发酵饲料技术应用综述

2018-08-15 15:35:56      点击:

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导读

近几年来,饲料生物发酵技术不断创新,成为行业发展技术新亮点,引起了业内广泛的关注。《全国饲料工业"十三五"发展规划》把"推动微生物发酵技术在饲料产品中的应用,开发全发酵配合饲料产品"列入了十三五发展重点,发酵饲料可能是实现无抗饲料的突破口。

本文根据目前发酵饲料研究、应用情况,对发酵饲料技术应用作一综述,与大家共同探讨。

1发酵饲料的内涵和基本功能

1.1 生物饲料

发酵饲料属于生物饲料。关于生物饲料的定义众说纷纭,到目前也没有形成一个规范统一、专业学术的定义。一般认为是以发酵工程等技术为手段,在人工控制条件下,利用微生物自身的生长代谢活动,通过菌体细胞或酶的某些功能,将原料转化成所需要的生物产品。生物饲料的范围宽泛,基本可分为生物饲料添加剂和发酵饲料两大类。微生物饲料添加剂包括微生态制剂、酶制剂、寡糖等,发酵饲料包括发酵配合饲料、发酵饼粕、发酵糟渣等。生物饲料添加剂的成分比较单一, 以提供益生菌、酶制剂、益生元为目标;发酵饲料主要以改善原料品质为目标,生产富含高活性益生菌及其代谢产物的饲料,兼有生物添加剂的功能。


1.2 发酵饲料的内涵

发酵饲料目前尚无统一的定义,它属于生物饲料的范畴。发酵饲料是以配合饲料或饲料原料作为发酵底料,配比微生物菌种,人工控制发酵温度、水分、氧量、发酵时间等条件,通过微生物自身繁殖和代谢,生产富含高活性益生菌及其功能性代谢产物的饲料。发酵饲料具有酸香风味,适口性好特点;饲料经过发酵后,小分子物质大幅增加,抗营养因子被降解; 高活性的益生菌可改善肠道菌群环境,抑制有害菌生长;维生素、有机酸等微生物代谢物可增强体质,提高机体免疫力。


1.3 发酵饲料的菌种

目前,市场上用于饲料发酵的微生物种类主要是乳酸菌、酵母、芽孢杆菌、曲霉。乳酸菌为肠道内定植菌群,有产酸、耐酸、产抑菌素的作用;芽孢杆菌能分泌蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等多种活性酶,分解抗原蛋白等抗营养因子, 提高饲料利用率;酵母菌类可为动物提供蛋白质, 提高适口性帮助消化,促进有益菌的生长。其中植物乳杆菌、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、米曲霉等被广为使用。


1.4 发酵饲料的形式

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。液体发酵饲料是将液化的饲料原料自然发酵或人工接种发酵若干小时, 直接饲喂,在国外的规模猪场应用较多,国内也开始使用。固体发酵饲料的种类,大致可分为:益生菌发酵配合饲料、益生菌发酵浓缩料、发酵饼粕、发酵糟渣、酵母培养物等。

近年内,在国内广泛兴起的发酵饲料主要是益生菌发酵配合饲料。在畜禽日粮中一般添加2.5%~10%。发酵配合饲料主要有传统塑膜密封的厌氧发酵、呼吸阀袋内发酵和槽式翻料发酵等几种半干湿发酵形式。传统塑膜密封的厌氧发酵,物料拌湿拌均接种后,直接装入密封的容器内,发酵二三天,工艺简便,设施设备投资少,生产成本低,发酵时间取决于环境温度,以乳酸菌发酵为主;呼吸阀袋内发酵,原料拌湿接种后,直接装入呼吸袋包装袋中,热合封口后发酵, 饲料在发酵初期好氧菌大量繁殖,产气激烈,气体通过呼吸阀排出,袋内氧气耗尽时,呼吸阀停止排气,厌氧菌开始繁殖,pH 值达到4.0~4.5 时微生物停止生长,发酵成熟,呼吸阀袋内发酵生产效率高, 依靠产品pH 调节后发酵程度。槽式翻料发酵,物料加水拌湿接种后,装入槽式发酵池,根据发酵温度进行机械翻料,物料发酵程度的可控度好,兼顾多种微生物的生长繁殖,代谢产物丰富,发酵效果好,但生产效率较低,发酵成本较高,应用效果也优于前两种。

2发酵配合饲料的特点

在总结和汲取了微生物、酶制剂、发酵原料等技术成果基础上, 发酵配合饲料创新技术和工艺,与上述产品比较有以下特点。


2.1 培养物营养全面有利于益生菌生长

发酵饲料以配合料为发酵底料,以玉米、豆粕、麸皮等为基础原料,粒度适中,粗蛋白15%~20%,可溶性淀粉含量高,碳氮比例恰当,适合多数益生菌的生长繁殖。相对于发酵菜粕、发酵果渣等以改善品质为主要目的的发酵原料,发酵底料更有利于微生物的生长;以生产微生态、酶制剂为主的发酵底物,一般适合单菌种生长,比较专一,而发酵配合饲料底料更适合多菌种的生长。


2.2 湿料使用保持了多种活性因子

生物饲料添加剂和发酵原料生产应用已有相当长的时间。除液态的微生态和酶制剂外,多数产品考虑运输、销售、使用、保存等因素,进行干燥处理,其中的微生物、酶以及有机酸等多数活性因子因高温干燥失去活力和损失,如发酵豆粕,在江苏地区均以干燥后使用,主要功能体现在小分子的肽类物质比例提高,大豆抗营养因子降解,活性因子作用不明显。而发酵饲料半湿料直接使用,保持了许多功能性活菌、消化酶、有机酸、小肽以及其他微生物代谢物,同时也减少了干燥费用。据南京某公司研究,发酵饲料中含乳酸杆菌5.0×1088 以上,枯草芽胞杆菌5.0×107 以上,酵母菌5.0×106 以上,有机酸5%以上。经试验,在60℃条件下干燥1h,乳酸杆菌基本失活,枯草芽胞杆菌、酵母菌下降1个次方级别,有机酸也明显降低。


2.3 使用量大 效果明显

微生物、酶制剂、寡糖作为饲料添加剂,使用比例一般占日粮0.1%~0.3%,且在加工过程也还会失活不少,真正在日粮中添加的微生物和酶的数量很有限,并且菌、酶种类单一,生物因子的功能有限。而发酵饲料一般在日粮中添加比例在2.5%~10%,是常规添加剂的几十倍,且是复合的微生物、酶制剂、酸化剂以及代谢物,是任何一种或几种饲料添加剂难以实现的,发酵饲料也可以理解是多种微生物功能的集体体现。

3发酵饲料应用效果

近几年,发酵配合饲料在畜禽生产中得到了应用,取得了多数用户的好评,主要表现为畜禽疾病减少,增重和饲料报酬提高,生产成本降低,养殖环境改善,产品品味提高。

2014 年12 月-2015 年1 月,宝应某公司对148 头30~72 日龄保育猪饲喂试验,试验组、对照组各半,添加10%发酵配合饲料替代等量日粮(发酵饲料与日粮粗蛋白含量差异不超过1个百分点,价格相近,下同),试验组比对照组平均日增重提高8.11%,料重比下降5.56%,每公斤猪活重成本下降3.97%。

2015 年4-5 月, 上海某公司对175 头34~65 日龄保育猪试验, 对照组527 头,添加10%发酵配合饲料替代等量日粮,平均日增重提高9.17%, 料重比降低6.39%, 饲料成本降低6.87%,兽药成本降低7.9%。

2015 年4-5 月,启东市养殖户周春敏试验,32头育肥猪(均分2 组)饲喂47d,添加10%发酵配合饲料替代等量日粮,试验组比对照组头均增重提高19.5%,料重比下降13%。

2015 年, 南通市某公司和江苏某公司分别对母猪妊娠后期到断奶期试验,添加8%发酵饲料替代等量日粮,仔猪平均初生重和断奶窝重均明显高于对照组。

2015 年5-6 月, 徐州某公司对590 羽肉鸭27d 饲养试验, 在日粮中分别添加2.5%和5%发酵配合饲料替代等量日粮, 总增重分别提高5.42%和4.75%,料重比下降3.79%;饲料成本分别下降3.25%和0.9%。

2015 年, 徐州某公司对24 000 羽18~36 日龄肉鸡试验,添加2.5%发酵饲料替代等量日粮,比对照组净增重提高3.25%,料重比无变化,增加效益3.26%。南京某公司和南京某公司, 分别使用发酵饲料饲喂商品猪,进行品味品尝,专家评价结果一致,发酵料组猪肉优于其他组。

2016 年下半年, 南京农业大学动物科院学院刘文斌教授等进行了不同添加梯度发酵饲料对鲤鱼幼鱼生长性能、消化酶、肌肉品质和免疫机能影响试验。试验结果,发酵饲料增重率、饵料系数、腹脂率、肌肉亮度、血糖、血浆皮质醇、蛋白酶、脂肪酶等指标均有提高和改善, 其中5%的添加组增重率比对照组提高2.56%,饵料系数降低7%,腹脂率降低24.6%,肌肉亮度提高2.6%,血糖提高28%,血浆皮质醇提高68%,免疫球蛋白IgM 提高6.7%,脂肪酶提高1.19 倍。

4发酵饲料应用的相关问题

发酵饲料一种新型的生物饲料, 介于生物饲料添加剂和全发酵日粮之间的产品。其研究和应用尚属初级阶段。目前,发酵饲料生产企业众多,产品应用效果参差不齐,有不少问题值得行业关注和研究。


4.1 微生物菌种

目前发酵饲料使用的菌种很多,不少添加剂企业专门为发酵饲料配制了菌种, 发酵效果参差不齐。首先,要确定发酵饲料的目标,或以提供高活力的益生菌为主, 或以提供微生物代谢物如乳酸、酶为主,或是分解饲料原料大分子物质为主,或兼而有之;二是根据发酵目标和微生物的特性,选择合适的菌种, 并注意各种微生物的协同和拮抗作用,如使用厌氧菌,或使用好氧菌,或使用厌氧菌、好氧菌、兼性菌之间的合理搭配,在不同发酵阶段发挥作用;三是微生物的生物安全,所有微生物菌种必须是农业部《饲料添加剂品种目录》规定的品种,不可盲目开发使用菌种,给产品安全带来隐患。一些企业和用户使用商品发酵饲料作为菌种来源再进行发酵是不科学的。


4.2 生产工艺

生产工艺对发酵结果十分重要, 应根据原料、菌种特点和发酵目标确定。目前有传统的厌氧发酵,呼吸阀袋内发酵、槽式翻料发酵,各有各的生产工艺,都应以达到发酵效果最佳化为目标,制定其生产工艺和操作规程,做到原料、生产环境、操作程序的一致性,保证发酵质量的稳定。


4.3 产品标准和标签

与其他饲料产品一样,发酵饲料应有产品的标准和标签。发酵饲料产品标准应明确主要的营养成分、活性成分以及卫生要求,以保证产品质量的稳定性, 产品成分保证值应以保质期末的质量为准。产品有后发酵过程,并非发酵越彻底产品使用效果越好,要研究发酵饲料的最佳使用阶段,达到最佳效果。


4.4 工业饲料应用

目前,在工业饲料生产中发酵饲料因水分高和加工过程不耐高温等受到限制,多直接用于养殖环节。要研究低水分发酵工艺和耐高温菌种的选择,以拓宽发酵饲料的使用范围。


4.5 行业管理

发酵饲料是一项技术创新,越来越被广大用户接受,业界不少技术权威人士也热衷于研究生物发酵饲料,饲料行业"十三五"规划已将发酵饲料列入推广重点。但行业管理对此尚未明确,《饲料原料目录》没有将其纳入,许可准入中也没有其位置。目前,开发发酵饲料者甚多,良莠混杂,有必要实施行业管理,给予该类产品名分。一是明确发酵饲料产品的属性,或许可,或不需许可;二是规定其菌种要求,确保生物安全;三是制订该类产品行业标准或技术通则,确保产品的可靠性;四是规范生产工艺和条件,确保产品质量的稳定性。


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