豬用固態發酵飼料的生產與應用之第二章：生產菌種的制備

2021-04-22 11:11:53 點擊：

摘要：發酵飼料的生產與應用是近年來生豬養殖行業很熱門的話題，從2000年開始，國內外很多研究機構、飼料生產企業和大型養殖場都在進行這方面的探索、研究，目前已經有很多可以應用的成熟技術。本人及課題組的成員，從2003年開始，在李德發先生的引導和大力支持下，在豬用發酵飼料方面進行了十多年的研究與推廣應用工作。期間既有成功的喜悅，也有失敗的教訓。為了敘述方便，筆者從發酵原料的選擇與配伍、生產菌種的制備、物料的接種、發酵方式和成熟發酵料的應用五個方面展開論述。

生產菌種的制備

有關微生物發酵飼料生產菌種的問題，如果詳細展開，可以寫幾本書。在這里只簡要介紹與生產實際相關的幾個要點：菌種的選擇、菌種的培養和保存。在機理方面不做深度的展開和討論。

1、菌種的選擇

安全性和有效性是選擇菌種的二個基本原則。

針對發酵飼料來說，菌種的安全性是指應該同時滿足以下三個要求：不能產生有毒有害物質、不能破壞動物腸道微生物固有的平衡、不能對自然界的生態環境有損害。

相對而言，有效性就可以寬松一些，只要能滿足以下要求之一就可以了：提升動物的健康水平、提升飼料的消化吸收效率、改善養殖場的衛生環境。

目前，常用的發酵飼料生產菌種主要是三大類：乳酸菌、酵母菌和芽孢桿菌（主要是枯草芽孢桿菌）。根據乳酸的代謝類型，可以把乳酸菌分成以下四種型式：同型乳酸發酵、異型乳酸發酵、兼性乳酸發酵和雙歧桿菌乳酸發酵。從糖代謝的轉化效率和實用性分析，選擇同型乳酸發酵的乳酸菌（基本都是腸球菌和鏈球菌）是比較合適的，在厭氧條件下，可發酵性六碳糖幾乎全部轉化成乳酸，轉化率幾乎達到100%，產熱量也很低，而且耐溫性、抗逆性也明顯優于桿狀乳酸菌（桿狀乳酸菌大部分屬于異型或者兼性乳酸發酵）。

雙歧桿菌的糖酸轉化率也很高，二分子六碳糖轉化成二分子乳酸和三分子乙酸，轉化率也幾乎是100%，發酵產熱量也很低。但是由于生產條件的局限性，在飼料生產企業極難規模化培養，基本沒有實用價值。

在發酵飼料生產中應用的酵母主要有三種：釀造白酒的酵母、釀造啤酒的酵母和烘烤面包的酵母。從誘食性分析，用于釀造白酒的酵母優勢最明顯，烘烤面包的酵母次之，釀造啤酒的酵母最差。但是從提升育肥豬的健康水平進行比較，則釀造啤酒的酵母最有優勢。2009年，我們在河北承德灤平一個養殖場做試驗，用釀造白酒的酵母和屎腸球菌做組合，厭氧發酵生產育肥豬用發酵飼料。濕鮮發酵飼料（含水量在33%左右）在配合飼料中的比例為15%左右（發酵配合飼料占5%、發酵濃縮飼料占10%），都是現配現用。結果發現有三頭育肥豬（體重均在80kg左右）因采食量過大而撐死，其誘食性可見一斑。另外，我們也發現，這類產品不能用于飼喂懷孕母豬，否則可能會引起流產或者仔豬出生后死亡率明顯增加等情況。為了安全起見，我們建議最好選擇用于烘烤面包的酵母作為發酵飼料生產菌。

枯草芽孢桿菌不是發酵飼料必備的生產菌種，這一點與酵母菌和乳酸菌不同。枯草芽孢桿菌可用可不用。使用枯草芽孢桿菌的目的是為了產生抗菌肽（也稱細菌素），殺滅發酵原料中殘留的大腸桿菌、李氏桿菌、金黃色葡萄球菌和沙門氏菌等有害微生物，以確保其安全要求。如果使用常規的飼料原料作為發酵原料，即使只使用酵母菌和乳酸菌組合進行厭氧發酵也足可以保障其安全性。但是如果使用一些雜菌含量很高的非常規飼料原料（主要是含水量很高的農副產品），就有必要使用枯草芽孢桿菌了。

2、菌種的培養

2.1、乳酸菌的培養

乳酸菌的培養是一個大題目，內容極多。但是發酵飼料用乳酸菌的培養就是一個小范圍的題目了。為了敘述方便，并結合生產實際，本人根據自己的經驗，給出以下二種經濟實用的方法。

2.1.1、牛奶培養法

參照酸奶的生產工藝，培養屎腸球菌、糞腸球菌和嗜熱鏈球菌等同型乳酸發酵的乳酸菌。以不含抗生素的牛奶為主要原料，加入等重量的清水，稀釋一倍。在稀釋后的牛奶中加入4.0%的蔗糖（紅糖或者白糖均可），加熱到95-100℃，保持5-10分鐘。然后停止加熱，冷卻到40℃左右，接種種子液（或者純菌粉），接種量不低于1億cfu/ml（接種后的培養液中乳酸菌的含量不低于1億cfu/ml），再分裝到潔凈的發酵桶內，密閉封口，在環境溫度為37-40℃條件下厭氧培養48小時即可成熟。成熟液中乳酸菌的含量一般不低于40億cfu/ml。

需要注意的是采用這種方式使用的牛奶不能含有抗生素。如果牛奶中抗生素的濃度超過5.0ppm，培養注定失敗。1995年左右，我的一個朋友在這個問題上吃了大虧。他用收購奶牛養殖戶的牛奶生產酸奶，只要有其中一戶的牛奶中含有抗生素（抗生素主要用于治療奶牛的乳房炎），就會導致整個混合的牛奶不合格。這種情況延續了近三個月，造成了很大的經濟損失。

2.1.2、豆漿培養法

如果不能確定牛奶中是否含有抗生素，可以用豆漿作為主要原料。雖然最終培養液中乳酸菌的含量大約只有牛奶培養液的一半，但是其安全性有保障。具體方法如下：參照豆漿的生產方法，用30-40℃的溫水寖泡豆粕，溫水的重量是豆粕的6倍左右，寖泡時間為20-24小時。然后磨漿、壓榨、過濾，獲得漿液。在豆漿中加入4.0%的蔗糖，加熱至煮沸，保持5-8分鐘，然后停止加熱，冷卻到40℃左右，接種種子液或者菌粉，接種濃度不低于1億cfu/ml。把接種以后的培養液分裝在潔凈的發酵桶中，密閉封口，在37-40℃條件下厭氧培養48小時即可成熟。

注：如果使用產氣的乳酸菌，需要使用有單向排氣管的發酵桶。

2.2、酵母菌的培養

與乳酸菌不同，酵母菌是好氧培養，培養過程需要通風。考慮到飼用酵母的特殊性，其培養過程不需要類似液態發酵酶制劑、氨基酸那樣嚴格的無菌要求，但是也不能過于粗放。酵母種子液的培養基主要以麥芽汁為主，以增強其活力。大罐培養基通常以糖蜜（甘蔗糖蜜或者甜菜糖蜜都可以）為碳源、銨鹽（尿素或者硫酸銨）為氮源。培養液中的碳氮比在4：1左右，糖濃度在6.0%左右。

大罐培養基采用100℃常壓消毒10-20分鐘就可以了（種子培養基需要110℃高壓滅菌15-20分鐘）。培養基滅菌以后，冷卻到30℃左右，接種種子液，接種比例為5-10%，接種以后培養液中的酵母活菌數不能低于1000萬cfu/ml。接種量越大，大罐后續培養需要的時間就越短。從經濟性考慮，應盡可能加大接種量。

通風維持在0.6-1.0vvm之間（vvm的含義是指在每立方培養液中，每分鐘內，通入的無菌空氣的立方數。）。

進風需要經過適當過濾，無菌要求達到每10立方空氣不超過1個雜菌就可以了，比酶制劑、氨基酸發酵的要求寬松多了。

培養時間在8小時左右，一般不要超過12小時。培養時間越長，菌量越高，但是菌體活力會逐漸下降，而且感染雜菌的概率也會越來越大。

成熟的培養液中酵母菌的數量在3億cfu/ml 左右，培養結束以后需要及時離心、干燥脫水，不然極易失活。經過干燥以后的酵母粉可以在常溫下長期保存（需要抽真空包裝）。發酵飼料酵母的用量比較少，1公斤活性干酵母就足夠10噸發酵飼料的配量。發酵飼料生產企業沒有必要自己生產酵母。采用委托加工的方式是合理經濟的手段，一次訂購1噸活性干酵母粉就足夠發酵飼料廠一年的需求。

2.3、枯草芽孢桿菌的培養

枯草芽孢桿菌是好氧菌，培養過程需要通風。其培養過程各種各樣，有液態發酵，也有固態發酵。目前生產以液態發酵為主。培養基、培養方式很多，很難概括。為了便于理解，以下以我們課題組篩選獲得的枯草芽孢桿菌MA139為例，敘述其培養過程，供各位朋友、同行參考。

大罐發酵培養基的主要成分：葡萄糖4.5%、蛋白胨1.0%、酵母粉0.5%。另外還有硫酸鎂、硫酸亞鐵等少量無機鹽。

種子液的培養基組成與大罐培養基基本一致，但是總體濃度降低50%（即稀釋一倍）。一級種子液采用搖瓶培養，二級種子液采用小罐（200-500升）培養。

培養基采用120℃高溫滅菌，維持20-25分鐘。冷卻到40℃以下可以接種，培養溫度為37℃，通風量在0.3-0.6vvm之間（小罐發酵時通風比要適當加大），培養時間約24小時（種子液的培養時間為16小時）。

成熟的發酵液中枯草芽孢桿菌的活菌量在200-300億cfu/ml之間。培養結束以后，先用離心的方式除去多余的水分，獲得濃縮液，再用板框過濾，進一步擠壓除水。然后加入大約3 倍菌泥重量的麥粉，均勻混合，在60-80℃條件下氣流干燥，最終獲得干燥成品。其含水量不超過10%，活菌含量在2000-3000億cfu/ml之間。枯草芽孢桿菌必須干燥保存。如果有游離水，菌體很容易自溶失活。

生產發酵飼料只需要少量的枯草芽孢桿菌。生產1t發酵飼料只需要配比10g上述的干燥菌粉。與酵母菌粉一樣，枯草芽孢桿菌干粉基本都是委托專業發酵廠做代加工。

(未完待續）

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