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发酵饲料的研究及应用现状

2017-02-09 18:01:59      点击:

导读

近年来,随着养殖业和饲料行业的发展,饲料原料用粮和耕地面积减少的矛盾日益突出,寻找新的安全健康饲料原料成为当前饲料行业可持续发展的重要途径之一。本文在前人研究的基础上,就益生菌发酵饲料在动物生产上应用研究进行了综述。

畜牧业有一个很重要的任务,就是将质量差的、不能被人类直接食用的粮食作物转化为优质的肉、蛋、奶等高质量的人类的营养物质。21 世纪,我国将从小康走向富裕。据预测,届时我国常规饲料中的粗蛋白质资源仅能满足需要量的一半。随着我国畜牧业的快速发展,面对饲料资源严重短缺的局面,开辟饲料蛋白源,势在必行。抗生素在饲料中的应用,促进了动物生产,对集约化养殖业的发展做出了重大贡献;但随着时间的推移,抗生素的危害也日益显现,并受到社会的广泛关注。益生菌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、动物性和矿物质中的抗营养因子分解或转化为养分含量更高、无毒无害且更容易被畜禽采食消化吸收的饲料原料。

1发酵中常用的益生菌

目前,用于发酵饲料的益生菌种类繁多,美国食品与药物管理局(FDA) 和美国饲料协会(AAFCO) 公布了40 余种。2003年12月我国农业部发布的第318号公告“饲料添加剂品种目录”中有15种:地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、两岐双歧杆菌、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。


1.1 乳酸菌

乳酸菌(Lactic Acid Bacteria,LAB) 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,乳酸菌能利用可发酵碳水化合物产生大量乳酸。乳酸菌是一群相当庞杂的细菌,目前至少可分为18个属,共分200 多种。除极少数外,其中绝大部分都是人及畜禽体内必不可少的且具有重要生理功能的菌群,其广泛存在于人及畜禽的肠道中。大量研究表明,乳酸菌能够调节动物机体胃肠道正常菌群,保持微生态平衡,提高食物消化率和生物价。目前国内外生物学家已证实,肠内乳酸菌与健康长寿有着非常密切的关系。乳酸菌的特殊生理活性和营养功能,正日益引起人们的重视。目前,乳酸菌以被广泛应用于食品、药品、饲料等工业生产中。


1.2 芽孢杆菌

芽孢杆菌属(Bacillus genus)细菌为革兰氏阳性菌,需氧或兼氧性厌氧,可产生芽孢,大多数无荚膜,以周生鞭毛运动。细胞呈直杆状,常以成对或链状排列,具圆端或方端。由于芽孢杆菌属的微生物能够形成芽孢的特性使得它们能够抵御各种极端恶劣环境(如高温、极酸、极盐),而且对各种杀菌剂具有抵抗力,因此,它们在各种自然环境中都能被分离到。由于其具有嗜热、兼性厌氧、可降解烃和产生表面活性剂的特性,在微生物采油、环境治理等领域具有一定的应用价值。目前,有关芽孢杆菌的研究及应用的相关报道也主要集中在对芽孢杆菌特征的研究及工业生产应用。


1.3 酵母

酵母(Yeast) 是一种肉眼看不见的微小单细胞微生物,能将糖发酵成酒精和二氧化碳,是一种天然发酵剂。酵母具有专性或兼性好氧的特性。酵母是一大类单细胞核真核微生物的总称,由于其具有生长快、代谢率高、能产生特殊代谢产物等特点,在食品、医药、酒精等行业被广泛应用。


1.4 霉菌

霉菌(molds)是一类能形成分支菌丝的真菌统称。霉菌繁殖迅速,常造成食品、饲料原料等大量霉腐变质,但许多有益菌种已被广泛应用于各个领域。霉菌的应用历史非常悠久,早在古代,人们就利用霉菌进行酿酒、制酱。随着社会的进步和微生物学的发展,霉菌的优良特性,已得到广泛关注,霉菌也被广泛应用于工农业生产中。其中,有益菌能够产纤维素酶、半纤维素酶、木质素霉等,这些霉在适宜条件下,能够分解纤维素,产生低聚糖,产生芳香酯,改善饲料的适口性,提高纤维素的利用率。这是其被用中生物饲料生产的主要原因。

2益生菌在饲料发酵中的应用现状

发酵饲料作为新型无抗饲料,在饲料行业内引起广泛关注。相比传统饲料,发酵饲料具有发酵原料丰富多样、无抗生素残留、低碳环保等优点,在畜禽饲料中应用研究广泛。目前,在发酵饲料中多采用多菌种协同发酵,以优化发酵效果。


2.1 益生菌在原料发酵中的应用

随着养殖业的快速发展,我国蛋白质饲料短缺、人畜争粮的矛盾日益突出,同时,人们也越来越多的开发新的饲料原料,发酵饲料的应用也越来越丰富。生物饲料,是在微生态理论指导下采用已知有益的微生物与饲料混合,经发酵、干燥等工艺制成的含活性益生菌的安全、无污染、无残留的优质饲料。与发酵前相比,营养价值提高了,抗营养因子减少了,对动物有一定的促生长作用。利用微生物发酵生产蛋白质饲料,不但解决了蛋白质资源紧缺的问题,还解决了一些环境问题。以玉米秸秆、麸皮、酒糟等为代表的农业固体废弃物和农产品加工副产物,资源丰富,价格低廉,是传统的饲料原料。但是,这类饲料原料粗纤维含量较高,营养价值偏低,不适于现代高效畜牧业的发展。利用固体发酵过程中的微生物代谢作用,可以有效降低饲料原料中的粗纤维,提高蛋白质等营养成分的含量;另一方面,由于微生物生长过程中产生大量的维生素、氨基酸等生物活性物质,因此发酵饲料的营养价值显著提高。利用微生物发酵农业生产下脚料来提高其作为饲料原料营养价值的报道也很多。利用酵母发酵麸皮原料,可提高饲喂育肥猪的采食量,降低料肉比,提高日增重。饲料原料固态发酵工艺也已见诸于报道。


2.2 微生物发酵饲料在畜禽生产上的应用

微生态发酵饲料在畜禽上应用的研究屡见报道。在仔猪饲料中添加复合微生态菌剂能提高畜产动物的生长性能,提高养殖生产的经济效益。郑学斌等 利用乳酸菌和酶制剂复合发酵液来发酵乳猪饲料,通过养殖实验,发现饲喂发酵饲料可增强乳猪机体的免疫机能,提高饲料利用率和乳猪生产能力。谢开春等利用酵母菌、乳酸菌和芽孢杆菌复合菌剂发酵仔猪饲料,试验结果显示,在日粮中添加微生物发酵饲料能提高仔猪生长性能。严念东等研究发现,益生菌发酵饲料能显著提高生长育肥猪平均日增重,降低料肉比,提高育肥猪血清中碱性磷酸酶的活性。


2.3 益生菌作为饲料添加剂的应用

近年来,抗生素、激素、防腐剂等药物在饲料中的使用,严重影响了畜产品和水产品的质量与安全。开发和推广一种既能有效替代抗生素、激素、防腐剂,又具有保健促生长作用的新型绿色饲料添加剂已成为当务之急。益生菌饲料添加剂可促进胃肠道免疫功能,增强动物免疫力;增强营养代谢,提高消化酶的活性,增强动物消化吸收能力;强化有益菌群的竞争优势。在饲料中添加益生菌的相关研究报道很多。刘晓东等经过筛选,选出了安全性好、抗病性强、产酶量大的芽孢杆菌、乳酸菌、双歧杆菌、酵母菌等有益菌群,并将它们添加到仔猪日粮中,结果显示,试验组猪平均日增重、料肉比等都有了显著的提高。大量研究表明,益生菌作为饲料添加剂不仅能够提高饲料利用率,而且对增强畜产动物的免疫力、降低养殖动物发病率也起到了一定的作用。饲用益生菌是一种活菌制剂,需符合以下条件:必须能够达到小肠且能够在小肠内繁殖;益生菌数量必须足够多以便在肠道内建立并维持菌群平衡;能够被迅速激活,且有很高的生长率;在储存和加工条件下有很好的耐受能力。

3发展发酵饲料的重要意义

3.1 解决饲料用粮食资源紧张的迫切需求

在我国畜牧业生产中饲料成本占总成本的70 %以上,粮食饲料占常规畜禽饲料的90%以上,在生产畜产品的过程中占有相当重要的地位。但是,随着人民生活水平的不断提高,人们对畜产品的需求日益增大,粮食饲料作为常规饲料的供需缺口越来越大,过度地依赖粮食类饲料已不能满足畜牧业发展的需要。充分利用农业生产的下脚料,如各种糠麸饼粕,作为饲料原料也是解决常规饲料原料供应紧张的有效途径之一。非常规饲料存在消化利用率低、营养不全面等不利因素。因此,采用益生菌发酵的方法来消除非常规饲料原料中的不利因子、提高其利用率、提高营养价值是非常有必要的。


3.2 食品安全的必然要求

抗生素在养殖业中全面推广使用,给养殖业带来了巨大的变化,养殖规模也越来越大,养殖效益也得到了极大提高,由此造成养殖者习惯性地在饲料中添加抗生素,以追求所需要的高效益。但是,长期在饲料中添加抗生素会造成动物肝脏和肾脏受损,动物机体免疫力下降,引发各种疾病的发生;长期使用抗生素,还会引发细菌对抗生素产生耐药性。

大量研究表明,在抗生素应用频繁的养殖场,志贺氏菌几乎100%具有抗药性,对四环素的抗药性明显,大肠杆菌、葡萄球菌、沙门氏菌病,这些过去很少发生的细菌病,现在却是养殖场的常发病。学者们研究发现,利用微生态制剂发酵饲料能够有效提高饲料的营养价值,同时能够有效提高饲喂动物的免疫力。


3.3 提高经济效益的重要途径

从市场来看,有机畜禽水产品虽然价格比一般畜禽水产品高出很多,但是消费者能够接受。通过有机模式生产出来的畜禽水产品也具有更大的利润空间。随着人们消费观念的更新,有机生产模式也越来成为研究热点。

畜禽养殖环节中,饲料的成本占到整个饲养成本的70%。如果能够把饲料成本有效地降低下来,那么整个养殖过程的利润空间就会大幅度提高。随着养殖规模的扩大和耕地面积的减少,粮食成本越来越高,传统饲料行业对粮食的高依赖度造成了饲料价格的持续走高,传统饲料行业的利润点越来越低,对行业的可持续发展造成了极大的障碍。

现在,越来越多的学者研究利用益生菌发酵非常规饲料以部分替代常规饲料,也取得了很多成果。

4小结

益生菌发酵饲料具有诸多优点,也得到了业界的广泛关注和认可。但是,益生菌发酵饲料大规模地应用于实际生产还有许多的技术障碍需要攻克:如发酵工艺标准、发酵生产的标准化等。发酵饲料规模化生产具有广阔的应用前景,需要学者们做的工作还有很多。

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