微生物發酵飼料及其應用
摘要：文章綜述了利用發酵工程發酵粕類、秸稈以及果渣生產微生物飼料，提高飼料利用率，改善飼料品質，消除環境污染，有利于緩解中國蛋白質飼料原料緊缺的問題。
關鍵詞：發酵工程；粕類原料；果渣；微生物發酵飼料
發酵工程又稱為微生物工程，是指利用現代工程技術手段，根據微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或者直接把微生物應用于工業生產過程的一種技術[ 1 ]。發酵工程的主體是微生物，特別是經過DNA重組改造的微生物。近年來，飼料原料價格不斷上漲，畜禽養殖成本大幅度提高，嚴重影響了我國畜牧業和飼料工業的發展。因此，提高飼料利用率、改善飼料品質是當前飼料工業的研究重點之一[ 2 ]。
1• 微生物發酵作用
微生物發酵可消除抗營養因子，積累有益的代謝產物，提高飼料利用率和動物的消化能力。主要包括對豆粕的抗原蛋白質、棉粕的棉酚和菜籽粕的硫甙，進行蛋白質體外消化，其發酵可以改變粕類原料的理化性狀，減少抗營養因子，產生促進動物生長的有益成分，提高飼料消化率，增加適口性，延長儲存時間，將有毒粕類轉變為無毒、低毒的優質飼料，提高氮利用率，降低糞便中氮污染，減少畜牧環境污染，積累小肽和乳酸等有益代謝產物，抑制病原微生物滋生，大幅減少或完全替代抗生素的使用；對大麥、秸稈等飼料原料進行非淀粉多糖體外消化，使其易于動物的消化吸收，提高飼料代謝能力和適口性[3-4]。
2 •發酵飼料原料
2.1 發酵粕類原料
豆粕為大豆榨油的副產物，含有豐富蛋白質、氨基酸，是動物飼料中常用的植物性蛋白質原料。馬文強等采用枯草芽孢桿菌、釀酒酵母菌、乳酸菌對豆粕進行發酵后發現，粗蛋白質提高13.48% ， 粗脂肪提高18.18% 、磷含量提高55.56%，氨基酸提高11.49%，胰蛋白質酶抑制因子和其他抗營養因子得到徹底消除[ 5 ]。莫重文等利用米曲霉和啤酒酵母混合菌株發酵豆粕，使粗蛋白質含量增加12.1%[6 ]。楊旭等利用釀酒酵母對豆粕進行固態發酵，使蛋白質含量增加9.55%，棉粕中氨基酸含量高且粗蛋白質含量僅次于豆粕，是一種優質的植物性蛋白質飼料[ 7 ]。但其中的游離棉酚對動物體具有一定的毒害作用，限制了其在飼料中的使用。近年來，通過發酵處理棉粕，降低了游離棉酚含量，提高蛋白質利用率，改善棉粕品質。諸葛斌等利用混菌發酵棉粕使小肽含量提高至18.36%，體外消化率提高至88.59%，顯著提高棉粕蛋白質含量（P<0.05）[8 ]。喬曉艷等利用熱帶假絲酵母和干酪乳桿菌發酵棉粕后，棉酚脫毒率達48.1% ， 小肽含量提高10.97% ， 氨基酸提高10.81%，植酸降低1.54%[ 9 ]。夏蓬勃等利用蠟狀芽孢桿菌發酵棉粕使蛋白質提高3.79%，游離棉酚脫毒率提高53.4%[10]。金紅春等以復合芽孢桿菌發酵棉粕使游離棉酚去除率達96.52%[11]。菜籽粕中含有硫苷、芥酸、單寧、植酸和芥子堿等抗營養因子，嚴重限制了其在飼料中的應用，所以通過發酵對菜籽粕進行脫毒已得到廣泛的應用。王剛等通過混合固態發酵菜籽粕使其硫甙降解率為53.4%，粗蛋白質提高5.58%，菜籽肽提高8.1%，蛋白質體外消化率提高1.94[12]。陸豫等通過固體混菌發酵使硫甙脫除率達到97%[13]。孫林等通過乳酸菌、枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、酪酸梭狀芽孢桿菌進行固態發酵使菜籽粕硫苷去除率達85.19%，粗蛋白質含量提高4.37%[14]。我國農作物秸稈資源很豐富，秸稈中約有65%~80%的干物質能夠為動物提供能量，而目前用于飼料量卻不足10%，絕大部分秸稈直接還田或者當作燃料使用，造成很大資源浪費，更加污染環境[15]。所以利用發酵法處理秸稈具有很強的現實意義。黃茜等利用混合菌發酵秸稈，其木質素降解率達44.77%，纖維素降解率達41.48%[16]。李日強等通過固態發酵將玉米秸稈真蛋白質含量提高129.6%，粗蛋白質提高29.59%[17]。王儀明混菌發酵后秸稈纖維素降解為38.5%，降解率為28.2%；半纖維素降解為13.7%，降解率為27.5%；蛋白質含量提高到15.43%，比發酵前提高12.32%[18]。
2.2 果渣
用甘蔗、木薯渣為原料生產單細胞蛋白質飼料原料，可以開發多種蛋白質飼料原料，緩解飼料工業對糧食的依賴，促進養殖業的發展[19]。蔗渣是糖廠的主要副產品，僅含粗蛋白質1.5%~3.0%，營養價值低，適口性差。為緩解我國飼料糧供需矛盾，進行蔗渣飼料生料發酵工藝的研究。胡詠梅等試驗結果表明，采用黑曲霉、綠色木霉和產朊假絲酵母3種菌種，蔗渣、糖蜜按82配料，料水比13，添加6%（NH4）2 SO4，自然pH，發酵溫度30 ℃，混菌發酵36 h，發酵后的飼料粗蛋白質含量提高到11.48%，香味、適口性較蔗渣大為改觀，可用做牛、羊等的飼料[20]。徐雅飛根據微生物學及發酵工程理論，采用微生物固態發酵技術，研究利用甘蔗渣、甘蔗糖蜜生產發酵飼料，獲得具有較高飼用價值的甘蔗渣、甘蔗糖蜜發酵飼料，生產過程中不產生“三廢”，為甘蔗渣、甘蔗糖蜜的綜合利用開辟了一條新的途徑，對甘蔗糖業、畜牧業、飼料行業以及環境可持續發展意義重大[21]。張長霞混菌固態發酵蘋果渣后真蛋白質含量為13.0％，比發酵前提高40％，比原始果渣提高500％；果膠酶、蛋白質酶和纖維素酶活力分別為126.2、2.9、55.2 U，并對果膠酶的酶學性質進行初步研究[22]。油茶籽濕渣是油茶籽提油后的副產物，如果不能充分利用將其丟棄，即浪費資源，也污染環境。王小蓉研究了以油茶籽濕渣為原料經微生物固態發酵生產菌體蛋白質飼料的可行性，對發酵工藝及發酵產物進行研究和分析，發酵后的產物經烘干后粗蛋白質含量可由接種發酵前的22.54% 增加到39.34%， 提高率為74.53%，粗纖維由46.18%降到42.12%，降解率為8.79%，所檢測出17種氨基酸含量均有不同程度的提高，增加最多的為酪氨酸，其次是谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸和賴氨酸[23]。
3• 微生物發酵飼料的應用
等用微生物發酵飼料飼喂山羊，研究發現，與對照組相比，試驗Ⅰ組和Ⅱ組平均日增重極顯著提高（P<0.01）；粗蛋白質、粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的表觀消化率顯著提高（P<0.05）；發病率極顯著降低（P<0.01），但總蛋白質、白蛋白、丙氨酸氨基轉移酶和天門冬氨酸氨基轉移酶含量各組間差異不顯著（P>0.05）；試驗組分別比對照組多增收0.33和0.15元•d-1•只-1[24]。林標聲等試驗證明，斷奶仔豬飼喂微生物發酵飼料組比常規飼料組平均日增重提高5.56%，而料重比降低3.53%；此外，試驗組糞便中有益菌群增多，pH下降，與對照組結果差異顯著（P<0.05）[25]。金樁等利用乳酸菌發酵飼料飼喂規模化豬場，結果表明，飼喂乳酸菌發酵飼料的豬采食量、平均日增重增長顯著，料肉比和發病率下降[26]。翟恒孝等發現，飼喂發酵飼料比常規飼料的生長育肥豬平均日增重提高5.02%，但日增重、采食量和料肉比無顯著差異（P<0.05），經濟效益分析表明，發酵飼料組比普通配合飼料組平均增加收入17.09元•頭-1[27]。邱涓試驗結果表明，為仔豬飼喂發酵飼料比對照組平均日增重10.19%，差異顯著（P<0.05）；采食量和料肉比沒有出現顯著差異（P>0.05），但表現出一定優勢[28]。說明日糧中添加微生物發酵飼料對仔豬的生長性能有一定的促進作用。黃世金等研究發現，與對照相比，投喂添加微生物發酵飼料10%、15%、20%的商品羅非魚日增重分別提高1.75%、22.14%和21.36%；成活率提高，分別為（96.10 ± 0.60）% 、（98.07 ± 0.81）% 和（97.67 ±0.63）%；飼料系數下降，分別降低5.51%、15.14%和15.60%；其飼養經濟效益均有提高，且以添加復合微生物發酵飼料15%所產生的單位利潤最高[29]。李惠等以發酵豆粕25%、50%、75%和100%的比例分別等量替代基礎日糧中的魚粉，研究了發酵豆粕對斑點叉尾鮰生長和飼料表觀消化率的影響；斑點叉尾鮰日糧中發酵豆粕可以100%替代魚粉，其中以25%的比例替代效果更佳[30]。吳妍妍等通過研究嗜酸乳桿菌發酵棉粕對AA肉仔雞生長性能、血液理化指標和免疫指標的影響，結果發現日糧中添加6%的嗜酸乳桿菌發酵棉粕能夠提高肉雞的生長性能、血液生化指標及免疫性能[31]。徐興軍等利用馬鈴薯發酵飼料飼喂肉兔發現，該飼料可以促進肉兔增重，降低飼料消耗，提高肉兔日糧中蛋白質的利用率和兔肉的脂肪含量[32]。楊葆春研究發現，飼喂發酵飼料的幼兔日增重顯著高于對照組（P <0.05）[33]。
4• 小結
目前，生產發酵飼料的主要問題是不同菌種的發酵特性和發酵工藝不一樣，對得到的發酵飼料營養特性研究不充分；不同菌種發酵飼料飼喂不同種類動物的機理研究不明確；未建立發酵飼料安全性評價體系。因此，生產發酵飼料需要建立完善的科學評價體系，從營養成分、衛生等方面綜合評價發酵飼料，并且要針對不同動物的生長需要飼喂不同菌種和發酵工藝的發酵飼料需要更加深入的研究，為動物尋求更加可靠、安全的飼料，提升飼料的原料利用率。
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