发酵,就是利用微生物,在适宜的条件下,将原料经过特定的代谢途径转化为生长所需要的各种产物的过程。
发酵与我们的生活息息相关:酿酒、酱油、醋、酸奶、馒头、酸菜等等,都是通过微生态(乳酸菌、酵母菌等)的发酵作用生产出来的,可以说,我们的生活离不开发酵。
欧盟自2006年1月起全面禁止在畜禽饲料中添加抗生素,中国农业农村部也发布194号公告,规定自2020年元旦起,饲料中全面禁止添加抗生素,这些规定使微生物发酵饲料更加受到关注和青睐。越来越多的规模企业选择具有减抗、替抗作用的发酵饲料,利用微生物发酵产生大量有益代谢产物来进行养殖场保健和耐药菌净化。
1、微生物发酵饲料定义
发酵饲料是指在人工控制条件下,微生物通过自身的代谢活动,将植物性、动物性和矿物性物质中的抗营养因子分解或转化,产生更能被畜禽采食、消化、吸收且无毒害作用的饲料原料。通过发酵处理的饲料不仅具有改善饲料营养吸收水平,降解饲料原料中可能存在的毒素,还能起到促进生长,维持动物体内微生态平衡,增强机体的免疫力,防病治病的作用。
2、微生物发酵饲料菌种
我国农业部 2003年12月发布的第3l8号公告“饲料添加剂品种目录”中有l5种:地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、两歧双歧杆菌、粪肠球菌、屎肠球菌、乳酸肠球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、乳酸乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌、产朊假丝酵母、酿酒酵母、沼泽红假单胞菌。目前市场上用于饲料发酵的益生菌种类主要是乳酸菌、芽孢杆菌、酵母和霉菌。
乳酸菌是应用最早、最广泛的益生菌,是一类能在可利用的碳水化合物发酵过程中产生大量乳酸的细菌的总称。通常为厌氧或者兼性厌氧菌,耐酸,在pH值为4.5以下时仍可生长,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,活菌体内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。
芽孢杆菌是一种能够产生芽孢的好氧菌,能耐受高温、高压和酸碱,生命力强。芽孢杆菌能够耐受胃酸和消化道上段胆盐和消化液破坏,在到达消化道下段以后出芽生长繁殖;芽孢杆菌是好氧菌,在消肠道内消耗大量的氧气,维持肠道厌氧环境,从而促进乳酸菌双歧杆菌等厌氧益生菌的生长,抑制需氧致病菌的生长,维持动物肠道的菌群平衡。芽孢杆菌能够产生维生素B1、B2、B6等B族维生素、维生素C、蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等酶以及多种代谢产物,对饲料的降解消化吸收和动物的营养代谢起到促进作用。
酵母是一类非丝状真核微生物,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、B族维生素、脂肪、糖、酶等多种营养成分。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作用。饲用酵母的主要种类有啤酒酵母和产朊假丝酵母。啤酒酵母除用于酿造啤酒及其他的饮料酒外,还可发酵面包。菌体维生素、蛋白质含量高,可作食用、药用和饲料酵母。产朊假丝酵母能发酵葡萄糖、蔗糖、棉子糖,能同化硝酸盐。产朊假丝酵母的蛋白质含量和维生素B含量均高于啤酒酵母。它能以尿素和硝酸盐为氮源,不需任何生长因子。特别重要的是它能利用五碳糖和六碳糖,还能利用造纸工业的亚硫酸、木材水解液及糖蜜等生产人畜食用的蛋白质。
常用的霉菌有根霉、黑曲霉、米曲霉等。霉菌可利用分解纤维素和淀粉。
3、微生物发酵饲料的种类
微生物发酵饲料按照水分含量的多少可分为液体发酵饲料和固体发酵饲料。液体发酵饲料国外使用较多,普遍采用饲料中天然存在的乳酸菌、酵母发酵;而国内普便使用微生物发酵剂或菌种,使用固体发酵饲料技术。
3.1 益生菌液体发酵饲料
国外在制作微生物液体发酵饲料时一般不添加菌种,自然发酵而成,在发酵好的液体发酵饲料微生物菌群中占据主导地位的是乳酸菌。Winsen提出的液体发酵饲料指标被广大研究者认同:pH
3.2 微生物固体发酵饲料
微生物固体发酵饲料的种类,大致可分为:全价发酵饲料、发酵浓缩料、发酵豆粕、酵母培养物和其他发酵产品。
3.2.1 全价发酵饲料
全价发酵饲料是在营养均衡全面的无抗生素全价配合饲料中加入微生物和水,混合后在适当的温度下经厌氧或好氧发酵而成的饲料。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,并能节约生产成本。
3.2.2发酵浓缩料
发酵浓缩料是将不含抗生素的浓缩饲料与微生物和水等混合后发酵而成的非全价饲料。发酵浓缩料跟全价益生菌发酵饲料相比只是在制作时少添加能量饲料,其他的功能作用相同,具有体积小运输使用方便的优点 ,是最具市场前景的一类产品。
3.2.3发酵豆粕
发酵豆粕是一种以豆粕为原料,经微生物发酵而成的富含小肽的高档饲料蛋白质。由于小肽营养机理研究的深入 、益生菌发酵豆粕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,益生菌发酵豆粕 目前成为饲料行业中的热点。益生菌发酵豆粕中小肽含量高低和抗营养因子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。益生菌发酵豆粕在我国许多地方已大批量生产,在高档饲料中作为优质饲料蛋白的植物蛋白源。
3.2.4 酵母培养物
从目前国内外用得较多的酵母培养物产品来看主要分为两大类:一类是以酵母活细胞为主要功能部分的酵母培养物;另一类以含有的大量的酵母代谢产物为主要功能部分的产品,并不强调活细胞的作用,产品主要由酵母代谢产物、酵母菌体和经过发酵后变性的华体会体育最新地址 所构成。酵母培养物可明显提高反刍动物的生产性能。
3.2.5 其他发酵产品
除了以上介绍的已进行大规模工业批量生产的益生菌发酵饲料外,还有其他各具特色的发酵产品如:青贮饲料;对棉籽饼 (粕)、菜籽饼 (粕)和油茶枯饼等进行发酵脱毒而制成的饲料蛋白;用工业废弃物如甜菜渣、啤酒渣、豆渣、柠檬酸渣、玉米淀粉渣、果渣等制成的发酵饲料;用农业废弃物秸秆等制成的发酵饲料等。
4、微生物发酵饲料的效果
4.1 改善肠道内的微生态平衡
发酵饲料进入动物肠道后,饲料中的乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌等有益菌之间进行协同作用,维持肠道的健康。动物采食后,芽孢杆菌等需氧菌不断消耗氧而形成厌氧环境,从而导致好氧菌死亡。
4.2 补充营养成分,提高饲料利用率
饲料经过发酵之后,进行着一系列的生物化学反应,饲料中的纤维素、淀粉、蛋白质等复杂的大分子有机物在一定程度上降解为动物容易消化吸收的单糖、双糖、低聚糖和氨基酸等小分子物质,从而提高饲料的消化吸收率,起到了饲料机械起不到的深度生产加工作用,同时在饲料发酵的过程中还会产生并积累大量的营养丰富的微生物菌种细胞及有用的代谢产物,如:氨基酸、有机酸、维生素、活化的微量元素、特殊糖类物质,并使饲料变软变香,营养增加,从而改变饲料的物理化学性质,提高其适口性、消化率、吸收率和营养价值。
4.3 提高畜禽机体免疫功能
微生物发酵饲料中的有益微生物可以作为一种非特异免疫调节因子,通过细菌本身或细胞壁成分刺激并激活宿主免疫细胞,促进吞噬细胞活力或作为佐剂发挥作用。
4.4 降解饲料中的抗营养因子
许多乳酸菌和链球菌可以产生细菌素,这些多肽物质能抑制对革兰氏阳性细菌有抑制作用。微生物对饲料原料进行生物加工,可以降解其中的棉酚、硫苷、脲酶等抗营养因子。同时饲料中的一些抗原物质被微生物分解利用,减轻了对动物肠道的抗原性刺激。
4.5 防止有害物质产生
微生物发酵饲料中不含任何抗生素,动物饲喂有益菌可降低畜禽舍内氨气、硫化氢等有毒气体的浓度,可有效减少粪便中氨氮物质的含量,畜禽养殖舍内的氨气含量明显降低,净化畜禽环境。再者,直接饲用微生态制剂有益菌在肠道内可形成致密性膜菌群,形成生物屏幕,防止对有害物质和废物的吸收。
4.6 发酵能改善饲料的适口性,刺激禽的采食量
发酵饲料是经过微生物混合厌氧发酵制成的,其中的酵母菌等好氧菌的存在为乳酸菌的生长繁殖创造了厌氧环境,而乳酸菌大量繁殖产生了乳酸,降低了pH值,这就使得发酵饲料产品具有了酸香味,而且饲料经发酵后均质、蓬松,从而改善了饲料适口性,刺激采食量。微生物饲料经混合菌种发酵后可产生多种营养物质,包括多种不饱和脂肪酸、芳香酸等,发酵产物有特殊的香味可有效改善饲料的适口性。
5、未来发展趋势
5.1、农副资源饲料化与高效利用、提升动物饲粮品质。
(1)利用生物发酵技术和酶制剂处理技术加大我国非常规饲料原料的利用,尤其是大麦小麦能量饲料和杂粕类蛋白原料的预处理和深加工工艺,改善饲料原料品质。(2)生物饲料生产与技术系统集成:生物饲料的系统集成是生物饲料工程化研究的重点,一种生物饲料产品的研发往往需要应用几种生物技术,需要进行集成创新和重点突破,研究其使用方法和标准;建立相应的配套应用技术体系。
5.2、安全高效发酵型环保饲料添加剂和饲料产品生产技术。
(1)氨基酸方面:在保障赖氨酸、蛋氨酸稳定供应前提下,促进色氨酸和苏氨酸的规模化生产,同时加快缬氨酸等条件性氨基酸的产业化步伐。(2)加大促生长抗生素替代品的研发与产业化:在抗菌肽、微生态和发酵培养物等产品的标准化、检测技术等方面取得突破,推动抗生素替代品的快速发展。
5.3、发展生物饲料新产品等抗生素替代技术。
(1)对生物酶制剂、微生态、制剂、中药发酵产品和天然提取物等替代抗生素的集成技术需要系统化研究。(2)发酵原料标准化,发酵全价料工艺及其标准,发酵培养物中微生物使用的生物安全性禁止标准等。
未经允许不得转载:hth网页入口»微生物发酵:现代生物技术在饲料行业中的应用与发展