我國微生物發(fā)酵飼料研究進(jìn)展
隨著畜牧養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，“人畜爭糧”的矛盾日益凸顯，為了解決這個重要的問題，世界各國不管是科技界還是工業(yè)界都在探尋新的飼料來源，其中，蛋白質(zhì)飼料尤其受到重視。自20世紀(jì)50年代開始，動物日糧中添加抗生素等物質(zhì)可有效促進(jìn)動物的生產(chǎn)，對畜牧養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。但是隨著時間的增長，人們發(fā)現(xiàn)在飼料中添加抗生素帶來的危害也是非常顯著的，也受到了社會各界人士的廣泛關(guān)注。歐盟自2006年1月起全面禁止在畜禽飼料中添加抗生素，我國在飼料中允許添加的抗生素種類也在逐漸減少。飼料資源短缺的問題長期制約著我國畜牧業(yè)的發(fā)展，即發(fā)展安全、健康的養(yǎng)殖環(huán)境是當(dāng)務(wù)之急，其中微生物發(fā)酵飼料正在受到人們的關(guān)注和青睞。
微生物發(fā)酵飼料是指在人為控制條件下，以微生物為飼料發(fā)酵的菌劑，將發(fā)酵飼料原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子進(jìn)行分解或轉(zhuǎn)化，生成多種有機(jī)酸、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，在發(fā)酵過程中還可產(chǎn)生淡淡的香味，增加了動物的適口性，還可以提高動物的抵抗力。
1 微生物發(fā)酵飼料的種類
微生物發(fā)酵飼料根據(jù)含有水分的多少可以分為液體發(fā)酵飼料和固體發(fā)酵飼料。國外一般使用液體飼料較多，而國內(nèi)廣泛使用的還是固體發(fā)酵飼料。除此之外，還有單細(xì)胞蛋白和菌體蛋白飼料、氨基酸、酶制劑以及微生物等代謝產(chǎn)物；微生態(tài)制劑和益生素等類別。
1.1 固體發(fā)酵飼料
固體發(fā)酵又稱為固態(tài)發(fā)酵，是將粗飼料作為發(fā)酵原料，添加混合有益菌種進(jìn)行發(fā)酵的過程，發(fā)酵產(chǎn)物中營養(yǎng)成分高、適口性好，還可對原料中有毒物質(zhì)進(jìn)行降解。發(fā)酵微生物菌種主要有霉菌、酵母菌及細(xì)菌的一些類群。
1.2 液體發(fā)酵飼料
液體發(fā)酵飼料中發(fā)酵原料的粒度要小的多，添加一定比例的水，增加了與菌種之間接觸的表面積，從而加快發(fā)酵的速度；液體發(fā)酵飼料混合均勻，避免動物挑食，在預(yù)防仔豬腹瀉等方面有著重要的作用。但由于發(fā)酵調(diào)控、有效性、經(jīng)濟(jì)性等問題，限制了其推廣應(yīng)用。
2 發(fā)酵飼料選用菌種種類
2009年美國聯(lián)邦食品藥品管理局和美國飼料控制官員協(xié)會允許46種微生物菌種可作為飼料添加劑使用。而我國農(nóng)業(yè)部發(fā)布的公告“飼料添加劑品種目錄”中包括：地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、兩歧雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、乳酸片球菌等15種可以直接飼喂動物、允許使用的飼料級微生物飼料添加劑菌種。發(fā)酵飼料的生產(chǎn)菌種很多，主要有乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌和霉菌4大類。
2.1 乳酸菌
乳酸菌是一類能利用可發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的無芽孢革蘭氏陽性菌，在自然界分布廣泛，乳酸菌大部分是人體及動物體內(nèi)必不可少的菌群。按乳酸代謝途徑可大致分為：同型乳酸菌、專性異型乳酸菌、兼性乳酸菌和雙歧桿菌四類。而且乳酸菌可抑制腸道內(nèi)腐敗菌的生長和腐敗產(chǎn)物的產(chǎn)生，可產(chǎn)生多種消化酶，制造營養(yǎng)物質(zhì)，提高飼料消化率，保持動物體內(nèi)的微生態(tài)平衡。
2.2 酵母菌
酵母菌是一類可將糖類分解為酒精和二氧化碳肉眼看不見的兼性厭氧單細(xì)胞真菌。飼料用酵母菌主要分為熱帶假絲酵母、產(chǎn)朊假絲酵母、釀酒酵母、紅酵母、畢赤酵母等。酵母可以將大分子物質(zhì)分解成細(xì)胞新陳代謝易利用的小分子物質(zhì)，屬于異養(yǎng)生物，酵母菌含有豐富的蛋白質(zhì)、維生素和氨基酸等物質(zhì)，有效促進(jìn)動物的生長發(fā)育，縮短飼養(yǎng)期，獨(dú)特的酵母香味還可以改善肉質(zhì)，增強(qiáng)幼畜禽的抗病能力。
2.3 芽孢桿菌
芽孢桿菌作為最理想的微生物添加劑，屬兼性厭氧菌，對外界有害因子抵抗力較強(qiáng)。芽孢桿菌在增殖的同時可釋放出高活性的分解酵素，還能產(chǎn)生多種營養(yǎng)物質(zhì)，如維生素、氨基酸、促生長因子等促進(jìn)動物機(jī)體的物質(zhì)代謝，可抑制有害菌等有害微生物的生長，減少抗?fàn)I養(yǎng)因子對動物消化利用的影響。
2.4 霉菌
飼料中常用的霉菌有根霉、黑曲霉、米曲霉等。霉菌可分解纖維素和淀粉。
3 微生物發(fā)酵飼料的作用原理和特點(diǎn)
微生物發(fā)酵飼料選用的菌種均屬于有益菌，發(fā)酵后的飼料在畜禽腸道內(nèi)的作用機(jī)理一般都是綜合作用的結(jié)果，目前得出的普遍觀點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。
3.1 改善腸道內(nèi)的微生態(tài)平衡
發(fā)酵飼料進(jìn)入動物腸道后，飼料中的乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌等有益菌之間進(jìn)行協(xié)調(diào)作用，維持腸道的健康。動物采食后，芽孢桿菌等需氧菌不斷消耗氧而形成厭氧環(huán)境，從而導(dǎo)致好氧菌死亡。
3.2 補(bǔ)充營養(yǎng)成分，提高飼料利用率
微生物飼料經(jīng)混合菌種發(fā)酵后可產(chǎn)生多種營養(yǎng)物質(zhì)，包括多種不飽和脂肪酸、芳香酸等，發(fā)酵產(chǎn)物有特殊的香味可有效改善飼料的適口性；發(fā)酵過程中菌種可將大分子物質(zhì)降解為動物易吸收的小分子物質(zhì)及多種促生長因子，這些營養(yǎng)物質(zhì)被畜禽機(jī)體吸收利用，促進(jìn)動物的生長和增重，可最大限度的利用發(fā)酵飼料，提高飼料利用率。
3.3 提高畜禽機(jī)體免疫功能
微生物發(fā)酵飼料中的有益微生物可以作為一種非特異免疫調(diào)節(jié)因子，通過細(xì)菌本身或細(xì)胞壁成分刺激并激活宿主免疫細(xì)胞，促進(jìn)吞噬細(xì)胞活力或作為佐劑發(fā)揮作用。乳酸桿菌、芽孢桿菌等在發(fā)酵過程中還可產(chǎn)生細(xì)菌素，抑制有害病原菌在動物腸道內(nèi)的生長繁殖。
3.4 降解飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子
許多乳酸菌和鏈球菌可以產(chǎn)生細(xì)菌素，這些多肽物質(zhì)能抑制對革蘭氏陽性細(xì)菌有抑制作用。微生物對飼料原料進(jìn)行生物加工，可以降解其中的棉酚、硫苷、脲酶等抗?fàn)I養(yǎng)因子。同時飼料中的一些抗原物質(zhì)被微生物分解利用，減輕了對動物腸道的抗原性刺激。
3.5 防止有害物質(zhì)產(chǎn)生
微生物發(fā)酵飼料中不含任何抗生素，動物飼喂有益菌可降低畜禽舍內(nèi)氨氣、硫化氫等有毒氣體的濃度，可有效減少糞便中氨氮物質(zhì)的含量，畜禽養(yǎng)殖舍內(nèi)的氨氣含量明顯降低，凈化畜禽環(huán)境。再者，直接飼用微生態(tài)制劑有益菌在腸道內(nèi)可形成致密性膜菌群，形成生物屏幕，防止對有害物質(zhì)和廢物的吸收。
4 微生物發(fā)酵飼料目前存在的問題及未來的發(fā)展趨勢
4.1 微生物發(fā)酵飼料存在的問題
微生物發(fā)酵飼料雖然有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是在目前的發(fā)展過程中還存在一些問題，勢必會經(jīng)歷一個逐步完善的過程。
4.1.1 設(shè)備落后，硬、軟件條件差
現(xiàn)在生產(chǎn)發(fā)酵飼料的多為小型飼料廠，因此較易缺乏專業(yè)人員和發(fā)酵設(shè)備，對于微生物知識和發(fā)酵工藝了解較少。生產(chǎn)條件、衛(wèi)生管理較差，這將導(dǎo)致飼料安全存在極大的隱患。
4.1.2 菌種來源復(fù)雜
由于現(xiàn)在發(fā)酵飼料都是一些小企業(yè)，經(jīng)濟(jì)實(shí)力較差，沒有足夠的資金從正規(guī)的單位購買菌種，專業(yè)技術(shù)人員的專業(yè)知識片面，沒有專業(yè)的人員進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，發(fā)酵飼料的質(zhì)量問題有待解決。
4.1.3 生料發(fā)酵
按照嚴(yán)格的生物發(fā)酵法發(fā)酵原料必須經(jīng)過消毒，而所謂的“生料”是指沒有進(jìn)行消毒的原料。小型的發(fā)酵飼料廠認(rèn)為一般霉變的原料，在經(jīng)過微生物發(fā)酵后就能脫毒，就可以提高飼料的利用率、改善飼料的適口性，說明生產(chǎn)廠家對“發(fā)酵”的基礎(chǔ)專業(yè)知識了解太少。
4.1.4 營養(yǎng)水平低
一些飼料廠的濃縮飼料中幾乎都是發(fā)酵飼料，與豆粕、魚粉等濃縮飼料相比其中的營養(yǎng)不平衡，導(dǎo)致發(fā)酵飼料的飼料報酬較低。
4.1.5 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)問題
由于生物發(fā)酵飼料在發(fā)酵過程中產(chǎn)生多種代謝物質(zhì)，其具體對動物的作用機(jī)理并不是很清楚，且其中的有效成分缺乏研究，對微生物發(fā)酵飼料的產(chǎn)品品質(zhì)很難有統(tǒng)一的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，因此，建立完善的行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法十分有必要。
4.1.6 微生物發(fā)酵飼料效果不穩(wěn)定
微生物菌種在培養(yǎng)、保存、分裝、發(fā)酵及機(jī)械、制粒過程中其數(shù)量和活性均受到影響，難以獲得穩(wěn)定、一致的效果，因此根據(jù)不同動物種類、不同生產(chǎn)水平等因素選擇一種既經(jīng)濟(jì)又有效的微生物發(fā)酵飼料十分有必要。
4.2 微生物發(fā)酵飼料的發(fā)展趨勢
我國是農(nóng)業(yè)大國，畜牧養(yǎng)殖業(yè)所占比重較大，目前發(fā)展的微生物發(fā)酵飼料也是飼料產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的一次偉大的革新，為了保障養(yǎng)殖業(yè)和飼料行業(yè)的有序發(fā)展，國家也出臺了一系列的政策和對未來行業(yè)發(fā)展的總體目標(biāo)。逐漸要實(shí)現(xiàn)安全、高效、協(xié)調(diào)發(fā)展，確保飼料的質(zhì)量和安全問題；生物技術(shù)與發(fā)酵飼料在保障畜產(chǎn)品安全及飼料產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的過程中有著重要的作用；同時也是我國未來飼料行業(yè)發(fā)展的長期目標(biāo)。
微生物發(fā)酵飼料的發(fā)酵原料可以利用目前人們不注重的農(nóng)林廢棄物，把大量的廉價基質(zhì)轉(zhuǎn)化為有價值的產(chǎn)品，降低飼料成本和養(yǎng)殖成本，有益菌群的添加可有效改善畜禽腸道微生態(tài)平衡，改善畜產(chǎn)品的質(zhì)量和安全問題，同時還可以降低畜禽糞便對環(huán)境的污染，易于推廣。
雖然目前的微生物發(fā)酵飼料在質(zhì)量上還存在一定的問題，但是隨著各界人士的深入研究，將會有更加專業(yè)的研究解決辦法和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對微生物發(fā)酵飼料的生產(chǎn)更加規(guī)范，發(fā)酵飼料作為蛋白質(zhì)的替代品，在未來的飼料行業(yè)中必將受到更多的重視。
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