摘要：本文綜述了利用發(fā)酵工程發(fā)酵粕類、秸稈以及果渣生產(chǎn)微生物飼料，提高了飼料的利用率，改善飼料品質(zhì)，消除了環(huán)境污染，有利于緩解了中國蛋白質(zhì)飼料原料緊缺的問題，以及微生物發(fā)酵飼料在動物中的應(yīng)用，并提出了發(fā)酵飼料存在的問題和發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：發(fā)酵工程;粕類原料;果渣;微生物發(fā)酵飼料
發(fā)酵工程又稱為微生物工程，是指利用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或者直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術(shù)[1]。發(fā)酵工程的主體是微生物，特別是經(jīng)過DNA重組改造的微生物。目前發(fā)酵工程在飼料和動物飼養(yǎng)中應(yīng)用有了良好的效果。近年來，飼料原料價格不斷上漲，畜禽養(yǎng)殖成本大幅度提高，嚴重影響了我國畜牧業(yè)和飼料工業(yè)的發(fā)展。因此，提高飼料利用率，改善飼料品質(zhì)是當前飼料工業(yè)的研究重點之一[2]。本文主要概述發(fā)酵工程在飼料原料中的應(yīng)用。
1.微生物發(fā)酵作用
消除抗營養(yǎng)因子，積累有益的代謝產(chǎn)物，提高飼料的利用率和動物的消化能力，主要有：對豆粕。棉粕、菜籽粕和花生粕等蛋白質(zhì)飼料降解其抗營養(yǎng)因子，如豆粕的抗原蛋白、棉粕的棉酚和菜籽粕的硫甙，并進行蛋白質(zhì)的體外消化，發(fā)酵可以改變粕類原料的理化性狀，減少抗營養(yǎng)因子，產(chǎn)生促進動物生長的有益成分，提高飼料的消化率，增加適口性，延長儲存時間，并且可以解毒脫毒，將有毒粕類轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒、低毒的優(yōu)質(zhì)飼料，提高氮的利用率，降低糞便中的氮污染，減少畜牧環(huán)境污染，積累小肽和乳酸等有益代謝產(chǎn)物，抑制病原微生物的滋生，大幅度減少或完全替代抗生素的使用;對大麥、秸稈等飼料原料進行非淀粉多糖的體外消化，使其易于動物的消化吸收，提高飼料的代謝能力和適口性[4]。
2.發(fā)酵飼料原料
2.1 發(fā)酵粕類原料
豆粕為大豆榨油的副產(chǎn)物，含有豐富蛋白質(zhì)，氨基酸含量豐富，是動物飼料中常用的植物性蛋白質(zhì)原料。馬文強等[5]通過枯草芽孢桿菌、釀酒酵母菌、乳酸菌對豆粕進行發(fā)酵后，粗蛋白提高了13.48%，粗脂肪提高了18.18%、磷含量提高了55.56%，氨基酸提高了11.49%，胰蛋白酶抑制因子和其他抗營養(yǎng)因子得到了徹底消除。莫重文等[6]利用米曲霉和啤酒酵母混合菌株發(fā)酵豆粕，使粗蛋白含量增加了12.1%;楊旭[7]等利用釀酒酵母對豆粕進行固態(tài)發(fā)酵，使蛋白含量增加了9.55%;
棉粕中氨基酸含量高且粗蛋白含量僅次于豆粕，是一種優(yōu)質(zhì)的植物性蛋白飼料。但其中的游離棉酚對動物體具有一定的毒害作用，限制了其在飼料中的使用。近年來，通過發(fā)酵處理棉粕，降低游離棉酚含量，提高蛋白利用率，改善棉粕品質(zhì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。諸葛斌等[8]利用混菌發(fā)酵棉粕使小肽含量提高至18.36%，體外消化率提高至88.59%，顯著提高了棉粕蛋白。喬曉艷等[9]利用熱帶假絲酵母和干酪乳桿菌發(fā)酵棉粕后棉酚脫毒率達48.1%，小肽含量提高了10.97%，氨基酸提高了10.81%，植酸降低了1.54%;聶蓬勃[10]利用蠟狀芽孢桿菌發(fā)酵棉粕使蛋白提高 了3.79%，游離棉酚脫毒率53.4%;金紅春[11]以復(fù)合芽孢桿菌發(fā)酵棉粕使游離棉酚去除率達96.52%。
菜籽粕中含有硫甙、芥酸、單寧、植酸和芥子堿等抗營養(yǎng)因子，嚴重限制了其在飼料中的應(yīng)用，所以通過發(fā)酵對菜籽粕進行脫毒已經(jīng)得到了比較廣泛的營養(yǎng)。王剛[12]通過混合固態(tài)發(fā)酵菜籽粕使其硫甙降解率為53.4%，粗蛋白提高了5.58%，菜籽肽提高了8.1%，蛋白質(zhì)體外消化率提高了1.94;陸豫等[13]通過固體混菌發(fā)酵使硫甙脫除率達到97%;孫林等[14]通過乳酸菌、枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、酪酸梭狀芽孢桿菌進行固態(tài)發(fā)酵使菜籽粕硫甙去除率達85.19%，粗蛋白含量提高4.37%。
我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物秸稈資源很豐富，秸稈中大約有65%-80%的干物質(zhì)能夠為動物提供能量，而目前用于飼料的不足10%，絕大部分秸稈直接還田或者當作燃料使用，造成了很大資源浪費，更加污染了環(huán)境[15]。所以利用發(fā)酵法處理秸稈成飼料具有很強的現(xiàn)實意義。黃茜等[16]利用混合菌發(fā)酵秸稈，其木質(zhì)素降解率達到44.77%，纖維素降解率達到41.48%。李日強等[17]通過固態(tài)發(fā)酵將玉米秸稈的真蛋白含量提高了129.6%，粗蛋白提高了29.59%。王儀明[18]混菌發(fā)酵后秸稈纖維素降解為38.5%,降解率為28.2%;半纖維素降解為13.7%,降解率為27.5%;蛋白含量提高到15.43%,比發(fā)酵前提高12.32%。
2.2.果渣
作為農(nóng)業(yè)大國，每年產(chǎn)生大量的農(nóng)副產(chǎn)品的廢棄物，比如秸稈，果渣等。如何合理并科學(xué)的利用這些廢棄物轉(zhuǎn)化為飼料原料。利用發(fā)酵法處理這些廢棄物生產(chǎn)蛋白飼料，不僅提高資源的利用率，而且消除環(huán)境污染，改善環(huán)境。廣西金麥克生物科技有限公司用甘蔗、木薯渣為原料生產(chǎn)單細胞蛋白飼料原料?？梢蚤_發(fā)多種蛋白質(zhì)飼料原料，緩解飼料工業(yè)對糧食的依賴，促進養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展[19]。蔗渣是糖廠的主要副產(chǎn)品，僅含1.5%-3.0%的粗蛋白，營養(yǎng)價值低，適口性差。為了緩解我國飼料糧供需矛盾，進行了蔗渣飼料生料發(fā)酵工藝的研究。胡詠梅等[20]實驗結(jié)果表明，采用黑曲霉、綠色木霉和產(chǎn)朊假絲酵母三種菌種，蔗渣、糖蜜按8:2配料，料水比1:3,添加6%(NH4)2SO4,自然pH值，發(fā)酵溫度30℃，混菌發(fā)酵36h,發(fā)酵后的飼料粗蛋白含量提高到11.48%,香味、適口性較蔗渣大為改觀，可用做牛、羊等的飼料。徐雅飛[21]根據(jù)微生物學(xué)及發(fā)酵工程理論，采用微生物固態(tài)發(fā)酵技術(shù)，研究利用甘蔗渣、甘蔗糖蜜生產(chǎn)發(fā)酵飼料，獲得具有較高飼用價值的甘蔗渣、甘蔗糖蜜發(fā)酵飼料，生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生“三廢”，為甘蔗渣、甘蔗糖蜜的綜合利用開辟了一條新的途徑，對甘蔗糖業(yè)、畜牧業(yè)、飼料行業(yè)以及環(huán)境可持續(xù)發(fā)展意義重大。張長霞[22]混菌固態(tài)發(fā)酵蘋果渣后真蛋白含量為13.0%，比發(fā)酵前提高了40%，比原始果渣提高了500%。果膠酶、蛋白酶和纖維素酶活力分別為126.2U，2.9U，55.2U，并對果膠酶的酶學(xué)性質(zhì)進行了初步的研究。油茶籽濕渣是油茶籽提油后的副產(chǎn)物，如果不能充分利用將其丟棄，即浪費資源，也污染環(huán)境。王小蓉[23]研究了以油茶籽濕渣為原料經(jīng)微生物固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)菌體蛋白飼料的可行性，并對發(fā)酵工藝及發(fā)酵產(chǎn)物進行了研究和分析。發(fā)酵后的產(chǎn)物經(jīng)烘干后粗蛋白質(zhì)含量可由接種發(fā)酵前的22.54%增加到39.34%,提高率為74.53%,粗纖維由46.18%降到42.12%降解率為8.79%,所檢測出17種氨基酸含量均有不同程度的提高，增加最多的為酪氨酸，其次是谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸和賴氨酸。
3.微生物發(fā)酵飼料特征以及在養(yǎng)殖上的作用
微生物發(fā)酵飼料具有天然的發(fā)酵香味，較好的適口性，具有良好的誘食效果;含有大量的有益菌;有害菌(大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌為典型代表)數(shù)量極低，不超過10cfu/g;發(fā)酵成品的pH值較低，在4.5左右，含有大量的有機酸(以乳酸和乙酸為主)。
微生物發(fā)酵飼料可以抑制有害菌的繁殖，使腸內(nèi)菌叢保持正常。1.抑制和阻止腸內(nèi)有害菌的發(fā)生，使有益菌增加，恢復(fù)維持健康的腸內(nèi)菌叢。主要是抑制病原大腸菌、梭狀芽孢桿菌、沙門氏菌、β溶血性類細菌等的繁殖。2.產(chǎn)生消化酶，合成維生素可以產(chǎn)生淀粉酶和蛋白酶等消化酶以及維生素B群，另外維生素A的合成也已被證實。3.增強免疫作用，通過刺激腸道內(nèi)免疫細胞，增加局部抗體的形成，從而增力。巨噬細胞活性。微生物飼料添加劑中有增強免疫作用的維生素A。4.產(chǎn)生過氧化氫，過氧化氫對幾種潛在的病原微生物均有損害作用，它是由一些特殊的物質(zhì)在一些基質(zhì)上形成的。
4.微生物發(fā)酵飼料的應(yīng)用
彭忠利[24]，微生物發(fā)酵飼料飼喂山羊，與對照組相比，試驗Ⅰ組和Ⅱ組平均日增重極顯著提高(P<0.01);粗蛋白、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維的表觀消化率顯著提高(P<0.05);發(fā)病率極顯著降低(P<0.01)，但總蛋白、白蛋白、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶和天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶含量各組間差異不顯著(P>0.05);每只山羊每天分別比對照組多增收0.33元和0.15元。林標聲[25]試驗證明，為斷奶仔豬飼喂微生物發(fā)酵飼料組比常規(guī)飼料組平均日增重提高了5.56%,而料重比降低了3.53%。此外，試驗組糞便中有益菌群增多，pH值下降，與對照組結(jié)果差異顯著(P<0.05)。金樁[26]利用乳酸菌發(fā)酵飼料飼喂規(guī)模化豬場，結(jié)果表明飼喂乳酸菌發(fā)酵飼料的豬的采食量、平均日增重增長顯著，料肉比和發(fā)病率下降。翟恒孝[27]發(fā)現(xiàn)，飼喂發(fā)酵飼料比常規(guī)飼料的生長育肥豬平均日增重提高了5.02%，但日增重、采食量和料肉比無顯著差異(P<0.05)。經(jīng)濟效益分析表明，發(fā)酵飼料組比普通配合飼料組平均每頭豬增加收入17.09元。邱涓[28]試驗結(jié)果表明，為仔豬飼喂發(fā)酵飼料比對照組平均日增重10.19%,差異顯著(P<0.05);采食量和料肉比沒有出現(xiàn)明顯差異(P>0.05)，但表現(xiàn)出一定優(yōu)勢。說明日糧中添加生物發(fā)酵飼料對仔豬的生長性能有一定的促進作用。黃世金[29]與對照相比，投喂添加10%、15%、20%微生物發(fā)酵飼料的商品羅非魚日增重分別提高1.75%、22.14%和21.36%;成活率明顯提高，分別為(96.10±0.60)%、(98.07±0.81)%和(97.67±0.63)%;飼料系數(shù)明顯下降，分別降低了5.51%、15.14%和15.60%;其飼養(yǎng)經(jīng)濟效益均有提高，且以添加15%復(fù)合微生物發(fā)酵飼料所產(chǎn)生的單位利潤最高。李惠等[30]以發(fā)酵豆粕25%、50%、75%和100%的比例分別等量替代基礎(chǔ)日糧中的魚粉，研究了發(fā)酵豆粕對斑點叉尾?(Ictalurus punctatus)生長和飼料表觀消化率的影響;斑點叉尾日糧中發(fā)酵豆粕可以100%替代魚粉，其中以25%的比例替代效果更佳。吳妍妍[31]通過研究嗜酸乳桿菌發(fā)酵棉粕對AA肉仔雞生長性能、血液理化指標和免疫指標的影響，試驗得出日糧中添加6%的嗜酸乳桿菌發(fā)酵棉粕能夠提高肉雞的生長性能、血液理化指標及免疫性能。徐興軍[32]利用馬鈴薯發(fā)酵飼料飼喂肉兔發(fā)現(xiàn)，該飼料可以促進肉兔增重，降低飼料消耗，提高肉兔日糧中蛋白質(zhì)的利用率和兔肉的脂肪含量。楊葆春[33]發(fā)現(xiàn)，飼喂發(fā)酵飼料的幼兔日增長明顯高于對照組(P <0 .0 5 )。
5.存在的問題以及研究熱點
目前，生產(chǎn)發(fā)酵飼料存在的主要問題有：1.不同的菌種的發(fā)酵特性和發(fā)酵工藝不一樣，其得到的發(fā)酵飼料的營養(yǎng)特性的研究不充分， 2.不同菌種發(fā)酵飼料飼喂不同種類動物的機理研究不明確。3.未建立發(fā)酵飼料安全性評價體系。因此，生產(chǎn)發(fā)酵飼料需要建立完善的科學(xué)評價體系，從營養(yǎng)成分、衛(wèi)生等綜合評價發(fā)酵飼料，并且針對不同的動物的生長需要飼喂不同菌種和發(fā)酵工藝的發(fā)酵飼料需要更加深入的研究，為動物尋求更加可靠、安全的飼料，也提升了飼料的原料利用率。
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(作者：成都大帝漢克生物科技有限公司生物技術(shù)部孔凌 DDC副總經(jīng)理包清彬)
