猪用固态发酵饲料的生产与应用之第二章：生产菌种的制备

2021-04-22 11:11:53 点击：

摘要：发酵饲料的生产与应用是近年来生猪养殖行业很热门的话题，从2000年开始，国内外很多研究机构、饲料生产企业和大型养殖场都在进行这方面的探索、研究，目前已经有很多可以应用的成熟技术。本人及课题组的成员，从2003年开始，在李德发先生的引导和大力支持下，在猪用发酵饲料方面进行了十多年的研究与推广应用工作。期间既有成功的喜悦，也有失败的教训。为了叙述方便，笔者从发酵原料的选择与配伍、生产菌种的制备、物料的接种、发酵方式和成熟发酵料的应用五个方面展开论述。

生产菌种的制备

有关微生物发酵饲料生产菌种的问题，如果详细展开，可以写几本书。在这里只简要介绍与生产实际相关的几个要点：菌种的选择、菌种的培养和保存。在机理方面不做深度的展开和讨论。

1、菌种的选择

安全性和有效性是选择菌种的二个基本原则。

针对发酵饲料来说，菌种的安全性是指应该同时满足以下三个要求：不能产生有毒有害物质、不能破坏动物肠道微生物固有的平衡、不能对自然界的生态环境有损害。

相对而言，有效性就可以宽松一些，只要能满足以下要求之一就可以了：提升动物的健康水平、提升饲料的消化吸收效率、改善养殖场的卫生环境。

目前，常用的发酵饲料生产菌种主要是三大类：乳酸菌、酵母菌和芽孢杆菌（主要是枯草芽孢杆菌）。根据乳酸的代谢类型，可以把乳酸菌分成以下四种型式：同型乳酸发酵、异型乳酸发酵、兼性乳酸发酵和双歧杆菌乳酸发酵。从糖代谢的转化效率和实用性分析，选择同型乳酸发酵的乳酸菌（基本都是肠球菌和链球菌）是比较合适的，在厌氧条件下，可发酵性六碳糖几乎全部转化成乳酸，转化率几乎达到100%，产热量也很低，而且耐温性、抗逆性也明显优于杆状乳酸菌（杆状乳酸菌大部分属于异型或者兼性乳酸发酵）。

双歧杆菌的糖酸转化率也很高，二分子六碳糖转化成二分子乳酸和三分子乙酸，转化率也几乎是100%，发酵产热量也很低。但是由于生产条件的局限性，在饲料生产企业极难规模化培养，基本没有实用价值。

在发酵饲料生产中应用的酵母主要有三种：酿造白酒的酵母、酿造啤酒的酵母和烘烤面包的酵母。从诱食性分析，用于酿造白酒的酵母优势最明显，烘烤面包的酵母次之，酿造啤酒的酵母最差。但是从提升育肥猪的健康水平进行比较，则酿造啤酒的酵母最有优势。2009年，我们在河北承德滦平一个养殖场做试验，用酿造白酒的酵母和屎肠球菌做组合，厌氧发酵生产育肥猪用发酵饲料。湿鲜发酵饲料（含水量在33%左右）在配合饲料中的比例为15%左右（发酵配合饲料占5%、发酵浓缩饲料占10%），都是现配现用。结果发现有三头育肥猪（体重均在80kg左右）因采食量过大而撑死，其诱食性可见一斑。另外，我们也发现，这类产品不能用于饲喂怀孕母猪，否则可能会引起流产或者仔猪出生后死亡率明显增加等情况。为了安全起见，我们建议最好选择用于烘烤面包的酵母作为发酵饲料生产菌。

枯草芽孢杆菌不是发酵饲料必备的生产菌种，这一点与酵母菌和乳酸菌不同。枯草芽孢杆菌可用可不用。使用枯草芽孢杆菌的目的是为了产生抗菌肽（也称细菌素），杀灭发酵原料中残留的大肠杆菌、李氏杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌等有害微生物，以确保其安全要求。如果使用常规的饲料原料作为发酵原料，即使只使用酵母菌和乳酸菌组合进行厌氧发酵也足可以保障其安全性。但是如果使用一些杂菌含量很高的非常规饲料原料（主要是含水量很高的农副产品），就有必要使用枯草芽孢杆菌了。

2、菌种的培养

2.1、乳酸菌的培养

乳酸菌的培养是一个大题目，内容极多。但是发酵饲料用乳酸菌的培养就是一个小范围的题目了。为了叙述方便，并结合生产实际，本人根据自己的经验，给出以下二种经济实用的方法。

2.1.1、牛奶培养法

参照酸奶的生产工艺，培养屎肠球菌、粪肠球菌和嗜热链球菌等同型乳酸发酵的乳酸菌。以不含抗生素的牛奶为主要原料，加入等重量的清水，稀释一倍。在稀释后的牛奶中加入4.0%的蔗糖（红糖或者白糖均可），加热到95-100℃，保持5-10分钟。然后停止加热，冷却到40℃左右，接种种子液（或者纯菌粉），接种量不低于1亿cfu/ml（接种后的培养液中乳酸菌的含量不低于1亿cfu/ml），再分装到洁净的发酵桶内，密闭封口，在环境温度为37-40℃条件下厌氧培养48小时即可成熟。成熟液中乳酸菌的含量一般不低于40亿cfu/ml。

需要注意的是采用这种方式使用的牛奶不能含有抗生素。如果牛奶中抗生素的浓度超过5.0ppm，培养注定失败。1995年左右，我的一个朋友在这个问题上吃了大亏。他用收购奶牛养殖户的牛奶生产酸奶，只要有其中一户的牛奶中含有抗生素（抗生素主要用于治疗奶牛的乳房炎），就会导致整个混合的牛奶不合格。这种情况延续了近三个月，造成了很大的经济损失。

2.1.2、豆浆培养法

如果不能确定牛奶中是否含有抗生素，可以用豆浆作为主要原料。虽然最终培养液中乳酸菌的含量大约只有牛奶培养液的一半，但是其安全性有保障。具体方法如下：参照豆浆的生产方法，用30-40℃的温水寖泡豆粕，温水的重量是豆粕的6倍左右，寖泡时间为20-24小时。然后磨浆、压榨、过滤，获得浆液。在豆浆中加入4.0%的蔗糖，加热至煮沸，保持5-8分钟，然后停止加热，冷却到40℃左右，接种种子液或者菌粉，接种浓度不低于1亿cfu/ml。把接种以后的培养液分装在洁净的发酵桶中，密闭封口，在37-40℃条件下厌氧培养48小时即可成熟。

注：如果使用产气的乳酸菌，需要使用有单向排气管的发酵桶。

2.2、酵母菌的培养

与乳酸菌不同，酵母菌是好氧培养，培养过程需要通风。考虑到饲用酵母的特殊性，其培养过程不需要类似液态发酵酶制剂、氨基酸那样严格的无菌要求，但是也不能过于粗放。酵母种子液的培养基主要以麦芽汁为主，以增强其活力。大罐培养基通常以糖蜜（甘蔗糖蜜或者甜菜糖蜜都可以）为碳源、铵盐（尿素或者硫酸铵）为氮源。培养液中的碳氮比在4：1左右，糖浓度在6.0%左右。

大罐培养基采用100℃常压消毒10-20分钟就可以了（种子培养基需要110℃高压灭菌15-20分钟）。培养基灭菌以后，冷却到30℃左右，接种种子液，接种比例为5-10%，接种以后培养液中的酵母活菌数不能低于1000万cfu/ml。接种量越大，大罐后续培养需要的时间就越短。从经济性考虑，应尽可能加大接种量。

通风维持在0.6-1.0vvm之间（vvm的含义是指在每立方培养液中，每分钟内，通入的无菌空气的立方数。）。

进风需要经过适当过滤，无菌要求达到每10立方空气不超过1个杂菌就可以了，比酶制剂、氨基酸发酵的要求宽松多了。

培养时间在8小时左右，一般不要超过12小时。培养时间越长，菌量越高，但是菌体活力会逐渐下降，而且感染杂菌的概率也会越来越大。

成熟的培养液中酵母菌的数量在3亿cfu/ml 左右，培养结束以后需要及时离心、干燥脱水，不然极易失活。经过干燥以后的酵母粉可以在常温下长期保存（需要抽真空包装）。发酵饲料酵母的用量比较少，1公斤活性干酵母就足够10吨发酵饲料的配量。发酵饲料生产企业没有必要自己生产酵母。采用委托加工的方式是合理经济的手段，一次订购1吨活性干酵母粉就足够发酵饲料厂一年的需求。

2.3、枯草芽孢杆菌的培养

枯草芽孢杆菌是好氧菌，培养过程需要通风。其培养过程各种各样，有液态发酵，也有固态发酵。目前生产以液态发酵为主。培养基、培养方式很多，很难概括。为了便于理解，以下以我们课题组筛选获得的枯草芽孢杆菌MA139为例，叙述其培养过程，供各位朋友、同行参考。

大罐发酵培养基的主要成分：葡萄糖4.5%、蛋白胨1.0%、酵母粉0.5%。另外还有硫酸镁、硫酸亚铁等少量无机盐。

种子液的培养基组成与大罐培养基基本一致，但是总体浓度降低50%（即稀释一倍）。一级种子液采用摇瓶培养，二级种子液采用小罐（200-500升）培养。

培养基采用120℃高温灭菌，维持20-25分钟。冷却到40℃以下可以接种，培养温度为37℃，通风量在0.3-0.6vvm之间（小罐发酵时通风比要适当加大），培养时间约24小时（种子液的培养时间为16小时）。

成熟的发酵液中枯草芽孢杆菌的活菌量在200-300亿cfu/ml之间。培养结束以后，先用离心的方式除去多余的水分，获得浓缩液，再用板框过滤，进一步挤压除水。然后加入大约3 倍菌泥重量的麦粉，均匀混合，在60-80℃条件下气流干燥，最终获得干燥成品。其含水量不超过10%，活菌含量在2000-3000亿cfu/ml之间。枯草芽孢杆菌必须干燥保存。如果有游离水，菌体很容易自溶失活。

生产发酵饲料只需要少量的枯草芽孢杆菌。生产1t发酵饲料只需要配比10g上述的干燥菌粉。与酵母菌粉一样，枯草芽孢杆菌干粉基本都是委托专业发酵厂做代加工。

(未完待续）

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