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发酵饲料研究进展摘 要 近年来，发酵饲料再度兴起，并引起了广泛关注。发酵饲料的发展有优势，也存在一定的问题。本文阐述了发酵饲料的作用机理，介绍了其生产工艺，并对其品质评定方法做了概述。关键词 发酵饲料，作用机理，生产工艺，品质评定我国畜牧养殖业发展突飞猛进，规模化、集约化的商品养殖成为趋势，且发展迅速，畜禽养殖规模和产值每年的递增速度超过10%1，但与此同时，由养殖业带来的人畜共粮问题、环境污染问题与食品安全问题等越来越严重。为解决这一难题，广大养殖工作者与科研人员都作出了很大努力。在该过程中，发酵饲料越来越受到青睐，并且以其适口性好、消化率高、无抗生素添加、可提高动物机体免疫力、无激素和药物残留等优点，使其使用越来越普遍。发酵饲料已经历了相当长的发展历程，发酵工艺也日臻成熟。自1965年广西容县推广黑曲霉糖化发酵饲料以来，各种发酵饲料陆续出现。到上世纪80年代，以酵母发酵饲料为代表的固体发酵饲料兴起。90年代起，我国便开始了微生物发酵饲料的研究与生产。农业部1999年公布了12种可以直接使用的饲料级微生物添加剂菌种。以小型饲料厂生产发酵饲料再配制为浓缩饲料为主, 这样就使产品质量有了很大的提高。1.发酵饲料的作用机理1.1 发酵饲料的定义发酵饲料是指在人工控制条件下, 微生物通过自身的代谢活动, 将植物性、动物性和矿物质中的抗营养因子分解、合成, 产生更能被畜禽采食、消化、吸收养分和无毒害作用的单一饲料, 称发酵饲料2。1.2发酵饲料的作用机理1.2.1 缺氧和酸性环境抑制有害菌的生长 发酵饲料一般都在缺氧条件下，在饲料中添加枯草芽孢杆菌、植物乳酸杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、啤酒酵母菌等厌氧或兼氧有益微生物进行发酵。在发酵过程中会产生以乳酸为主的多种有机酸，使饲料的pH值降低，一般在4.5左右。这就破坏了中性、好氧的有害菌生长的环境，抑制了其生长。 李维炯等研究证明，饲料发酵4天后，pH值由7下降至5以下成为酸化饲料，有利于保持胃肠道的酸性环境，既减少了有害微生物的作用和对养分的消耗，又大大降低了消化道疾病尤其是腹泻的发生率3。Rene L van Winsen等研究表明，饲料经发酵后pH值下降到4.0以下，发酵饲料中沙门氏菌的大量减少可能就是因为乳酸和乙酸的增加以及低的pH值4。1.2.2 竞争性抑制 发酵饲料中的益生菌进入肠道内后，与病原菌和有害菌竞争营养物质、生存空间，抑制病原菌的生长、繁殖。 郑跃杰等研究表明，双歧杆菌与肠上皮细胞系Lovo细胞粘附后对肠致病性大肠杆菌(EPEC) 及产毒性大肠杆菌(ETEC)粘附的竞争性抑制作用。发现双歧杆菌能完全抑制EPEC与ETEC的粘附, 这种作用可能是由于双歧杆菌的占位性保护机制, 在空间上阻止了病原菌与Lovo细胞的进一步接近5。1.2.3 抑菌物质的产生 许多乳酸菌和链球菌可以产生细菌素, 如乳酸链球菌肽等, 这些多肽类物质能抑制沙门氏菌、志贺氏菌、绿脓杆菌和大肠杆菌等有害菌的生长。有些乳酸菌如嗜酸乳杆菌和保加利亚乳杆菌, 可以产生少量的过氧化氢, 从而抑制许多细菌, 尤其是革兰氏阴性病原菌的生长。另外, 有些有益微生物可以产生酶类, 如双歧杆菌和乳酸杆菌产生的胞外糖苷酶可以阻止细菌毒素在上皮细胞黏附和侵入2。1.2.4 营养作用 饲料发酵后产生的有机酸可促进矿物质的吸收和利用。另外很多益生菌繁殖时会产生各种酶，如蛋白酶、淀粉酶和脂肪分解酶、水解酶、果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶、植酸酶等活性消化酶，促进了动物对饲料的消化和利用。另外，发酵饲料中的有益菌还在肠道内代谢产生几种B族维生素。 王立克等人研究发现发酵后的数皮中含有大量的酵母菌蛋白（含蛋白质60%）, 氨基酸组成齐全, 特别是赖氨酸含量高, 维生素和酶含量丰富, 每克酵母约含硫胺素0.10.2mg、核黄素0.040.06mg、烟酸0.030.06mg等, 此外, 尚含有维生素B12、叶酸、肌醇、转化酶、麦芽糖酶等6。1.2.5 增强免疫力 微生物发酵饲料中的有益微生物可以作为一种非特异免疫调节因子, 通过细菌本身或细胞壁成分刺激并激活宿主免疫细胞, 促进吞噬细胞活力或作为佐剂发挥作用。 刘欣等研究表明饲喂微生物发酵豆粕使仔猪血清IgG降低21.43%(P0.05) ,肠系膜淋巴结系数提高2.08%(P0.05)。在刀豆素A的刺激作用下,血液中刺激指数(SI)下降了63.73%(P0.01);在脂多糖的刺激作用下, SI下降了47.67%(P0.01)7。L Heres等人对鸡饲喂液态发酵饲料后，发现鸡对由沙门氏菌引起的肠炎的感染性下降89。2. 发酵工艺 发酵饲料的研究历史已相当悠久，其发酵工艺也日臻成熟。随着发酵底物以及采用菌种等的不同，发酵方式也各有其特点。2.1 固态发酵 固态发酵是指发酵料以固体的状态在微生物的作用下的发酵过程。固态发酵通常采用低值的糠麸类和废渣粕类为原料，成本低，原料来源丰富。其生产过程比较简单，一般为：菌种扩大培养、原料预处理、接种发酵、干燥灭活、成品包装。固态发酵通常是需氧发酵，物料的厚度要适当，要疏松以利通气，发酵过程产热，并有水分蒸发，因此需翻动物料，控制通风和空气适度。 固态发酵的缺点在于，菌种经多级培养和敞开式发酵易使杂菌感染，深层发酵不彻底，占地面积大，且机械化程度差。随着科学技术的发展，固态发酵技术有所提高，但缺点仍存在。2.2 液态发酵 液态发酵是指发酵料以液体的状态在微生物的作用下的发酵过程。液态发酵通常采用糖蜜、味精废水、酒糟等工业废液为原料。其生产过程比较复杂，比固态发酵多了脱水、收集和干燥的环节。根据不同的菌种控制好不同的发酵条件，如营养成分，pH值，温度，水分等都很关键。 液态发酵克服了固态发酵的某些缺点，具有发酵时间短，效率高，适合大规模工业化生产和易于控制等优点。但也存在着风险大，投资高等缺点。2.3 固液结合发酵 既然固态发酵和液态发酵各有利弊，勤劳智慧的劳动人民和科学工作者把二者结合起来，扬长避短，以求获得更大效益。许志华等人采用液态发酵的方式生产液体发酵剂，然后用液体发酵剂进行固态发酵，取得了良好的效果10。3. 发酵饲料的质量评定3.1 饲料本身的变化3.1.1 蛋白质 粗蛋白(CP)含量的变化可反映粗饲料在制备过程中养分的损失(或保留)情况。通常粗饲料中CP含量越高, 其品质越好。其测定方法一般采用凯氏定氮法。如果饲料中没有使用固氮菌，按照物质守恒定律，粗蛋白含量应该变化不大，大量研究事实也证明了这一点。但发酵改善了蛋白质的品质，由于微生物繁殖快、世代时间短，对蛋白质的利用一方面使自身细胞数量的增加，另一方面是分泌大量的胞外产物，从而使原有的蛋白质被分解利用后形成新的蛋白质。3.1.2 中性洗涤纤维 中性洗涤纤维(NDF)与瘤胃容积充满度及日粮采食量有关, 其含量与能量浓度成负相关, 饲料中高的NDF含量可限制反刍家畜的采食量及对饲料的能量利用率。通常饲料中NDF含量越低, 其品质越好。研究表明，微生物发酵饲料中的中性洗涤纤维可下降10%20%。3.1.3消化率 消化率用来表示饲料消化吸收的程度，是动物从食物中所消化吸收的部分占总摄入量的百分比。研究消化率的方法主要分为体内消化法和体外消化法两种。体外法即通过采用人工合成的消化酶，模拟动物消化道环境的方式测得；体内消化法就是通过饲养试验测得，又分直接法和间接法（指示剂法）两种，相比来说，间接法比较简单、方便，更常用。3.1.4 微生物 饲料经发酵后，其微生物种类及数量都会有所变化。研究发现，随着发酵时间的增加，有益菌增加，有害菌减少。发酵饲料中乳酸菌的总量可达到11010cfu/ g,大肠杆菌等杂菌的总量可在1103cfu/ g。这将有助于改善动物肠道内的微生态环境。发酵温度不同，对微生物也有影响。当20时，72h后仍有沙门氏菌存活，当发酵温度为30时，48h后，沙门氏菌已检测不出7。Rene L.等人研究发现，猪胃里的大肠杆菌含量与乳酸含量成反比，喂发酵饲料与喂干料的猪相比，其胃肠道里的大肠杆菌的含量明显减少11。3.1.5 pH值 饲料在发酵过程中，微生物的代谢产物包括很多有机酸类，其中乳酸的含量可达到3%,使得饲料的酸度增加。谷类发酵饲料的pH为5.0，液态发酵饲料的pH为4.4512。这将有力地破坏了病原菌的生长环境，抑制了其生长。3.2 发酵饲料的饲养效果 考察发酵饲料的饲养效果的指标通常为采食量、料重比、增重率等。3.2.1 采食量 采食量是指动物在24小时内采食饲料的重量。它反应了动物对饲料的喜好程度，也可从侧面反应饲料适口性的好坏。 刘欣等研究证明，断奶仔猪对微生物发酵豆粕的采食量没有增加7，这也说明发酵豆粕的适口性可能没有得到改善。3.2.2 料重比 料重比是指增加单位重量的肉所消耗饲料的重量。它也是一个反应饲料质量重要指标。该比值越小，说明饲料的质量越好。 曹建国等用全发酵饲料饲喂猪，试验后期，试验组的料重比为1.6531 ,对照组为2.0761 ,改善0.423 ,提高饲料利用率25.59% ,差异显著(P0.05)13。3.2.3 增重率 增重率是指动物在单位时间内增加的重量。它反应了动物生长的快慢，从侧面反应了饲料质量的好坏。张宇红研究表明，采用发酵饲料后，处理组日增重明显提高，处理l和处理2分别提高25.84%、22.83%，差异显著P(0.05)14。 3.3 对肉质的影响 王春林等的报道证实发酵饲料有提高瘦肉率和改善部分胴体指标的作用, 而且肉风味物质更丰富15。考察发酵饲料对肉质的影响，通常考察背膘厚度、瘦肉率、眼肌面积、肉的嫩度、肉的保水性等指标。3.3.1 背膘厚度背膘厚度是取肩部最后处、胸腰结合处和腰间结合处三点的平均值。背膘厚度反应了猪胴体的肥瘦程度，背膘厚度越小，说明该猪的瘦肉率可能就越高。现在生产当中很多人用活体测膘仪测定背膘厚度，简单而方便。3.3.2 眼肌面积眼肌面积是指第10肋处背最长肌的横断面积。先用硫酸透明纸描出眼肌面积, 再用坐标纸计算眼肌面积，现也用B超测定仪测定眼肌面积。眼肌面积的大小也反应了猪瘦肉率的大小，眼肌面积越大说明瘦肉率越高。3.3.3 瘦肉率 瘦肉率是指瘦肉重量占总重量的百分比，它更直观地表现了猪的肥瘦程度。瘦肉率越高，说明猪的瘦肉就越多。随着生活水平的提高，人们越来越青睐瘦肉率高的猪肉。通常采用以下方法测得16：瘦肉率(%) =76.58- 0.13X1- 1.65X2式中:X1活体重( kg) X2平均背膘厚(cm) 。3.3.4 肉的嫩度 嫩度评定分为主观评定和客观评定两种方法。主观评定是依靠咀嚼和舌与颊对肌肉的软、硬与咀嚼的难易程度等方面进行综合评定。客观评定是用肌肉嫩度计测定剪切肉样时的剪切力的大小来客观表示肌肉的嫩度。测定时在一定温度下将肉样煮熟，用直径为1.27的取样器切取肉样，在室温条件下置于剪切仪上测量剪切肉样所需的力，用千克表示。其数值越小，肉愈嫩。重复三次计算其平均值。3.3.5 肉的保水性测定保水性使用最普遍的方法是压力法，即施加一定的重量或压力，测定被压出的水量与肉重之比或按压出水所湿面积之比。我国目前现行的测定方法用35重量压力法度量肉样的失水率。失水率愈高，系水力愈低，保水性愈差。4.发酵饲料的发展优势 发酵饲料不仅改善了饲料本身的品质，促进动物健康生长，提高肉质，还具有其他方面的优势。4.1 原料来源广泛 由于微生物种类繁多，其代谢方式又各式各样，其分解的底物也更加广泛。这就为发酵饲料原料来源的广泛性打下了理论基础。发酵饲料的原料一般为工业和农业的废弃物，如：酒糟、废糖蜜、秸秆、糠、麸、木屑、蔗渣、薯渣、甜菜渣等。4.2 低成本，高利润发酵饲料的原料一般为工业和农业的废弃物，原料成本较低。另外，一般饲料发酵采取常温常压的发酵方式，投资少。由于微生物个体微小,构造简单，代谢旺盛，世代时间短，其数量能迅速增加，在短时间内能把大量的基质转化为有用产品，产出率高。这些就构成了发酵饲料低成本，高利润的特点。4.3 环保微生物不仅可以利用大量的工业有机废水、废渣发酵生产优质蛋白饲料, 实现废物利用, 而且利用微生物加工和调制饲料, 还可以避免酸碱等化学方法加工饲料对环境的污染。Van WlinsenRen L.等研究表明，饲喂发酵饲料的猪的粪便中的大肠杆菌明显减少17。5.存在问题5.1 抗生素添加 发酵饲料很易受大肠杆菌、沙门氏菌等杂菌的污染，为此，人们尝试了很多办法，发现向饲料中添加抗生素效果很好。但是，从食品安全的角度考虑，这种做法无疑是对广大消费者不负责任的表现。据统计，我国每年有8万人直接或间接死于滥用抗生素。 5.2 品质评定不全面 对饲料品质评定除了对饲料进行粗蛋白、粗脂肪、中性洗涤纤维等常规成分分析外，再就是对饲料的饲喂效果进行评价，往往采用采食量、增重率、料重比等指标。但是对胴体品质及肉的风味的影响的报道却很少见。5.3 营养素结构改变发酵过程中，微生物生长代谢、繁殖都需要消耗能量。因此，饲料在发酵后，能量必将减少。所以，在发酵饲料生产中，生产者应考虑传统日粮结构配方应该如何改变。很多生产厂家都忽略了这个问题，致使发酵料的能量不足，增加了饲料的料重比，使养殖成本增加。5.4 微生物研究不足 虽然发酵饲料的发展历史已相当悠久，但对发酵微生物的研究还不是很系统，尤其要加强对发酵过程中微生物的数量、种群结构演变过程与存活时间的研究，从而使发酵时间得到更好的控制。5.5 保质期短 很多发酵饲料，生产者都建议尽快用完，一些养殖户发现购买回来的发酵饲料不久后便会出现结块、霉变现象，原因就是其保质期短。这给生产者与养殖户带来了不便。5.6 发酵工艺不稳定5.7 成本高结语 我国是农业大国，但由于人口众多，人均耕地面积不足，再加上我国农业现代化水平低，人均粮食占有量也远远少于发达国家。近年来，畜牧业的飞速发展，人畜公粮问题越来越严重。利用微生物发酵技术变废为宝，开发新的蛋白原料就显得尤为重要。因此，我们要充分发挥发酵饲料的优点，克服其缺点，用科学的方法解决生产中遇到问题，相信发酵饲料的明天会更加美好。参考文献：1. 马林，王方浩，刘东等河北省畜禽粪尿养分资源分布及其污染潜力分析J河北农业大学学报，2006，29(6):99103.2. 陆熹，李霞，仲小兰等微生物发酵在我国饲料工业中的应用及发展探讨J现代农业科技，2008，1:1561573.李维炯，倪永珍，黄宏坤等.微生态制剂在生态畜牧业中应用效果.中国农业大学学报，2003，8(增刊):8592.4. 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