發酵飼料原料的特點及發酵優勢
發酵飼料的原料很多,按來源可分為:餅粕類,糧食加工廠的副產品類,微生物發酵加工廠的下腳料類,菌菇生產的基料,果蔬加工廠的下腳料類,植物的根、莖、葉類,畜禽屠宰場的下腳料類,水產品加工廠的下腳料類,薯渣類等。隨著發酵飼料技術的日漸成熟及工藝設備的不斷完善,更多的自然界產生的有機物及更多的加工副產物將成為發酵飼料的原料,利用率得到進一步的提高。下面結合發酵飼料的特點來介紹各種發酵原料。
1餅粕類
我國餅粕類資源十分豐富,主要有:大豆餅粕、菜籽餅粕、棉籽餅粕、花生粕、玉米胚粕、芝麻餅粕、油茶餅粕、茶籽餅粕、葵花籽餅粕、亞麻籽餅粕、紅花籽粕等。這些原料都富含植物蛋白,其蛋白質質量分數一般都在30%以上。
1.1 大豆粕
“大豆粕”又稱“豆粕”,是大豆經過提取豆油后得到的副產品。外觀呈淺黃色至淺褐色的不規則碎片狀,具有烤大豆香味。
豆粕中蛋白質質量分數為45%~52%,低聚糖質量分數為10%~15%,多糖和纖維素質量分數為20%~25%。豆粕營養雖豐富,但含有抗營養因子。人們很早就發現,直接攝入豆科籽實會導致人和動物的胰腺腫大、過敏反應、生長緩慢、日糧養分利用率下降以及一些不良生理反應的現象,這些都是由大豆中含有的多種抗營養因子造成的。
發酵豆粕是豆粕經過生物發酵的產物,目前已成為魚粉最好的替代品。該產品是利用現代生物工程發酵菌種技術與中國傳統的固體發酵技術相結合,以優質豆粕為主要原料,接種微生物,通過微生物的發酵最大限度地消除豆粕中的抗營養因子,有效地降解大豆蛋白為優質小肽蛋白源,并可產生益生菌、寡肽、谷氨酸、乳酸、維生素、UGF(未知生長因子)等活性物質。
作為動物飼料發酵豆粕比豆粕有以下優點:
(1)無抗原和抗營養因子,經微生物發酵處理后,原有的脲酶、胰蛋白酶抑制因子、凝血素、大豆球蛋白、β-伴球蛋白、植酸等抗營養因子被消除,有利于維持動物腸道組織結構,促進免疫功能,提高生產性能。
(2)營養成分更加豐富,馬文強等通過枯草芽孢桿菌、釀酒酵母菌、乳酸菌對豆粕進行發酵,結果表明:發酵后豆粕中粗蛋白質含量比發酵前提高了13.48%,氨基酸含量比發酵前提高了11.49%,粗纖維素這些難消化吸收物質被酶分解降低,礦物質也相對增加。
(3)豆粕經發酵后乳酸含量高達3%以上,并含豐富的醋酸,有利于維持和改善動物腸道健康,有助于控制腹瀉。
(4)經過低溫干燥的發酵豆粕,能保持各種消化酶的活性,含有大量的乳酸菌、酵母菌、醋酸菌、放線菌等多種益生菌有助于維持正常的腸道微生態平衡。
(5)具有生物活性成分和利于利用的糖,富含寡肽、維生素和其他一些未知促生長因子在腸道內或通過上皮黏膜完整吸收后,可以在體內發揮其自身的生物活性作用。還含有大量的易于溶解于消化液的糖類,能夠迅速為動物體吸收利用,所含的雙糖可快速進入TCA循環為機體提供能量。
1.2 菜籽餅(粕)
油菜籽經過機械壓榨提取油脂后的殘渣稱為菜籽餅,菜籽餅中仍含有大量油脂,通常需經過溶劑浸出進一步提取剩余油脂,菜籽餅浸出提油后的殘渣稱為菜籽粕。菜籽粕一般呈黃色或淺褐色,形狀為碎片或粗粉末并夾雜小顆粒。油菜是我國主要油料作物之一,我國油菜籽的95%都用作生產食用油。目前油菜籽的常見榨油工藝有動力旋轉壓榨和預壓浸出兩種,前者的副產物是菜籽餅,后者的副產物是菜籽粕。
菜籽餅(粕)是一種高蛋白飼料,蛋白質質量分數35%~40%、消化能10.46~12.55MJ/kg、鈣0.61%、磷0.95%,還含有鐵、銅、錳、硒等微量元素和多種維生素,但因含有硫代葡萄糖苷及植酸、單寧、芥子堿、皂素等抗營養因子,使其用途、用量大打折扣。
發酵菜籽粕是菜粕經過生物發酵的產物。據報道,經植物乳酸菌、黑曲霉菌、枯草芽孢桿菌混菌發酵后,菜籽粕粗蛋白質含量和多肽含量分別達到42.5%和7.86%,硫甙含量降至21.637μmoL/g、植酸含量為0.27%、單寧含量為0.41mg/g,可以說發酵后的菜籽粕是一種富含蛋白質、多肽且低毒的飼料。周中華等利用發酵菜籽粕和豆粕對石歧雜肉雞進行飼養和屠宰試驗,結果表明:菜籽粕組與豆粕組相比,除0~35日齡石歧雜母雞增重顯著低外(P<0.01),35~70日齡,70~84日齡增重及各階段料肉比差異均不顯著。84日齡屠宰性狀兩組間差異也不顯著。54日齡組織解剖試驗兩組甲狀腺、甲狀旁腺及其它肉臟器官沒發生任何病變。因此.發酵菜籽粕蛋白安全性好,營養價值較高,除前期用量稍少外,中、后期完全可以代替豆粕配制日糧,從而降低成本,提高經濟效益。
1.3 棉籽餅(粕)
棉籽粕主要是以棉籽為原料,使用預榨浸出或者直接浸出法去油后所得產品。棉籽餅是壓榨法取油后的產品。棉籽粕中粗蛋白質質量分數38%~50%,粗纖維9%~16%,粗灰分低于9%。浸提處理后棉籽粕含粗脂肪低,在2.5%以下。目前,典型的棉籽粕產品粗蛋白質含量分別為41%~46%。其營養指標的差異取決于制油前的去殼程度、出油率以及加工工藝等。
棉籽餅(粕)蛋白質組成不太理想,精氨酸含量高達3.6%~3.8%;而賴氨酸含量僅有1.3%~1.5%,只有大豆餅、粕的一半;蛋氨酸也不足,約0.4%。同時,賴氨酸的利用率較差。故賴氨酸是棉籽餅、粕的第一限制性氨基酸。維生素含量受加熱損失較多。礦物質中磷較多,但多屬植酸磷,利用率低。
棉籽中含有對動物有害的棉酚及環丙烯脂肪酸等,尤其是棉酚的危害很大。棉酚主要存在于棉仁色素腺體內,是一種不溶于水而溶于有機溶劑的黃褐色聚酚色素。在制油過程中,由于蒸炒和壓榨等熱作用,大部分棉酚與蛋白質、氨基酸結合而變成結合棉酚;結合棉酚在動物消化道內不被動物吸收,故毒性比較小。另一部分棉酚則以游離形式存在于餅(粕)及油品中,這部分游離棉酚對動物毒性較大,尤其單胃動物過量攝取或攝取時間較長,可導致生長遲緩、繁殖性能及生產性能下降,甚至導致死亡。幼小動物對棉酚的耐受能力更低。游離棉酚的中毒量與飼糧中蛋白質水平、亞鐵離子水平及鈣離子水平有關。而棉籽粕中游離棉酚的含量與制油方法及制油過程中的加熱程度有很大關系。
發酵棉粕是采用先進的生物發酵工程技術,把棉粕進行生物發酵處理,消除棉粕中的游離棉酚等有毒物質,據資料顯示棉粕中游離棉酚降低極顯著(P<0.01),降解率達91.64%。發酵棉粕除富含氨基酸、小肽、有機微量元素、B族維生素等營養物質外,還含有豐富的乳酸、消化酶、益生菌等。經過大量的試驗證明,其不僅可以等量替代豆粕,并且可增加在飼料配方中的添加量,不僅不會降低生產指標,而且還有利于動物生長。
1.4 花生粕
花生粕是花生仁經壓榨、浸出油脂后的產品。花生含油率高,花生的出油率最高可達55%,即花生粕的出率可以達到45%以上。花生粕的營養價值較高,其代謝能是粕類飼料中最高的,粗蛋白質含量接近大豆粕,高達48%以上,精氨酸含量高達5.2%,是所有動、植物飼料中最高的。但賴氨酸含量只有大豆餅(粕)的50%左右,蛋氨酸、賴氨酸、蘇氨酸含量也都較低。因此,需通過添加合成氨基酸或是其他的蛋白質飼料而使氨基酸得到平衡。
花生粕很容易感染黃曲霉菌而產生黃曲霉毒素。黃曲霉毒素種類較多,其中毒性最大的是黃曲霉毒素B1。蒸煮、干熱對去除黃曲霉毒素無效。黃曲霉菌毒素易使豬的肝臟受到損害,少量的黃曲霉毒素就可對豬的生長性能產生顯著的影響。
發酵花生粕是利用現代生物工程發酵菌種技術以花生粕為主要原料,接種微生物,通過微生物的發酵最大限度地消除花生粕中的黃曲霉毒素B1(黃曲霉毒素B1比較穩定,有資料證明,經過微生物發酵可降低69.34%),作為動物飼料的發酵花生粕比花生粕有以下優勢:
(1)動物對蛋白質的消化吸收大多是以寡肽的形式,以游離氨基酸形式吸收的比例很小。因此,將花生粕通過微生物菌種發酵處理,能降解花生粕中大分子量蛋白,得到小肽含量豐富的發酵花生粕,實現花生粕的體外預消化,提高其在動物體內的消化吸收率。
(2)采用微生物發酵處理花生粕,可使花生粕中的抗原成分、胰蛋白酶抑制因子、黃曲霉毒素大部分被有效降低和去除,無抗原的植物小肽吸收率高,可作為幼畜幼禽,以及水產動物的優良蛋白質來源。
(3)發酵花生粕在降解花生蛋白過程中產生大量的益生菌、寡肽、乳酸及未知生長因子等物質,可以提高動物機體免疫力,抑制消化道疾病的發生,促進動物生長;提高動物的成活率;減少疫苗、抗生素等藥物使用量。
(4)花生粕經過發酵后,蛋白質水解度可達38%,從而使得花生粕營養能夠較易被動物吸收。
(5)發酵花生粕具有獨特的芳香味,能大大改善飼料風味及品質。因此,利用發酵法處理花生粕可很好地提高其飼用價值。
1.5 其它粕類
玉米胚粕、芝麻餅粕、油茶餅粕、茶籽餅粕、葵花籽餅粕、亞麻籽餅粕、紅花籽粕等,在我國屬于總量較少的品種,但利用這些餅粕可擴大我國蛋白質來源,也是解決我國蛋白資源不足的一條有效途徑。由于許多餅粕中含有抗營養因子與微生物毒素,從而限制了餅粕資源在動物飼料中廣泛應用。這些餅粕原料經過生物發酵后,飼料外觀蓬松變軟,氣味芳香,抗營養因子得到消除,微生物毒素得到降解,蛋白質得到分解,營養價值顯著提高,變成了非常優良的微生物飼料。
2糧食加工廠的副產品
糧食加工廠的副產品主要有:面粉廠的麩皮、次粉,小麥淀粉廠的戊聚糖、纖維,玉米淀粉廠的玉米皮、胚、玉米漿、玉米蛋白等。有些物料含水量達到50%~60%,如不經發酵也要經干燥處理才能作為飼料原料銷售。
2.1 小麥麩皮和次粉
小麥麩皮、次粉是面粉廠的副產物,是小麥的表皮、糊粉層與少部分胚乳的混合物,麩皮中約含20%的淀粉,13%~15%的蛋白質及豐富的維生素(維生素E)及一些礦物質,是質優價廉的發酵原料。特別在固態發酵中是較常用的固體培養基原料,也是飼料的原料。然而,一些麩皮、次粉中也含有嘔吐毒素、黑曲霉等,影響到在動物飼料中的使用量。而且麩皮、次粉中含有大量的纖維素、戊聚糖等不利于動物的消化吸收。新生產的麩皮、次粉水分比較高,很容易生長霉菌變質不易儲存。
麩皮、次粉經過微生物發酵后,成為發酵麩皮、次粉,與原麩皮、次粉比較有以下優點:
(1)分解部分微生物毒素,增加在飼料中的使用量,有利于牲畜健康。
(2)分解部分戊聚糖,改善動物腸道生理機能,提高飼料轉化率,減少動物腸胃發病率。
(3)發酵產生大量的活性肽,顯著增加麩皮的消化利用率,減少豬圈舍的臭味,特別是在小豬階段使用發酵麩皮可以提高日增重,母豬日糧中使用可改善產后食欲,公豬日糧中使用有助于配種后體能恢復。
(4)發酵麩皮富含的氨基酸可以鰲合微量元素(如鐵),并可提高維生素效價。
(5)發酵麩皮、次粉中含有大量的有益微生物,顯著改善仔豬腸道微生態平衡,抑制有害細菌如大腸桿菌,沙門氏菌等,可以一定程度的降低抗生素與藥物的用量,從而有利于飼料與養殖行業的健康發展。
另外,由于麩皮、次粉的結構疏松且表面積大,有利于通風,在固體好氧發酵中是較常用的固體培養基原料。
2.2 小麥淀粉廠的副產物(纖維和戊聚糖)
小麥淀粉廠的副產物水分含量很高,可達到80%以上,不宜長期儲存,一般都作為濕飼料外賣。然而,在小麥淀粉生產的廢水中含有大量的水溶性蛋白和戊聚糖,是很好的微生物培養基。纖維、戊聚糖一般作為發酵原料的輔料使用,添加液體戊聚糖既可增加發酵營養又代替了發酵物料需要添加的水分。
2.3 玉米淀粉廠的副產品
玉米淀粉廠的副產物主要有玉米皮、玉米漿、玉米蛋白,他們有以下特點:
(1)未干燥前水分高(50%~65%)。
(2)含有大分子蛋白質等難以消化物質。
(3)容易感染微生物毒素(如:黃曲霉毒素)。
(4)含有單胃動物不能消化的粗纖維等物質。
(5)由于工藝的需要,亞硫酸含量高,不利于微生物生長,因此選擇菌種時要特別注意。
將這些副產品經過微生物發酵,可分解部分微生物毒素、大分子蛋白質等,提高動物消化率和蛋白質的利用率,提高動物的采食量。另外,這些副產品本身含有較高的水分,直接銷售需要干燥,生產成發酵飼料可減少這部分費用,降低了成本。
3微生物發酵工廠的下腳料
這里所指生物發酵廠的下腳料是指酒廠、酒精廠、調味品廠(醬油、醋)、氨基酸廠、檸檬酸廠、味精廠、氨基酸廠、抗生素廠的下腳料、菌菇生產的基料等。這類發酵廠分兩類,一類是用糧食粉碎后直接作為發酵原料如:酒廠、酒精廠、調味品廠(醬油、醋)等;另一類是指糧食經過分離出淀粉,然后經過液化、糖化后再利用微生物發酵的工廠如:檸檬酸廠、味精廠、抗生素廠等。
酒廠、酒精廠、調味品廠(醬油、醋)等的下腳料,一般微生物已將糧食中的淀粉消耗完畢,剩余纖維、蛋白質、發酵過程中添加的物質。這些物質有以下特點:
(1)蛋白質含量高,脂肪含量高,如酒精糟,在以玉米為原料發酵制取乙醇過程中,其中的淀粉被轉化成乙醇和二氧化碳,其他營養成分如蛋白質、脂肪、纖維等均留在酒糟中。同時由于微生物的作用,酒糟中蛋白質、B族維生素及氨基酸含量均比玉米有所增加,并含有發酵中生成的未知促生長因子,未干燥的酒精糟水分含量70%左右。
(2)添加物多,纖維含量高,如酒糟,是米、麥、高粱等釀酒后剩余的殘渣。酒糟中含有大量的稻殼,因此,酒糟中纖維含量特別高,未干燥的酒糟水分50%~60%。
(3)含有鹽類物質,醬渣一般呈深棕色,粗蛋白質質量分數約為25%,粗脂肪約9.7%,水分約35%,含有食鹽。
(4)醋糟為制醋過程中的副產物。制醋的原料主要有小麥麩、高粱及少量碎米,醋糟含水量65%~70%。醋糟有酸香味,能增進豬的食欲,最好和堿性飼料混喂,以中和醋糟中的酸。
這類物料經過發酵后,有以下特點:
(1)由于水分比較高,作為發酵飼料可節約干燥費用。
(2)本身含有生物生長因子,經過發酵后可進一步提高生物生長因子含量。
(3)生物毒素含量降低,發酵后DDGS中的黃曲霉毒素B1(AFB1)含量為1.84μg/kg,比發酵前AFB1 8.12μg/kg降低了77.34%。
(4)分解大分子物質,有利于牲畜的消化吸收。
(5)提高物料的香氣,提高牲畜的采食量。
(6)由于醬渣含鹽較多,醋糟有機酸含量高,一般需將這些物料與其他物料一起發酵,才能提高發酵效率。
檸檬酸廠、味精廠、氨基酸廠、抗生素廠等的下腳料、菌菇生產的基料,一般作為廢料處理,將該物料經過微生物發酵作為發酵飼料,是處理該類廢料的另一種途徑,該類物料有以下特點:
(1)為避免抗生素活性成分大量進入自然環境,國家有關政策要求生產抗生素類藥物和生物工程類藥物產生的菌絲廢渣,應按危險廢物處置。所以,將該物料進行接種、發酵前必須經過嚴格的滅活程序,將原微生物進行滅活。
(2)物料中還有少量抗生素,影響微生物發酵效率,在發酵前應對抗生素進行降解,進行解抗處理。
(3)物料一般為微生物的菌絲體,微生物蛋白質含量高,但其纖維含量也高,不易被牲畜消化吸收。
(4)物料水分高,一般可達60%~70%,且黏性大,不便輸送處理,一般采用和其它物料一起發酵。
這類物料經過發酵后,有以下優點:
(1)變廢為寶,提高經濟效益,該類物料本身是危險廢料,需要無害化處理,再經過微生物發酵成發酵飼料,提高了經濟效益。
(2)擴大蛋白質來源,提高廢料的經濟價值。
(3)發酵后將難以消化的大分子物質降解,有利于牲畜的消化利用。
4果蔬加工廠的下腳料及植物的根、莖、葉
在果蔬加工過程中,往往產生大量下腳料,如風落果、不合格果以及大量的果皮、果核、種子、葉、莖、花、根等,這物料水分高、成分復雜。通常被當作垃圾扔掉,既影響環境衛生,又造成了巨大浪費。翟羽佳等以葡萄皮渣為主要原料,添加產朊假絲酵母菌和嗜酸乳桿菌發酵制備生物飼料,結果表明,在產朊假絲酵母菌與嗜酸乳桿菌最佳接種比例為1.5∶1.0,接種量為10.0%;固體培養基配方為:葡萄皮渣75%,輔料25%(玉米∶麩皮=1∶1),尿素1.5%,硫酸銨1.5%,硫酸鎂0.4%,磷酸二氫鉀1.5%;發酵料投放量100g/(500mL),料水比1.0∶1.0,自然條件下pH值,32℃發酵72h條件下,發酵終產物的真蛋白質量分數為14.45%(干基),比發酵前提高4.35%。
5畜禽屠宰場和魚蝦加工廠的下腳料
主要是指不能食用的內臟、刺、骨、血等。這些物料一般水分比較高,蛋白質含量也較高。經過發酵后,不易消化吸收的蛋白質分解成易消化小肽與氨基酸,不易被消化吸收的骨、刺等變成容易被消化吸收的有機鈣、磷及微量元素。同時在發酵過程中也產生誘食類芳香物質,可刺激動物的采食量。劉喚明等在羅非魚下腳料中接種枯草芽孢桿菌發酵制備蛋白肽,結果表明,在羅非魚下腳料添加量13.8%、發酵溫度為34℃、裝載量為48.6mL/(250mL)條件下,羅非魚下腳料蛋白質的水解度高達33.12%,蛋白肽中低聚肽的質量分數高達74.058%。
6薯渣和豆渣
薯渣(包括馬鈴薯、紅薯和木薯)以及豆渣,這些物料一般水分比較高,蛋白質含量低,過去這些物料有的烘干后直接作為飼料的原料,有的作為有機肥使用,有的被當作垃圾扔掉了。
薯渣的主要成分是淀粉和纖維素,少量的蛋白質,養殖戶把這些渣與一些飼料混合來煮熟后喂豬,營養消化吸收率低,且豬不愛吃,生長緩慢,毛長,得不償失。特別是許多養殖戶對這些濕渣不會貯存,只是堆積在外面用薄膜簡單蓋一下,木薯渣在一兩天內就變成黃色、黑色(黃曲霉素污染),動物食后經常引起中毒。這些渣價格低廉,來源廣,如經過科學地發酵處理,再搭配適量的蛋白質飼料和微量元素,用來喂豬(或反芻動物),則可以降低成本,提高經濟效益。周芳等以馬鈴薯渣為主要原料,在培養基水分150%,糖化時間30min;糖化溫度30℃,發酵時間42h,發酵溫度30℃,酶添加量4%條件下,發酵產品中粗蛋白質和真蛋白質含量較發酵前分別提高了180.28%和156.19%。
7結 論
通過發酵處理的飼料不僅可改善飼料營養吸收水平,降解飼料原料中可能存在的毒素,還能大大減少抗生素等藥物類添加劑的使用,改善動物健康水平,從而提高生豬等產品的食品安全性。而且原料來源廣泛,具有很好的應用前景。
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