菌酶协同发酵饲料的特点及其在畜牧养殖上的应用_微生物试验报告与运用_微生物知识

菌酶协同发酵饲料的特点及其在畜牧养殖上的应用

2020-12-24 15:11:18 点击：

摘要：本文简述了酶解饲料、发酵饲料以及菌酶协同发酵饲料的特点及其在畜牧业中的应用，浅析了菌酶协同发酵饲料给传统生物饲料添加剂行业带来的挑战和机遇，并对菌酶协同发酵饲料未来的发展方向做出了展望。

无抗、非瘟、环保、饲料原料紧缺、食品安全等多重压力对我国饲料行业提出了严峻的挑战。同时，传统的玉米-豆粕型饲料日粮配方和养殖管理技术陷入瓶颈，造成畜牧行业发展严重受限，亟需新的技术、产品和模式来带动行业的可持续发展，在众多的挑战和选择中，生物饲料应运而生。2018年，生物饲料领域第一个团体标准——《生物饲料产品分类》（T/ CSWSL 001-2018）发布。该标准将生物饲料分为发酵饲料、酶解饲料、菌酶协同发酵饲料和生物饲料添加剂四个主类，第一次明晰了菌酶协同发酵饲料的概念和技术理念。菌酶协同发酵饲料采取的生产工艺，结合了微生物发酵饲料与酶解饲料两种生物饲料的工艺特点，充分发挥了酶制剂和微生物的协同作用，是一种全新的生产工艺。与传统的酶解、微生物发酵相比，菌酶协同的发酵方式在发酵效率、发酵产品的质量上有着显著的优势，尤其是在地源性发酵饲料的生产上，发挥着重要的作用。菌酶协同发酵饲料融合了微生物、酶制剂以及发酵饲料的综合元素，其快速发展必将给传统的生物饲料添加剂行业、发酵饲料行业和原有的传统饲料行业带来冲击。

1 酶解饲料、发酵饲料、菌酶协同发酵饲料的特点

1.1 酶解饲料

酶解饲料是利用酶的作用，在人为控制的环境条件下，将饲料原料中的大分子物质分解成小分子物质。

酶解饲料的优点：

(1) 作用直接、降解程度高、养分损耗低、易于动物吸收；

(2) 生产工艺可控、机理明确、周期短，有效地规避了生物发酵饲料中可能存在的违规菌种添加、次级代谢产物危害等安全性问题。目前，市场上已有的该类饲料产品，其产品大分子物质降解程度高，抗营养因子含量极低。以某公司大豆蛋白饲料为例，其抗原蛋白几乎不能检出，产品形式以干粉为主，产品稳定，不易发霉，使用方案以替代鱼粉为主。

酶解饲料的缺点：

(1) 基于饲料原料的复杂性以及酶的专一性，目前的酶解饲料基本局限在以豆粕为主的单一原料上，并且在酶和设备的选择上，以及酶解工艺控制上对生产者提出了极高的要求，处理不当会对产品品质造成很大的影响。如酶解豆粕易产生苦味肽类的物质，影响动物的采食。因此，好的酶解饲料很少，能做好酶解饲料的企业更少。

(2) 酶解饲料在整个工艺中没有益生菌的参与，为了避免生产过程中污染杂菌，必须控制酶解时间，其手段包括原料灭菌、提高酶解温度、21中国饲料2020年第21期增大酶的加入量、提高物料水分等。同时，为了保证产品能长期保存，酶解后的原料必须干燥，这也大大增加了酶解饲料的生产成本，增加了用户的使用成本，限制了其用户群体的规模。

(3) 酶解饲料缺乏微生物的代谢过程，仅在一定程度上起到了分解大分子和降解有害物质的目的，缺乏益生菌及其代谢所产生的益生元，综合应用效果往往劣于优质的发酵饲料。

综上，基于酶解饲料的生产技术特点、原料处理的单一性、较高的生产成本以及产品性能的欠缺，其应用领域、模式推广受到很大的制约，未来的发展仍然会以高端产品为主。随着发酵饲料技术的进步和模式的快速扩张，酶解饲料在生物饲料中所占的比例将会被逐渐压缩。

1.2 发酵饲料

发酵饲料(不包含菌酶协同发酵饲料)是通过益生菌在生长过程中产生的水解酶发挥作用，将饲料原料中的大分子物质部分分解，此外在发酵过程中会产生大量有机酸及风味物质，其对于改善饲料原料的适口性，调节动物肠道菌群平衡具有积极作用(童申灵，2018)。其生产工艺按照使用微生物的类型，可划分为好氧发酵和厌氧发酵两类；按照水分含量多少，可划分为固态发酵和液态发酵两类。

发酵饲料的优点：

(1) 发酵过程中，益生菌分泌了丰富的代谢产物，如氨基酸、有机酸、微生物蛋白等营养物质以及虾青素等功能性物质，提高了动物的采食量、饲料的消化利用率，增强了动物的免疫力，减少了粪污和氨气等有害物质的产生和排放。

(2) 以厌氧工艺为主的发酵饲料，原料广泛、工艺简单、设备投资小、料损小、能耗低，养殖端现象级的应用效果显著，产品的生产成本和用户的使用成本低，生产模式和产品便于推广。国内大部分中小发酵企业和地源性发酵饲料企业采用的都是厌氧发酵工艺。

发酵饲料的缺点：

(1) 厌氧发酵的益生菌普遍存在水解酶的分泌量不足、活力不高、种类不全的问题，导致发酵饲料中大分子物质降解效果差、发酵速度慢、发酵周期长。

(2) 好氧发酵工艺存在控温难度大、料损大、易染霉菌、物料黏度大、能耗高、设备投资大等问题，因增加了产品的生产成本，产品售价高、利润低，市场推广较为艰难。

(3) 发酵菌株之间的拮抗作用，限制了益生菌使用的种类，尤其是以芽孢菌和曲霉菌为主的好氧菌同以乳酸菌为主的厌氧菌复合时，存在严重的拮抗作用。基于发酵饲料所存在的问题，以发酵豆粕为代表的采用好氧发酵工艺的发酵饲料生产企业和以地源原料发酵为代表的采用厌氧发酵的发酵饲料生产企业，大都将生产工艺转向了菌酶协同的厌氧发酵工艺。

1.3 菌酶协同发酵饲料

菌酶协同发酵饲料是指在发酵饲料的制备过程中，添加益生菌和酶制剂，通过益生菌与酶制剂的协同作用，最大化地降解饲料原料中的大分子物质，同时在发酵过程中产生了有机酸及大量代谢产物。根据菌酶协同发酵饲料的原料组分可分为，菌酶协同发酵单一饲料原料和菌酶协同发酵混合饲料原料，发酵豆粕就属于应用菌酶协同发酵的单一饲料原料；根据菌酶协同发酵饲料的工艺可分为，菌酶协同耗氧发酵工艺和菌酶协同厌氧发酵工艺；根据菌酶添加工序，可分为菌酶同步发酵工艺和菌酶异步发酵工艺。菌酶协同发酵已成为目前应用最为广泛的发酵饲料生产方式，但目前的理论研究仍然停留在初级阶段，缺乏深层次的机理研究，在复杂原料的处理方面，缺乏稳定的效果和完善的应用方案。此外，以湿基发酵饲料为主的菌酶协同发酵饲料在生产应用上存在染霉和物料分散不均匀两方面问题，导致湿基发酵料无法进入筒仓和饲喂料线，这在一定程度上限制了其在饲料厂和养殖端的应用。

2 发酵饲料对生物饲料添加剂的挑战和机遇

从市场的反馈来看，在大多数情况下，发酵饲料在养殖端的综合应用效果要明显优于单纯的酶制剂或微生态产品，良好的应用效果增强了养殖终端和饲料企业使用和发展发酵饲料的信心。目前，绝大部分饲料集团和中型饲料企业都在加快发酵饲料的产品开发和市场布局，大部分养殖集团和规模化养殖厂也已经开始应用发酵饲料。原有的酶制剂和微生态制剂企业沉淀了菌和酶两项发酵饲料生产的核心技术，如果运筹得当，积极响应，将在发酵饲料的发展中占得先机。菌酶协同发酵饲料由于兼顾了菌、酶以及发酵的元素，随着湿基发酵饲料应用技术的成熟，必然会降低直接在饲料中添加的酶和菌的比例。在未来几年内，在传统饲料中直接添加的酶和菌的市场份额将会出现萎缩。但这并不意味着酶和菌的使用量会大幅缩减，只是其存在形式发生了转变，将原先在饲料中添加转为在发酵饲料中添加。无论是发酵单一原料还是复合原料，尤其是在地源性原料的开发和利用方面，为了保证原料的处理效果，酶制剂在发酵饲料中的添加比例要远高于在传统饲料中的添加比例，添加种类也会越来越丰富。因此，随着菌酶协同发酵饲料的推广，饲用酶制剂的整体市场份额将会增大，酶制剂企业将会迎来新的增长点。微生态制剂生产企业也同样会借助这一发展趋势，迎来新的增长点。但是随着菌种现场活化技术的成熟和推广，微生态制剂在发酵饲料中的用量会逐渐缩减，其增长幅度将远低于酶制剂，加之发酵饲料的应用所带来的饲料中直接添加量的大幅减少，整个市场空间将会被逐渐压缩。发酵饲料要解决的问题主要有三个: (1)提升饲料原料的消化效率。(2)脱毒，去除抗营养因子。(3)益生菌的增殖并产生益生元。因此，菌和酶的加入一定是有目的性的，但实际应用中菌和菌、菌和酶、酶和酶之间既存在协同也存在拮抗。一些功能性的酶制剂会受到微生物代谢产物的抑制和破坏，需要单独加入，因此功能性的酶制剂将会继续在传统饲料中添加。释放养分型的酶制剂的单独销售模式将逐步被发酵饲料所带来的原料预处理技术所淘汰。就国内的竞争态势而言，随着饲料厂和养殖端对发酵饲料认知的逐渐深入，技术门槛较低的发酵饲料所产生的高毛利，最多可以维持 2~3 年，在此期间发酵剂和发酵饲料的小作坊会遍地丛生，低端发酵饲料及其配套菌剂产品会进入红海，行业步入微利时代。因此，发酵饲料的生产企业，要专注这 1~2 年的扩张期，快速发展，占领渠道和市场，打造品牌和声誉。另外也要着手开发有技术壁垒、功能性、效果稳定的发酵剂或发酵饲料产品，以维持市场的稳定，为后续的发展蓄力。预期在未来的 3~5 年，发酵饲料的生产规模有望达到 1000万~2000万t/年，按照每吨发酵饲料添加1 ~ 2kg 酶制剂，添加 100g 发酵菌剂进行计算，未来几年发酵饲料中酶制剂的添加量将达到 2万 ~ 4万t，微生态制剂的添加量将达到 2000~4000t，发酵饲料中酶制剂的添加量将占国内整个饲用酶制剂市场的 20%~40%。这将为传统的酶制剂行业带来新的发展机遇。非功能性的酶制剂和在发酵饲料中稳定的功能性酶制剂产品的销售，将由酶制剂产品的销售转为发酵剂产品的销售。

3 菌酶协同发酵饲料在畜牧养殖上的应用

3.1 菌酶协同发酵饲料

在仔猪养殖上的应用菌酶协同发酵饲料因其能够将饲料原料中的大分子物质充分降解，有效去除原料中的抗原蛋白或者毒性因子，目前被广泛应用于仔猪饲料中。张煜等(2018)研究发现，与添加抗生素的对照组相比，在仔猪饲料中添加10%的发酵饲料有利于提高采食量和日增重，对仔猪的料肉比和腹泻率无显著影响。邓琳等(2019)研究发现，发酵饲料能提高仔猪生长性能和抗氧化能力，调节肠道菌群平衡，同时能有效减少饲料中抗生素的使用。Zhu 等(2018)研究发现，在断奶仔猪日粮中添加发酵豆粕，可有效改善其肠道微生态环境，大肠杆菌和结肠细菌显著减少，有效提高仔猪免疫功能，改善其健康状况。Zhang 等(2018)研究发现，在仔猪日粮中添加10%玉米豆粕混合发酵饲料可显著改善仔猪的肠道形态、消化功能和肠道菌群，减少仔猪日粮中抗生素的使用。

3.2 菌酶协同发酵饲料在肉鸡养殖上的应用

研究表明，与无抗日粮相比，发酵饲料能够有效地促进肉鸡的生长，提高肉鸡的生长性能；与含抗日粮相比，发酵饲料能够明显提升肉鸡的免疫指标及健康程度（吝常华等，2017）。李龙等（2019）研究表明，在肉鸡日粮中添加10%和15%的发酵全价饲料能提高肉鸡的平均日增重，养分消化率和盲肠中乳酸杆菌和双歧杆菌的数量，降低料肉比和盲肠中大肠杆菌和沙门氏菌数量。MirniLamid 等（2020）研究发现，在肉鸡饲粮中添加5%的发酵米糠粕，可降低肉鸡胆固醇、高密度脂蛋白和甘油三酯含量。Sugiharto（2019）等研究发现，在肉鸡日粮中添加20%的发酵木薯渣可显著降低肉鸡腹脂含量，提高其十二指肠绒毛高度。

3.3 菌酶协同发酵饲料在水产养殖上的应用

发酵饲料能够减轻水产养殖业污染，可以达到绿色环保的效果，因此已在水产养殖方面广泛应用。发酵饲料在水产养殖上的功效主要体现在以下几个方面:(1) 提升水产动物体质，增强其免疫力。(2)优化水质环境，净化水体。(3)改善饲料适口性，提升饲料转化率(柳云华，2019)。钟小群等(2018)研究发现，发酵饲料不仅可以提高鲤鱼幼鱼的饲料利用率，还可以提高其消化功能和非特异性免疫机能，并且不会对肌肉品质造成不良影响。郭坤等(2020)研究发现，生物发酵饲料可以明显提高克氏原螯虾生长性能、肌肉品质、抗氧化能力和免疫机能。

4 菌酶协同发酵饲料的发展趋势

4.1 功能性发酵菌株的开发

厌氧菌结合酶制剂的菌酶协同发酵饲料已成为生物饲料的发展趋势，针对厌氧菌存在的水解酶分泌能力弱、代谢产物相对单一的特点，一方面要强化功能性菌株的选育，另外一方面要采用基因工程技术改造菌株，赋予生产菌株更多的功能性。

4.2 地源性饲料原料酶解数据库的建立

地源性饲料原料的应用和发酵技术是建立中国特色的饲料配方体系的关键性技术，由于地源性饲料原料成分的复杂性，不易被微生物分解，在发酵过程中需要加入大量特异性的水解酶。因而，需要针对不同饲料原料，尤其是大宗的地源性饲料原料建立酶解数据库，为酶制剂在地源性饲料原料上的应用提供指导。

4.3 液态饲喂配套的发酵技术

液态饲喂、生物发酵是解决地源性发酵饲料应用的两大核心技术，目前国内已有多家企业开展液体饲喂设备的开发，部分养殖企业已经开始应用，市场反馈正向效果居多。基于液态饲喂的诸多优点，其在猪的饲喂上具有广阔的市场空间。而发酵饲料与液态饲喂系统可以无缝链接，通过液态饲喂可以完美的解决湿基发酵饲料在养殖端存在染霉和物料分散不均匀的两大核心问题。因此，随着液态饲喂技术的成熟，与液态饲喂相配套的发酵技术、酶解技术和发酵饲料将具有广阔的市场空间。

4.4 菌酶协同技术机理的深入研究

菌酶协同技术机理研究主要可从以下三个方向入手:(1)研究不同菌株之间的相互作用，如生长速率、拮抗(促进)作用、耐受性、定植机理以及益生作用机理等。(2)研究酶与酶之间的协同、拮抗等。(3)益生菌与酶制剂之间的协同作用，如碱性蛋白酶与芽孢杆菌之间具有协同效果，酸性蛋白酶与乳酸菌之间存在协同效果等。

99多功能饲料发酵剂——高浓度乳酸菌为主的固态饲料发酵剂，更轻易成功、效果更好的生物饲料发酵剂，简单好用的中草药发酵剂

菌酶协同发酵饲料的特点及其在畜牧养殖上的应用

【视频】部分发酵饲料养猪鸡鸭带给你无臭味健康无抗养殖效果

相关链接——