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发酵饲料的应用技术

发表日期:2016-03-27发表者:roadbio-group

发酵饲料属于固体发酵范畴,起源较早,早期的泔水养猪就是一种借助自然菌株对部分原料进行处理的发酵饲料,发酵饲料具有成本低、适口性好、预防部分肠道疾病等功效,得到较多养殖户的认可,新中国的发酵饲料经过3个发展时期,第一发展时期是80年代的糖化饲料,将含淀粉较多的饲料,通过转化糖酶的作用,将部分淀粉转化为糖分,可促进动物消化吸收,由于过度炒作,超过其使用价值而衰退;第二个发展时期是90年代的酵母粉,以前苏联的石油酵母为主,以廉价的蛋白原料为卖点,由于技术线路问题及蛋白精的出现而销声匿迹;第三现阶段的发酵饲料技术,与以前相比有了更好的菌种选育过程,工艺上采用了固体浅层发酵和固体厚层通风发酵以及液体深层发酵。现阶段的发酵企业由于投资力度及产品设计方向不一,其产品质量相差很大。下面就发酵的形式、菌种、实际应用方向做以简述。 

原料类型 

1.发酵全价饲料

将全价料包括能量原料、蛋白原料、微量元素等全部饲料成分作为底物,或者直接用市售全价饲料作为底物在适当的温度下经厌氧或好氧,进行短时间发酵,改善饲料的适口性,提高采食量,该类饲料不仅能全面满足动物的营养需要,还能增加多种消化酶有机酸、维生素、多肽、小肽、氨基酸的含量,富含大量的益生菌。具有明显的促生长、防治疾病等生物学效应,对肠道疾病的控制效果好,通过产品中的水分降低整体成本,一般不做烘干处理,水分在30~50%之间,pH4.5左右,有酸香味道,可替代部分全价料,建议添加量不超过10% 

2.纤维素类原料发酵

将麸皮、玉米皮、稻壳粉等粗纤维类物质作为底物,利用纤维素分解菌、产酶菌、产酸菌和饲料酵母通过长时间发酵获得较多的益生菌代谢物,筛选菌种在厌氧条件下,繁殖速度快、产乳酸和分解纤维素能力强,并能代谢产生纤维素酶、淀粉酶、解脂酶、蛋白酶等多种酶类及丁二酮、乙二酰等芳香物质,还能合成烟酸、吡哆酸、丙酸、及多种维生素。并通过长时间发酵过程软化部分纤维,能提高瘤胃微生物区系的纤维素酶和解脂酶的活性,从几个方面都提高了粗纤维的消化率。起到改善粗纤维品质的作用,一般做烘干处理,干燥后pH5.0左右,可以作为添加剂载体使用,亦可以单独作为原料添加在饲料内添加,能在一定范围内改善动物肠道菌群平衡。 

3.粕类发酵

粕类物质一般是植物种子经过物理或者化学办法取出其中油脂的剩余部分,富含蛋白质,提取过程中抗营养因子及单宁类物质的浓度相对上升,影响使用。通过益生菌的发酵处理,可以将原料中抗营养因子或单宁类物质减少,变成富含小肽的高档饲料蛋白质。起到改善原料品质的作用,由于小肽营养机理研究的深入、益生菌发酵粕类在饲料中应用的优良效果以及全球鱼粉产量减少价格走高等原因, 益生菌发酵粕类目前成为饲料行业中的热点。发酵粕类中小肽含量的高低和抗营养因子的消除程度与发酵所使用的微生物菌种及发酵工艺息息相关, 在生产中一般采用多种益生菌搭配使用,促进酶解,分解抗原和抗营养因子,经过多种益生菌分阶段发酵酶解,使蛋白质得到充分降解,产品富含多种活性小肽、益生菌、生物活性酶等。发酵粕类在我国许多地方已大批量生产,常见的有发酵豆粕、发酵棉粕、发酵菜粕等,一般做烘干处理,作为常规原料在饲料中添加,由于成本较高常用于幼畜禽饲料,常以蛋白含量作为标示单位,在高档饲料中作为优质饲料蛋白的植物蛋白源。 

4.糟渣发酵

糟渣一般是植物种子或者块状茎生产酒类、食品的剩余部分,其中的淀粉类物质被利用剩余油脂、纤维素、蛋白等,有较高的利用价值,因其在生产过程中已经进行一次发酵或者糖化处理,所以只需简单发酵改善风味或者延长保质时间即可使用,也有直接烘干使用。一般有白酒糟、啤酒糟、柠檬酸渣等,该类物质含有酒精、有机酸及酸败物质,在其发酵过程中产生果胶酸和甲醛,这些对畜禽有一定的副作用,同时新鲜的糟渣含有大量水分如不能及时处理易滋生有害菌。通过发酵处理可以降低糟渣pH值,改善其适口性,为饲料生产提供便宜的蛋白、能量原料

5.霉变原料处理

发霉饲料对畜禽有毒害作用轻则造成生长停滞生产性能降低重则造成中毒死亡。霉变的饲料不能直接用来饲喂畜禽。因微生物有分解霉菌毒素的能力,部分霉变原料可以通过微生物发酵的方式变废为宝,通常用于处理回机饲料、霉变牧草。通常有酶解法和微生物发酵法。酶解法主要是选用某些酶,降解或破坏毒素。但由于霉菌毒素种类较多,此类方法要求酶系复杂完整,并且成本较高,也难以在实际生产中推广使用。采用微生物发酵来去除霉菌毒素有许多报道,如我国南方酿造米酒所产的德氏根瘤菌素对 AF 有很强的解毒作用。国外利用红色棒状杆菌的生物转化功能,对饲料中 AFB1的降解率达 99%。米根霉、橙色黄杆菌、亮菌都有转化降解霉菌的作用,但这种转化通常是缓慢的,而且是不完全的。能否在实际生产中发挥作用还需作进一步的研究。一般认为酵母及曲霉的发酵过程不能破坏 AFB1ZEAFB1,作为饲料的发酵过后的粮食毒素将有可能增加;微生态制剂、乳酸菌和丙酸菌可以减少AF的生物活性。

发酵菌种 

1.乳酸杆菌类

乳酸杆菌属乳酸杆菌科,因发酵糖产生大量乳酸而命名。其存在广泛,嗜酸性,在无芽胞杆菌中是耐酸力最强,pH3.04.5的环境中仍然能生存。是动物肠道重要的生理性菌群之一,负担着动物体内重要的生理功能。该菌在固体培养时繁殖较慢,产生大量代谢物,包括乳酸、抗菌肽、生物素等,研究发现,代谢产物和活菌液对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌都有很强的抑菌效果,随着pH 值的降低抑菌作用逐渐变强,活菌和代谢产物中含有较高的超氧化物歧化酶(SOD),能增强动物的体液免疫和细胞免疫。一般的饲料发酵都离不开乳酸杆菌乳酸菌是应用最早、最广泛的益生菌。

2.酵母类

酵母是一类非丝状真核微生物单细胞微生物,属于高等微生物的真菌类,有氧气或者无氧条件下都能繁殖。一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌, 酵母菌体中含有非常丰富的蛋白质、族维生素、脂肪、糖、酶等多种营养成分。可分解糖变成水、酒精、二氧化碳,是固体发酵中产气的主要部分,一般用来提高发酵饲料的风味,通过破壁等方式处理酵母细胞也可以作为一种益生元来使用。大量的应用研究试验证明,酵母在提高动物免疫力、提高动物生产性能和减少应激等方面均起到一定的作用。饲用酵母的主要种类有啤酒酵母和产朊假丝酵母。酵母一般用于粕类发酵。

3.芽孢类

芽孢杆菌是一种能够产生芽孢的好氧菌。耐受高温、高压和酸碱,生命力强。常用的有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等,属于兼性需细菌。可利用蛋白质、多种糖及淀粉,分解色氨酸形成吲哚。在氧气充分的情况下可以产生大量热,代谢产物多为酶,其中枯草芽孢杆菌以木聚糖酶为主,地衣芽孢杆菌以蛋白酶为主。一般用作纤维原料处理应用。

4.曲霉类

包括黑曲霉、米曲霉等是重要的发酵工业菌种,可生产淀粉酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸和没食子酸等。而且可以使辅料中粗纤维、植酸等难吸收的物质降解,提高营养价值、保健功效和消化率应用方向黑曲霉菌的功效与其生物学性能有关。黑曲霉菌是需氧微生物,在不利于生存的环境中可以形成孢子。黑曲霉菌可以分泌多种消化酶,因能促进饲料中的养分消化和吸收利用,成为美国FAD批准允许直接添加到饲料中的添加剂之一。黑曲霉菌产生的纤维素酶和半纤维素酶及果胶酶可以分解植物来源饲料中的纤维素和果胶质,释放其中的营养物质,使较为复杂的化合物变为相对简单的化合物,充分发挥饲料的营养价值并利于动物吸收。黑曲霉菌产生的蛋白酶可以分解饲料中的蛋白质,辅助动物消化,以够弥补动物内源消化酶的不足,刺激内源酶分泌,加速营养物质消化和吸收,提高饲料利用率。饲料中的一些物质,如阿拉伯木聚糖和葡聚糖,在寻常状态下没有营养价值,影响日粮中其他关键性营养物质的消化利用,甚至加剧小肠内有害微生物的增殖。研究表明减少饲料中这些成分能降低结肠炎发病率、利于减轻和防止仔猪的消化疾病,并提升抗生素类药物的治疗效果。用黑曲霉菌生产的酶和黑曲霉菌发酵物在作为饲料添加剂使用时,必须注意要与动物消化道的生理条件相适应。幼龄的单胃动物,消化道的蛋白酶分泌不足,而目前使用的饲料,为保证仔畜的快速生长,蛋白质的比例比较高,因此幼容易引起腹泻。此时若在饲料中添加酸性蛋白酶和黑曲霉菌,可以通过分泌柠檬酸等的有机酸来调节胃内酸度,使蛋白酶更好地发挥作用。在提高饲料消化率的同时,抑制大肠杆菌等有害菌的滋生,有效防治仔畜产生腹泻。此外,黑曲霉菌发酵物对育肥猪和鸡等动物的机体代谢调节、成活率、免疫球蛋白含量的提高、抗病能力增强等具有正面作用。日本和美国正逐步把纤维素酶加到人用和兽用多酶片中,预防和治疗消化不良发酵饲料的应用常用的霉菌有根霉、黑曲霉、米曲霉等,一般用作处理纤维原料,或者直接作为添加剂使用。

实际具备功能 

发酵饲料成本较低,适口性好较易为养殖户接受,造成很多企业和个人参与,存在较多的问题,片面的夸大发酵的功效,影响正常的使用,常见的误区有: 

1.提高蛋白含量

现有的发酵工艺对原料蛋白质总量的改变较少,除固氮菌外很少有微生物能将空气中氮气转化为蛋白,现有的发酵过程中所谓的蛋白含量的提高,实际上是蛋白的浓缩过程,通过发酵产热损失部分原料或者烘干过程水分损失,导致蛋白百分比的上升,这种蛋白含量的变化是相对的,不是菌体蛋白带来的。

2.替代全部全价饲料

一般在发酵全价饲料产品体现较多,发酵全价饲料的本质是通过水分的添加来降低整体的成本,通过发酵过程改善饲料的消化吸收率,但是这部分水分是不产生营养价值的,所以其添加量有一定的限制,过多添加会稀释饲料的营养浓度,添加量超过15%会出现生长缓慢、脂肪沉积不足等现象。

从实际应用效果来说,发酵类产品是富含益生菌、益生菌代谢产物的饲料原料的复合体,该类物质通过动物的肠道,经过消化吸收后排在养殖环境中,能够起到明显作用的区域也就限制在动物肠道和养殖环境中,通过对该类产品的实际使用效果调查反映在以下几个方面: 

1.营养性、细菌性腹泻

由于发酵饲料中益生菌及益生元的含量较高,大剂量添加后可迅速改善动物肠道菌群结构,提高饲料消化率,降低肠道营养物质浓度,增加后肠微生物多样性,所以能减少或在一定程度上治疗营养性、细菌性腹泻,且效果明显,一般3~4天可见。

2.母猪便秘

发酵饲料适口性好、富含有机酸,可提高母猪采食量,同时降低肠道pH值,刺激肠道蠕动,加快排便速度,通过调查数据发现使用不烘干的发酵饲料可在1周内明显改善妊娠、哺乳期母猪便秘情况。 

3.反刍动物消化

反刍动物瘤胃中存在大量微生物,酵母类发酵饲料可改善瘤胃微生物区系,提高纤维类饲料的消化吸收,国内外大量研究数据表明,添加酵母类发酵饲料可在10~15天内提高5~10%的纤维消化能力。 

4.蛋壳品质

蛋壳质量与禽类泄殖腔类微生物含量密切相关,发酵饲料中大量益生菌可显著降低肠道类大肠杆菌的总量,对泄殖腔类微生物总量降低有明显作用,因此可在7~15天内观察到蛋壳质量的变化。 

5.环境改善

通过添加发酵类饲料可提高畜禽整体的消化吸收率,降低粪便中营养物质浓度,从而减少氨、硫的排放,一般添加2~3天可观察到养殖环境中异味减少

发酵饲料通过改善动物肠道、提高消化率、减少环境异味几个方面来影响动物生产性能,我们应当重视其作用,但不能夸大其功效。 

6.发展趋势 

目前国内畜牧业的话语权在饲料厂,养殖属于弱势群体,只能被动接受饲料厂的产品,随着行业整合力度加大,这种平衡会发生变化,单一靠原料的简单物理混合的纯商业饲料厂的生存空间越来越小,原料的深度加工是其必走之路,而发酵饲料是原料深度加工的一个备选方案。

随着规模养殖巨头的出现,疾病的压力会越来越大,常规的药物治疗逐渐变为应急方案,不再是日常管理的要点,预防疾病发生的技术越来越重要,发酵饲料可以在肠道功能改善上提供较好的方案。

目前养殖污染已经超过汽车尾气污染,成为我国第一大污染源,养殖环境异味、粪便剩余营养物质是这污染的重头戏,而发酵饲料可显著降低这两个污染源,也是日后规模养殖场环保考虑的要素之一