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微生物发酵饲料的概念、特征及菌种

发表日期:2016-01-04发表者:

微生物发酵饲料的应用已经有很长历史,形式多种多样。但有关微生物发酵饲料的定义至今仍不统一。笔者经过多研究,结合前人研究成果,针对微生物发酵饲料定义、特征及发酵菌种作一初步归纳总结。

1、微生物发酵饲料的定义

在人为可控制的条件下,以植物性农副产品为主要原料,通过微生物代谢作用,降解部分多糖、蛋白质和脂肪等大分子物质,生成有机酸、可溶性多肽等小分子物质,形成营养丰富、适口性好、活菌含量高的生物饲料或饲料原料。

2、微生物发酵饲料的主要特征

饲料具有天然发酵香味,良好诱食效果,能显著提高适口性。

含有大量有益菌,有害菌(大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌等)数量极低,不超过10cfu/g

发酵成品pH值较低,在4.5左右,含有较多乳酸和乙酸等有机酸。

3、生产微生物发酵饲料的菌种

生产菌种是发酵过程的灵魂。生产发酵饲料的菌种很多,主要有以下四类:乳酸菌、芽孢菌、酵母菌和霉菌等。

3.1 乳酸菌

目前生产中使用的乳酸菌至少有30多种。按乳酸代谢途径,大致可以归纳为4种类型:同型乳酸发酵、专性异型乳酸发酵、兼性乳酸发酵和双歧杆菌异型乳酸发酵。

1) 同型乳酸发酵

C6H12O→2 CH3CHOHCOOH

一分子葡萄糖分解成二分子乳酸,整个过程不产气。这种转化是很理想,产物最合适,效率也最高,典型菌种主要有:德氏乳杆菌(Lactobacillus delbruekii)、嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilum)、唾液乳杆菌(Lactobacillus salivarius)、嗜热乳杆菌(Lactobacillus thermophilus)、粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、乳酸乳球菌(Lactococcuslactics

2) 专性异型乳酸发酵

C6H12O6→ CH3CHOHCOOH + CH3COOH + CO2

一分子葡萄糖转化成一分子乳酸和一分子乙酸。与同型乳酸发酵相比,这种发酵转化效率要低得多,而且还有产气损失。典型菌种主要有:发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)、高加索酸奶乳杆菌(Lactobacillus kefir)、短乳杆菌(Lactobacillus brevis)、巴氏乳杆菌(Lactobacillus pastorianus)。

3) 兼性异型乳酸发酵

C6H12O6→ 2 CH3CHOHCOOH ; C6H12O6 →CH3CHOHCOOH+ CH3COOH + CO2

同时进行同型乳酸发酵和异型乳酸发酵,这2种代谢进行程度和比例取决于菌种性质和外界培养条件。典型菌种主要有:植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)、清酒乳杆菌(Lactobacillus sake)。

4) 异型双歧杆菌乳酸发酵

2C6H12O6→ 2CH3CHOHCOOH + 3 CH3COOH

比较典型菌种是动物双歧杆菌(Bifidobacterium animal),双歧杆菌培养要求很严格,对厌氧的要求极高,目前还很难应用在实际生产中。

3.2 芽孢菌

目前在生产中应用的有近10种,以杆菌为主,主要为以下3种:地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)。芽孢杆菌能耐受高温,在有氧和无氧条件下都能存活。在营养缺乏、干旱等条件下形成芽孢,在条件适宜时又可以重新萌发成营养体。利用芽孢杆菌发酵饲料的目的主要是为了消耗培养体系中残留的氧气,为乳酸菌创造厌氧环境。另外,近年来研究发现,有些芽孢杆菌能产生杀灭大肠杆菌和沙门氏菌等有害微生物的细菌素(也称抗菌肽),这些抗菌物质针对性很强,只对某些类型微生物细胞有破坏作用,对酵母菌和乳酸菌没有影响。

3.3 酵母菌

目前在生产中应用的有20多种,主要是以下3种:酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、热带假丝酵母(Candida tropicalis)、产朊假丝酵母(Candida utilis)。

啤酒酵母和面包酵母是最常用的酿酒酵母。热带假丝酵母和产朊假丝酵母的生长速度很快,在适宜的温度和营养条件下,它们的世代倍增时间不超过3小时,特别适合处理食品加工产生的废水。

3.4 霉菌

目前在生产中应用的有近10种,主要是以下3种:米曲霉(Aspergillusoryzae)、黑曲霉(Aspergillusniger)和白地霉(Geotrichumcandidum)。

一般来说,利用霉菌发酵,基本上都是有氧发酵,发酵过程会产生大量的代谢热,生产过程中料曲的温度控制往往是生产成败的关键。霉菌发酵目前主要采用浅盘发酵,料曲厚度不超过5厘米。如果采用厚层发酵,需要采用强通风装置,生产能耗很大,从这一点上说,霉菌发酵不适合用于生产饲料或者饲料原料。

目前,实际生产中利用霉菌主要是利用它能合成纤维素酶、半纤维素酶和蛋白酶的特性,利用廉价的粗蛋白原料作为发酵底物,生产高活性的蛋白饲料,或者就是粗酶制剂。(来源:中广微生物)