心水平時, 發(fā)酵溫度的等高線密度大于向料液比移動的等高線密度, 說明發(fā)酵溫度對青蛤特定生長率的影響大于料液比。發(fā)酵時間與發(fā)酵溫度的交互作用對青蛤特定生長率的影響見圖4(b)。由圖可知, 當(dāng)取料液比為中心水平, 發(fā)酵溫度響應(yīng)曲面的陡度大于發(fā)酵時間的陡度, 說明發(fā)酵溫度對青蛤特定生長率的影響大于發(fā)酵時間。發(fā)酵時間與料液比的交互作用對青蛤特定生長率的影響見圖4(c)。如圖所示, 當(dāng)取發(fā)酵溫度為中心水平, 料液比響應(yīng)曲面的陡度大于發(fā)酵時間的陡度, 且料液比等高線的密度大于向發(fā)酵時間移動的等高線密度, 說明料液比對青蛤特定生長率的影響大于發(fā)酵時間。綜合以上三維響應(yīng)曲面分析可知, 三個因素對滸苔發(fā)酵工藝產(chǎn)生的影響由大及小為: 發(fā)酵溫度>料液比>發(fā)酵時間, 與方差分析的結(jié)果相一致。
表2 Box-Behnken試驗設(shè)計及結(jié)果
表3 回歸模型的方差分析
注: **<0.01, 差異極顯著; *<0.05, 差異顯著。
圖4 發(fā)酵溫度、料液比及發(fā)酵時間的交互作用對青蛤特定生長率影響的響應(yīng)面圖
發(fā)酵前后滸苔干粉中3種常規(guī)營養(yǎng)成分含量如表4所示。由試驗結(jié)果可知, 滸苔經(jīng)過優(yōu)化工藝發(fā)酵后, 蛋白質(zhì)含量由未發(fā)酵時的31.13% 提高到36.46%, 發(fā)酵滸苔和滸苔原料之間存在顯著差異(<0.05)。發(fā)酵前后滸苔的粗脂肪與粗灰分的含量并無顯著差異(>0.05)。
表4 滸苔發(fā)酵前后常規(guī)營養(yǎng)成分(以干重計)
利用發(fā)酵滸苔與常規(guī)小球藻喂養(yǎng)青蛤的特定生長率與存活率結(jié)果如表5所示。表中試驗組青蛤所投喂餌料為工藝優(yōu)化后的發(fā)酵滸苔, 對照組青蛤餌料為活體小球藻。通過單因素方差分析發(fā)現(xiàn)兩組之間的特定生長率不存在顯著差異(>0.05); 通過卡方檢驗, 未發(fā)現(xiàn)試驗組青蛤的存活率與對照組間存在顯著差異(>0.05), 該結(jié)果說明使用工藝優(yōu)化后的發(fā)酵滸苔替代小球藻作為貝類配合飼料這一做法具有可行性。
表5 發(fā)酵滸苔與小球藻喂養(yǎng)青蛤的特定生長率與存活率
本研究首先通過不同條件下發(fā)酵滸苔酸溶蛋白含量和pH的單因素試驗, 確定了3個影響因素的最佳條件, 以用于進行響應(yīng)面分析, 采用Box-Behnken中心組合試驗設(shè)計及響應(yīng)面分析, 建立二次回歸模型, 通過對發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、料液比三因素進行方差分析和交互作用分析, 觀察不同工藝下滸苔發(fā)酵產(chǎn)物對青蛤特定生長率的影響, 由此建立響應(yīng)面公式模型, 確定滸苔植物乳桿菌最優(yōu)發(fā)酵工藝。
通過發(fā)酵可提高發(fā)酵產(chǎn)物酸溶蛋白含量主要是因為通過微生物的作用, 能夠?qū)l(fā)酵原料中蛋白質(zhì)水解成小肽, 進而提高蛋白質(zhì)的利用率。本文單因素試驗結(jié)果證明了不同的發(fā)酵溫度對發(fā)酵滸苔的酸溶蛋白含量存在顯著影響。其中, 當(dāng)發(fā)酵溫度為35 ℃時, 其酸溶蛋白含量顯著高于30 ℃組與40 ℃組。這一結(jié)果與于哲[23]利用不同發(fā)酵溫度優(yōu)化酵母菌發(fā)酵大米蛋白結(jié)論相似。吳培鳳等[24]研究表明滸苔中半纖維素在提取溫度為85 ℃時達到最大值, 熊皓平等[25]發(fā)現(xiàn)硇洲馬尾藻多糖提取優(yōu)化后的發(fā)酵溫度為90.7 ℃, 超過該溫度后提取效果不再升高。
試驗結(jié)果顯示在一定范圍內(nèi)物料中的含水量會影響發(fā)酵微生物的生長代謝, 且會影響到發(fā)酵產(chǎn)物的pH。文中5個不同料液比試驗組對發(fā)酵滸苔中酸溶蛋白含量影響結(jié)果表明, 發(fā)酵滸苔中酸溶蛋白的含量會隨著物料中含水量的增加呈上升趨勢, 且當(dāng)料液比為(1∶0.6)~(1∶1.5) g·mL–1時各組間存在顯著差異(<0.05)。這是因為在一定比例中, 水作為溶劑可以使混合植物乳桿菌的滸苔干粉發(fā)酵得更為充分, 這一發(fā)現(xiàn)與姚蘭[26]利用不同料液比提取海帶中巖藻多糖的結(jié)果相似。
據(jù)呂文竹等[27]研究結(jié)果顯示, 不同的發(fā)酵時間會影響發(fā)酵飼料中酸溶蛋白含量。本試驗發(fā)現(xiàn)不同發(fā)酵時間會影響滸苔發(fā)酵產(chǎn)物中酸溶蛋白含量, 且得出滸苔最適發(fā)酵時間為84 h, 利用該時間能夠?qū)崿F(xiàn)微生物對底物進行最大限度的利用。隨著發(fā)酵時間的進一步延長, 發(fā)酵滸苔的酸溶蛋白含量顯著降低, 這可能是因為超出合適的發(fā)酵時間會引起發(fā)酵產(chǎn)物中的微生物大量死亡, 并引發(fā)其他雜菌的滋生, 進而消耗發(fā)酵產(chǎn)物中的優(yōu)質(zhì)蛋白, 從而導(dǎo)致發(fā)酵飼料品質(zhì)下降。遲永洲等[12]發(fā)現(xiàn), 在發(fā)酵溫度28 ℃, 發(fā)酵時間20 h環(huán)境下, 條滸苔的發(fā)酵效果最好。
為檢驗利用Design-Expert軟件設(shè)計的模型是否可靠, 本文對滸苔原料和工藝優(yōu)化過的發(fā)酵滸苔進行常規(guī)營養(yǎng)物質(zhì)測定, 本次試驗中測得滸苔原料的常規(guī)營養(yǎng)物質(zhì)含量也與廖梅杰等[28]、王婷婷等[29]結(jié)果相近。研究結(jié)果表明工藝優(yōu)化后發(fā)酵滸苔的營養(yǎng)價值較滸苔原料有所提升, 發(fā)酵滸苔的粗蛋白含量較滸苔原料有顯著提高。粗蛋白含量的提升是由于在發(fā)酵過程中, 微生物通過呼吸作用消耗掉部分有機物料, 將其轉(zhuǎn)換為CO2和H2O, 產(chǎn)生蛋白質(zhì)的濃縮效應(yīng)[30]。發(fā)酵后滸苔常規(guī)營養(yǎng)價值的提升, 則說明利用微生物發(fā)酵實現(xiàn)滸苔成為水產(chǎn)動物飼料源具有可行性。
有研究顯示將滸苔作為飼料添加劑能有效提升水產(chǎn)動物在生長性能、抗應(yīng)激能力、抗病力等方面的表現(xiàn)[16-17]。通過對比使用工藝優(yōu)化后的滸苔發(fā)酵產(chǎn)物與使用活體小球藻所喂養(yǎng)青蛤的生長性能后發(fā)現(xiàn), 前者在特定生長率與存活率方面的表現(xiàn)并不理想, 推測造成這一現(xiàn)象的主要原因是發(fā)酵滸苔營養(yǎng)較為豐富, 在實驗室的單一海水養(yǎng)殖環(huán)境下投喂發(fā)酵滸苔易引起水體的富營養(yǎng)化, 且更易造成養(yǎng)殖水體渾濁, 當(dāng)水體指標(biāo)超出正常范圍時, 試驗組會進行少量換水, 但可能由此引起青蛤產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng), 從而導(dǎo)致試驗組青蛤的特定生長率與存活率略低于對照組。
滸苔發(fā)酵工藝受料液比、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間等條件影響, 本試驗以滸苔發(fā)酵產(chǎn)物所喂養(yǎng)的青蛤的特定生長率為響應(yīng)值, 利用響應(yīng)面法對滸苔發(fā)酵工藝條件進行優(yōu)化, 結(jié)果表明料液比、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間對滸苔發(fā)酵工藝的影響順序為: 發(fā)酵溫度>料液比>發(fā)酵時間。根據(jù)試驗結(jié)果得出最優(yōu)選的滸苔發(fā)酵工藝為: 發(fā)酵溫度35 ℃, 料液比(1∶1.5) g·mL–1, 發(fā)酵時間84 h。在此工藝下進行驗證, 發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后滸苔的粗蛋白含量顯著高于滸苔原料, 且使用工藝優(yōu)化后的滸苔發(fā)酵產(chǎn)物所喂養(yǎng)的青蛤與投喂活體小球藻的青蛤在特定生長率與存活率方面無顯著差異, 該結(jié)果也驗證了優(yōu)化后的滸苔發(fā)酵工藝具備合理性及可靠性。通過該工藝能夠?qū)崿F(xiàn)將滸苔發(fā)酵產(chǎn)物作為貝的配合飼料, 進一步說明可以通過微生物發(fā)酵實現(xiàn)滸苔在飼料產(chǎn)業(yè)的再生利用, 為滸苔發(fā)酵飼料在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
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Optimization offermentation technology and evaluation offeeding effects
XIA Qing1, 2, SUN Ze-peng1, 2, LIU Mei-mei1, 2, LIAO Xiao-ting1, 2, DONG Zhi-guo1, 2,3
(1. Jiangsu Key Laboratory of Marine Bioresources and Eco-environment, Jiangsu Ocean University, Lianyungang 222006, China; 2. Jiangsu Key Laboratory of Marine Biotechnology, Jiangsu Ocean University, Lianyungang 222006, China; 3. Co-Innovation Center of Jiangsu Marine Bio-industry Technology, Jiangsu Ocean University, Lianyungang 222006, China)
In this study,was used as the fermentation strain, and the solid-state fermentation method was adopted for microbial fermentation of. According to the single-factor experiment, we explored the effects of three factors (fermentation time, fermentation temperature, and the material-liquid ratio) on the fermentation of. The optimal conditions forfermentation were obtained using orthogonal testing. Then, we used response surface methodology to optimize thefermentation process. In addition, this study carried out a clam,, culture experiment. We compared the growth performance ofand fermentedon feedingto verify the actual effect of the fermentation process. The results showed that the primary and secondary order of the three factors affecting thefermentation process was the fermentation temperature, the material-to-liquid ratio, and the fermentation time. Thefermentation conditions were a fermentation temperature of 35℃, material-to-liquid ratio of (1∶1.5) g·mL–1, and fermentation time of 84 h. The results showed that the crude protein content of the fermentedwas significantly higher than that of unfermented(< 0.05). No significant differences in specific growth or survival rates were detected inbetween feedingand fermented. These results provide a theoretical basis for applyingfeedstuff in actual production.
;; fermentation process; response surface methodology; process optimization
Sep. 29, 2021
S963.5
A
1000-3096(2022)10-0068-10
10.11759/hykx20210929008
2021-09-29;
2021-12-21
國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助(CARS-49); 江蘇省自然資源發(fā)展專項海洋科技創(chuàng)新項目(JSZRHYKJ202008); 江蘇省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)自主創(chuàng)新項目CX(20)3150; 江蘇省種業(yè)振興揭榜掛帥項目(JBGS [2021] 141); 江蘇省研究生科研與實踐創(chuàng)新計劃項目(SJCX20_1274)
[Project Supported by China Agriculture Research System of MOF and ARA (CARS-49); Marine Science and Technology Innovation Project of Jiangsu Province Natural Resources Development Special Fund, No. JSZRHYKJ202008; The independent Agricultural Innovation Project of Jiangsu Province, No. CX(20)3150; The Project for Seed Industry Vitalization of Jiangsu Province, No. JBGS [2021] 141; The Postgraduate Research & Practice Innovation Program of Jiangsu Province, No. SJCX20_1274]
夏青(1995—), 女, 江蘇省連云港人, 碩士研究生, 研究方向為水產(chǎn)養(yǎng)殖, E-mail: summer_mu@126.com; 董志國(1977—),通信作者, 教授, 研究方向: 水產(chǎn)種質(zhì)資源與養(yǎng)殖生態(tài)學(xué), E-mail: dzg7712@163.com
(本文編輯: 趙衛(wèi)紅)