发酵饲料及其在仔猪阶段应用的研究进展

02-25

导读

饲料发酵是原料和菌种互相作用的过程, 原料、水、蔗糖、蛋白胨、硫胺素等碳、氮源可为菌体提供营养物质, 供益生菌生长繁殖, 产生大量的菌体蛋白、有机酸、维生素、抑菌物质、各种酶的代谢产物, 而原料还可被消化分解成氨基酸、小肽、单糖、寡糖, 对于消化系统不完善的仔猪, 发酵料做了前期消化, 适口性好且更易消化吸收, 有利于维护肠道健康, 提高免疫力, 促进其生长。

发酵所用的微生态制剂通常选用对宿主有益的活性微生物, 如乳酸菌(双歧杆菌、嗜酸乳杆菌) 、枯草芽孢杆菌、酵母菌、产酶益生素、光合细菌、放线菌、酪酸梭菌等, 国际上认可的作用最显著的是活性乳酸菌。

目前植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、黑曲霉、米曲霉等在饲料工业

应用中比较广泛。常见发酵用的菌液多是以上几种功能菌群的复合物, 以乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌的复合发酵菌种为主, 相比于单一菌种, 作用效果更显著。

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发酵饲料种类及生产工艺

1.1 发酵常规蛋白饲料

发酵豆粕、菜籽粕、棉籽粕等植物蛋白原料, 一般以提高其蛋白质的利用率, 降低抗营养因子的毒害作用为目的。目前发酵豆粕技术比较成熟, 2013年3月开始实施NY-T2218-2012饲料原料-发酵豆粕的行业推荐标准, 规定以麸皮、玉米皮等为辅助原料对发酵豆粕进行固态发酵, 发酵用菌种需用《饲料添加剂品种目录》批准使用的, 且不得掺入皮革粉、羽毛粉、肉骨粉和无机氮源等物质。对于发酵菜籽粕、发酵棉籽粕只有一些地方性标准, 且研究多用于蛋鸡、肉鸡养殖。

章亭洲等 (2016) 报道, 选用酵母菌发酵豆粕与芽孢杆菌、乳酸菌相比, 在可消化性、口感、免疫力、对断奶仔猪增重等产品性能上更具优势, 但对抗营养因子的降解能力不如芽孢杆菌、乳酸菌。抗影响因子对仔猪影响最大, 因此建议对体重小于30 kg的仔猪, 可选用枯草芽孢杆菌和乳酸菌发酵豆粕。Jia等 (2013) 研究表明, 用枯草芽孢杆菌发酵豆粕最佳工艺参数是豆粕和水的比例为1∶1, 接种量10%, 温度30℃, 发酵48 h, 蛋白水解度达到13.14%。Yang等 (2013) 用米曲霉、苏氏芽孢杆菌、德布鲁奇乳杆菌的混合菌发酵豆粕, 先用Box-Behnken响应面设计法以蛋白质含量为响应值优化发酵豆粕工艺参数, 预测含水量56%, 接种率9.5%, 发酵时间43.5 h为最佳工艺参数, 得到预测蛋白质含量理论值为57.08%, 经实测后蛋白质最高含量为56.96%, 与预测值很相近。何荣海等 (2014) 用同样的方法优化了枯草芽孢杆菌发酵菜籽粕的工艺参数, 原料粗蛋白质经发酵后为45.04%, 比原来提高了9.40%, 硫苷含量为17.62μmol/g, 降解率为62.14%, 多肽获得率为15.95%。最佳工艺参数为, 液料比

1.3∶1 mL/g, 接种量15%, 温度31℃, 发酵70 h。由此可知, 发酵豆粕、菜籽粕的参数条件差异是可以进行数据预测的, 根据发酵目的及发酵

菌种的不同, 可在各种发酵条件限定范围内, 确定最佳工艺参数并对其进行优化。

1.2 发酵非常规饲料

发酵秸秆、马铃薯渣、木薯渣等富含纤维素的固体残渣, 可使粗蛋白质含量提高、纤维素含量降低, 优化原料营养成分。一般用微生态制剂和约30%的麦麸、玉米粉、米糠、硫酸铵等原料作为辅料, 加约70%的秸秆或糟渣, 加水混合, 放入发酵池, 控制原料水分、发酵温度及发酵时间, 一般以一定的比例添加到配合料中, 在猪料中可添加日粮的5%~15% (陈宪彬, 2017) 。

我国一年产生秸秆加工副产物有5.8亿吨, 但利用率不到40%, 大多生产面积较大的地区都就地焚烧销毁, 不仅浪费资源还造成空气污染。我国一年产生木薯渣约400万吨左右, 马铃薯渣3000万吨, 豆渣2000万吨, 苹果渣600万吨, 药渣废弃物约3500万吨。这类糟渣经过加工处理剩下的糟渣一般含水量较高, 易腐败变质, 不易储存。但如果能经过发酵得到有效利用, 将成为最具潜力的经济原料。陆敏等 (2017) 分离和筛选高产蛋白酵母菌株的研究表明, 温度32℃, 初始pH5.5, 接种量12%, 装液量100 mL时, 各分离酵母菌生物产量最高, 并确定假丝酵母菌株最适宜用做秸秆发酵饲料的菌种。刘辉等 (2016) 用纤维素酶和酵母菌以8∶15比例混合发酵玉米秸秆的研究表明, 温度35℃, 料液比1∶20, 发酵48 h, 发酵产品粗蛋白质为29.71%, 较发酵前提高4.67倍。由此可知, 经发酵的玉米秸秆能提供较高含量的粗蛋白质, 经烘干处理可做蛋白饲料的替代品, 纤维素含量显著降低, 但是一般达不到低于18%的水平, 因此可以考虑用于对纤维素含量要求不高的动物日粮中, 可节约一定的经济成本。

发酵糟渣常用的微生态制剂是黑曲霉、酿酒酵母和乳酸菌。发酵木薯渣、豆渣和苹果渣、马铃薯渣、中药渣 (罗文等, 2017;孙晓燕等, 2017;魏立等, 2016;宋雅芸等, 2016) 的研究表明, 糟渣原料经过发酵可以提高自身的粗蛋白质和各种有机酸等有益成分的含量, 降低粗纤维和灰分含量, 改善适口性。马铃薯渣真蛋白仅有4.67%, 经黑曲霉和啤酒酵母以1∶1的比例、接种量10%, 水添加量为发酵原料的1.5倍, 28℃发酵5 d后能达

到17.87%。但对于粗蛋白质仅含6.25%和2.4%苹果渣和中药渣的原料而言, 即使经发酵后自身粗蛋白水平有所提高也非常有限, 但因苹果渣富含多种维生素、矿物质、可溶性糖等营养物质, 可以作为发酵过程中的碳源底物, 与粗蛋白质含量较高的豆渣和木薯渣的氮源物质按比例进行混合发酵, 能有效的弥补各营养物质的均衡性, 使菌体迅速增长繁殖, 最终获得较高菌体蛋白、小肽等各种易吸收的营养物质。罗文等 (2017) 用豆渣和苹果渣以2∶1的比例, 经3∶2∶4比例酿酒酵母、黑曲霉、里氏木霉, 按接种量1%, 含水量70%, 发酵2 d后, 蛋白质含量由15.87%提高到

19.83%。最终获得的发酵产品的蛋白质含量与特定发酵条件下, 所选菌体种类、浓度、接种量、发酵温度、发酵时间有关。孙晓燕等 (2017) 研究得出, 植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌和安琪啤酒酵母混合菌剂发酵中药渣并外源添加15%~20%蔗糖作为碳源的最佳工艺为, 接种0.5%~5%发酵前水分87%, 25~37℃密闭发酵2 d, 药渣中蛋白质含量由21.3%增长到22.7%。丹参、黄芪、三七、甘草等药渣中含有生物碱、多酚、黄铜等活性物质, 用于畜禽养殖能调节机体的代谢, 提高免疫力, 健脾胃, 能对疾病起到预防作用, 可作为抗生素的替代物。因此, 利用产地优势, 可考虑将发酵糟渣用于动物养殖。

1.3 发酵营养均衡的全价饲料

通过生物发酵工程菌种发酵、提取、纯化获得的酶制剂、酸化剂、益生菌等作为添加剂, 成本高且效果不稳定;但若直接选用较优质的菌种加配合饲料自行发酵, 不仅免去中间环节降低了成本, 获得的产品各种营养素全面、天然, 且处于较平衡的状态。但全价配合料在发酵过程中可能会使部分维生素有损失, 故发酵产品也要注意补充维生素, 还有些饲料产品是将发酵饲料按比例添加到日粮中进行饲喂。

王赫等 (2017) 用乳酸菌发酵玉米、菜籽粕、棉籽粕的研究表明, 500 g日粮在含乳酸菌105 kg、水分40%、32℃的密封条件下, 饲料发酵后常规营养成分均显著高于未进行发酵的饲料, 且活菌、代谢能、粗蛋白质、氨基酸均随着时间的变化呈二次曲线关系, 持续发酵5 d时含量最高, 并根据研究中各营养素含量后期的变化给出建议, 使用乳酸菌发酵饲料, 最