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生物发酵饲料开发前景广阔

作者:劳泰财,余忠丽,程林春,王俊青来源:广东饲料 浏?#26469;?#25968;: 日期:2019-02-23 09:54:52

 

导读

随着国民经济实力的快速增加,人们对动物养殖的长期滥用抗生素所带来危害的认识的逐渐深化,对动物性食品的需求和食品安全性的要求不断提高。抗生素主要危害体现在以下几个方面:抗生素在消灭肠道病原微生物的同时也降低了体内的有益微生物浓度,破坏动物机体内的微生态?#20302;?#30340;平衡,降低了动物对养殖环境变化的适应力;容易引发病原微生物产生耐药性、畜产品中残留的抗生素超标,通过食物链影响到人类公共卫生与安全。对禁用抗生素的呼声不?#24076;?#25919;策文件已规定2020年后全面禁止抗生素用于动物的保健。

 

1生物发酵饲料发展的背景

 

近年来,全球饲料产量的不断提高,中国2017年饲料产量达到1.869亿t,名列世界第一。饲料资源的短缺逐渐成为世界饲料行业生产发展的?#28900;薄?#34507;白质饲料原料(如豆粕、鱼粉等)紧缺并且价格较高,而廉价的杂粕因无法充分被动物利用而被大量废弃,造成资源浪费和环境污染。目前,我国饲粮约?#21058;?#39135;总产量35%,随着养殖集约化越来越高,预计到2020和2030年,比重将分别达到40%和50%。同时,同源性畜产品的下脚料长期用于动物养殖,因其加工工艺的制订没有进行生物安全性的评估,偶尔在产品中检测出病毒,工艺流程出现交叉传染的可能性,导致病毒的迅速传播。鉴于疫情对行业生物安全的威胁,特别是近期非州猪瘟的暴发,中华人民共和国农业农村部公告(2018/09/13)第64号文件规定:暂停猪血制品在饲料中的使用。所以饲料蛋白?#39318;?#28304;将更加紧张。

食品安全、粮食短缺、环境污染、畜产品风味改善等都是畜牧饲料行业面临的共性问题。生物发酵饲料是一种新兴产业,为畜牧业发展的升级转型提供技术解决方案。发酵饲料的推广有助于开发非常规饲料资源,降低养殖成本;保障食品安全,提高畜产品的贸易竞争力,保护环境,促进畜牧行业健康可?#20013;?#21457;展。

生物发酵饲料是指以饲料和饲料添加剂为对象,以基因工程、蛋白质工程、发酵工程?#35748;?#20195;生物技术为手?#21361;?#21033;用微生物工程发酵开发的安全高效、环境友好、无残留新型饲料资源和饲料添加剂总称。主要包括:发酵和酶解饲料、饲用酶制剂、微生物发酵饲料添加剂、功能性蛋白肽、功能性?#34987;?#37240;、微生物提取物以及其它生物技术相关产品。

 

2生物发酵饲料的功能特性与机理

2.1 消除饲料原料中的抗营养成分、促进营养物质消化吸收

?#34892;?#21407;料中存在难以消化、对肠道粘膜有致敏作用或抑制动物体内消化酶活性的成分,称为抗营养因子,通过微生物发酵或酶解能消除原料中抗营养特性,从而提高生物发酵饲料中营养成分的利用率。豆粕是我国饲料的主要蛋白原料,年用量在6000 万t 以?#24076;?#34507;白质含量高达43%以?#24076;?#20294;豆粕存在一些抗营养因子,如抗原球蛋?#23376;?#23548;幼小动物肠道发生过敏反应,不良寡糖引起动物消化不良?#25512;?#33145;泻,胰蛋白酶抑制因子降低体内胰蛋白酶活性,引起内源性氮大量流失和?#35748;?#30340;分泌功能紊乱。安徽希普生物科技有限公司采用物理加工结?#32454;春?#37238;解法开发出水溶性羽毛蛋白肽,蛋白质含量达80%以?#24076;?#23567;肽含量(占总蛋白比例)85%以?#24076;?#20307;外消化率达到98%以?#24076;?#26159;一种优?#23454;?#30333;源。Gao等(2013)研究选用乳酸菌和曲霉发酵豆粕后,分别使豆粕中胰蛋白酶抑制剂降低了57.1%和89.2%,而且米曲霉发酵的豆粕植酸含量也降低了34.8%。杨玉娟等(2016)研究报道多家商品发酵豆粕抗营养因子降解情况, 豆粕经发酵后球蛋白从129.3mg/g 降解到54.7mg/g,β- 伴球蛋白从102.2mg/g 降解到37.6mg/g,胰蛋白酶抑制因子从18.4mg/g 降解到7.5mg/g,水苏糖从29.7mg/g 降解到5.19mg/g。胡瑞等(2013)研究报道,选用?#26149;?#30410;生菌(酿酒酵母∶米曲霉∶枯草芽孢?#21496;?5∶1∶2),总添加量0.5%,蛋白酶添加量为0.01%,料水比1∶0.4,发酵48h,结果是分子量小于40kDa 的亚基含量从35.15%提高到61.5%,降?#25512;?#25239;原蛋白的过敏性。陈娟等(2010)研究表明,利用白地霉、产朊假丝酵母、黑曲霉和热带假丝酵母混合发酵菜籽粕,可提高粗蛋白质含量为46.6%,植酸、粗纤维的降解率达到43.9%和9.8%。任晓静(2013)利用植物乳?#21496;?#32467;?#31995;?#30333;酶和植酸酶对花生粕进行固态发酵,发酵后黄曲霉毒素B1的去除?#39280;?4.61%,植酸的降解率达到80%以上。Jones 等(2010)将发酵豆粕用于饲养保育猪,并与鱼粉相比?#24076;?#21457;现在发酵豆粕添加量达到6%~7.5%时,保育猪的日增重量和饲料转化?#35782;?#26174;著提高,表明发酵豆粕在适量添加情况下可替代鱼粉等昂贵动物性蛋白饲料用于保育猪的生长发育。王赫等(2017)研究植物乳?#21496;?#21644;?#20154;?#20083;?#21496;?#21457;酵由玉米、菜籽粕、棉籽粕组成的混合饲料,发酵至第5 天,发酵饲料粗蛋白、代谢能、乳酸菌数和乳酸含量分别为20.42%、6.19MJ/kg、19.0×107cfu/g 和137.15mmol/kg,10 天分别为19.57%、6.13MJ/kg、12.67×107CFU/g和147.29mmol/kg。

 

2.2 补充有益菌,调节肠道的微生态平衡,提高机体免疫力

动物消化?#28389;?#24494;生态?#20302;?#30340;平衡是维持机体健康的重要保?#24076;?#29305;别是定植于肠粘膜上的有益微生物,?#34892;?#38450;御病原菌的定?#19981;?#23545;机体的侵害。发酵饲料中的有益微生物通过多种途径发挥保护机体作用,如通过肠道占位保护、耗尽氧气营造厌氧肠道环境、产物抑菌等。发酵饲料使用的?#26149;?#33740;种主要为乳酸菌、酵母菌和芽孢?#21496;?#31561;,根据生物夺氧学说,其中的酵母菌和芽孢?#21496;?#31561;好氧菌的存在,与好氧病原菌竞争氧气的同时也为乳酸菌创造了厌氧环境,促使乳酸菌的快速繁殖,与病原菌竞争肠粘膜的附着?#22351;悖?#20083;酸菌产酸能力强,抑制病原菌的生长;同时多种乳酸菌和链球菌可以产生细菌素,如乳酸和链球菌肽等,这些多肽类物质能抑制沙门氏菌、?#31454;?#27663;菌、绿脓?#21496;?#21644;大肠?#21496;?#30340;生长。在某些条件下,?#34892;?#20083;酸菌可以产生少量的过氧化氢、溶菌酶,抑制许多细菌的生长,尤其是革兰氏阴性病原菌。进而改善畜禽胃肠道微生态环境,提高动物机体免疫性能。

饲料发酵过程中,大分子蛋白质降解为小肽物质,部?#20013;?#32957;表现较强抗氧化性,保护机体免疫?#20302;常?#36991;免受到体内过量自由基的损伤。发酵饲料中有益菌是良好的免疫激活剂,特别是酵母自溶后产生的细胞壁,能刺激肠道免疫器官生长,激发机体发生体?#22909;?#30123;和细胞免疫,从而提高动物对多种疾病的抵抗力。

 

2.3 发酵代谢产物补充丰富营养成分

饲料经微生物发酵后能将不良寡糖转化为乳酸、甲酸等,提高原料的代谢能,并能产生多种不饱和脂肪酸和芳香酸,具有特殊的芳香味和良好的适口性,可明显提高动物采食?#20426;?#24494;生物发酵饲料在动物体内代谢可产生大量的蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、植酸酶等酶类及多种促生长因子,还可产生B 族维生素和?#34987;?#37240;,被动物机体吸收利用,从而促进其生长发育。

 

3生物发酵饲料在养殖中应用

3.1 生物发酵饲料对动物免疫力的影响

饲料原料经发酵处理后,产生大量代谢产物和菌体,激发机体免疫?#20302;常?#25552;高血?#22909;?#30123;球蛋白含?#20426;?#32993;新旭等(2013)研究发酵饲料在断奶仔猪的试验,试验周期34天,对照组饲喂基础饲粮(含抗生素),试验组B、C、D分别饲喂用10%、20%、30%无抗发酵饲料替代部分基础饲粮(不含抗生素)配制的试验饲粮,血清免疫指标变化情况。结果表明:与对照组相比,20%无抗发酵饲料组平均日增重提高了6.37%(P>0.05),料重比降低了5.54%(P>0.05),腹泻率降低了63.63%(P<0.05);20%无抗发酵饲料组前期和中期粪便乳酸菌数量显著高于对照组(P<0.05),而前期和中期粪便大肠?#21496;?#25968;量显著低于对照组(P<0.05);20%无抗发酵饲料组血清碱性磷酸酶活性?#25512;?#33796;糖、总蛋白、免疫球蛋白G含量显著高于对照组(P<0.05),而血清尿素氮含量显著低于对照组(P<0.05);20%无抗发酵饲料组粗蛋白质和粗纤维表观消化率显著高于对照组(P<0.05)。由此可见,无抗发酵饲料能提高仔猪的生长性能,改善肠道微生物平衡,增强免疫能力和消化能力。

王娟娟等(2011)采用乳?#21496;?#37247;酒酵母和枯草芽孢?#21496;?#21457;酵饲料饲喂14kg左右“杜长大”三元杂交仔猪,在试验第7天,淋巴细胞转化率、IgA浓度以发酵饲料组最高,极显著高于其他两组。余淼(2013)研究报道,发酵饲料在肉牛上应用,对照组饲喂基础精料日粮,试验Ⅰ、Ⅱ组分别用25%和40%微生物发酵饲料替代基础精料,结果显示,与对照组相比,2个试验组中血清总蛋白、白蛋白、免疫球蛋白A、G、M浓?#35748;?#33879;提高,谷草转氨酶、?#32570;?#36716;氨酶活性?#27688;?#20108;醛浓度均显著下降。

张哲等(2015)研究发酵饲料对黄河鲤生长性能和非特异性免疫功能的影响。结果表明:混合原料固态发酵后显著提高了粗蛋白质含量,显著降低了?#31181;尽?#31895;纤维含?#20426;?#19982;普通商品饲料组比,枯草芽胞?#21496;?#21644;产朊假丝酵母发酵饲料组黄河鲤生长性能提高显著,溶菌酶、超氧歧化酶和过氧化氢酶活性增?#20426;?#21556;妍妍(2013)报道日粮中添加6%的?#20154;?#20083;?#21496;?#21457;酵棉粕能够提高肉鸡的生长性能、血液理化指标及免疫性能,血清中的IgG和IgM相对提高30.30%和7.58%。

 

3.2 生物发酵饲料对动物生产性能的影响

饲料经过发酵后,改?#30772;?#36866;口性,降解抗营养因子,提高营养成分的消化率,降低肠道后段的营养浓度,减少?#25512;?#33145;泻现象,从而提高动物生产性能。胡新旭等(2013)研究发酵饲料在断奶仔猪的试验,试验周期34天,对照组饲喂基础饲粮(含抗生素),试验组B、C、D分别饲喂用10%、20%、30%无抗发酵饲料替代部分基础饲粮(不含抗生素)配制的试验饲粮,生长性能结果如下表4。各组之间粗蛋白质和粗纤维的消化率差异极显著,其中B、C和D组的粗蛋白?#26102;?#35266;消化?#26102;?#23545;照组显著提高了4.39%、6.02%和6.65%,B、C和D组的粗纤维表观消化?#26102;?#23545;照组显著提高了7.39%、17.19%和13.31%。

王晓明等(2018)研究,对照组断奶仔猪全程饲喂固体颗粒饲料,实验组前期饲喂液体发酵饲料,后期饲喂固体颗粒饲料,实验期11天。结果表明:与对照组相比,实验组仔猪平均日增重提高了27.12%,平均日采食量提高了22.08%;实验组仔猪血液中的血清尿素氮、谷草转氨酶和?#32570;?#36716;氨酶均显著降低。涂小丽(2015)研究,生长猪分别饲喂基础饲料(对照组)、基础料+抗生素、基础料发酵处理饲料。结果表明:饲喂微生物发酵料后,猪平均日增重提高4.89%,料重比降低5.97%,但均?#21019;锏酵?#35745;学上的显著差异(P>0.05);而饲喂抗生素料后,料重?#35748;?#33879;降低(P<0.05)。与对照组相比?#24076;?#39282;喂微生物发酵饲料极显著提高了猪对?#31181;?#32938;消化率(P<0.01),且接近添加抗生素组的效果。杨树浩(2018)研究报道,选择平均体重为(0.02±0.01)g健康的罗氏沼虾,分别?#27573;?00%基础饲料(A组)、90%基础饲料+10%生物发酵饲料(B组)、80%基础饲料+20%生物发酵饲料(C组)、70%基础饲料+30%饲料(D组),饲养周期为42d。结果表明:与A组比?#24076;珻、D组罗氏沼虾增重率差异显著,B、C、D组罗氏沼虾胰蛋白酶的活性极显著提高,C、D组罗氏沼虾淀粉酶、纤维素酶和超氧化物歧化酶的活性显著提高,C组罗氏沼虾谷草转氨酶的活性显著提高。

 

3.3 生物发酵饲料对动物肉品?#23454;?#24433;响

饲喂发酵饲料增强了机体抗氧化能力,进而增强了机体的抗应激能力,从而使屠宰后肌红细胞中糖酵解速度减慢,并且发酵饲料?#34892;?#32957;或?#21355;氚被?#37240;含量高,可提高肉品?#39280;?#31561;。朱坤(2018)等研究报道,选60kg的三元杂交健康猪,对照组饲喂基础饲粮,试验组饲喂80%基础饲粮和20%发酵饲料,对照组和试验组的料重比分别为3.34和2.91,屠宰?#39280;?0.27%和73.02%,背膘厚为14.40mm和14.05mm,眼肌面积为52.43c㎡和57.19c㎡,试验组育肥猪背最长肌的pH45min、红度值、肉色评分和?#31181;竞?#37327;显著提高,背最长肌肉剪切力显著降低。?#31896;浚?015)研究饲喂发酵饲料(1组)和未发酵商业饲料(2组和3组)的青脚麻鸡,结果表明:1组鸡肉中的?#34987;?#37240;总量分别比2组和3组高11.44%、9.72%;1组鸡肉中的必需?#34987;?#37240;总量分别比2组和3组高12.54%、11.11%;1组鸡肉中的风味?#34987;?#37240;总量分别比2组和3组高10.73%、8.18%;1组鸡肉中的不饱和脂肪酸含量最高(为61.80%),饱和脂肪酸含量最低(为38.20%)。李敏(2018)等研究采用发酵预混合饲料替代对照组的发酵基料,对照组为添加抗生素的饲粮,取屠?#23383;?#31532;十五肋背最长肌样品,肌肉脂?#31454;?#37327;测定表明发酵饲料1组略高于对照组(P>0.05)。气相色谱测定37种脂肪酸,结果共检出25种。结果表明,发酵饲料1号组饲喂的育肥猪肌肉中饱和脂肪酸和总不饱和脂肪酸比例差异不显著(P>0.05),但发酵饲料组多不饱和脂肪酸含量相比对照租显著提高29%(P<0.05),另外n-6多不饱和脂肪酸也?#35748;?#27604;对照组显著提高30%(P<0.05),特别是亚油酸C18:2n6c比例显著提高(P<0.05),n-3多不饱和脂肪酸也提高了9%(P>0.05)。

 

3.4 生物发酵饲料对环境保护的作用

我国在畜牧领域抗生素使用量约占全球用量的30%,中国年生产16.2万t抗生素中,动物使用52%、人使用48%。在畜牧业生产中长期滥用抗生素?#35328;?#25104;了?#29616;?#30340;危害,不仅引起肉品中抗生素残留超标、耐药性问题,而且未分解的抗生素随粪便排放到水体土壤,破坏自然界微生态?#20302;?#30340;平衡,危及人们饮用水的安全。发酵饲料作为功能性饲料在替抗方面发挥重要作用。吕月琴(2012)研究报道,蛋鸡对照A组饲喂基础日粮,试验B、C、D组分别喂每100kg基础日粮中添加微生物发酵饲料5kg、10kg、15kg,结果是粪便中氮的排泄率分别降低9.35%、15.97%和12.21%。王俊(2012)研究报道,乳酸菌发酵饲料对猪生长性能和猪舍环境的影响。试验结果表明,乳酸菌发酵饲料能明显降低料肉比,增加平均日增重(日增重最高达到48g),并且2条生产线猪舍氨含?#31185;?#22343;分别降低了约38%和50%,尿中总氮和氨氮平均约降低25%。

 

4生物发酵饲料的推广待完善问题

我国非常规饲料资源丰富,种类多,全国有各类杂粕、糟渣资源1.7亿t,除棉粕、菜粕和花生粕等资源,其他糟渣类和鲜基物料的饲用开发利用?#23454;停?#26377;巨大的开发?#21344;洹?#20294;由于发酵饲料与饲料企业现有的饲料加工设备不配套,发酵饲料与养殖企业现有的饲喂装备不配套,限制生物发酵饲料的使用。

部?#21046;?#19994;生产生物饲料存在盲目性,没有认清饲料原料的特性,造成发酵目的不明确,对饲料原料的调配、发酵剂选择、发酵工艺等因素没有?#20302;?#20998;析与试验,同时生产单位在原料选择与发酵饲料的营养指标也没?#34892;?#19994;标准体系可以参?#32908;?#21478;外,生物安全问题方面,需要提高从业者的专业素质、建立操作规范,构建生物清洁卫生的生产体系,包括菌种的繁殖稳定性和代谢产物的无毒无害的监测,开展发酵微生物的安全风险预警研究;规范生物发酵饲料相关企业的健康发展。

 

注:本文由生物饲料开发国家工程研究?#34892;模˙FC)小编整理发布,如有任何建议或意见及投稿等,请您?#26377;?#32534;微信(13260429991)交流互动。

参考文献略

责编:马维军;审阅:于继英 博士

(来源:广东饲料;作者:劳泰财,余忠丽,程林春,王俊青)

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