生物饲料已成为未来饲料行业抗生素减量替代的重要环节之一,在我国存在巨大的市场空间。中国生物饲料的发展经历了三个阶段:第一阶段:糖化饲料、青贮饲料等;第二阶段:单细胞蛋白(酵母粉)、微生物饲料等;第三阶段:生物发酵饲料系列产品。
生物饲料可以有效的降低饲料原料中的抗营养因子,提高饲料消化利用率,改善畜禽生产性能,促进动物肠道健康,改善动物肉、蛋、奶的品质等。生物饲料主要包括发酵饲料、酶解饲料、菌酶协同发酵饲料和生物饲料添加剂等。
饲料添加剂是指在饲料生产加工、使用过程中添加的少量或微量物质,在饲料中用量很少但作用显著。饲料添加剂是现代饲料工业必然使用的原料,对强化基础饲料营养价值,提高动物生产性能,保证动物健康,节省饲料成本,改善畜产品品质等方面有明显的效果。
生物饲料添加剂是指通过生物工程技术生产,能够提高饲料利用效率、改善动物健康和生产性能的一类饲料添加剂,主要包括微生物饲料添加剂、酶制剂和寡糖等。
微生物饲料添加剂是农业部批准的饲料添加剂,通过改善动物肠道菌群生态平衡而发挥有益作用,以提高动物健康水平、提高抗病能力、提高消化能力的一类产品。是有效解决,疾病泛滥、病菌耐药、免疫能力下降、成活率降低、养殖效益下降的有效手段。是畜牧业可持续发展的动力。
一、微生物饲料添加剂其作用机理
1.抑制有害菌的繁殖,使有益菌数量增加,使肠内菌群保持正常。
2.产生消化酶(蛋白酶、淀粉酶、纤维酶等),合成维生素。
3.增强免疫作用,微生物饲料添加剂可使肝脏内大量蓄集有增强免疫作用的维生素A。
4.产生过氧化氢,对潜在的病原微生物有损害作用。
5.改善饲养环境,提高动物福利。分解不易被吸收利用的粗蛋白质、植酸酶及抗营养因子,有效切断氨气、臭气来源,使动物粪便中有害气体的浓度得到了有效降低,预防了畜禽呼吸道及肠道疾病的发生。
二、目前常见的饲料发酵菌种
主要包括三类:芽孢杆菌类、乳酸菌类和真菌类。
芽孢杆菌:细菌的一科,能形成芽孢(内生孢子)的杆菌或球菌。芽孢是休眠体,不是繁殖体。绝大多数是一个菌体仅形成一个芽孢芽孢位于菌体内,由核心、皮层、芽孢壳和外壁组成。对热、干燥、辐射、化学消毒剂和其他理化因素有较强的抵抗力。
乳酸菌:乳酸菌指发酵糖类主要产物为乳酸的一类无芽孢、革兰氏染色阳性细菌的总称。 是肠道有益菌的主角,可以产乳酸。必须具备数量多、活力强,才能发挥其生物功效。
酵母菌:是一种单细胞真菌,在有氧和无氧环境下都能生存,属于兼性厌氧菌。可用于酿造生产,有的为致病菌。是遗传工程和细胞周期研究的模式生物。
三、微生物饲料添加剂产品种类
1、中药微生态制剂:性状为潮湿粉末或自行发酵的活菌发酵液,是乳酸菌发酵中药微生态活菌制剂。优点是活菌含量高,缺点是不耐高温。
2、益生素类制剂:是以枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌等多菌种发酵的一类微生物制剂的总称。性状为干燥粉末,载体多为稻壳粉或钙粉,产品需要经过加工、烘干、包装等工艺,所含活菌数量很小,多为死的菌体或休眠状态的芽孢类菌体。优点是耐加工,可以供饲料厂使用,缺点是活菌数量少,需长期使用才有效。
四、发酵菌种的选择根据发酵目的而定
① 对于降解原料中大分子蛋白或多糖等,可以选择产酶能力较强的芽孢杆菌类或真菌类中的曲霉类;
② 以生鲜原料保存为目的的饲料发酵可以选择乳酸菌类;
③ 对于高糖原料的增值利用、生产菌体蛋白等可以选择真菌中的酵母类进行发酵。
五、发酵菌种选择注意事项
① 用于处理原料中的抗营养因子,如豆粕中的大豆抗原、寡糖,菜粕中的硫苷、单宁,全脂米糠中的植酸磷等,应选择分解相应抗营养因子能力强的菌株,当然些酶制剂也有相应效果,主要看成本和价值。
② 用于原料中纤维素、淀粉、蛋白质的预消化,此时应选择产纤维素酶、非淀粉多糖酶、淀粉酶、蛋白酶能力强的菌株。也可直接选择相应的酶制剂,视综合成本和价值而定。
③ 用于生产普通的初级代谢产物,如乳酸、丁酸、营养性小肽等,应选择产酸能力强、产小肽含量高的菌株。
④ 用于产生功能性发酵代谢产物,如功能性小肽。应先明确目标功效成分是什么,再选择相应菌株(一般需要特定发酵底物或诱导物),也可使用部分定位水解酶。
⑤ 为确保生物饲料的品质稳定,首先,要确保4个一致;
- 原料特性与发酵目的相一-致,
- 发酵目的与发酵菌种相一致,
- 发酵菌种与发酵工艺相一-致,
- 发酵工艺与发酵设备相-致。
其次,主要控制4个参数:
- 发酵温度,
- 水分,
- pH,
- 发酵时间。
六、生物饲料菌酶协同发酵优于单纯益生菌发酵
在菌种种类、添加量和发酵工艺相同的条件下,额外添加酶制剂优于单纯益生菌发酵。酶制剂对原料预消化产生的小分子营养物质,会提高益生菌的增殖速度。采用菌酶协同发酵尽量先用合适的酶制剂对发酵饲料原料进行预处理,然后再进行微生物发酵,会更好地发挥菌酶协同发酵的效果。
七、如何提高菌种的活化效果
提高活化过程的洁净程度,提高活化温度的稳定性,适当延长活化时间,优化碳氮源等活化液的成分配比等,都可以提高菌种活化的效果。活化不充分会使发酵启动减慢,减弱发酵效果;活化时间过长会增加污染风险,降低生产效率。
八、生物饲料产品的安全问题
当前生物发酵饲料行业仍存在产品的稳定性不高、霉菌毒素的滋生严重、应用技术的基础研究缺乏和生物饲料发酵原料的国家标准或行业标准尚未制定等方面的问题。在菌种、原辅材料、发酵技术及发酵过程也存在潜在安全隐患。
生物饲料生产源于发酵工程具有集约化和规模化等特点,利于管控,所以在生物饲料生产中应当未雨绸缪,提高安全的警惕性。
饲用抗生素的滥用,畜禽粪便不合理的排放,畜禽养殖场集约化,集团化的出现,导致畜禽养殖疾病风险增加,养殖成本上升,环境污染,食品安全压力增大,这些使得健康生态安全的养殖逐步成为共识;而发展生物饲料产业是解决上述问题的重要途径之一。
九、生物饲料方向
生物饲料作为国家战略性新兴产业前景广阔,是促进我国畜牧业健康持续发展的必要条件和物质基础,是我国今后饲料工业发展的长期战略。目前应开展工作的方向:
① 进一步加强对生物饲料的支持力度,大力发展发酵设备和装备。
② 积极完善法律法规制度,在确保安全的前提下,加快新产品审批。
③ 加强对生物饲料的质量安全监管。
本期作者:
【发酵工程】农牧水产群 微微一笑
本文编辑:
【发酵工程】食品饮品群 沈阳黄工
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