簡析養(yǎng)殖飼用微生態(tài)制劑的生產(chǎn)加工工藝

朱則剛

（湖北武漢市自力化工材料公司 430055）

動物微生態(tài)制劑是根據(jù)動物微生態(tài)平衡理論、微生態(tài)營養(yǎng)理論和微生態(tài)防治理論，利用動物體內(nèi)正常微生物成員及其代謝產(chǎn)物或生長促進物，經(jīng)培養(yǎng)、發(fā)酵、干燥、加工等工藝而制成的生物制劑或活菌劑。它是用于調(diào)節(jié)動物機體微生態(tài)平衡的具有直接通過增強動物對腸內(nèi)有害微生物的抑制作用或通過增強非特異性免疫功能來預(yù)防疾病，從而促進動物生長和提高飼料轉(zhuǎn)化率的一類飼料添加劑。微生態(tài)制劑以其無毒副作用、無耐藥性、無殘留、成本低、效果顯著、不污染環(huán)境等特點，逐漸得到廣大養(yǎng)殖界同仁的認可。

1.養(yǎng)殖飼用微生態(tài)制劑的功能機理及其產(chǎn)品質(zhì)量安全

微生態(tài)制劑又名活菌制劑或生物制劑，它是指在微生態(tài)理論指導(dǎo)下，人工分離正常菌群，并通過特殊工藝制成的活菌制劑。作為飼料添加劑使用的微生態(tài)制劑，可達到防病治病，促進動物生長發(fā)育的功效。微生態(tài)制劑是農(nóng)業(yè)部批準的飼料添加劑，并就飼用微生態(tài)制劑產(chǎn)品的菌種、衛(wèi)生等指標提出了明確的規(guī)定。微生態(tài)制劑通過改善動物腸道菌群生態(tài)平衡而發(fā)揮有益作用，以提高動物健康水平、提高抗病能力、提高消化能力，是有效解決疾病泛濫、病菌耐藥、成活率降低、養(yǎng)殖效益下降的有效手段。

微生態(tài)制劑是目前畜禽養(yǎng)殖最主要投入品，它是能夠用來促進動物機體微生態(tài)平衡的有益微生物或其發(fā)酵產(chǎn)物。按照產(chǎn)品形式和作用機制將其分為活菌制劑、滅活菌制劑和酵母培養(yǎng)物。它具有維持腸道菌群平衡、無毒副作用、無有害物質(zhì)殘留等特點，屬于綠色飼料添加劑。

動物腸道內(nèi)存在著100多種細菌組成的微生物菌群，飼用微生態(tài)制劑菌群與動物體保持著密切的共生關(guān)系。在動物出生后幾小時內(nèi)微生物便通過動物的呼吸道、口腔、泌尿系統(tǒng)侵入幼體，粘附于腸道的上皮細胞上，并開始其生長、繁殖的生命進程。在健康動物體內(nèi)微生物菌群的種類、數(shù)量、定植位點保持相對穩(wěn)定，人們稱之為正常微生物菌群。

微生物飼料添加劑可通過生物奪氧在腸道內(nèi)創(chuàng)造厭氧環(huán)境，促進腸道內(nèi)有益的厭氧菌快速生長，產(chǎn)生大量的酸，在腸道內(nèi)正常地定植，與致病菌競爭，抑制致病菌生長繁殖；合成維生素，促進食物消化，幫助營養(yǎng)吸收，促進代謝，克服腐敗過程。具有促進動物生長發(fā)育、營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收、生物拮抗、提高飼料轉(zhuǎn)化率、調(diào)整正常菌群平衡、提高免疫力等多種功效，特別是防止菌群失調(diào)及外來致病菌的入侵。

有益菌有利于促進動物體內(nèi)正常菌群微生態(tài)平衡或預(yù)防微生態(tài)失調(diào)。養(yǎng)殖就是養(yǎng)腸道，健康的腸道是提高養(yǎng)殖動物生產(chǎn)性能，降低餌料系數(shù)，提高經(jīng)濟效益的前提，而有益菌作為飼料添加劑進入動物體內(nèi)，可以協(xié)助機體平衡腸道生態(tài)菌群，達到預(yù)防和治療的目的。

2.養(yǎng)殖飼用微生態(tài)制劑加工的微膠囊包被技術(shù)

微膠囊技術(shù)被廣泛應(yīng)用于微生物、動植物細胞、酶和其他多種生物活性物質(zhì)和化學(xué)藥物的固定化方面。微生態(tài)制劑經(jīng)過微膠囊化處理后能夠經(jīng)過緩釋達到控制釋放速度的目的，并且通過隔離外界不利環(huán)境起到保護菌體的作用。微膠囊化微生態(tài)制劑作為飼料添加劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用具有水中的穩(wěn)定性較好，而且可以延緩活性物質(zhì)釋放速度，提高其穩(wěn)定性。

微膠囊包被技術(shù)是指將微量物質(zhì)包裹在聚合物薄膜中的技術(shù)，用特殊手段將需要包被的物質(zhì)包裹在微小封閉的膠囊內(nèi)。由于乳酸菌在加工和運輸過程中易失活，進入動物消化道后大多數(shù)難以耐受胃酸、膽汁酸及胰液等的作用，并不能以足夠的數(shù)量到達腸道定植發(fā)揮益生性能。為解決這一問題，可采用微膠囊前包被技術(shù)對乳酸菌進行保護。

微膠囊包括壁材和芯材兩部分，被包被的物質(zhì)稱為芯材，如維生素、益生菌等，包埋物質(zhì)稱為壁材或囊材，如海藻酸鈉、大豆分離蛋白等。采用微膠囊包被技術(shù)可以保護在加工、儲藏過程中易失去活性的物質(zhì)，使其保持原有的性狀和性能，在適當條件下，通過某些外部刺激或緩釋作用，使被包被的物質(zhì)釋放出來。

未來幾年，微膠囊技術(shù)的應(yīng)用有望提高益生菌在生產(chǎn)、貯存和消費過程中的穩(wěn)定性，生產(chǎn)出耐貯存、耐高溫、耐高壓和耐酸性的微生物制劑，該技術(shù)在飼用微生物制劑的應(yīng)用潛力巨大。微膠囊化技術(shù)為微生態(tài)制劑提供了一條可行的工業(yè)化途徑。微膠囊技術(shù)盡管存在生產(chǎn)成本高和工藝復(fù)雜的不足，但由于微膠囊技術(shù)有其不可替代的許多獨特優(yōu)點，隨著技術(shù)的不斷改進，它在飼料工業(yè)中的應(yīng)用將會越來越廣泛。

3.養(yǎng)殖飼用微生態(tài)制劑加工的噴霧干燥、真空冷凍干燥及膜過濾技術(shù)

生物活菌制劑又稱微生態(tài)制劑，是從人類、動物、植物體內(nèi)分離的有益微生物經(jīng)特殊工藝制成的只含活菌或包含活菌及其代謝產(chǎn)物的制劑。有益微生物通過作用于生物體表或體內(nèi)，調(diào)節(jié)生物體固有微生物的比重和平衡，從而達到保健、增產(chǎn)和改良品質(zhì)等作用。微生態(tài)制劑以其無副作用、無殘留污染、不產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點，逐步成為世界各國研究與開發(fā)的熱點。

噴霧干燥造粒設(shè)備是現(xiàn)在熱門的干燥設(shè)備，噴霧干燥技術(shù)是食品工業(yè)應(yīng)用悠久，成本低廉的一種的干燥固定化方法。與冷凍干燥相比，噴霧干燥每千克菌劑的成本僅為凍干菌劑的六分之一，且噴霧干燥菌粉運輸成本低，能夠長期穩(wěn)定的儲存。噴霧干燥是將被干燥的液體經(jīng)霧化器的作用，噴成細微的霧滴，依靠干燥介質(zhì)熱空氣、冷空氣、煙道氣或惰性氣體與霧滴均勻結(jié)合，進行熱交換和質(zhì)交換，使溶劑氣化或熔融物固化。

真空冷凍干燥技術(shù)是真空技術(shù)與冷凍技術(shù)相結(jié)合的一種新型干燥脫水技術(shù)。此技術(shù)是先將濕物質(zhì)冷凍到共晶點溫度以下，使水分變成固態(tài)的冰，然后在適當?shù)臏囟群驼婵斩认拢苯由A成蒸汽的干燥方法。冷凍干燥技術(shù)是將濕的物料或濃縮液在較低的溫度下凍成固態(tài)，然后在真空下使其中的水分直接升華成氣態(tài)，最終使物料脫水干燥的技術(shù)。冷凍干燥會對微生物細胞造成一定的損害。細胞在凍干過程中要經(jīng)歷冷凍和干燥兩種因素的作用，可導(dǎo)致細胞膜物理條件或者敏感蛋白結(jié)構(gòu)的變化，使細胞的活力下降。

微生態(tài)制劑加工膜過濾技術(shù)是指以壓力為推動力的膜分離技術(shù)又稱為膜過濾技術(shù)，它是深度水處理的一種高級手段，根據(jù)膜選擇性的不同，可分為反滲透（RO）、納濾（NF）、超濾（UF）和微濾（MF）等。膜過濾技術(shù)以壓力為推力使得溶液中的物質(zhì)在通過半透膜時按分子大小進行機械性分離的膜分離技術(shù)，是一種高效分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)。膜過濾技術(shù)是一種與膜孔徑大小相關(guān)的篩分過程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力，以膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當原液流過膜表面時，膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質(zhì)通過而成為透過液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進液側(cè)，成為濃縮液，因而實現(xiàn)對原液的分離和濃縮的目的。

4.養(yǎng)殖飼用微生態(tài)制劑的生產(chǎn)工藝和應(yīng)用

微生態(tài)制劑是能夠用來促進動物機體微生態(tài)平衡的那些有益微生物或其發(fā)酵產(chǎn)物。按照產(chǎn)品形式和作用機制將其分為活菌制劑、滅活菌制劑和酵母培養(yǎng)物。它具有維持腸道菌群平衡、無毒副作用、無有害物質(zhì)殘留等特點屬于綠色飼料添加劑。生產(chǎn)微生態(tài)制劑要嚴格選擇適宜菌種，按照規(guī)范的工藝流程操作嚴把質(zhì)量關(guān)，根據(jù)動物特點科學(xué)使用確保使用效果。

選擇適宜菌種選擇微生物菌種要滿足以下要求：對機體無害不產(chǎn)生毒素或類毒素不破壞腸道微生物正常區(qū)系，不會使動物致病不與病原微生物產(chǎn)生雜交種。在低pH值和膽汁中可存活具有較強的耐酸能力。具有優(yōu)良的吸附于上皮細胞的特性，這種吸附能力應(yīng)大于病原菌在吸附過程中，具有競爭性排斥作用能定植于腸粘膜。在體內(nèi)外易于繁殖且生長繁殖速度快，這樣才能抑制病原微生物糾正微生物區(qū)系的紊亂狀態(tài)。

菌種選擇最好具有產(chǎn)孢子能力細菌的孢子，具有很強的抵御外界不良環(huán)境的能力，利用其制造微生態(tài)制劑具有易于加工、保存期長、存活率高等特點。菌種最好是動物消化道的固有菌，許多細菌具有宿主的特異性，動物機體對外界入侵的非共生微生物具有排斥反應(yīng)。因此從動物的消化道分離的益生菌更利于在宿主體內(nèi)定植。

益生菌的生產(chǎn)工藝主要有兩種：固體表面發(fā)酵法和大罐液體發(fā)酵法。固體表面發(fā)酵法是把固體表面培養(yǎng)的菌泥與載體按比例混合經(jīng)干燥制成。此法產(chǎn)量低，勞動強度大，易受雜菌污染，不適于工業(yè)化生產(chǎn)，但投資少。大罐液體發(fā)酵法工藝流程為：菌種接種培養(yǎng)→種子罐培養(yǎng)→生產(chǎn)罐培養(yǎng)→排放培養(yǎng)液加入適量載體→干燥→粉碎→過篩→質(zhì)檢→益生素產(chǎn)品。此法適于工業(yè)化生產(chǎn)，便于無菌操作，但成本高。

微生態(tài)制劑從小試、中試、產(chǎn)業(yè)化3個環(huán)節(jié)，其生產(chǎn)工藝都有不同，我國動物微生態(tài)制劑產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)工藝流程概括為以下系統(tǒng)：能源系統(tǒng)主要提供蒸汽，蒸汽來自燃煤鍋爐，為避免污染環(huán)境，有的燃煤鍋爐已改為燃油鍋爐；空氣壓縮凈化系統(tǒng)好氧菌在大罐內(nèi)生長繁殖過程中需要提供無菌空氣，以保證該菌正常生長，該系統(tǒng)工藝流程為空氣空壓機、貯氣罐、滅菌罐、總過濾器、分過濾器、無菌空氣培養(yǎng)罐。若生產(chǎn)厭氧菌則不需用該系統(tǒng)；大罐發(fā)酵培養(yǎng)控制系統(tǒng)的大罐液體發(fā)酵流程為玻瓶搖振培養(yǎng)、一級種子罐培養(yǎng)、二級種子罐培養(yǎng)、生產(chǎn)罐培養(yǎng)，在罐內(nèi)培養(yǎng)過程中培養(yǎng)溫度、pH、空氣流量等參數(shù)，主要采用人工調(diào)控，有的采用自動控制；干燥系統(tǒng)是指將發(fā)酵液中的水分去掉的過程。采用的方法是通過連續(xù)離心去掉水分保留菌泥，將菌泥與載體按比例混合均勻，進行室溫干燥；通過板框過濾去掉水分保留菌泥，進行室溫干燥；通過低溫真空濃縮去掉水分，使發(fā)酵液的水分去掉70～80%，余下的20～30%與載體混合進行室溫干燥；發(fā)酵液加載體直接進行氣流，或噴霧干燥。檢驗系統(tǒng)是上述系統(tǒng)中的中樞機構(gòu)，承擔種子培養(yǎng)，保證菌種純凈無雜菌生長；按時檢測發(fā)酵液中已知有益菌的生長狀況；半成品和成品檢驗主要測定每克菌粉所含的活菌數(shù)及水分等。

5.結(jié)語

總之，動物微生態(tài)制劑在替代飼用抗生素、激素、化學(xué)合成藥和砷制劑等危害人類健康的添加劑中將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。隨著我國養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，微生態(tài)制劑作為替代抗生素的一種新型的綠色飼料添加劑，它具有傳統(tǒng)飼料添加劑不可比擬的優(yōu)點，已經(jīng)展現(xiàn)出更加廣闊的應(yīng)用前景。隨著生物科技的發(fā)展，微生態(tài)制劑的生產(chǎn)和應(yīng)用必將越來越普及。