飼料發(fā)酵工藝的應(yīng)用研究

暴風(fēng)

（吉林省通榆縣草原管理站吉林白城 137200）

微生物發(fā)酵飼料是指利用微生物的代謝活動(dòng)，將一些動(dòng)物源或植物源的飼料原料中大分子物質(zhì)或抗?fàn)I養(yǎng)因子分解和轉(zhuǎn)化的過程，形成有機(jī)酸、可溶性多肽等小分子物質(zhì)，容易被畜禽消化吸收，是一種營(yíng)養(yǎng)豐富、活菌含量高且無毒害作用的飼料形式，近年來在飼料行業(yè)得到了快速發(fā)展。早年在飼料發(fā)酵上的應(yīng)用研究主要集中在對(duì)飼料進(jìn)行發(fā)酵處理后，飼料具有一定的香味，明顯的改善了飼料的適口性，對(duì)動(dòng)物有誘食的作用?，F(xiàn)今飼料發(fā)酵工藝不斷進(jìn)步，不僅可以針對(duì)性的對(duì)單種飼料原料進(jìn)行發(fā)酵，同時(shí)可以配合菌種和不同的發(fā)酵方式達(dá)到最優(yōu)的發(fā)酵效果。本文將對(duì)目前飼料工業(yè)中常見的液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵兩種發(fā)酵方式及常用的發(fā)酵菌種進(jìn)行介紹，旨在為發(fā)酵工藝在飼料加工上的應(yīng)用提供參考。

1 液態(tài)發(fā)酵工藝

液態(tài)發(fā)酵工藝是指根據(jù)不同的飼料原料，將水與飼料的比例按1：1.5 至1：4 混合，添加適宜發(fā)酵環(huán)境的微生物，再通過一定時(shí)間的發(fā)酵處理后，產(chǎn)生的一種pH 相對(duì)較低、狀態(tài)穩(wěn)定且容易被動(dòng)物腸道消化吸收的一種飼料。研究表明，液態(tài)發(fā)酵具備發(fā)酵速度快、生產(chǎn)周期短的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于液態(tài)發(fā)酵菌種主要存在于液態(tài)環(huán)境中，能有效的降低發(fā)酵菌種的污染率，其次液態(tài)發(fā)酵過程中，溫度等工藝參數(shù)易控制，液態(tài)發(fā)酵菌種選擇限制性小，液體發(fā)酵環(huán)境可供選擇的菌種較多，且有研究指出，液態(tài)環(huán)境下微生物繁殖的重復(fù)性較強(qiáng)[1]。

液態(tài)發(fā)酵也存在一定的缺點(diǎn)，首先液態(tài)發(fā)酵會(huì)分解飼料中的游離氨基酸，進(jìn)而產(chǎn)生大量酸性物質(zhì)和生物胺，容易導(dǎo)致飼料中pH 過低和飼料的適口性下降；液態(tài)發(fā)酵的產(chǎn)物濃度不穩(wěn)定，需要進(jìn)一步研究開發(fā)；其次液態(tài)發(fā)酵配套系統(tǒng)設(shè)備昂貴，發(fā)酵成本以及能源消耗量較大；同時(shí)液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)生的廢水廢渣較多，處理不當(dāng)易污染環(huán)境。

2 固態(tài)發(fā)酵工藝

固態(tài)發(fā)酵工藝是指微生物在沒有游離水或者游離水含量可以忽略不計(jì)的固態(tài)基質(zhì)上發(fā)酵的一種處理方式。通常固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)的含水量在50%左右，一般固態(tài)基質(zhì)中氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形態(tài)并存，且多孔性的固態(tài)基質(zhì)中含有水和部分水不溶性物質(zhì)。有研究指出固態(tài)發(fā)酵具有培養(yǎng)基含水量少，廢水廢渣少，發(fā)酵后處理方便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)固態(tài)發(fā)酵相比液態(tài)發(fā)酵能源消耗量低，發(fā)酵的功能設(shè)備相對(duì)也比較簡(jiǎn)易，其次固態(tài)發(fā)酵的原料多為天然基質(zhì)或產(chǎn)業(yè)廢渣等，廣泛易得且價(jià)格低廉[2]。固態(tài)發(fā)酵工藝所需設(shè)備及技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，投資較低且固態(tài)發(fā)酵處理產(chǎn)物產(chǎn)率高，微生物在固態(tài)基質(zhì)中易生長(zhǎng)，酶活力高，酶系也相對(duì)更加豐富。

同樣固態(tài)發(fā)酵存在發(fā)酵菌種限于耐低水活性微生物，菌種的選擇性較小的缺點(diǎn)，且固態(tài)發(fā)酵速度較慢，發(fā)酵周期相比液態(tài)發(fā)酵周期更長(zhǎng)。固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)中，天然原料組成和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可能一定程度上會(huì)影響發(fā)酵的質(zhì)量。固態(tài)發(fā)酵的工藝參數(shù)相比液態(tài)發(fā)酵難以測(cè)定和控制，且需要?jiǎng)趧?dòng)量大，工藝操作強(qiáng)度高等[3]。

3 發(fā)酵工藝的主要菌種

3.1 乳酸菌

乳酸菌是一種常見的腸道有益菌群，在腸道內(nèi)能產(chǎn)生有機(jī)酸，以及乳酸菌素和各種酶類等活性物質(zhì)。發(fā)酵處理產(chǎn)生的有機(jī)酸包括乳酸、乙酸、丙酸和丁酸等，這些酸性物質(zhì)其本身是一種有益于動(dòng)物機(jī)體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)一定程度上能降低動(dòng)物腸道p H，對(duì)一些病原菌起到抑制作用。發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸菌素和苯乳酸對(duì)腸道中的病原菌也有很好的抑制殺滅作用，使有益微生物在腸道微生態(tài)環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)了動(dòng)物健康生長(zhǎng)發(fā)育。

3.2 芽孢桿菌

芽孢桿菌作為一種可以形成芽孢（內(nèi)生孢子）的桿菌或球菌，對(duì)外界不利環(huán)境有很強(qiáng)的抵抗力，且分布廣泛。芽孢桿菌通過發(fā)酵可在動(dòng)物腸道中產(chǎn)生淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶以及多種非淀粉多糖酶，可以補(bǔ)齊腸道中缺乏的各種酶類，促進(jìn)動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。雖然芽孢桿菌在動(dòng)物腸道含量相對(duì)其他菌種含量較少，但其內(nèi)生孢子具有很強(qiáng)的抗逆性，可以耐受前腸中高膽鹽，以及胃中低pH 的酸性環(huán)境，從而順利到達(dá)小腸內(nèi)定植。由于其為需氧菌，在動(dòng)物小腸中定植可消耗大量的氧，降低腸道中的氧含量，有利于腸道厭氧益生菌的生長(zhǎng)，抑制一些好氧病原菌生長(zhǎng)繁殖[4]。目前常用的發(fā)酵工藝中應(yīng)用的芽孢桿菌菌種主要有枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌和凝結(jié)芽孢桿菌等。

3.3 酵母菌

酵母菌在發(fā)酵工藝中的應(yīng)用最古老也最為廣泛，是一種兼性厭氧的單細(xì)胞真菌。酵母菌中含有豐富的粗蛋白，其中干酵母中粗蛋白含量可達(dá)50%，且分子量較小，易被動(dòng)物腸道消化吸收，在動(dòng)物腸道中的利用率可達(dá)80%～90%，氨基酸組成平衡性好，而且含有豐富的維生素。同時(shí)酵母菌同樣含有豐富的酶系統(tǒng)，并且能產(chǎn)生谷胱甘肽等多種活性物質(zhì)。酵母菌在于動(dòng)物腸道中雖然含量較低，但其發(fā)揮了提供蛋白質(zhì)、改善消化吸收的作用；同時(shí)兼性厭氧的特點(diǎn)營(yíng)造的腸道環(huán)境可以刺激有益菌生長(zhǎng)，抑制病原菌的定植，對(duì)防治動(dòng)物消化道系統(tǒng)疾病有重要意義[5]。經(jīng)酵母菌發(fā)酵過的飼料具有獨(dú)特的香味，具有誘食的效果，同時(shí)改善飼料的適口性。目前應(yīng)用于發(fā)酵飼料上的酵母菌主要有啤酒酵母、熱帶假絲酵母和產(chǎn)阮假絲酵母等。

4 小結(jié)

發(fā)酵工藝應(yīng)用有效的去除了飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子且降解了飼料中的大分子物質(zhì)，有利于動(dòng)物對(duì)飼料的消化吸收，就目前來看常用的兩種發(fā)酵方式各有優(yōu)劣，需要進(jìn)一步開發(fā)新型的混合發(fā)酵模式，綜合兩者的優(yōu)點(diǎn)，促使發(fā)酵工藝在飼料行業(yè)中的應(yīng)用更進(jìn)一步。