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关于不同菌剂厌氧固态发酵对油橄榄渣感官特性、抗营养因子及常规养分含量变化影响的研究报告
一、 研究作者、机构与发表信息
本研究的主要作者为苏满春、何玉鹏、陈文东、孙小琴与孙得发。其所属机构包括：陇南师范学院农林技术学院、陇南特色农业生物资源研究开发中心、西北农林科技大学动物科技学院，以及科英威动物营养科技（上海）有限公司。该研究成果以题为《不同菌剂厌氧固态发酵对油橄榄渣感官特性、抗营养因子及常规养分含量变化的影响》的论文形式，发表于《中国饲料》2025年第18期（文章编号：1004-3314(2025)18-0077-04）。该研究得到了陇南市科技计划项目（2024jy04）、陇南师范学院横向项目（ldhx2025-01、cxhx2025-01）以及陇南师范学院校级植物学重点学科经费的资助。
二、 研究背景与目的
本研究的科学领域属于动物营养学、饲料科学及微生物发酵工程交叉领域，具体聚焦于非常规饲料资源的生物转化与增值利用。
研究背景： 1. 固态发酵（Solid State Fermentation, SSF）技术优势：固态发酵是指在自由水含量极低的状态下，利用微生物在不溶性固态基质中进行的生物反应过程。相较于液态发酵，SSF具有废水产生少、对基质要求简单、生产效率高等优点，商业应用潜力巨大。 2. 油橄榄渣的资源化困境与潜力：甘肃省陇南市是中国油橄榄特色产区，种植面积达104万亩，年加工产生超过3.6万吨油橄榄果渣。大量果渣因缺乏有效利用途径而成为农业固体废弃物，造成环境污染。然而，国内外研究表明，油橄榄渣富含粗脂肪、粗蛋白质、可溶性纤维、矿物质以及植物多酚、黄酮、甾醇等多种天然活性成分，是一种营养价值较高的潜在非常规饲料资源。 3. 研究空白：尽管油橄榄渣具备开发价值，但截至本研究开展时，关于利用固态发酵技术处理油橄榄渣的研究报道尚属空白。如何通过生物技术提升其饲用价值，是解决其废弃问题、实现资源化利用的关键。
研究目的： 基于上述背景，本研究旨在通过微生物固态发酵技术对油橄榄渣进行处理，并系统评价发酵效果。具体目标包括：探究不同微生物菌剂（枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、产朊假丝酵母及复合菌剂）在厌氧条件下固态发酵油橄榄渣的过程；监测发酵过程中及发酵产物关键指标的变化，包括pH值、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分含量以及感官特性；最终通过对比分析，评估发酵处理对提升油橄榄渣营养价值、降低抗营养因子（以纤维组分表征）及改善适口性的效果，从而为油橄榄渣在畜禽饲料中的高值化应用提供理论依据和数据支持。
三、 详细研究流程与方法
本研究采用单因素试验设计，系统考察了不同菌剂对油橄榄渣固态发酵的影响。整个工作流程包含材料准备、试验设计、发酵过程、指标测定与数据分析五个主要环节，具体如下：
第一环节：试验材料准备 1. 发酵基质制备：核心原料为来自陇南市武都区的新鲜油橄榄渣，经65℃烘干、粉碎并过40目筛制成风干样。辅料为市购的玉米粉和麸皮，同样经65℃烘干处理。发酵基质按油橄榄渣:玉米粉:麦麸 = 3:1:1（质量比）的比例混合300克油橄榄渣、100克玉米粉和100克麸皮，并加入100毫升无菌水（121℃灭菌20分钟的蒸馏水）搅拌均匀。 2. 发酵菌剂准备：试验选用四种发酵剂：①枯草芽孢杆菌（*Bacillus subtilis*），活菌数1000亿CFU/g；②乳酸菌（*Pediococcus acidilactici*），活菌数5×10⁷ CFU/g；③产朊假丝酵母（*Candida utilis*），活菌数200亿CFU/g；④复合菌剂，由酵母（活菌数≥1×10⁸ CFU/g）、枯草芽孢杆菌（≥5×10⁷ CFU/g）和乳酸菌（≥1×10⁷ CFU/g）组成。所有菌剂在使用前进行活化处理。 3. 对照组设置：在相同的发酵基质基础上，添加等量麸皮但不接种任何发酵菌剂，作为对照组（即“不发酵组”或“0h组”）。
第二环节：试验设计与发酵处理 研究采用单因素（菌剂种类）设计。共设置5个处理组：对照组、枯草芽孢杆菌组、乳酸菌组、产朊假丝酵母组、复合菌剂组。每个处理组设3个生物学重复。每个重复称取等量混合均匀的发酵基质，对于试验组，按基质质量的2%或1×10⁶ CFU/g的接种量接入活化后的相应菌剂，充分混匀。将接种后的物料装入带有呼吸阀的专用厌氧发酵袋中，以创造厌氧环境。所有发酵袋置于35℃恒温条件下进行发酵。发酵时间设置为0、24、48、72小时四个梯度，用于动态监测发酵过程。因此，总计涉及4个时间点 × 5个处理组 × 3个重复 = 60个发酵样本单元。
第三环节：样品检测与指标测定 发酵到达预定时间后，取出样品进行各项指标的测定。所有测定均遵循标准方法： 1. pH值：使用雷磁台式pH计直接测定发酵物料的pH值，结果保留两位小数。这是评价发酵过程中酸度变化的关键指标。 2. 纤维含量：采用滤袋法测定中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量。这两种纤维成分是衡量饲料中结构性碳水化合物（即细胞壁成分）含量的重要指标，其含量降低通常意味着饲料可消化性的提高。 3. 常规养分：参照中国国家标准方法测定粗蛋白质、粗脂肪和粗灰分的含量。 4. 感官评价：发酵72小时后的产物，由6名评价员严格按照德国农业协会（DLG）的评分法进行感官质量评测。评测项目包括气味、质地和色泽。评分等级为：≥16分为1级（优），10-15分为2级（良），5-9分为3级（中），0-4分为4级（差）。该方法提供了对发酵饲料适口性和外观的直观评价。
第四环节：数据统计与分析 试验获得的所有数据首先使用Excel 2019进行整理和初步计算。采用GraphPad Prism 8.0软件进行图表绘制，以直观展示数据趋势。数据的显著性分析使用SPSS 26.0软件完成。具体而言，采用单因素方差分析（ANOVA）比较不同处理组间或不同发酵时间点间的差异。若方差分析结果显示存在显著差异，则进一步采用Duncan’s多重比较法进行组间两两比较，以确定差异的具体来源。结果以“平均值 ± 标准误”的形式表示。统计分析中，设定P < 0.05为差异显著，P < 0.01为差异极显著。这一分析流程确保了研究结论的统计学可靠性。
四、 主要研究结果及其逻辑关联
本研究通过系统监测不同菌剂发酵过程中各项指标的变化，获得了以下关键结果：
1. pH值的动态变化： pH值是反映发酵进程，特别是乳酸发酵强度的敏感指标。结果显示，随着发酵时间的延长，所有接种菌剂的处理组pH值均呈现显著下降趋势（P < 0.05）。其中，单菌发酵中，乳酸菌和产朊假丝酵母的效果较为明显，发酵72小时后，pH值分别降至5.19和5.43。然而，最显著的变化出现在复合菌剂组：该组仅发酵48小时，pH值就迅速下降至4.69，至72小时进一步降至4.55。这一结果首先表明所有试验菌剂均能在油橄榄渣基质中成功定植并代谢产酸，而复合菌剂表现出更快速、更强烈的产酸能力。pH的降低有助于抑制有害微生物生长，提高发酵饲料的保存稳定性，并为后续养分组成的改善创造了酸性环境。
2. 纤维组分（ADF和NDF）的降解： ADF和NDF含量的降低是评价发酵改善饲料营养价值的核心指标之一，意味着纤维结构的破坏和潜在消化率的提升。 * 对ADF的影响：如图2所示，除枯草芽孢杆菌组外，产朊假丝酵母、乳酸菌和复合菌剂发酵均能显著降低油橄榄渣中的ADF含量（P < 0.05）。与未发酵的对照组相比，发酵72小时后，酵母菌、乳酸菌和复合菌剂组的ADF含量分别下降了13.26%、14.99%和16.82%。复合菌剂组的降解幅度最大。 * 对NDF的影响：如图3所示，所有四种发酵菌剂均能显著降低NDF含量（P < 0.05）。与对照组相比，发酵72小时后，产朊假丝酵母组NDF极显著下降10.42%（P < 0.01），乳酸菌组显著下降7.46%（P < 0.05），枯草芽孢杆菌组极显著下降9.24%（P < 0.01），而复合菌剂组表现出最强的降解能力，NDF含量极显著下降了29.46%（P < 0.01）。
结果逻辑关联：pH下降（特别是复合菌剂的快速酸化）可能与微生物分泌的纤维素酶、半纤维素酶等酶系活性增强有关，这些酶直接作用于植物细胞壁，导致ADF和NDF的降解。纤维组分的降解不仅是营养价值提升的直接表现，其降解产物（如可溶性糖）也可能为微生物合成其他营养物质（如蛋白质）提供碳源，逻辑上引向下一个结果——常规养分的转化。
3. 常规养分含量的变化： 发酵的核心目的之一是提升基质的营养品质，特别是蛋白质含量。由表2（原文中表1）数据可知： * 粗蛋白质：产朊假丝酵母和复合菌剂发酵对提高粗蛋白质含量的效果最为突出。产朊假丝酵母发酵72小时后，粗蛋白质含量从7.84%显著增加至8.91%，提升了13.65%（P < 0.01）。复合菌剂的效果更佳，发酵72小时后粗蛋白质含量从7.72%极显著增加至9.03%，提升幅度达16.97%（P < 0.01）。枯草芽孢杆菌组也有显著提升（增加3.11%， P < 0.05），而乳酸菌组变化不显著。 * 粗脂肪：产朊假丝酵母和复合菌剂同样显著提高了粗脂肪含量。酵母组从4.79%增至5.41%（提升12.94%， P < 0.01），复合菌剂组从4.92%增至5.47%（提升11.18%， P < 0.01）。乳酸菌和枯草芽孢杆菌组对粗脂肪含量影响不显著。 * 粗灰分：各处理组粗灰分含量在整个发酵过程中均无显著变化（P > 0.05），表明发酵过程并未造成矿物元素的显著流失或浓缩。
结果逻辑关联：粗蛋白质和粗脂肪含量的显著提升，可能与微生物自身的生物合成密切相关。特别是产朊假丝酵母，作为单细胞蛋白（SCP）的生产菌，能够利用基质中的碳源和氮源合成菌体蛋白，从而大幅提高总粗蛋白含量。复合菌剂中可能包含了酵母和细菌的协同作用，进一步强化了这一效应。养分含量的提升直接增强了油橄榄渣作为饲料的营养价值。
4. 感官评分结果： 感官评价是衡量发酵饲料适口性和外观接受度的重要环节。如表3（原文中表2）所示，发酵72小时后，四个接种菌剂处理组（酵母、乳酸菌、枯草、复合菌剂）的最终产物，在气味、质地和色泽三个方面的感官评分上均无显著差异（P > 0.05）。所有组的评分都处于较好水平（例如气味评分在10.67-12.00之间，属于DLG评分法的2级良等）。这一结果表明，在本试验条件下，不同菌剂发酵均能成功改善油橄榄渣的感官特性，获得质地、气味和色泽均被接受的发酵产品，且效果相当。这为发酵油橄榄渣在实际饲喂中的适口性提供了积极证据。
五、 研究结论与价值
结论： 本研究证实，利用微生物固态发酵技术处理油橄榄渣是可行且有效的。不同菌剂（枯草芽孢杆菌、乳酸菌、产朊假丝酵母及复合菌剂）的厌氧固态发酵均能不同程度地：1）显著降低发酵体系的pH值，有利于保存；2）有效降解油橄榄渣中的纤维性物质（ADF和NDF），降低其抗营养作用；3）提高粗蛋白质和粗脂肪等核心养分含量；4）改善产物的感官特性。综合比较各菌剂效果，在单菌发酵中，产朊假丝酵母在提升蛋白质、脂肪含量及降解纤维方面表现最佳；而从整体发酵效果（包括产酸速度、纤维降解幅度和养分提升程度）来看，复合菌剂展现出比任何单一菌剂更理想、更全面的优势。
研究价值： 1. 科学价值：本研究首次系统报道了利用固态发酵技术处理油橄榄渣并评价其饲用价值改良效果，填补了该特定资源生物转化研究领域的空白。研究明确了不同功能微生物（产蛋白酵母、产酸乳酸菌、产酶芽孢杆菌）在油橄榄渣这一特定基质中的发酵效能差异，并验证了复合菌剂的协同增效作用，为理解多菌种在复杂基质中的发酵机理提供了案例。 2. 应用价值：研究结果为解决陇南地区乃至更广泛油橄榄产区面临的果渣废弃与环境污染问题，提供了一条资源化、高值化的技术路径。通过相对简单、低成本的固态发酵工艺，可以将低价值的农业副产品转化为营养强化、适口性改善的非常规饲料原料，有望部分替代传统饲料（如玉米、豆粕），降低养殖成本，促进循环农业发展。研究结论对饲料生产企业开发新型发酵饲料产品具有直接的指导意义。
六、 研究亮点
七、 其他有价值的讨论
作者在“讨论”部分进一步深化了本研究的意义： 1. 菌剂筛选的理论依据：研究详细阐述了选择枯草芽孢杆菌（分泌多种酶、降解纤维）、乳酸菌（降低抗营养因子、维持肠道健康）和产朊假丝酵母（高产蛋白、降解纤维素）作为试验菌种的理论与研究依据，显示了菌种选择并非随意，而是建立在前期科学研究基础之上。 2. 复合菌剂优势的机理探讨：引用了其他关于复合菌剂发酵处理枯树叶、马铃薯渣等的研究成果，支持了本研究中复合菌剂效果更佳的发现，并指出这可能是由于多种微生物之间存在协作，提示在实际生产中应优先考虑选用协作能力强的复合菌剂。 3. 对发酵工艺优化的展望：作者明确指出，本研究是油橄榄渣固态发酵的初步尝试，确定了基础条件（如基质配比、温度、时间梯度）。同时，也坦诚指出固态发酵工艺参数（如碳氮比、接种量、含水量等）复杂，其优化以及对最终产物的影响需要后续更深入的研究。这种客观表述指出了本研究的边界和未来研究方向，体现了科学的严谨性。
该项研究完成了一次从实际问题出发、设计严谨、执行规范、分析深入、结论明确的完整科研实践，为油橄榄渣的饲料化利用提供了扎实的首批实验数据与明确的技术方向，兼具学术创新性与实践应用潜力。