您現在的位置:首頁 >> 新聞中心 >> 行業新聞 >> 生物發酵飼料開發前景廣闊

字號:   

生物發酵飼料開發前景廣闊

作者:勞泰財,余忠麗,程林春,王俊青來源:廣東飼料 瀏覽次數: 日期:2019-02-23 09:54:52

 

導讀

隨著國民經濟實力的快速增加,人們對動物養殖的長期濫用抗生素所帶來危害的認識的逐漸深化,對動物性食品的需求和食品安全性的要求不斷提高。抗生素主要危害體現在以下幾個方面:抗生素在消滅腸道病原微生物的同時也降低了體內的有益微生物濃度,破壞動物機體內的微生態系統的平衡,降低了動物對養殖環境變化的適應力;容易引發病原微生物產生耐藥性、畜產品中殘留的抗生素超標,通過食物鏈影響到人類公共衛生與安全。對禁用抗生素的呼聲不斷,政策文件已規定2020年后全面禁止抗生素用于動物的保健。

 

1生物發酵飼料發展的背景

 

近年來,全球飼料產量的不斷提高,中國2017年飼料產量達到1.869億t,名列世界第一。飼料資源的短缺逐漸成為世界飼料行業生產發展的瓶頸。蛋白質飼料原料(如豆粕、魚粉等)緊缺并且價格較高,而廉價的雜粕因無法充分被動物利用而被大量廢棄,造成資源浪費和環境污染。目前,我國飼糧約占糧食總產量35%,隨著養殖集約化越來越高,預計到2020和2030年,比重將分別達到40%和50%。同時,同源性畜產品的下腳料長期用于動物養殖,因其加工工藝的制訂沒有進行生物安全性的評估,偶爾在產品中檢測出病毒,工藝流程出現交叉傳染的可能性,導致病毒的迅速傳播。鑒于疫情對行業生物安全的威脅,特別是近期非州豬瘟的暴發,中華人民共和國農業農村部公告(2018/09/13)第64號文件規定:暫停豬血制品在飼料中的使用。所以飼料蛋白質資源將更加緊張。

食品安全、糧食短缺、環境污染、畜產品風味改善等都是畜牧飼料行業面臨的共性問題。生物發酵飼料是一種新興產業,為畜牧業發展的升級轉型提供技術解決方案。發酵飼料的推廣有助于開發非常規飼料資源,降低養殖成本;保障食品安全,提高畜產品的貿易競爭力,保護環境,促進畜牧行業健康可持續發展。

生物發酵飼料是指以飼料和飼料添加劑為對象,以基因工程、蛋白質工程、發酵工程等現代生物技術為手段,利用微生物工程發酵開發的安全高效、環境友好、無殘留新型飼料資源和飼料添加劑總稱。主要包括:發酵和酶解飼料、飼用酶制劑、微生物發酵飼料添加劑、功能性蛋白肽、功能性氨基酸、微生物提取物以及其它生物技術相關產品。

 

2生物發酵飼料的功能特性與機理

2.1 消除飼料原料中的抗營養成分、促進營養物質消化吸收

有些原料中存在難以消化、對腸道粘膜有致敏作用或抑制動物體內消化酶活性的成分,稱為抗營養因子,通過微生物發酵或酶解能消除原料中抗營養特性,從而提高生物發酵飼料中營養成分的利用率。豆粕是我國飼料的主要蛋白原料,年用量在6000 萬t 以上,蛋白質含量高達43%以上,但豆粕存在一些抗營養因子,如抗原球蛋白誘導幼小動物腸道發生過敏反應,不良寡糖引起動物消化不良脹氣、腹瀉,胰蛋白酶抑制因子降低體內胰蛋白酶活性,引起內源性氮大量流失和胰腺的分泌功能紊亂。安徽希普生物科技有限公司采用物理加工結合復合酶解法開發出水溶性羽毛蛋白肽,蛋白質含量達80%以上,小肽含量(占總蛋白比例)85%以上,體外消化率達到98%以上,是一種優質蛋白源。Gao等(2013)研究選用乳酸菌和曲霉發酵豆粕后,分別使豆粕中胰蛋白酶抑制劑降低了57.1%和89.2%,而且米曲霉發酵的豆粕植酸含量也降低了34.8%。楊玉娟等(2016)研究報道多家商品發酵豆粕抗營養因子降解情況, 豆粕經發酵后球蛋白從129.3mg/g 降解到54.7mg/g,β- 伴球蛋白從102.2mg/g 降解到37.6mg/g,胰蛋白酶抑制因子從18.4mg/g 降解到7.5mg/g,水蘇糖從29.7mg/g 降解到5.19mg/g。胡瑞等(2013)研究報道,選用復合益生菌(釀酒酵母∶米曲霉∶枯草芽孢桿菌=5∶1∶2),總添加量0.5%,蛋白酶添加量為0.01%,料水比1∶0.4,發酵48h,結果是分子量小于40kDa 的亞基含量從35.15%提高到61.5%,降低其抗原蛋白的過敏性。陳娟等(2010)研究表明,利用白地霉、產朊假絲酵母、黑曲霉和熱帶假絲酵母混合發酵菜籽粕,可提高粗蛋白質含量為46.6%,植酸、粗纖維的降解率達到43.9%和9.8%。任曉靜(2013)利用植物乳桿菌結合蛋白酶和植酸酶對花生粕進行固態發酵,發酵后黃曲霉毒素B1的去除率為44.61%,植酸的降解率達到80%以上。Jones 等(2010)將發酵豆粕用于飼養保育豬,并與魚粉相比較,發現在發酵豆粕添加量達到6%~7.5%時,保育豬的日增重量和飼料轉化率都顯著提高,表明發酵豆粕在適量添加情況下可替代魚粉等昂貴動物性蛋白飼料用于保育豬的生長發育。王赫等(2017)研究植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌發酵由玉米、菜籽粕、棉籽粕組成的混合飼料,發酵至第5 天,發酵飼料粗蛋白、代謝能、乳酸菌數和乳酸含量分別為20.42%、6.19MJ/kg、19.0×107cfu/g 和137.15mmol/kg,10 天分別為19.57%、6.13MJ/kg、12.67×107CFU/g和147.29mmol/kg。

 

2.2 補充有益菌,調節腸道的微生態平衡,提高機體免疫力

動物消化道內微生態系統的平衡是維持機體健康的重要保障,特別是定植于腸粘膜上的有益微生物,有效防御病原菌的定植或對機體的侵害。發酵飼料中的有益微生物通過多種途徑發揮保護機體作用,如通過腸道占位保護、耗盡氧氣營造厭氧腸道環境、產物抑菌等。發酵飼料使用的復合菌種主要為乳酸菌、酵母菌和芽孢桿菌等,根據生物奪氧學說,其中的酵母菌和芽孢桿菌等好氧菌的存在,與好氧病原菌競爭氧氣的同時也為乳酸菌創造了厭氧環境,促使乳酸菌的快速繁殖,與病原菌競爭腸粘膜的附著位點,乳酸菌產酸能力強,抑制病原菌的生長;同時多種乳酸菌和鏈球菌可以產生細菌素,如乳酸和鏈球菌肽等,這些多肽類物質能抑制沙門氏菌、志賀氏菌、綠膿桿菌和大腸桿菌的生長。在某些條件下,有些乳酸菌可以產生少量的過氧化氫、溶菌酶,抑制許多細菌的生長,尤其是革蘭氏陰性病原菌。進而改善畜禽胃腸道微生態環境,提高動物機體免疫性能。

飼料發酵過程中,大分子蛋白質降解為小肽物質,部分小肽表現較強抗氧化性,保護機體免疫系統,避免受到體內過量自由基的損傷。發酵飼料中有益菌是良好的免疫激活劑,特別是酵母自溶后產生的細胞壁,能刺激腸道免疫器官生長,激發機體發生體液免疫和細胞免疫,從而提高動物對多種疾病的抵抗力。

 

2.3 發酵代謝產物補充豐富營養成分

飼料經微生物發酵后能將不良寡糖轉化為乳酸、甲酸等,提高原料的代謝能,并能產生多種不飽和脂肪酸和芳香酸,具有特殊的芳香味和良好的適口性,可明顯提高動物采食量。微生物發酵飼料在動物體內代謝可產生大量的蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、植酸酶等酶類及多種促生長因子,還可產生B 族維生素和氨基酸,被動物機體吸收利用,從而促進其生長發育。

 

3生物發酵飼料在養殖中應用

3.1 生物發酵飼料對動物免疫力的影響

飼料原料經發酵處理后,產生大量代謝產物和菌體,激發機體免疫系統,提高血液免疫球蛋白含量。胡新旭等(2013)研究發酵飼料在斷奶仔豬的試驗,試驗周期34天,對照組飼喂基礎飼糧(含抗生素),試驗組B、C、D分別飼喂用10%、20%、30%無抗發酵飼料替代部分基礎飼糧(不含抗生素)配制的試驗飼糧,血清免疫指標變化情況。結果表明:與對照組相比,20%無抗發酵飼料組平均日增重提高了6.37%(P>0.05),料重比降低了5.54%(P>0.05),腹瀉率降低了63.63%(P<0.05);20%無抗發酵飼料組前期和中期糞便乳酸菌數量顯著高于對照組(P<0.05),而前期和中期糞便大腸桿菌數量顯著低于對照組(P<0.05);20%無抗發酵飼料組血清堿性磷酸酶活性和葡萄糖、總蛋白、免疫球蛋白G含量顯著高于對照組(P<0.05),而血清尿素氮含量顯著低于對照組(P<0.05);20%無抗發酵飼料組粗蛋白質和粗纖維表觀消化率顯著高于對照組(P<0.05)。由此可見,無抗發酵飼料能提高仔豬的生長性能,改善腸道微生物平衡,增強免疫能力和消化能力。

王娟娟等(2011)采用乳桿菌、釀酒酵母和枯草芽孢桿菌發酵飼料飼喂14kg左右“杜長大”三元雜交仔豬,在試驗第7天,淋巴細胞轉化率、IgA濃度以發酵飼料組最高,極顯著高于其他兩組。余淼(2013)研究報道,發酵飼料在肉牛上應用,對照組飼喂基礎精料日糧,試驗Ⅰ、Ⅱ組分別用25%和40%微生物發酵飼料替代基礎精料,結果顯示,與對照組相比,2個試驗組中血清總蛋白、白蛋白、免疫球蛋白A、G、M濃度顯著提高,谷草轉氨酶、谷丙轉氨酶活性及丙二醛濃度均顯著下降。

張哲等(2015)研究發酵飼料對黃河鯉生長性能和非特異性免疫功能的影響。結果表明:混合原料固態發酵后顯著提高了粗蛋白質含量,顯著降低了粗脂肪、粗纖維含量。與普通商品飼料組比,枯草芽胞桿菌和產朊假絲酵母發酵飼料組黃河鯉生長性能提高顯著,溶菌酶、超氧歧化酶和過氧化氫酶活性增強。吳妍妍(2013)報道日糧中添加6%的嗜酸乳桿菌發酵棉粕能夠提高肉雞的生長性能、血液理化指標及免疫性能,血清中的IgG和IgM相對提高30.30%和7.58%。

 

3.2 生物發酵飼料對動物生產性能的影響

飼料經過發酵后,改善其適口性,降解抗營養因子,提高營養成分的消化率,降低腸道后段的營養濃度,減少脹氣、腹瀉現象,從而提高動物生產性能。胡新旭等(2013)研究發酵飼料在斷奶仔豬的試驗,試驗周期34天,對照組飼喂基礎飼糧(含抗生素),試驗組B、C、D分別飼喂用10%、20%、30%無抗發酵飼料替代部分基礎飼糧(不含抗生素)配制的試驗飼糧,生長性能結果如下表4。各組之間粗蛋白質和粗纖維的消化率差異極顯著,其中B、C和D組的粗蛋白質表觀消化率比對照組顯著提高了4.39%、6.02%和6.65%,B、C和D組的粗纖維表觀消化率比對照組顯著提高了7.39%、17.19%和13.31%。

王曉明等(2018)研究,對照組斷奶仔豬全程飼喂固體顆粒飼料,實驗組前期飼喂液體發酵飼料,后期飼喂固體顆粒飼料,實驗期11天。結果表明:與對照組相比,實驗組仔豬平均日增重提高了27.12%,平均日采食量提高了22.08%;實驗組仔豬血液中的血清尿素氮、谷草轉氨酶和谷丙轉氨酶均顯著降低。涂小麗(2015)研究,生長豬分別飼喂基礎飼料(對照組)、基礎料+抗生素、基礎料發酵處理飼料。結果表明:飼喂微生物發酵料后,豬平均日增重提高4.89%,料重比降低5.97%,但均未達到統計學上的顯著差異(P>0.05);而飼喂抗生素料后,料重比顯著降低(P<0.05)。與對照組相比較,飼喂微生物發酵飼料極顯著提高了豬對粗脂肪消化率(P<0.01),且接近添加抗生素組的效果。楊樹浩(2018)研究報道,選擇平均體重為(0.02±0.01)g健康的羅氏沼蝦,分別投喂100%基礎飼料(A組)、90%基礎飼料+10%生物發酵飼料(B組)、80%基礎飼料+20%生物發酵飼料(C組)、70%基礎飼料+30%飼料(D組),飼養周期為42d。結果表明:與A組比較,C、D組羅氏沼蝦增重率差異顯著,B、C、D組羅氏沼蝦胰蛋白酶的活性極顯著提高,C、D組羅氏沼蝦淀粉酶、纖維素酶和超氧化物歧化酶的活性顯著提高,C組羅氏沼蝦谷草轉氨酶的活性顯著提高。

 

3.3 生物發酵飼料對動物肉品質的影響

飼喂發酵飼料增強了機體抗氧化能力,進而增強了機體的抗應激能力,從而使屠宰后肌紅細胞中糖酵解速度減慢,并且發酵飼料中小肽或游離氨基酸含量高,可提高肉品鮮味等。朱坤(2018)等研究報道,選60kg的三元雜交健康豬,對照組飼喂基礎飼糧,試驗組飼喂80%基礎飼糧和20%發酵飼料,對照組和試驗組的料重比分別為3.34和2.91,屠宰率為70.27%和73.02%,背膘厚為14.40mm和14.05mm,眼肌面積為52.43c㎡和57.19c㎡,試驗組育肥豬背最長肌的pH45min、紅度值、肉色評分和粗脂肪含量顯著提高,背最長肌肉剪切力顯著降低。蘇晨(2015)研究飼喂發酵飼料(1組)和未發酵商業飼料(2組和3組)的青腳麻雞,結果表明:1組雞肉中的氨基酸總量分別比2組和3組高11.44%、9.72%;1組雞肉中的必需氨基酸總量分別比2組和3組高12.54%、11.11%;1組雞肉中的風味氨基酸總量分別比2組和3組高10.73%、8.18%;1組雞肉中的不飽和脂肪酸含量最高(為61.80%),飽和脂肪酸含量最低(為38.20%)。李敏(2018)等研究采用發酵預混合飼料替代對照組的發酵基料,對照組為添加抗生素的飼糧,取屠宰豬第十五肋背最長肌樣品,肌肉脂肪含量測定表明發酵飼料1組略高于對照組(P>0.05)。氣相色譜測定37種脂肪酸,結果共檢出25種。結果表明,發酵飼料1號組飼喂的育肥豬肌肉中飽和脂肪酸和總不飽和脂肪酸比例差異不顯著(P>0.05),但發酵飼料組多不飽和脂肪酸含量相比對照租顯著提高29%(P<0.05),另外n-6多不飽和脂肪酸也比相比對照組顯著提高30%(P<0.05),特別是亞油酸C18:2n6c比例顯著提高(P<0.05),n-3多不飽和脂肪酸也提高了9%(P>0.05)。

 

3.4 生物發酵飼料對環境保護的作用

我國在畜牧領域抗生素使用量約占全球用量的30%,中國年生產16.2萬t抗生素中,動物使用52%、人使用48%。在畜牧業生產中長期濫用抗生素已造成了嚴重的危害,不僅引起肉品中抗生素殘留超標、耐藥性問題,而且未分解的抗生素隨糞便排放到水體土壤,破壞自然界微生態系統的平衡,危及人們飲用水的安全。發酵飼料作為功能性飼料在替抗方面發揮重要作用。呂月琴(2012)研究報道,蛋雞對照A組飼喂基礎日糧,試驗B、C、D組分別喂每100kg基礎日糧中添加微生物發酵飼料5kg、10kg、15kg,結果是糞便中氮的排泄率分別降低9.35%、15.97%和12.21%。王俊(2012)研究報道,乳酸菌發酵飼料對豬生長性能和豬舍環境的影響。試驗結果表明,乳酸菌發酵飼料能明顯降低料肉比,增加平均日增重(日增重最高達到48g),并且2條生產線豬舍氨含量平均分別降低了約38%和50%,尿中總氮和氨氮平均約降低25%。

 

4生物發酵飼料的推廣待完善問題

我國非常規飼料資源豐富,種類多,全國有各類雜粕、糟渣資源1.7億t,除棉粕、菜粕和花生粕等資源,其他糟渣類和鮮基物料的飼用開發利用率低,有巨大的開發空間。但由于發酵飼料與飼料企業現有的飼料加工設備不配套,發酵飼料與養殖企業現有的飼喂裝備不配套,限制生物發酵飼料的使用。

部分企業生產生物飼料存在盲目性,沒有認清飼料原料的特性,造成發酵目的不明確,對飼料原料的調配、發酵劑選擇、發酵工藝等因素沒有系統分析與試驗,同時生產單位在原料選擇與發酵飼料的營養指標也沒有行業標準體系可以參考。另外,生物安全問題方面,需要提高從業者的專業素質、建立操作規范,構建生物清潔衛生的生產體系,包括菌種的繁殖穩定性和代謝產物的無毒無害的監測,開展發酵微生物的安全風險預警研究;規范生物發酵飼料相關企業的健康發展。

 

注:本文由生物飼料開發國家工程研究中心(BFC)小編整理發布,如有任何建議或意見及投稿等,請您加小編微信(13260429991)交流互動。

參考文獻略

責編:馬維軍;審閱:于繼英 博士

(來源:廣東飼料;作者:勞泰財,余忠麗,程林春,王俊青)

轉載此文請保留虛線內的所有內容

 

所屬類別: 行業新聞

該資訊的關鍵詞為:

累計訪問量:2421230

快乐扑克任3