近幾年來,飼料生物發(fā)酵技術(shù)不斷創(chuàng)新,成為行業(yè)發(fā)展技術(shù)新亮點(diǎn),引起了業(yè)內(nèi)廣泛的關(guān)注?!度珖暳瞎I(yè)"十三五"發(fā)展規(guī)劃》把"推動(dòng)微生物發(fā)酵技術(shù)在飼料產(chǎn)品中的應(yīng)用,開發(fā)全發(fā)酵配合飼料產(chǎn)品"列入了十三五發(fā)展重點(diǎn),發(fā)酵飼料可能是實(shí)現(xiàn)無抗飼料的突破口。
本文根據(jù)目前發(fā)酵飼料研究、應(yīng)用情況,對發(fā)酵飼料技術(shù)應(yīng)用作一綜述,與大家共同探討。
1 發(fā)酵飼料的內(nèi)涵和基本功能
1.1 生物飼料。發(fā)酵飼料屬于生物飼料。關(guān)于生物飼料的定義眾說紛紜,到目前也沒有形成一個(gè)規(guī)范統(tǒng)一、專業(yè)學(xué)術(shù)的定義。一般認(rèn)為是以發(fā)酵工程等技術(shù)為手段,在人工控制條件下,利用微生物自身的生長代謝活動(dòng),通過菌體細(xì)胞或酶的某些功能,將原料轉(zhuǎn)化成所需要的生物產(chǎn)品。生物飼料的范圍寬泛,基本可分為生物飼料添加劑和發(fā)酵飼料兩大類。微生物飼料添加劑包括微生態(tài)制劑、酶制劑、寡糖等,發(fā)酵飼料包括發(fā)酵配合飼料、發(fā)酵餅粕、發(fā)酵糟渣等。生物飼料添加劑的成分比較單一, 以提供益生菌、酶制劑、益生元為目標(biāo);發(fā)酵飼料主要以改善原料品質(zhì)為目標(biāo),生產(chǎn)富含高活性益生菌及其代謝產(chǎn)物的飼料,兼有生物添加劑的功能。
1.2 發(fā)酵飼料的內(nèi)涵。發(fā)酵飼料目前尚無統(tǒng)一的定義,它屬于生物飼料的范疇。發(fā)酵飼料是以配合飼料或飼料原料作為發(fā)酵底料,配比微生物菌種,人工控制發(fā)酵溫度、水分、氧量、發(fā)酵時(shí)間等條件,通過微生物自身繁殖和代謝,生產(chǎn)富含高活性益生菌及其功能性代謝產(chǎn)物的飼料。發(fā)酵飼料具有酸香風(fēng)味,適口性好特點(diǎn);飼料經(jīng)過發(fā)酵后,小分子物質(zhì)大幅增加,抗?fàn)I養(yǎng)因子被降解; 高活性的益生菌可改善腸道菌群環(huán)境,抑制有害菌生長;維生素、有機(jī)酸等微生物代謝物可增強(qiáng)體質(zhì),提高機(jī)體免疫力。
1.3 發(fā)酵飼料的菌種。目前,市場上用于飼料發(fā)酵的微生物種類主要是乳酸菌、酵母、芽孢桿菌、曲霉。乳酸菌為腸道內(nèi)定植菌群,有產(chǎn)酸、耐酸、產(chǎn)抑菌素的作用;芽孢桿菌能分泌蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等多種活性酶,分解抗原蛋白等抗?fàn)I養(yǎng)因子, 提高飼料利用率;酵母菌類可為動(dòng)物提供蛋白質(zhì), 提高適口性幫助消化,促進(jìn)有益菌的生長。其中植物乳桿菌、釀酒酵母、枯草芽孢桿菌、米曲霉等被廣為使用。
1.4 發(fā)酵飼料的形式。按照水分含量的多少可分為液體發(fā)酵飼料和固體發(fā)酵飼料。液體發(fā)酵飼料是將液化的飼料原料自然發(fā)酵或人工接種發(fā)酵若干小時(shí), 直接飼喂,在國外的規(guī)模豬場應(yīng)用較多,國內(nèi)也開始使用。固體發(fā)酵飼料的種類,大致可分為:益生菌發(fā)酵配合飼料、益生菌發(fā)酵濃縮料、發(fā)酵餅粕、發(fā)酵糟渣、酵母培養(yǎng)物等。
近年內(nèi),在國內(nèi)廣泛興起的發(fā)酵飼料主要是益生菌發(fā)酵配合飼料。在畜禽日糧中一般添加2.5%~10%。發(fā)酵配合飼料主要有傳統(tǒng)塑膜密封的厭氧發(fā)酵、呼吸閥袋內(nèi)發(fā)酵和槽式翻料發(fā)酵等幾種半干濕發(fā)酵形式。傳統(tǒng)塑膜密封的厭氧發(fā)酵,物料拌濕拌均接種后,直接裝入密封的容器內(nèi),發(fā)酵二三天,工藝簡便,設(shè)施設(shè)備投資少,生產(chǎn)成本低,發(fā)酵時(shí)間取決于環(huán)境溫度,以乳酸菌發(fā)酵為主;呼吸閥袋內(nèi)發(fā)酵,原料拌濕接種后,直接裝入呼吸袋包裝袋中,熱合封口后發(fā)酵, 飼料在發(fā)酵初期好氧菌大量繁殖,產(chǎn)氣激烈,氣體通過呼吸閥排出,袋內(nèi)氧氣耗盡時(shí),呼吸閥停止排氣,厭氧菌開始繁殖,pH 值達(dá)到4.0~4.5 時(shí)微生物停止生長,發(fā)酵成熟,呼吸閥袋內(nèi)發(fā)酵生產(chǎn)效率高, 依靠產(chǎn)品pH 調(diào)節(jié)后發(fā)酵程度。槽式翻料發(fā)酵,物料加水拌濕接種后,裝入槽式發(fā)酵池,根據(jù)發(fā)酵溫度進(jìn)行機(jī)械翻料,物料發(fā)酵程度的可控度好,兼顧多種微生物的生長繁殖,代謝產(chǎn)物豐富,發(fā)酵效果好,但生產(chǎn)效率較低,發(fā)酵成本較高,應(yīng)用效果也優(yōu)于前兩種。
2 發(fā)酵配合飼料的特點(diǎn)
在總結(jié)和汲取了微生物、酶制劑、發(fā)酵原料等技術(shù)成果基礎(chǔ)上, 發(fā)酵配合飼料創(chuàng)新技術(shù)和工藝,與上述產(chǎn)品比較有以下特點(diǎn)。
2.1 培養(yǎng)物營養(yǎng)全面有利于益生菌生長。發(fā)酵飼料以配合料為發(fā)酵底料,以玉米、豆粕、麩皮等為基礎(chǔ)原料,粒度適中,粗蛋白15%~20%,可溶性淀粉含量高,碳氮比例恰當(dāng),適合多數(shù)益生菌的生長繁殖。相對于發(fā)酵菜粕、發(fā)酵果渣等以改善品質(zhì)為主要目的的發(fā)酵原料,發(fā)酵底料更有利于微生物的生長;以生產(chǎn)微生態(tài)、酶制劑為主的發(fā)酵底物,一般適合單菌種生長,比較專一,而發(fā)酵配合飼料底料更適合多菌種的生長。
2.2 濕料使用保持了多種活性因子。生物飼料添加劑和發(fā)酵原料生產(chǎn)應(yīng)用已有相當(dāng)長的時(shí)間。除液態(tài)的微生態(tài)和酶制劑外,多數(shù)產(chǎn)品考慮運(yùn)輸、銷售、使用、保存等因素,進(jìn)行干燥處理,其中的微生物、酶以及有機(jī)酸等多數(shù)活性因子因高溫干燥失去活力和損失,如發(fā)酵豆粕,在江蘇地區(qū)均以干燥后使用,主要功能體現(xiàn)在小分子的肽類物質(zhì)比例提高,大豆抗?fàn)I養(yǎng)因子降解,活性因子作用不明顯。而發(fā)酵飼料半濕料直接使用,保持了許多功能性活菌、消化酶、有機(jī)酸、小肽以及其他微生物代謝物,同時(shí)也減少了干燥費(fèi)用。據(jù)南京某公司研究,發(fā)酵飼料中含乳酸桿菌5.0×1088以上,枯草芽胞桿菌5.0×107 以上,酵母菌5.0×106 以上,有機(jī)酸5%以上。經(jīng)試驗(yàn),在60℃條件下干燥1h,乳酸桿菌基本失活,枯草芽胞桿菌、酵母菌下降1個(gè)次方級別,有機(jī)酸也明顯降低。
2.3 使用量大 效果明顯。微生物、酶制劑、寡糖作為飼料添加劑,使用比例一般占日糧0.1%~0.3%,且在加工過程也還會(huì)失活不少,真正在日糧中添加的微生物和酶的數(shù)量很有限,并且菌、酶種類單一,生物因子的功能有限。而發(fā)酵飼料一般在日糧中添加比例在2.5%~10%,是常規(guī)添加劑的幾十倍,且是復(fù)合的微生物、酶制劑、酸化劑以及代謝物,是任何一種或幾種飼料添加劑難以實(shí)現(xiàn)的,發(fā)酵飼料也可以理解是多種微生物功能的集體體現(xiàn)。
3 發(fā)酵飼料應(yīng)用效果
近幾年,發(fā)酵配合飼料在畜禽生產(chǎn)中得到了應(yīng)用,取得了多數(shù)用戶的好評,主要表現(xiàn)為畜禽疾病減少,增重和飼料報(bào)酬提高,生產(chǎn)成本降低,養(yǎng)殖環(huán)境改善,產(chǎn)品品味提高。
2014 年12 月-2015 年1 月,寶應(yīng)某公司對148 頭30~72 日齡保育豬飼喂試驗(yàn),試驗(yàn)組、對照組各半,添加10%發(fā)酵配合飼料替代等量日糧(發(fā)酵飼料與日糧粗蛋白含量差異不超過1個(gè)百分點(diǎn),價(jià)格相近,下同),試驗(yàn)組比對照組平均日增重提高8.11%,料重比下降5.56%,每公斤豬活重成本下降3.97%。
2015 年4-5 月, 上海某公司對175 頭34~65 日齡保育豬試驗(yàn), 對照組527 頭,添加10%發(fā)酵配合飼料替代等量日糧,平均日增重提高9.17%, 料重比降低6.39%, 飼料成本降低6.87%,獸藥成本降低7.9%。
2015 年4-5 月,啟東市養(yǎng)殖戶周春敏試驗(yàn),32頭育肥豬(均分2 組)飼喂47d,添加10%發(fā)酵配合飼料替代等量日糧,試驗(yàn)組比對照組頭均增重提高19.5%,料重比下降13%。
2015 年, 南通市某公司和江蘇某公司分別對母豬妊娠后期到斷奶期試驗(yàn),添加8%發(fā)酵飼料替代等量日糧,仔豬平均初生重和斷奶窩重均明顯高于對照組。
2015 年5-6 月, 徐州某公司對590 羽肉鴨27d 飼養(yǎng)試驗(yàn), 在日糧中分別添加2.5%和5%發(fā)酵配合飼料替代等量日糧, 總增重分別提高5.42%和4.75%,料重比下降3.79%;飼料成本分別下降3.25%和0.9%。
2015 年, 徐州某公司對24 000 羽18~36 日齡肉雞試驗(yàn),添加2.5%發(fā)酵飼料替代等量日糧,比對照組凈增重提高3.25%,料重比無變化,增加效益3.26%。南京某公司和南京某公司, 分別使用發(fā)酵飼料飼喂商品豬,進(jìn)行品味品嘗,專家評價(jià)結(jié)果一致,發(fā)酵料組豬肉優(yōu)于其他組。
2016 年下半年, 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科院學(xué)院劉文斌教授等進(jìn)行了不同添加梯度發(fā)酵飼料對鯉魚幼魚生長性能、消化酶、肌肉品質(zhì)和免疫機(jī)能影響試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果,發(fā)酵飼料增重率、餌料系數(shù)、腹脂率、肌肉亮度、血糖、血漿皮質(zhì)醇、蛋白酶、脂肪酶等指標(biāo)均有提高和改善, 其中5%的添加組增重率比對照組提高2.56%,餌料系數(shù)降低7%,腹脂率降低24.6%,肌肉亮度提高2.6%,血糖提高28%,血漿皮質(zhì)醇提高68%,免疫球蛋白IgM 提高6.7%,脂肪酶提高1.19 倍。
4 發(fā)酵飼料應(yīng)用的相關(guān)問題
發(fā)酵飼料一種新型的生物飼料, 介于生物飼料添加劑和全發(fā)酵日糧之間的產(chǎn)品。其研究和應(yīng)用尚屬初級階段。目前,發(fā)酵飼料生產(chǎn)企業(yè)眾多,產(chǎn)品應(yīng)用效果參差不齊,有不少問題值得行業(yè)關(guān)注和研究。
4.1 微生物菌種。目前發(fā)酵飼料使用的菌種很多,不少添加劑企業(yè)專門為發(fā)酵飼料配制了菌種, 發(fā)酵效果參差不齊。首先,要確定發(fā)酵飼料的目標(biāo),或以提供高活力的益生菌為主, 或以提供微生物代謝物如乳酸、酶為主,或是分解飼料原料大分子物質(zhì)為主,或兼而有之;二是根據(jù)發(fā)酵目標(biāo)和微生物的特性,選擇合適的菌種, 并注意各種微生物的協(xié)同和拮抗作用,如使用厭氧菌,或使用好氧菌,或使用厭氧菌、好氧菌、兼性菌之間的合理搭配,在不同發(fā)酵階段發(fā)揮作用;三是微生物的生物安全,所有微生物菌種必須是農(nóng)業(yè)部《飼料添加劑品種目錄》規(guī)定的品種,不可盲目開發(fā)使用菌種,給產(chǎn)品安全帶來隱患。一些企業(yè)和用戶使用商品發(fā)酵飼料作為菌種來源再進(jìn)行發(fā)酵是不科學(xué)的。
4.2 生產(chǎn)工藝。生產(chǎn)工藝對發(fā)酵結(jié)果十分重要, 應(yīng)根據(jù)原料、菌種特點(diǎn)和發(fā)酵目標(biāo)確定。目前有傳統(tǒng)的厭氧發(fā)酵,呼吸閥袋內(nèi)發(fā)酵、槽式翻料發(fā)酵,各有各的生產(chǎn)工藝,都應(yīng)以達(dá)到發(fā)酵效果最佳化為目標(biāo),制定其生產(chǎn)工藝和操作規(guī)程,做到原料、生產(chǎn)環(huán)境、操作程序的一致性,保證發(fā)酵質(zhì)量的穩(wěn)定。
4.3 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)簽。與其他飼料產(chǎn)品一樣,發(fā)酵飼料應(yīng)有產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)簽。發(fā)酵飼料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)明確主要的營養(yǎng)成分、活性成分以及衛(wèi)生要求,以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性, 產(chǎn)品成分保證值應(yīng)以保質(zhì)期末的質(zhì)量為準(zhǔn)。產(chǎn)品有后發(fā)酵過程,并非發(fā)酵越徹底產(chǎn)品使用效果越好,要研究發(fā)酵飼料的最佳使用階段,達(dá)到最佳效果。
4.4 工業(yè)飼料應(yīng)用。目前,在工業(yè)飼料生產(chǎn)中發(fā)酵飼料因水分高和加工過程不耐高溫等受到限制,多直接用于養(yǎng)殖環(huán)節(jié)。要研究低水分發(fā)酵工藝和耐高溫菌種的選擇,以拓寬發(fā)酵飼料的使用范圍。
4.5 行業(yè)管理。發(fā)酵飼料是一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新,越來越被廣大用戶接受,業(yè)界不少技術(shù)權(quán)威人士也熱衷于研究生物發(fā)酵飼料,飼料行業(yè)"十三五"規(guī)劃已將發(fā)酵飼料列入推廣重點(diǎn)。但行業(yè)管理對此尚未明確,《飼料原料目錄》沒有將其納入,許可準(zhǔn)入中也沒有其位置。目前,開發(fā)發(fā)酵飼料者甚多,良莠混雜,有必要實(shí)施行業(yè)管理,給予該類產(chǎn)品名分。一是明確發(fā)酵飼料產(chǎn)品的屬性,或許可,或不需許可;二是規(guī)定其菌種要求,確保生物安全;三是制訂該類產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)通則,確保產(chǎn)品的可靠性;四是規(guī)范生產(chǎn)工藝和條件,確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
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