發(fā)酵工藝在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用

逯云召 李明澤 馬林 崔寬寬 蔡超 李楠

文章編號：1006-3188（2023）05-040-05

摘要：文章簡述了發(fā)酵工藝在水產(chǎn)行業(yè)應(yīng)用的基本情況，描述在飼料資源、飼料制作、中草藥添加劑中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：發(fā)酵工藝；發(fā)酵飼料；發(fā)酵中草藥

中圖分類號：S963.5??? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

發(fā)酵一般是指利用微生物的發(fā)酵作用，對原材料進(jìn)行處理的技術(shù)，是一項古老的技藝。在早期的生產(chǎn)生活中，都是對食物進(jìn)行處理，利用發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行釀酒、儲存及調(diào)味品的制作，積累了豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗。但是早期發(fā)酵技術(shù)受限于知識及技術(shù)手段，發(fā)酵過程都是參考以往的經(jīng)驗進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量都無法保證。隨著科技的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，人民對發(fā)酵技術(shù)的掌握程度不斷加深，工藝水平也一直優(yōu)化，實現(xiàn)了工業(yè)化的規(guī)模生產(chǎn)。

以發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)動物飼料、動物飼料添加劑，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已得到廣泛應(yīng)用，其中豬料、禽料、反芻料等已開展廣泛的研究，并取得顯著效果。水產(chǎn)養(yǎng)殖是農(nóng)業(yè)的一個重要分支，近些年以發(fā)酵技術(shù)開展的魚類飼料及添加劑的研究也取得廣泛成果，尤其是農(nóng)業(yè)部開展的“五大行動”特別指出要“水產(chǎn)養(yǎng)殖用藥減量、配合飼料替代幼雜魚”，為發(fā)酵技術(shù)的研究提供有利的政策保障。發(fā)酵技術(shù)經(jīng)過近些年研究，已經(jīng)形成較完善的工藝體系，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用也取得豐富的科研成果及較好使用效果。

1 發(fā)酵工藝

發(fā)酵過程根據(jù)發(fā)酵基質(zhì)不同一般分為固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵［1］。固態(tài)發(fā)酵指的是在有一定濕度的固體培養(yǎng)基上接種一種或多種菌種進(jìn)行發(fā)酵的過程，固體發(fā)酵具有投資少，固體培養(yǎng)基來源廣泛，處理方便，生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。液態(tài)發(fā)酵指的是在液態(tài)環(huán)境中，添加培養(yǎng)基及菌種，進(jìn)行的一種發(fā)酵過程。液態(tài)發(fā)酵的優(yōu)勢是發(fā)酵條件易于控制，在液態(tài)環(huán)境中發(fā)酵均勻，發(fā)酵效率高。在水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中，受限于水產(chǎn)飼料投喂方式，一般多用固態(tài)發(fā)酵。發(fā)酵過程中影響較大的因素有含水量、溫度、含氧量、ph值、發(fā)酵時間等［2］。

2 發(fā)酵菌種

益生菌種類繁多，功效也各自不同，在水產(chǎn)應(yīng)用中可以用作水質(zhì)改良劑、飼料添加劑、發(fā)酵飼料等。在水產(chǎn)飼料發(fā)酵工藝中常用的益生菌包括：酵母菌、芽孢桿菌、乳酸菌、光合細(xì)菌和曲霉菌等。不同的菌種有不同的功用，在生產(chǎn)中可以根據(jù)需要選擇的使用一種或多種菌種進(jìn)行發(fā)酵。與單一菌種相比，復(fù)合菌種的發(fā)酵效果明顯優(yōu)于單一菌種。如霉菌、酵母菌和乳酸菌的復(fù)合，充分發(fā)揮各個菌種的優(yōu)勢，其中霉菌具有較強(qiáng)的分解淀粉、纖維素的能力，可以將淀粉和纖維素充分降解為簡單糖類直接供給酵母菌和乳酸菌使用，酵母菌和乳酸菌在此環(huán)境下的性能發(fā)揮更加出色，提高產(chǎn)出物的蛋白質(zhì)含量，營養(yǎng)功能也更加豐富，在這個條件下，一種細(xì)菌發(fā)酵的產(chǎn)物促進(jìn)另外細(xì)菌的生產(chǎn)，一方面對底物的分解更加徹底，另一方面提高了發(fā)酵率［3］。

3 發(fā)酵技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

3.1 發(fā)酵產(chǎn)物作為飼料資源

魚粉是水產(chǎn)飼料中重要的蛋白源，但是近些年由于魚粉的稀缺造成價格不斷上漲，急需尋求魚粉的替代品。以發(fā)酵工藝對植物性蛋白源進(jìn)行預(yù)處理，作為魚粉的替代品，是目前發(fā)酵原材料方向研究的熱點(diǎn)。

植物性蛋白源主要有豆粕、棉籽粉和菜籽粕，其產(chǎn)量大、價格低、蛋白含量高，可以作為魚粉的替代物。但是由于植物性原料普遍存在抗?fàn)I養(yǎng)因子，養(yǎng)殖品種對這些植物性蛋白消化吸收利用率低，且還可能因為抗原反應(yīng)而造成養(yǎng)殖動物的損傷。經(jīng)過復(fù)合菌群的發(fā)酵，降低抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量，同時在發(fā)酵過程中，大分子蛋白被降解為多肽等易于吸收的形態(tài)，可有效提高原材料利用率［4-5］。豆粕是魚粉替代蛋白的主要選擇，針對豆粕發(fā)酵的研究也較多，如曲霉可降解植酸，乳酸菌可降低脲酶抑制劑和棉籽糖含量，復(fù)合菌群產(chǎn)生的效果則更加顯著，纖維含量、抗原蛋白都可得到有效降解［6-7］。李瑩［8］比較了幾種豆粕與發(fā)酵豆粕的營養(yǎng)成分，結(jié)果顯示，發(fā)酵過程有效的降低了抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量，提高了蛋白和氨基酸的含量。發(fā)酵可以促進(jìn)小肽和風(fēng)味物質(zhì)的增加，使得制成的飼料更具風(fēng)味，提高誘食效果。多項研究表明［9-10］，豆粕經(jīng)芽孢桿菌發(fā)酵后，抗氧化活性提高，多肽增加。棉籽粉是棉籽經(jīng)過榨油后的副產(chǎn)物，也具有較高的蛋白含量，如果能部分替代飼料中的魚粉，也將具有巨大的市場價值。棉籽粉中抗?fàn)I養(yǎng)因子主要有棉酚、單寧和環(huán)丙烯脂肪酸，其中棉酚的危害最大。而經(jīng)微生物發(fā)酵后的棉籽粉，則可全部或部分替代豆粕及魚粉。聶宇燕［11］用篩選的菌株對棉籽餅進(jìn)行發(fā)酵后，經(jīng)過投喂試驗，發(fā)現(xiàn)對生產(chǎn)性能無影響，可完全替代豆粕。王冬梅［12］以EM發(fā)酵棉籽粕，4 d時棉酚含量已降低至國家標(biāo)準(zhǔn)的50%，與此同時，發(fā)酵過程還提高了粗蛋白、氨基酸等營養(yǎng)成分的含量。

以發(fā)酵產(chǎn)物代替魚粉制作飼料，應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖動物，是魚粉替代研究的主要方向。豆粕經(jīng)乳酸菌和酵母菌混合發(fā)酵后可提高鯽魚［13］肌肉品質(zhì)，改善腸道與肝臟健康狀況。以發(fā)酵豆粕替代魚粉投喂黃河鯉魚［14］，結(jié)果表明替代量在10～30%之間時，可促進(jìn)黃河鯉魚的生長，增強(qiáng)腸道消化酶活力。發(fā)酵豆粕可替代大菱鲆飼料中45%的魚粉而不會對魚的生長造成影響［15］，此外，發(fā)酵豆粕替代魚粉在大口黑鱸［16］、牛蛙［17］對蝦［18-20］等水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)品種的研究中，均發(fā)現(xiàn)發(fā)酵豆粕可部分替代魚粉且還會對養(yǎng)殖品種的生長起促進(jìn)作用，不同的養(yǎng)殖品種替代水平有所差異。張秀敏［21］和金紅春［22］分別探討以不同微生物對棉籽粕發(fā)酵解毒的工藝，結(jié)果表明，通過發(fā)酵，棉籽粕中的游離棉酚含量得到有效降解，粗蛋白、游離氨基酸含量提高顯著。張秀敏［21］在鯽魚飼料中以發(fā)酵棉籽粕部分替代豆粕進(jìn)行養(yǎng)殖試驗，結(jié)果表明，發(fā)酵棉籽粕提高營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收率，降低養(yǎng)殖水體中氨氮和亞硝酸鹽的含量，發(fā)酵棉籽粕替代率為11%。金紅春［22］則以棉籽粕和魚粉作為蛋白源，比較未發(fā)酵棉籽粕和發(fā)酵棉籽粕對青魚生長的影響，結(jié)果表明，發(fā)酵棉籽粕組的青魚存活率、增重率顯著高于未發(fā)酵組，餌料系數(shù)、肝臟和血清中的谷草轉(zhuǎn)氨酶顯著低于未發(fā)酵組（P<0.05）。發(fā)酵棉籽粕在卵形鯧鲹［23］替代魚粉的試驗中發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵棉籽粕高水平替代魚粉會影響卵形鯧鲹的腸道菌群組成，表現(xiàn)為有益菌豐度下降、有害菌豐度上升，從而影響了腸道菌群功能，適宜替代水平為25%。在其他養(yǎng)殖品種的魚粉替代實驗中，紅鯛［24］替代水平為56.25%，亞洲鱸［25］的替代水平為50%，黑鯛［26］替代水平為16%，中華絨螯蟹［27］不超過40%，表明了棉籽粕替代魚粉的可行性。

3.2 發(fā)酵產(chǎn)物作為飼料直接投喂

對原材料或全價飼料添加復(fù)合益生菌，在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行發(fā)酵，制成的產(chǎn)品即為發(fā)酵全價飼料。發(fā)酵全價飼料在畜牧業(yè)中研究較多，如以益生菌發(fā)酵的全價飼料可提高肉豬、奶牛和禽類的飼料利用率，有效提高養(yǎng)殖動物生長［27-30］。發(fā)酵全價飼料在生產(chǎn)中，可對飼料先發(fā)酵再制粒，也可先制粒再發(fā)酵［31］。但是不論哪種制作工藝，都存在一定的缺陷。先發(fā)酵后制粒，就要求在制粒過程中只能使用冷制粒技術(shù)，該技術(shù)不會因為制粒過程中的高溫對飼料中益生菌造成滅殺，但是生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率低。先制粒后發(fā)酵，則會因為對飼料的二次處理而造成飼料的損失，且發(fā)酵工藝不易控制，發(fā)酵后的飼料在儲藏過程中容易發(fā)生霉變。張亞蘭等［32］用乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢桿菌按照3%：2%：1%的比例聯(lián)合發(fā)酵全價飼料，以飼料中乳酸產(chǎn)量為評價因素，測得最佳發(fā)酵工藝為：發(fā)酵時間3 d，發(fā)酵溫度35℃，料水比1：0.8，PH6.5。烏蘭等［33］枯草芽孢桿菌與釀酒酵母（接種比例為3：7）聯(lián)合發(fā)酵鯉魚幼魚粉狀配合飼料，以發(fā)酵產(chǎn)物中真蛋白含量為標(biāo)準(zhǔn)，得出試驗條件下最佳發(fā)酵條件為：接種量5.00%、水分含量50.0%、發(fā)酵時間48 h、發(fā)酵溫度34℃。姜燕［34］以釀酒酵母、產(chǎn)朊假絲酵母、枯草芽孢桿菌和白地霉四種菌株為發(fā)酵菌，對刺參飼料進(jìn)行發(fā)酵，通過發(fā)酵效果的對比研究，發(fā)現(xiàn)釀酒酵母為發(fā)酵的最佳菌種，并進(jìn)一步探討了釀酒酵母發(fā)酵刺參飼料的工藝參數(shù)。

在水產(chǎn)行業(yè)，益生菌一般被用作水質(zhì)調(diào)節(jié)的作用，發(fā)酵全價飼料的使用經(jīng)過專家學(xué)者驗證后逐漸得到普及。張來榮［35］以克氏原螯蝦為研究對蝦，用微生物對全價飼料進(jìn)行發(fā)酵處理，經(jīng)60 d生長試驗，結(jié)果表明發(fā)酵飼料可有效提高克氏原螯蝦腸道的消化酶活力，提高腸道有益菌屬的比例，增強(qiáng)菌群的豐富度和多樣性，促進(jìn)蝦的生長。陳啟亮等［36］以枯草芽孢桿菌發(fā)酵基礎(chǔ)飼料制成發(fā)酵飼料，并在斑點(diǎn)叉尾鮰上開展發(fā)酵飼料部分替代基礎(chǔ)飼料的養(yǎng)殖試驗，結(jié)果表明，發(fā)酵飼料替代組在終末體質(zhì)量、體質(zhì)量增加率、特定生長率和蛋白質(zhì)效率均有統(tǒng)計學(xué)意義上的上升。趙何勇［37］則是以麥麩、米糠等農(nóng)作物副產(chǎn)品與蚯蚓糞、鴿子糞作為原料添加不同益生菌制成3種發(fā)酵飼料，在紅羅非魚上開展與普通飼料的養(yǎng)殖對比試驗，結(jié)果顯示3種發(fā)酵飼料養(yǎng)殖組在肥滿度上都比基礎(chǔ)飼料要好，特定生長率和飼料成本上各有優(yōu)劣。蔡潤佳［38］比較發(fā)酵飼料、普通飼料及混合飼料（50%發(fā)酵：50%普通）對吉富羅非魚的投喂試驗，魏逸峰［39］在鳙魚養(yǎng)殖中開展發(fā)酵飼料部分替代基礎(chǔ)飼料的飼養(yǎng)試驗，鄭浩然［40］在青蝦“太湖2號”上也進(jìn)行了發(fā)酵飼料的投喂試驗，這些試驗結(jié)果均表明發(fā)酵飼料投喂組在生長速度、飼料系數(shù)、成活率等指標(biāo)上均表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。

3.3 發(fā)酵中草藥作為添加劑

中草藥作為添加劑在水產(chǎn)行業(yè)中使用，用以替代抗生素、化學(xué)藥品等其他化合物，是水產(chǎn)行業(yè)綠色、無公害發(fā)展的重要改革。中草藥種類繁雜，成分多樣，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，其有效成分也被逐漸熟知，包括多糖、有機(jī)酸、生物堿、氨基酸、礦物質(zhì)和維生素等，其在水產(chǎn)上主要用法多是以復(fù)方藥劑打成粉末狀，拌料投喂。但是由于細(xì)胞壁的存在，養(yǎng)殖動物無法很好的消化吸收其中的有效成分。在這種情況下，以益生菌發(fā)酵中草藥制作發(fā)酵藥劑，成為新的研究熱點(diǎn)。

發(fā)酵中草藥不僅可以消化細(xì)胞壁，加速有效成分的釋放，而且還會對大分子進(jìn)行分解，生成多肽有利于吸收［41］。不同的發(fā)酵工藝、不同的發(fā)酵菌種得到的發(fā)酵效果也不一致。李嘉懿［42］以益生菌發(fā)酵復(fù)方中藥，多糖得率為1.13%，是未發(fā)酵的2.51倍。彭英杰［43］在自然堆積腐爛的中草藥提取渣中分離到1株能發(fā)酵并提高復(fù)方中草藥中總黃酮的芽孢桿菌，被鑒定為貝萊斯芽孢桿菌，并優(yōu)化發(fā)酵條件，結(jié)果表明總黃酮含量較發(fā)酵前提高了68.99%。

發(fā)酵中藥的效果在多種養(yǎng)殖模式下得到印證。解旭東［44］以鱖魚餌料魚為媒介，通過投喂餌料魚發(fā)酵中藥的方式，應(yīng)用鱖魚養(yǎng)殖，結(jié)果表明實驗組的肝體比優(yōu)于對照組，且實驗組肝臟顏色鮮紅，沒有出現(xiàn)肝臟病變，說明發(fā)酵中藥可以通過餌料魚富集進(jìn)入鱖魚體內(nèi)，對肝臟起到保護(hù)作用。謝炎福［45］以四種菌發(fā)酵中草藥，探索發(fā)酵工藝，并測定不同比例中藥及發(fā)酵中藥對嗜水氣單胞菌引起的彭澤鯽出血病的防治效果，結(jié)果表明均有明顯的預(yù)防和治療效果，且發(fā)酵中藥效果優(yōu)于未發(fā)酵中藥。復(fù)方發(fā)酵中草藥在黑鯛［46］養(yǎng)殖中也表現(xiàn)出較好的效果，4‰的添加量可顯著提高黑鯛的特定生長率和增重率，對免疫和抗氧化性也有提高。復(fù)方中藥材發(fā)酵制劑添加至飼料中用于大口黑鱸的養(yǎng)殖，結(jié)果表明實驗組免疫力，抗氧化能力均得到提高［47］。趙倩［48］以芽孢菌和酵母菌發(fā)酵中草藥投喂鯉魚幼魚，并用嗜水氣單胞菌進(jìn)行攻毒試驗，結(jié)果表明添加發(fā)酵中草藥可顯著降低死亡率。

4 小結(jié)

發(fā)酵工藝在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用越來越廣泛，也越來越得到大眾的認(rèn)可。以發(fā)酵豆粕、棉籽粕等植物性蛋白部分替代魚粉的研究是研究的主要方向，具有巨大的市場前景和價值，發(fā)酵全價飼料養(yǎng)殖效果明顯，但在工藝上存在一定差距。發(fā)酵復(fù)方中草藥用于替代抗生素類藥品，既可以達(dá)到預(yù)防治療的效果，也是符合“五大行動”的重要舉措。經(jīng)過專家學(xué)者的大量研究，發(fā)酵工藝的不斷優(yōu)化，發(fā)酵這一古老技藝在水產(chǎn)行業(yè)應(yīng)用更加廣泛。

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