摘要：使用发酵法处理棉籽粕，除了可以最大限度地消除棉粕原料中的抗营养因子，对氨基酸不均衡等限制因素有一定的改善效果外，还可以对原料本身的品质有显著的提高。经发酵后，原料中所含有机酸可达到3.5%，酸溶蛋白含量在10%以上，活菌含量在107 cfu/g。

前言

随着国内畜牧业的快速发展，蛋白质原料的紧缺状况也日趋严重[1]。近年来，国内大豆种植面积的逐年减少，我国每年需从国外订购大豆量在逐年增加，2013年预计在5500万吨左右，预计2014年将达到6000万吨。而国内的蛋白质原料，如棉粕、菜粕等因含有抗营养因子，且氨基酸平衡度不高，消化利用率较低等原因，使得幼畜及中高档饲料配方中不敢使用，中低档饲料配方中使用后饲料消化利用率降低，畜禽生产性能受限，污染环境。

新疆是国内产棉主产区，同样也是养殖大省。独特的地理条件造就了棉粕的产量和质量在国内都是首屈一指。然而，原料中由于高含量的游离棉酚和棉子糖等抗营养因子的存在[2]，在高档配合饲料中很难见到棉粕的身影。但随着微生物发酵技术的发展与成熟，为我们提供了一种除物理和化学方法外的另一种思路[3]。通过选择合适的菌种对棉粕进行发酵处理，游离棉酚和寡糖含量可大幅度降低，完全可以达到幼龄动物的耐受范围[4]。而难以消化利用的大分子蛋白质分子经发酵处理后，小分子蛋白质含量显著增多，动物对蛋白原料的消化利用率提高，排泄物中含氮含硫成分含量降低，改善了养殖环境[5]。并且发酵类产品由于含有多种风味物质，动物的采食量提高明显，其中的活菌成分在改善肠道菌群平衡的同时，也会利用丰富的产酶性能，分泌复合酶，在提高原料吸收利用率的同时，发挥了额外的保健作用。

1材料与方法

1.1试验材料

1.1.1 发酵菌种

发酵菌种由湖南农业大学生科院实验室提供，粉

末状固体,活菌数>1010 CFU/g。

1.1.2 发酵原材料

棉粕、麦麸由湖南湘北水产饲料有限公司提供,棉粕粗蛋白41.25%、淀粉酶活力580U/g、脂肪酶活力260 U/g;麦麸粗蛋白16.46%,淀粉酶活力180 U/g、脂肪酶活力150 U/goo

1.1.3 培养基

斜面培养基:牛肉膏0.5%、蛋白胨1%、NaCl 0.5%、琼脂1.5%~2.0% ,pH值7.0~7.2, 121 C灭菌25 min。液体种子培养基@:牛肉膏0.5%、蛋白胨1%、NaCl0.5%.、葡萄糖5%、pH值7.0~7.2,121 C灭菌25 min。发酵培养基:棉粕、麦麸分别占发酵底物的80%、20%，葡萄糖2%,(NH4)SO4 1%,固水比1 : 0.5,pH值7.0。

1.2 试验方法

1.2.1菌种培养

菌种活化:将保存于冰箱的斜面种子接种于新鲜斜面培养基上,37 C恒温培养36 h。液体种子培养:将培养36 h的斜面种子分别接种于液体种子培养基中,37 C, 150 r/min条件下振荡培养18~24 h。发酵培养:按5%的接种量(V/W)接种于装量为50g/250ml三角瓶发酵培养基中，混合均匀后,置于30 C恒温培养箱中培养5 d,培养过程中从培养开始每24 h摇动1次。

1.2.2单因素 条件研究

培养方法与1.2.1 节相同,替换不同的条件,即棉粕与麦麸的比例、葡萄糖含量、(NH)2SO4添加量、发酵温度、初始pH值含水量、接种量、发酵时间、装量等,测定不同条件下各营养成分的变化情况。每处理3个重复。

1.3 测定及分析方法

1.3.1 蛋白质含量测定

全自动凯氏定氮仪(FOSS), kjeltecTM 2300。

1.3.2淀粉酶活力 的测定

采用顾赛红报道方法，即3、5-二硝基水杨酸法测定。酶活定义为:在40 C条件下,每分钟催化可溶性淀粉水解生成1μmol麦芽糖所需要的酶量为1个酶活力单位(U/g)。.

1.3.3脂肪酶活 力的测定

采用张海燕8报道方法,即铜皂法测定。酶活定义为:在37 C条件下,每分钟催化脂肪水解产生1 μmol脂肪酸的脂肪酶量定义为一个脂肪酶国际单位(U/g)。

1.3.4数据处理分析

试验结果使用SPSS17.0统计软件，Duncan氏多重比较检验均值的差异显著性，当P>0.05时，表示差异不显著，当P<0.05时,表示差异显著,结果用平均值(M)+标准误(SE)表示,用Excel 2000进行图表分析。

2试验结果与分析

2.1发 酵培养基的筛选

2.1.1棉粕与麦麸 比例对发酵产物营养成分的影响改变发酵培养基棉粕与麦麸的比例(100:0;95: 5;90: 10;85: 15;80: 20;75 : 25),30 C恒温培养5d,发酵料低温烘干后，测定粗蛋白含量及淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶酶活(见图1)。

图1棉粕与麦麸比例对发 酵棉粕营养成分的影响从图1可知,粗蛋白含量、淀粉酶活力脂肪酶活力随培养基中麦麸比例增加而升高,当棉粕与麦麸的比例为90: 10时，达到最高，粗蛋白含量达到39.41% ;淀粉酶活力746 U/g,与其他比例条件下相比达到最高;脂肪酶活力比发酵前的249提高了132 U/g,达到381 U/g。随后增加培养基中麦麸的比例,粗蛋白含量随之降低，两种酶活明显降低,因此，选择棉粕与麦麸的比例为90: 10。

2.1.2葡萄糖 含量对发酵产物营养成分的影响

按质量比在培养基中分别加入0.5% .1.0%、1.5%、2.0%和2.5%的葡萄糖，以不加葡萄糖为对照组,其它条件不变,见图2。

从图2可以看出,发酵培养基中加入葡萄糖对粗蛋白含量的影响较大。培养基中随着葡萄糖含量增加，粗蛋白含量下降较快,对提高营养成分含量不利。葡萄糖含量对淀粉酶活力影响较小，但淀粉酶活力、脂肪酶活力都随添加量的增加而降低。因此，发酵过程中不需要在培养基中加入葡萄糖作为微生物生长的速效碳源。

2.1.3硫酸铵 含量对发酵产物营养成分的影响

分别在培养基中加入不同质量比的硫酸铵(0.5%、1% .1.5%、2%、2.5%),以不加硫酸铵为对照,见图3。

从图3可以看出,在一-定范围内,发酵培养基中随着(NH4)2SO4含量的增加，营养成分含量也随之增加。当发酵培养基中(NH4)$SO4含量为1%时,发酵产物中粗蛋白与不添加硫酸铵对照组的39.97%相比提高了0.58% ,达到40.55% ;淀粉酶活力比对照组748 U/g提高了103U/g,达到861U/g;脂肪酶与对照组相比提高了82 U/g,达到最高474 U/g。当NH4)SO4含量超过1%,营养成分呈下降趋势。(NH)SO4作为微生物生长的速效氮源,在发酵前期,对微生物的生长有利，但发酵培养基中(NH)2SO4的含量过高,改变了培养.基的碳氮比,导致微生物大量生长而不分泌或少分泌某些酶类,从而影响了各成分含量。

2.2发酵条件对发酵产物营养成分的影响

2.2.1温度对发酵产物营养成分的影响

将发酵培养基分别置于30、35、40、45 C恒温培.养箱中培养5 d,结果见图4。.

温度是微生物生长和产生代谢产物的重要影响因素之一，合适的发酵温度,有利于微生物的生长和代谢。从图4可知,在30~40C范围内,粗蛋白含量,淀粉酶、脂肪酶活力随温度的升高而提高。当发酵温度为40C时,达到最高,但随着发酵温度的进--步升高,各成分随之下降,可能是因为高温抑制了微生物产生酶所致。

2.2.2pH值对发酵产物营养成分的影响

调节发酵培养基的pH值为6.0、6.5.7.0.7.5、8.0、8.5,结果见图5。

从图5可以看出,发酵培养基的初始pH值为6.0时,粗蛋白含量为42.10%、淀粉酶活力1 037 U/g、脂肪酶活力548 U/g，较其他pH值条件下达到最高水平。当pH值为8.5时，发酵产物中的各营养成分最低。初始pH值大于6.0,发酵培养基中的各成分随之下降,其原因有待进-步研究。

2.2.3含 水量对发酵产物营养成分的影响

调整发酵培养基的含水量为30%、35%、40%、45%、50%、55% ,40 C恒温发酵5 d,结果见图6。

从图6可以看出，随着发酵料中含水量的增加，粗蛋白含量也在增加,淀粉酶、脂肪酶酶活也随之提高,当含水量为509%时，粗蛋白含量达到40.99%,淀粉酶酶活887 Ug,比未发酵前540 U/g提高了347 U/g;脂肪酶活力比发酵前提高了233 U/g。但含水量超过50%，各成分下降明显。主要原因为发酵料中过高的含水量,可降低发酵料中氧气浓度,从而导致厌氧发酵,影响营养成分含量提高。

2.2.4接种量对发酵产物营养成分的影响

按菌种接种量分别为(V/W)2%、3%、4%、5%、6%、7%接人发酵培养基中,结果见图7。

接种量的大小可直接影响发酵进度和代谢产物的生成量。接种量太小，延长发酵时间及增加杂菌污染的机会;接种量太大,可导致发酵前期营养物质消耗过快,不利于产物的形成和毒性物质的降解。图7结果表明,当接种量为6%时,发酵料中粗蛋白含量达到42.63%;淀粉酶活力1 158 U/g,比其他接种量条件下活力提高明显,与发酵前相比提高了618U/g;脂肪酶活力比发酵前提高289 U/g,达到了538 U/g。但增加接种量，营养物质含量下降。

2.2.5装量对发酵产物营养成分的影响

250 ml三角瓶中分别装入30、40、50.60.70、80、90 g固体发酵培养基,结果见图8。

图8表明，当250ml三角瓶中装人70g发酵培养基时,粗蛋白含量淀粉酶活力、脂肪酶活力与其他装量条件下相比，达到最高值,分别为42.94%、1 314 Ug、546 U/g。

2.2.6发酵时间对发酵产物营养成分的影响

在得到的上述最优条件下，分别发酵3.4.5.6、7d,结果见图9。

从图9可以看出,随着发酵时间的延长,发酵料中营养成分的含量和酶活也随之提高,到发酵第6d,粗蛋白含量43.76% ;淀粉酶活力1 306 U/g,提高了766 U/g;脂肪酶活力548 U/g,提高了299 Ug。发酵4d,脂肪酶活力提高最低，比发酵前只提高了251U/g。发酵3~5 d,淀粉酶活力、粗蛋白含量变化不明显。但随着发酵时间的延长,营养物质含量反而降低,主要原因是微生物代谢消耗所致。

2.3正 交试验结果分析

在单因素试验的基础上,选用(NH4)2S04添加量、物料含水量、发酵温度和发酵时间作为考察的4个因素，分别选取3个水平，以粗蛋白含量、淀粉酶活力、脂肪酶活力为考察指标,结果见表1。

根据表1结果可知,处理4的粗蛋白含量显著高于其他8组处理及未发酵对照组(P<0.05),其他8组处理的粗蛋白含量也都极显著高于对照组(P<0.05)。9组处理的淀粉酶活力均显著高于对照组(P

3讨论

3.1微生 物固态发酵棉粕后蛋白质含量变化五株芽孢杆菌和酵母菌发生协同作用,使得微生物大量繁殖,向细胞外分泌一定量的多肽、酶蛋白等;物质,同时利用底物及非蛋白氮合成大量菌体蛋白凹。由试验结果可知,发酵产物中，粗蛋白提高了6.99 个百分点,比张庆华等报道提高的2.29%又提高了4.70个百分点,主要原因是微生物生长繁殖过程中消耗底物而导致发酵物的绝对含量减少和微生物利用非蛋白氮合成菌体蛋白,从而提高了发酵产物中粗蛋白含量:00。

3.2微生 物固态发酵棉粕后酶活性变化

芽孢杆菌株在其生长繁殖过程中能够产生淀粉酶、纤维素酶和少量脂肪酶等酶类11-12。酵母菌能产生氨基酸、维生素(K、B、泛酸、烟酸、生物素、肌醇和叶酸等)1315。微生物发酵产生的各种消化酶、氨基酸、维生素等也大大提高了棉粕的营养价值。在最佳发酵条件下，发酵产物中淀粉酶活力较发酵前的540 U/g提高了766 U/g,脂肪酶较发酵前的249 U/g提高了299 U/g。

3.3微生物固态发酵棉粕的最佳条件

以粗蛋白含量、总游离氨基酸含量、淀粉酶活力、脂肪酶活力和纤维素酶活力作为固态发酵效果的评价指标，对复合芽孢杆菌和酵母菌共同固态发酵棉粕的组成及其配比,添加碳源氮源种类及浓度,培养基的含水量进行了优化，得到固态发酵最佳条件为:棉粕:麦麸为90: 10, (NH4)2SO4添加量1%,发酵温度40C,物料含水量50%,接种量6%,装量为70g/250ml三角瓶，发酵时间6 d。

本试验按照得到的最优水平又进行了堆积发酵底物1t验证,结果与预测结果接近,说明优化结果是可信的,具有较强的生产指导意义，为棉粕在畜牧水产养殖业中利用多菌种、多重发酵技术生产生物饲料提供了一条新途径。

棉粕在经过发酵后，无论从品质还是成本方面，相对于其他蛋白原料都有很大的优势。在蛋白原料选择范围少，价格居高不下的大背景下，发酵棉粕的使用前景巨大。

结论

棉粕是新疆的一种优势资源，但由于其抗营养因子含量高，消化率低，一直以来只是当作一种相对较为廉价的蛋白原料来使用，重视程度始终不够。然而，由于微生物技术的快速发展，生物发酵饲料的概念慢慢被养殖从业人员接受，养殖所用原料的范围也从单一向元转变。甚至有的原料经过发酵改良后，其营养应用价值完全可以和现有常规原料相媲美。

实战操作技术——棉菜籽饼脱毒变身优质饲料替代豆粕操作新技术

当前豆粕价格很高有些地方货源紧缺，而棉菜籽饼（棉籽粕、菜籽粕）价格相对便宜，棉菜籽饼是棉子、油菜籽榨油后剩下的饼状残渣，蛋白质含量较高，含有各种氨基酸成分。但由于棉菜籽饼中含有植酸、芥子碱等物质，这些物质含有一定的毒性，还会影响动物的消化吸收，不能大量使用，因此不建议直接饲喂给动物！

现在通过微生物饲料发酵剂的除毒脱毒技术，可以成功将菜籽饼变为优质添加饲料，直接按照1公斤发酵的棉菜籽饼（发酵前的重量）代替约0.85公斤豆粕进行使用。饲料发酵剂中的有益微生物，在发酵过程中分泌的代谢产物，可将棉菜籽饼中的毒性物质等有效分解。

豆粕、菜粕、棉粕成分对比

1.豆粕是一种高蛋白原料，无需脱毒即可用作饲料。其中蛋白质含量为40%-48%，赖氨酸含量为2.5%-3.0%，色氨酸含量为0.6%-0.7%，蛋氨酸含量为0.5%-0.7%。2020年11月12日报价每吨在3500元左右。

2.菜粕的粗蛋白含量在34%-38%之间，特点是蛋氨酸含量高（仅次于芝麻饼、粕），赖氨酸含量亦高。而精氨酸含量低，是饼、粕饲料中含量最低的。菜籽粕的有效能值偏低（淀粉含量低、菜籽壳难以消化利用）。矿物质中，钙和磷的含量均高，硒和锰的含量亦高。特别是硒的含量是常用植物饲料中最高的。2020年11月12日报价每吨在2900元左右。

3.棉粕蛋白质含量一般为44.32%，仅次于豆粕的蛋白质含量48%，而高于菜籽粕的蛋白质含量36.04%。精氨酸含量高达3.6%-3.8%，而赖氨酸含量仅有1.3%-l.5%，只有豆粕的一半。2020年11月12日报价每吨在3000元左右。

是否需要脱毒处理

1.豆粕无需经过脱毒即可用作饲料。而且豆粕中富含蛋白质和多种氨基酸，在不需要额外加入动物性蛋白的情况下，仅豆粕中含有的蛋白质和氨基酸足以平衡家禽和猪的食谱，促进它们的营养吸收。只有当其他粕类单位蛋白成本远低于豆粕时，豆粕才有可能被替代。

2.菜粕菜籽中含有硫葡萄糖苷、芥酸、单宁、皂角苷等不良成分，其中主要是硫葡萄糖苷。硫葡萄糖苷本身无毒，但在一定温度和水分条件下，经过菜籽本身含有的芥子酶的酶解作用而产生异硫氰酸酯、唑烷硫酮和腈类等有害物质。这些物质可引起甲状腺肿大，从而造成动物生长速度下降，繁殖力减退。单宁则妨碍蛋白质的消化，降低适口性。而芥酸阻挠脂肪代谢，造成心脏脂肪蓄积及生长受到抑制。。使用前需进行一定的脱毒处理，并且使用时要加以限制，具体喂量应根据菜粕中有害成分含量而定。经过脱毒处理的菜籽粕喂量可以加大，而“双低”油菜籽生产的菜粕喂量要受限制。同时，应结合菜粕的氨基酸组成特点，适当搭配其它饼粕。

3.棉籽中含有对动物有害的棉酚及环丙烯脂肪酸，尤其是棉酚的危害很大。在制油过程中，由于蒸炒，压榨等热作用，大部分棉酚与蛋白质、氨基酸结合而变成结合棉酚，结合棉酚在动物消化道内不被动物吸收，故毒性很小。另一部分棉酚则以游离形式存在于饼、粕及油品中，这部分游离棉酚对动物毒性较大，尤其单胃动物过量摄取或摄取时间较长，可导致生长迟缓、繁殖性能及生产性能下降，甚至导致死亡。幼小动物对棉酚的耐受能力更低。由于棉籽饼、粕中游离棉酚对动物有害，因此，在使用棉饼、粕时，要根据饲喂对象及饼粕中游离棉酚的含量加以限量。反刍家畜在有优质粗料及多汁青料的情况下，棉籽饼、粕的用量不受限制，不会造成中毒。对单胃动物要限制喂量，最好使用经过脱毒处理的棉籽饼粕。同时，使用棉籽饼、粕配制饲粮要注意氨基酸平衡，尤其是棉籽饼、粕的赖氨酸含量低，且利用率差，应注意添加赖氨酸。

发酵操作技术

发酵棉菜籽饼其实也是一个脱毒技术，具体操作如下：

1.仔细检查棉菜籽饼，剔除棉菜籽饼中严重变质发霉的部分，轻度发霉的原料可以忽略，因为微生物发酵能够脱霉。

2.将棉菜籽饼粉碎并添加适量的玉米粉淀粉类的能量饲料等，调节饲料营养比例。

3.每吨棉菜籽饼加入2公斤食盐、玉米粉（其它淀粉、面粉次粉等也可以，或者粉碎的生红薯300公斤也可以）100公斤、“99多功能饲料发酵剂”1包（500g/包，市场售价约25元，以高浓度乳酸菌、酵母菌、复合酶制剂的专业发酵剂）。

4.在混合物料中添加适量水分，使混合物料含水量保持在55%左右，以“手抓一把并紧握，无水滴落，松手后轻触即散”为宜，一般上述配方中需要加入清水约500-600公斤。

5.发酵方式根据实际环境条件各异，在桶、缸、塑料袋等容器中发酵均可。

6.发酵时要尽可能排尽空气进行密封发酵。如果使用的发酵容器有密封不严实的隐患，要在一开始就在其外层包裹一层塑料袋并扎紧。发酵过程中不能启封。

7.发酵时间受环境温度影响，通常夏季发酵2-3天，冬季发酵5-7天即可完成。发酵完成后，有较为强烈的酸香味，ph值在3-4。

规模运用混合发酵现场

塑料缸、饲料袋（有内膜）均可做发酵饲料

采用池子发酵

发酵完成的棉菜粕饲喂动物技术

需要注意的是，发酵后的饲料酸度较低，不可以取代禽畜全部日粮。其他类发酵饲料同理。饲喂时根据不同情况，将发酵饲料按照一定比例添加到日粮中，发酵完成的棉菜粕为湿料，具体使用量每大概1.5-2公斤发酵棉菜粕（湿料）代替动物日粮配方中1公斤豆粕的使用量进行代替使用，与其它饲料混合后直接饲喂，由于棉菜籽粕蛋白较高，最高使用量不要超过禽畜日粮饲喂量的40%（湿料重量）。如果发现发酵饲料过酸适口性变差，可在饲喂前在阳光下晒1-2小时，或添加适量的碳酸氢钠（小苏打）即可改善。

发酵过程中与发酵后使用过程中，发酵的容器要一直保持密封状态，可以长时间保存（一年左右）。

当前养殖业成本高居不下，而饲料成本是其中最高的，利用廉价原料发酵饲料（包括一些轻度发霉的粕类低价收回）是极佳解决办法。通过微生物饲料发酵剂的发酵作用，可以将轻度霉变饲料变成优质饲料，将不易消化的物质分解为可被畜禽吸收的小分子糖类、氨基酸等。同时发酵饲料中富含有益微生物、酶制剂、酸化剂等，可调节畜禽肠胃微生态环境并进一步提高饲料利用率。发酵饲料气味清香，提高了饲料的适口性，加上发酵饲料中有大约4℃的酒度，能够促进动物新陈代谢促进健康抵御疾病，是当前养殖业发展中重要的一环。

本技术也可以同样发酵菜籽粕（饼）、棕榈粕等，方法同上。

【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

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