第五章 微生物饲料.ppt

第五章生物饲料,第一节绪论,一、概念,生物，指有生命的物质，包括动物、植物和微生物。如按此理解，生物饲料，应包括动物、植物、微生物。玉米、豆粕，鱼粉、肉骨粉、草粉、均可称之。然而，并非如此，生物饲料是指微生物及通过微生物加工调制的产品。,生物饲料：就是利用微生物的新陈代谢和繁殖，生产和调制饲料，包括单细胞蛋白饲料、菌体饲科、发酵饲料、微生物秸秆发酵饲料，以及微生物添加剂(抗生素类添加剂、真菌添加剂、酶制剂)等。,1、利用微生物处理难利用的大宗饲料原料.发酵原料的理化性状，增加适口性，提高消化率及营养价值；或解毒、脱毒，积累有益物质等。包括乳酸发酵（青贮饲料），粗饲料发酵，担子菌发酵，粪便发酵，屠宰残渣发酵，有毒饲料解毒，饼粕脱毒等。,二、生物饲料的分类,2、利用广泛存在的废弃物，矿物、纤维素，糖类资源生产菌体蛋白。如：饲料酵母、石油酵母，固态法菌体蛋白，食用菌，白地霉，光合细菌和微型藻等。,3、利用微生物及其有益产物作饲料添加剂。抗生素，维生素，氨基酸，酶，微生物促长剂和各种微生态制剂。而药物，维生素，氨基酸和纯酶类一般不称为微生物饲料。上述三种形式很难截然分开，多半是互相结合在一起的，各有侧重而已。,三、诱人的前景,当前世界有三大难题：食物、环境和能源。这三个问题的解决，都与微生物有关，都与微生物饲料有关。如何解决蛋白饲料匮乏和有效利用组纤维是解决人类食物，改善环境，节约能源的重要环节，微生物饲料则是重要途径。,微生物饲料是白色农业的主要构成要素：“白色农业”是指微生物发酵工程在农业上的应用。传统农业历来由植物和动物构成，在生物圈中，这是不平衡的消耗性结构。21世纪的农业应当从植物、动物的“二维”向植物、动物、微生物的“三维”转变，微生物对资源循环的稳定起到重要的作用。大力发展“白色农业”，实现农业微生物产业化也就成了“三色农业”中当前首要发展的目标。,微生物资源开发已在六大领域悄然兴起：A、微生物食品利用微生物发酵生产的“真菌肉”、食用油等在英国、法国、日本已规模化生产，由小球藻制成的食品面包也已在日本实现规模化生产，螺旋藻被联合国粮农组织称为“人类未来的粮食”，食用菌也是一种优秀的微生物食品，素有“植物肉”之称。B、微生物饲料发展微生物饲料生产，实现“人畜分粮”是当前“白色农业”的主体产业。美国世界观察研究所统计资料表明，如果全世界畜牧业饲料用粮减少10，就够全球人口生活26个月。,C、微生物肥料微生物肥料的使用可改善植物根际的微生态环境，调节土壤酶活力，帮助植株吸收养分，促进植株生长，提高植株自身的免疫力，增强抗病能力。D、微生物农药目前应用的种类很多，有细菌、真菌、昆虫病毒、抗生素等构成的杀虫剂、杀菌剂、除草剂、动植物生长调节剂等。,E、微生物能源主要是利用以微生物素发酵产生的酒精代替汽油作燃料。由于微生物酒精既不散发有害气体污染环境又能解决石油紧缺问题，被誉为“21世纪的绿色能源”。F、微生物生态环境保护剂近20年来国外在开发微生物制剂，消除空气、水、土壤中的有毒气体和有害物质方面成效卓著，许多“除臭剂”已规模生产并大面积推广。,21世纪生物饲料的发展前景：A、发展生物饲料符合环境保护的需要饲料被动物摄入后,各种营养成分不可能完全被动物吸收利用,没有被动物吸收的成分将随粪便排出。动物对各成分的利用率越高,则排泄物中的含量就越低,对环境的污染就越少。,B、生物饲料符合人类对保健食品的需求世纪人类的保健食品将是安全、无污染、无残留、丰富多样，并具备低脂肪、低蛋白质、低热量、多纤维和有预防疾病的成分等优点。动物性食品的安全,首先是饲料的安全,因此饲料本身的安全是生产绿色肉食品的基础。生物饲料由于自身的安全性,使人类食品的安全得到了保证。,C、生物技术的高速发展,促进了生物饲料的发展近年来,生物技术得到了突飞猛进的发展,对微生物的分离、纯化、诱导技术越来越完善,具有安全性好的已知微生物种类越来越多,用于饲料的效果越来越好,保证了生物饲料品种系列化。,D、生产生物饲料,是饲料企业提高竞争力的需要高科技技术的及时应用,将是今后饲料企业争夺市场的主要手段之一。生物饲料能有效地提高畜禽对饲料原料营养物质的消化吸收与利用,不但扩大了饲料原料应用的范围,缓解了饲料原料紧张的问题,而且更有助于降低饲料成本,增强企业的竞争力。,E、巨大的市场潜力全世界缺蛋白饲料原料5亿吨以上，用耕地很难解决。若生产单细胞蛋白，如酵母，霉菌，担子菌、光合细菌，氢细菌，微型藻类，可在发酵罐中生产。用35个250m3的发酵罐，一年可生产4500060000t优质蛋白饲料原料，相当于280400万立方米土地栽培大豆的生产能力。前苏联1982年生产单细胞蛋白110万吨。我国仅食品、轻工废水年排放2千万吨以上，利用之生产单细胞蛋白至少在10万吨以上，而实际生产不到1万吨，可见潜力之大。我国每年有5亿吨以上的秸杆产量，如用微生物处理3亿吨，很好地利用，相当于增加8100万吨麦，等于现在全国全部饲料。,四、生产与应用,1、可作饲用微生物种类：细菌：乳酸菌、粪链球菌、双岐杆菌、光合细菌、氢细菌、芽胞杆菌、纤维素分解菌等。酵母：啤酒酵母，产朊假丝酵母，热带假丝酵母，解脂假丝酵母等及白地霉。霉菌：根霉、曲霉、青霉和木霉等。担子菌：小齿薄耙齿菌及柳叶皮伞，还有大量食用真菌如香茹、木耳等。微型藻：螺旋蓝藻和小球藻等。,美国食品与药物管理局和美国饲料公定协会发表的可直接饲喂的微生物：（1）黑曲霉；（2）米曲霉；（3）凝固芽胞杆菌；（4）粘连芽胞杆菌；（5）地衣形芽胞杆菌；（6）短小芽胞杆菌；（7）枯草杆菌（仅限于生产抗生素的区系）；（8）压氧性拟杆菌；（9）发酵乳杆菌；（10）纤维二糖乳杆菌；（11）乳酸杆菌；（12）胚芽乳杆菌；（13）罗特氏乳杆菌；（14）肠系膜明半球菌；（15）乳酸片球菌；（16）毛状拟杆菌；（17）瘤胃拟杆菌；（18）猪拟杆菌；（19）青春双岐杆菌；（20）动物双岐杆菌；（21）婴儿双岐杆菌；（22）长双岐杆菌；（23）嗜热性双岐杆菌；（24）嗜酸乳酸杆菌；（25）短乳杆菌；（26）保家利亚乳杆菌；（27）干酷乳杆菌；（28）啤酒片球菌；（29）戌糖片球菌；（30）费氏丙酸菌；（31）谢曼氏丙酸杆菌；（32）酿酒酵母；（33）乳酸链球菌；（34）二乙酰乳酸连球菌；（35）粪链球菌；（36）中（间）链球菌；（37）乳链球菌；（38）嗜热链球菌。,2、培养底物的选择。培养底物和培养基是类似又有区别的二个概念。相同点：提供必需的能量，蛋白质、矿物质营养成分。不同点：底物量大，主要是被处理，调制的对象，如植物秸杆，农付产品，工业下脚，矿物和废物等。微生物与底物必须相适应，有时多种微生物接续应用。如生产石油酵母，选热带假丝酵母和解脂酵母。为了降解木质素，选小齿薄耙齿菌等担子菌。为了降解粗纤维，选能分泌纤维素分解酶的木霉等。,3、不同动物，需要不同微生物饲料动物有单胃、复胃；草食、杂食、肉食；陆生、水生之分。它们对饲料的消化利用不同，对营养需要不同。不同动物体内的微生态，存在着差别。微生物饲料的生产和选用都应有较强的针对性。高粗纤维的秸杆、农付产品，经过微生物处理，喂牛羊鹿驼马甚至兔和鹅都可能很，喂猪鸡是不行的。光合细菌，微型藻可能更适合于水生动物。,4、产品方向不同，对产品要求不同，适用对象不同。有的微生物饲料，专以调制底物为主，最成功的是青贮饲料。有的微生物饲料是以生产菌体蛋白或单细胞蛋白为主，有的是微生物促长剂。有的是以生产微生态制剂为主。,第二节青贮饲料,一、概念,青贮饲料是将青玉米、青大麦、白薯秧、青玉米秸、青高梁秸等青绿饲料作为原料,切碎至1-3厘米，放于窖内，压实密封,造成厌氧环境，经过4-6周的乳酸发酵而制成的发酵饲料。具有柔软、多汁、芳香、酸甜、含有较多有机酸、适口性好的特点。,二、青贮的意义,（1）保存营养。青贮饲料，营养损失率810，而干草保损失率达2030。（2）改善饲料品质。青贮饲料，纤维素含量下降36%，粗蛋白质提高0.82%。（3）来源广，成本低。玉米产区、麦类产区、杂粮混种地区，均有大量的可用来制作青贮饲料的原料，牧区利用野草青贮，前途十分广阔。（4）用途广泛。可广泛用于养牛、养羊、养猪，尤其是肉牛不可缺少的饲料。（5）保存期长。青贮饲料，可长期保存，保存期12年左右。,（6）适口性好。气味酸甜、香、适口性好，增加采食量。（7）受气候的影响小。青贮饲料，不受季节、气候影响，一年四季均能使用。（8）防火。（9）占地面积小。青贮时，每立方米可堆放450700千克（干物质150千克左右）。每立方米只能堆放干草70千克（干物质60千克）。,（10）灭菌、杀虫、消灭杂草种子。除厌氧菌外，各种菌都不能在青贮饲料中存活。各种植物的寄生虫及杂草的种子也都在青贮过程中被杀死。（11）易消化。青贮饲料的消化率可达60以上，而干草的消化率不到50。（12）不足之处：不能当作唯一的粗料，更不能把它当作唯一的日粮来源。其次制作或保存不当，也会发生霉烂、酸败、变质。,三、青贮目的,1、有效保存青绿饲料的营养成份：青绿饲料晒干后，营养价值降低30-50%，但青贮后仅损失3-10%，而且能有效的保存维生素、蛋白质等成份。同时，青贮还产生了有机酸、菌体蛋白等，提高了营养价值。2、提高饲料的适口性：青贮可以很好的保存鲜嫩汁液，还产生了明显的酸香、醇香、果香味，提高适口性，加快采食速度。,3、扩大饲料资源、提高粗饲料的使用量和利用率许多秸秆、饲草、藤蔓青绿时有异味，而干时质地又变得粗硬，适口性差，因此利用率很低；调制成青贮饲料，不仅可改变口味，而且可软化秸秆，增加可食部分，最大限度使用量和利用率。,4、为动物常年提供青绿多汁饲料。5、是保存饲料的最经济安全和有效的方法：只要方法正确，青贮饲料可以长期保存不会变质，一般保存一两年不会有问题。,四、青贮饲料的分类,（1）高水分青贮：水分含量为6570。主要是乳酸菌发酵造成厌氧环境和酸性环境，因此，原料含糖量十分重要。（2）低水分青贮：水分含量为4050。主要是低水分造成微生物生理干燥，高度厌氧十分必要，而含糖量多少和乳酸积累无关重要。适用于含糖量不足的豆科植物秸杆。,（3）特种青贮：即添加剂青贮。采用添加剂青贮，可促进乳酸菌更好发酵，控制对青贮作用有害的乙酸发酵，提高青贮饲料的营养价值。常用的添加剂：甲醛：浓度40，用量每100千克青贮原料用1.7升。甲酸：浓度为100%，用量为青贮原料重量的0.30.5。尿素：含氮量为40，用量为青贮原料重量的0.40.5。食盐：用量为青贮原料重量的0.2%0.5%。糖蜜：用量为青贮原料重量的13。添加剂使用方法：向青贮料中添加上述添加剂，均在制作青贮过程中将添加剂喷洒，散撒于青贮原料上，分层添加也可以。,五、青贮的生物学原理与条件,青贮是乳酸菌在厌气条件下发酵、产生乳酸，当乳酸积累到一定量时，就能抑制各种微生物活动，而达到长期保存的目的。,原理：,其过程可分为三个阶段：（1）有氧呼吸阶段：约3天，原料本身呼吸作用，好氧菌类尚能生活，但由于压实、密封，氧的含量有限，很快被耗净。（2）无氧发酵阶段：约10天，乳酸菌非常活跃，产生大量乳酸，保持青贮饲料不霉烂变质。（3）稳定期：乳酸菌发酵，其它菌被杀死，进入稳定期，此时pH值为3.8-4.0。,主要条件：（1）缺氧的环境乳酸菌只有厌氧才能大量繁殖，要尽量创造缺氧环境。具体做法：将原料切短，压实，装满，封严。青贮过程中厌气条件是逐渐形成的。封窖后总有残留的空气，好气微生物与植物细胞呼吸消耗空气。所以做青贮时最好利用新鲜原料，尽快形成厌气环境。,（2）适宜的窖温和原料含水量含水量在6570最好。简便测定方法：把切碎的原料用手握紧，在指缝中能见到水分但又不能流出来，就是适宜含水量。含水量少时，不易压紧，窖内残留空气多，不利于乳酸菌的增殖，易使窖温升高，青贮易腐烂。过干的原料可以加入含水量过高的原料混合青贮。含水量过多不能保证乳酸的适当浓度，原料中营养物质易随水分流失。过湿的青贮原料应稍干后或加入一定比例糠麸吸收水分。温度2035为宜，过高易发霉。青贮时掌握好压紧排气，可以控制青贮的温度。,（3）青贮原料的糖分乳酸菌利用糖制造乳酸并大量繁殖。当乳酸增多，酸度到pH4时，各种厌气菌包括乳酸菌都停止活动，饲料才能长期保存。禾本科植物含糖多，是做青贮的好原料。豆科植物如苜蓿草，花生秧等含糖少，含蛋白高，不宜单独做青贮，最好与禾本科植物混合青贮。,六、原料选择,1、青贮原料必须含有一定的糖分。含糖较多，易于青贮的原料有禾本科的青草、鲜的玉米秸、鲜的高粱秸、地瓜秧、花生秧、野生或栽培的各种饲草等。2、必须含有适量的水份。一般禾本科饲草、禾本科秸秆的含水量在60-70%为宜。3、青贮前没有霉烂变质现象。,4、对于收获粮食后的含水量较少、秸秆已经部分木质化的（如含水量在40-50%的玉米秸秆、稻秸等）；或本身含糖量就低、含蛋白质较高的不宜青贮的原料（如豆秸、紫花苜蓿、天蓝、金花菜等豆科饲草），可以采用添加部分营养物然后再补加一定量的水后进行青贮的方法。5、含水量较大的各种栽培菜叶类饲草（如苦麻菜、甘蓝、猪苋菜等），在青贮前应稍作处理（晾晒等）使其含水在60-70%。,七、设备选择,根据养殖规模的不同，青贮设备可大可小，可以简易可以复杂，（例如：可以用塑料袋青贮，可以用砂缸青贮，可以在地面堆积青贮，可以用地窖青贮，也可以用水泥池子青贮）。,对青贮设备的要求：1、不透空气：塑料袋应完好没有损坏，水泥池、地窖内壁处理要光滑，最好能用塑料膜做内衬，以确保不漏气，不漏水，同时也可避免青贮产酸对池壁的腐蚀。2、不透水：青贮设备要远离水塘、粪池，以免污染水渗入，地下式青贮设备的底面应高出历年最高地下水位0.5米，塑料袋青贮容器应完好没有损坏，水泥池、地窖等容器内壁处理要光滑，最好能用塑料膜做个内衬，以确保不漏水。3、青贮池内壁要平直：内壁要求平滑垂直，墙壁的角要圆滑，以便青贮料的下沉和自然压实。4、要有一定的深度：以便青贮料能借助自身的重量下沉压实。,5、防冻、防雨淋：在冬季应考虑添加防冻设施，以防青贮料结冰；同时应防止雨水淋进青贮料中。6、青贮容器体积的确定：青贮容器体积的确定应以养殖规模的大小来确定，大小以下表估算：,八、青贮方法,1、青贮原料的采收：（1）禾本科牧草在抽穗期收割，豆科牧草在开花期收割效果最好。（2）作物秸秆应尽量提前收割，以保持秸秆营养，同时又要考虑作物的收成。（3）玉米应在籽实腊熟期收获，此时含有大量的淀粉和糖，是青贮的最好原料。（4）高粱在籽实接近成熟时，将下部叶子摘下利用。（5）鲜地瓜秧在霜前收割，是良好的青贮原料。,2、青贮设施的清理准备：根据青贮规模的大小，选择合适的青贮器具。（1）青贮袋、沙缸等适用于小型散养户；（2）青贮窖、青贮池等适合于大型养殖场；青贮窖、青贮池在使用前应进行清理，去除脏土、剩余的原料等，对于泥土脱落的地方应予以修补。,3、秸秆发酵剂复活：根据青贮原料的状况不同、环境条件的不同，使用秸秆发酵剂（青贮型）的量也有所不同。常规使用量为青贮原料的0.05%。根据青贮原料的量计算出使用青贮剂的量，用5倍以上的温水（30度左右）复活1-2小时，然后根据青贮加水量配制成菌种溶液备用。,4、青贮补水量的确定：以青贮原料含水率65%为准，不足部分需补加到量。例如：含水40%的玉米的秸秆在青贮时需加水（以一吨计），100065%-100040%=250kg，其余以此类推。如果新收获的青草（秸秆）含水量超过70%，应稍加晾晒或加入含水量少的干草粉等物质使其水分降到65%左右。,5、青贮原料的处理：青贮前应将原料粉碎、切短。目的是：（1）便于压实，排净物料中间的空气；（2）增加接种剂和物料的接触面积，有利于菌种迅速繁殖；（3）使原料中的汁液充分渗出，湿润原料表面，有利于发酵剂中的微生物迅速生长，提高青贮的质量。,原料切碎的程度:应根据饲喂家畜的种类、原料的品质来确定。一般来讲：含水量大的青绿原料可以切的长些，饲喂大牲畜的草料可以切的长些，含水量小的质地比较坚硬的原料可以切的细些，或打成细粉。一般青贮料切的长度在2-5厘米。对于养牛羊的青贮料使用陕西辰烁环保农业股份有限公司生产的秸秆揉搓粉碎机效果最好，它能将农作物秸秆通过揉搓加工成草丝状，最大限度的改变秸秆的物理性状。,6，秸秆发酵剂（青贮型）接种：小型养殖场（即小规模青贮），可以采用混合拌匀接种法；大规模青贮采用分层接种法，即在青贮料装添进青贮窖时，每30厘米为一层，压实后均匀的喷洒上采禾秸秆发酵剂，然后压实，以此类推直至装满。,7、青贮原料的装填：青贮料的装填原则是，一要迅速，二要压实。避免青贮料在装满密封前腐败变质。即使大规模青贮也要在两天之内装完。青贮料压得越实越好，大型窖用机械的方式压实，不到的地方要用人工踩实。用塑料袋装青贮应避免将塑料袋损坏。,8、青贮容器的密封：青贮料添装满后应立即密封.小型袋装青贮用绳子扎紧袋口即可；砂缸等小型容器青贮用塑料膜将上口盖严密封，不漏气即可；大型青贮窖青贮，用塑料膜覆盖密封后上覆一层苇席、草垫等物，再用土盖实即可。,9、青贮成熟：不同的原料、不同的环境条件、不同的营养成份配比青贮的成熟时间不同；一般的讲，含糖量高容易青贮的原料青贮时间要短些，一般在30天左右；质地坚硬不容易青贮的原料青贮时间要长些，一般在30天到3个月不等。,九、质量鉴定,1、采样：对于小规模青贮可直接打开青贮袋（缸）在料面以下10厘米左右取样进行鉴定；大规模青贮取样要力求均匀。（1）采样部位规定：以青贮窖中心为圆心，以该圆心画圆，要求圆周边离窖池边距离约30-50厘米，然后在互相垂直的两条直径与圆心上取样，每层有5个取样点，取样时用锐利的刀具切取约20厘米见方的样块，忌随意掏取。（2）取样时两层间隔不能少于10厘米。（3）取样后应立即覆盖，以免空气进入造成腐败。,2、青贮饲料感官鉴定：主要是靠用人的感觉器官对青贮料进行鉴定，即靠看、摸、嗅等来判断青贮饲料的质量状况。,（1）颜色：品质良好的青贮饲料的颜色应该呈现青绿色、黄绿色，基本接近青贮前原料的颜色；中等质量的青贮饲料的颜色呈现黄褐色、暗绿色；品质低劣的青贮饲料的颜色呈现黑色、暗色、墨绿色，与青贮前原料的颜色相差很大，这种青贮料不能用来饲喂牲畜。,（2）气味：品质良好的青贮饲料具有明显的酸香味、醇香味、果香味，给人以非常舒服的感觉；品质中等的青贮饲料酸香味不明显，具有特别强烈的醋酸味；品质低劣的青贮饲料具有强烈的腐臭味，不能用以饲喂任何牲畜。,（3）手感：品质良好的青贮饲料压得很实，但拿在手里却很松散，质地柔软而湿润；品质不好的青贮饲料粘成一团，象烂泥一样，或者质地松散而干燥、粗硬，物理性状改变很少。,3、青贮饲料的实验室鉴定法主要使用化学的方法测定青贮饲料的酸度，然后根据酸度判断青贮饲料的品质好坏。,十、饲喂指导,1、开窖：待青贮饲料成熟后，即可开窖饲喂。饲喂前应对青贮饲料进行感官的或实验室的鉴定，确保青贮饲料没有腐烂变质，对于品质低劣或污染严重的青贮饲料应弃之不用。,十一、使用效果,保护营养成份不流失；改善适口性，提高采食速度40%、提高采食量20%-40%；各类消化酶大量增加，粗饲料转化率提高30%以上；调节肠道菌系平衡，抗腹泻率可达70%；产奶量可增加5%，乳脂率提高10%，肉牛（羊）日增重提高10%-20%；玉米秸秆利用率可达95%，节约精饲料10%。,举例：以玉米青贮和干玉米饲喂生长肥育牛为例，说明青贮饲料喂牛效果（表69）。表69玉米青贮和干玉米饲喂肉牛比较,第三节单细胞蛋白,随着世界人口的急剧增长，食物缺乏日益显著，传统的农业将不能提供足够的食物来满足人类的需求，尤其是蛋白质资源短缺。据统计，目前蛋白质供需之间相差2500万吨。因此研究者们在寻求利用微生物将可再生性生物资源及其他廉价资源转化成蛋白质，开拓了从高含量蛋白的微生物中获取蛋白质的新领域，即单细胞蛋白的生产，目前这已成为国际瞩目的研究课题。,一、概论,概念微生物蛋白又称单细胞蛋白（SingleCellProteinSCP），指的是从纯培养的微生物细