Effect of lactic acid fermentation on the quality of brewer's spent grain as ruminant feed

Abstract

Brewer's spent grain (BSG) was used in this study as a support for the immobilization of Lactobacillus paracasei NRRL B-4564, thus enabling the recirculation of immobilized biomass in repeated-batch fermentation. The chemical composition and the energy parameters of the fermented and non-fermented BSG were analyzed and compared. Moreover, the probiotic features of L. paracasei were analyzed to examine the possibility of using fermented BSG as a functional ingredient in ruminant diets. The results obtained indicate that the fermented BSG had significantly higher protein and ash contents, as well as a significantly lower content of fiber fractions. Furthermore, the fermentation process increased the BSG energy content. The analysis of probiotic potential revealed a high tolerance of L. paracasei to pH 2.5 and bovine bile, autoaggregation ability and antimicrobial activity, suggesting that the fermented BSG with immobilized microbial biomass can be used as functional feed in ruminant diets.

Globalna potražnja za hranom animalnog porekla raste kao posledica kontinuiranog rasta populacije, urbanizacije i porasta prihoda. Kako bi se zadovoljile potrebe tržišta, upotreba nekonvencionalnih hraniva i sporednih agro-industrijskih proizvoda u ishrani životinja postaje uobičajena praksa. U ovom radu je ispitivan uticaj mlečno-kiselinske fermentacije na kvalitet pivskog tropa kao hraniva za preživare. Pivski trop je korišćen kao nosač za imobilizaciju Lactobacillus paracasei NRRL B-4564, što je omogućilo recirkulaciju imobilisane mikrobne biomase u više uzastopnih šaržnih ciklusa. Po završetku poslednje fermentacione šarže, pivski trop sa imobilisanom biomasom je odvojen od fermentacionog medijuma i osušen, nakon čega su ispitivani hemijski sastav i energetski parametri relevantni za njegovu upotrebu u ishrani preživara. Dodatno, analizirana su probiotiska svojstva L. paracasei, kako bi se u potpunosti sagledala mogućnost primene fermentisanog pivskog tropa kao funkcionalnog hraniva. Utvrđeno je da fermentisani pivski trop ima značajno veći sadržaj proteina i pepela, kao i znatno manji sadržaj svih frakcija vlakana u odnosu na nefermentisane uzorke. Takođe, fermentacija je dovela do povećanja sadržaja energije pivskog tropa. Analizom probiotskih karakteristika, utvrđeno je da L. paracasei ima visoku stopu preživljavanja pri pH 2.5 i u prisustvu goveđe žuči, sposobnost autoagregacije, kao i antimikrobnu aktivnost prema Gram-pozitivnim (Bacillus cereus) i Gram-negativnim (Escherichia coli) patogenim bakterijama. Na osnovu fenotipskih karakteristika L. paracasei, kao i povoljnog uticaja mlečno-kiselinske fermentacije na kvalitet pivskog tropa, može se zaključiti da se fermentisani pivski trop sa imobilisanom mikrobnom biomasom može koristiti kao funkcionalno hranivo u obrocima namenjenim ishrani preživara.