乳酸菌在固態(tài)發(fā)酵飼料中的應(yīng)用,99多功能飼料發(fā)酵劑是典型代表產(chǎn)品之一
發(fā)酵飼料是指在人工控制條件下,通過微生物自身的代謝活動(dòng),將植物性、動(dòng)物性和礦物性物質(zhì)中的抗?fàn)I養(yǎng)因子分解或轉(zhuǎn)化,產(chǎn)生易被畜禽采食、消化、吸收且無毒害作用的飼料。發(fā)酵料適口性好,有酸香風(fēng)味,富含益生菌,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,易消化,具有抗生素替代潛力。就其含水量可分為液體發(fā)酵飼料和固態(tài)發(fā)酵飼料,固態(tài)發(fā)酵飼料相對(duì)于液體發(fā)酵飼料,因其具有技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、廢水廢渣少、易處理等特點(diǎn)而備受關(guān)注。固態(tài)發(fā)酵飼料常選用的益生菌菌種有乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌和小型絲狀真菌等。國(guó)內(nèi)開發(fā)和利用的益生菌主要是乳酸菌類。乳酸菌是一類革蘭氏陽性細(xì)菌,無芽孢,桿菌或球菌,兼性需氧或嚴(yán)格厭氧條件下生長(zhǎng),能利用碳水化合物進(jìn)行發(fā)酵,主要產(chǎn)生乳酸。乳酸菌存在于人和動(dòng)物體內(nèi),屬于長(zhǎng)期定植的正常菌群,更是消化道內(nèi)分布較為廣泛的優(yōu)勢(shì)菌群(吳振強(qiáng),2006)。本文概述了乳酸菌的代謝產(chǎn)酸抑菌特性、乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料的變化、優(yōu)勢(shì)及在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用前景與注意事項(xiàng)。 乳酸菌(Lactic acid bacteria)是一類能利用碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的革蘭氏陽性菌的總稱,主要包括乳酸桿菌屬、鏈球菌屬、腸球菌屬、乳球菌屬、雙歧桿菌屬和明串珠球菌屬。乳酸菌安全無毒,無致病性、致癌性,已在世界范圍內(nèi)被公認(rèn)為“Generally Recognized as Safe (GRAS)”等級(jí)的食品微生物(Widyastuti 等,2014)。 乳酸菌的代謝類型主要有糖酵解途徑(EMP)和磷酸戊糖途徑(HMP)。乳酸菌可以通過糖酵解途徑的產(chǎn)物丙酮酸進(jìn)行同型乳酸發(fā)酵, 主要發(fā)酵產(chǎn)物為乳酸。能進(jìn)行同型乳酸發(fā)酵的乳酸菌有植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、嗜熱鏈球菌和干酪乳桿菌等。乳酸菌由葡萄糖經(jīng)磷酸戊糖途徑發(fā)酵產(chǎn)生乳酸、乙醇、乙酸和CO2等多種產(chǎn)物的發(fā)酵稱為異型乳酸發(fā)酵。能進(jìn)行異型乳酸發(fā)酵的乳酸菌有發(fā)酵乳桿菌、短乳桿菌、腸膜明串珠菌和雙歧桿菌等。固態(tài)發(fā)酵飼料過程中,乳酸菌急劇增殖,乳酸大量產(chǎn)生,體系pH 迅速降低,其他細(xì)菌的活動(dòng)受到抑制, 從而減少貯藏過程中干物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失。乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料產(chǎn)酸條件非常重要,可直接影響發(fā)酵周期與發(fā)酵飼料的品質(zhì)。李慧芬等(2015)用單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn),對(duì)植物乳桿菌固態(tài)發(fā)酵豆粕產(chǎn)L-乳酸的條件進(jìn)行了優(yōu)化,最終確定影響植物乳桿菌發(fā)酵豆粕產(chǎn)L-乳酸各因素的主次順序?yàn)椋毫纤?gt;發(fā)酵溫度>初始pH>接種量,最優(yōu)發(fā)酵工藝條件為:乳酸菌接種量2%,料水比1∶0.6,發(fā)酵溫度42 ℃,初始pH 6 。張可可等(2017)利用Plackett-Burman 優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì),對(duì)干酪乳桿菌XJL 發(fā)酵廢棄煙梗產(chǎn)L-乳酸的條件進(jìn)行優(yōu)化,發(fā)酵時(shí)間為24 h 和42 h 時(shí), L-乳酸的最高產(chǎn)率分別為307.5 g/kg 和315.0 g/kg, 試驗(yàn)確定發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)L-乳酸產(chǎn)率無顯著影響, 而營(yíng)養(yǎng)添加物能夠提高L-乳酸的產(chǎn)量。 某些乳酸菌代謝除了乳酸等有機(jī)酸, 還可產(chǎn)生一些具有抑菌或殺菌作用的細(xì)菌素, 其在食品防腐保鮮中起重要作用, 并且對(duì)食品的風(fēng)味和組織狀態(tài)有較好的效果(劉穩(wěn)等, 1996)。林勇等(2008) 研究表明,L1 菌株代謝產(chǎn)物對(duì)K88 和O138 存活具有很強(qiáng)的抑制作用。楊亞晉等(2017)研究表明, 日糧中添加植物乳桿菌和土霉素均可改善沙門氏菌感染蛋雞的生產(chǎn)性能, 降低雞蛋和糞中沙門氏菌含量,提高家禽抗感染能力。植物乳桿菌具有無污染、無殘留的特點(diǎn),可作為家禽養(yǎng)殖中理想的抗生素替代品。 2.1 飼料營(yíng)養(yǎng)特性發(fā)生變化 乳酸菌發(fā)酵固態(tài)飼料可將一些大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、多糖、脂肪等)不斷降解,產(chǎn)生有利于動(dòng)物消化吸收的物質(zhì)。章世元等(2009)利用微生物發(fā)酵普通豆粕,其粗蛋白質(zhì)含量提高20.69%,粗纖維下降43.73%,消化能由13.18 MJ/kg 提高到15.69 MJ/kg。飼料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵,還可產(chǎn)生一些有機(jī)酸、多肽、游離氨基酸、維生素、功能性生物活性肽及未知生長(zhǎng)因子等,從而提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。發(fā)酵飼料的特殊酸香味兒,還可提高適口性,增進(jìn)動(dòng)物食欲,有利于采食量等生長(zhǎng)指標(biāo)提升。 2.2 產(chǎn)生大量的益生性物質(zhì) 固態(tài)發(fā)酵飼料過程中,接種的乳酸菌大量繁殖,菌體本身是益生性蛋白,另外,還可產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物,如乳酸等有機(jī)酸,乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸,其可作為能量補(bǔ)給動(dòng)物生長(zhǎng)。Kiyoshi 等(2010)采用植物乳桿菌接種發(fā)酵液體飼料,接種后18 h ,pH 降低至3.93,乳酸含量237.4 mmol/g,乙酸含量32.0 mmol/g。 2.3 抑菌能力與抑菌物質(zhì) 在固態(tài)發(fā)酵過程中,乳酸菌可迅速降低體系pH,而霉菌、腐敗菌等雜菌的生長(zhǎng)適宜pH 多在6 以上, 由此可抑制雜菌生長(zhǎng),有效降低產(chǎn)品揮發(fā)性鹽基氮含量,降低氧化酸敗可能性。發(fā)酵飼料中含有大量益生菌,隨飼料顆粒進(jìn)入動(dòng)物腸道后,會(huì)在腸道內(nèi)定植,通過調(diào)節(jié)機(jī)體胃腸道微生態(tài)區(qū)系和產(chǎn)生一些細(xì)菌素及有機(jī)酸,抑制腸道中的致病菌(Wang 等, 2005)。乳酸菌產(chǎn)生的細(xì)菌素是一類具有活性的多肽或蛋白質(zhì),大部分細(xì)菌素對(duì)近緣關(guān)系的細(xì)菌有抑制作用,少數(shù)細(xì)菌素抑菌譜很廣。乳酸菌素、苯乳酸等天然抑菌物質(zhì),可抑制大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等多種有害菌; 發(fā)酵飼料內(nèi)的有機(jī)酸可降低腸道pH,改變腸道菌群生長(zhǎng)環(huán)境,起到間接的抑菌作用。 3.1 安全環(huán)保 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料pH 較低不適合雜菌生長(zhǎng),且富含細(xì)菌素等天然抑菌物質(zhì),發(fā)酵過程污染幾率非常小。固態(tài)發(fā)酵的物質(zhì)完全被利用,幾乎無廢水廢氣廢渣,無污染,零排放,綠色環(huán)保。 3.2 工藝簡(jiǎn)單 國(guó)內(nèi)固態(tài)發(fā)酵飼料的生產(chǎn)普遍采用發(fā)酵密封袋技術(shù), 這種移動(dòng)發(fā)酵技術(shù)突破了傳統(tǒng)發(fā)酵飼料生產(chǎn)中出現(xiàn)的設(shè)備技術(shù)壁壘。乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料的基本步驟多為物料混合后接種乳酸菌, 然后密封壓實(shí), 特定環(huán)境內(nèi)發(fā)酵一定時(shí)間,然后對(duì)物料進(jìn)行烘干粉碎等處理,工藝簡(jiǎn)單,易于操作。 3.3 原料多樣 乳酸菌可發(fā)酵多種固態(tài)飼料或飼料廢料,如植物餅粕、糠麩糟渣、芯皮殼秸、漿胚粉桿等,不管是蛋白類還是纖維類原料,都可發(fā)酵。 3.4 滅菌可選 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵的基質(zhì), 可滅菌,也可不滅菌。若基質(zhì)滅菌,接種乳酸菌為純?nèi)樗峋l(fā)酵飼料,產(chǎn)物純正無雜質(zhì);若基質(zhì)不滅菌,原料本身的菌利用殘余空氣繁殖,消耗體系能量,會(huì)促進(jìn)蛋白等一些指標(biāo)提升,當(dāng)氧氣較少時(shí),乳酸菌逐漸接力生長(zhǎng)并大量繁殖, 并通過產(chǎn)酸改變體系pH 環(huán)境,抑制雜菌生長(zhǎng)。 3.5 降本增效 發(fā)酵飼料中富含益生性乳酸菌,其進(jìn)入動(dòng)物腸道后,可調(diào)節(jié)腸道區(qū)系微生態(tài)環(huán)境,增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體免疫力,提高成活率與養(yǎng)殖效益。發(fā)酵飼料的飼喂可降低飼養(yǎng)成本、促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)集約化、規(guī)?;陌l(fā)展,加強(qiáng)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和生存力。 飼料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后, 淀粉和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化成葡萄糖、氨基酸和肽類等小分子物質(zhì),縮短了消化、轉(zhuǎn)化反應(yīng)鏈,使各種有效成分能迅速、高效地被吸收利用,在采食量增加的同時(shí),飼料轉(zhuǎn)化效率也得到提高。發(fā)酵飼料中的乳酸菌,通過黏附作用對(duì)胃腸壁細(xì)胞實(shí)行屏障保護(hù), 可有效減少病原菌與胃腸壁細(xì)胞接觸的機(jī)會(huì), 競(jìng)爭(zhēng)性的抑制病原微生物的生長(zhǎng)。同時(shí),發(fā)酵飼料中的有機(jī)酸能降低腸道pH, 改善消化系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)境,從而抑制病原菌的生長(zhǎng)和繁殖, 減少腸道腹瀉疾病的發(fā)生。有的乳酸菌還能充當(dāng)免疫激活劑, 刺激胃腸道相應(yīng)免疫器官、組織和細(xì)胞的生長(zhǎng),提高巨噬細(xì)胞的活性,增強(qiáng)動(dòng)物自身抗體機(jī)能,從而增強(qiáng)動(dòng)物免疫力。 4.1 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料在畜禽動(dòng)物中的應(yīng)用 大量研究表明, 飼用發(fā)酵飼料可以顯著提高畜禽動(dòng)物的生產(chǎn)性能、養(yǎng)分表觀消化率與免疫性能。劉金萍等(2004)研究表明,植物乳桿菌A6 發(fā)酵飼料能顯著提高斷奶仔豬的生產(chǎn)性能, 有提高斷奶仔豬細(xì)胞免疫水平和小腸絨毛長(zhǎng)度的趨勢(shì),能在一定程度上改善腸道微生物環(huán)境。趙圣振等(2015)研究表明,添加0.6%的發(fā)酵黃芪組較抗生素對(duì)照組相比, 仔豬采食量和日增重分別提高了12.2%(P < 0.05)、19.8%(P < 0.05), 料肉比降低了6.2%(P < 0.05),IgG 和IgA 分別提高了30.2%(P < 0.05)和22.1%(P < 0.05)。趙臣(2017)研究嗜酸乳桿菌發(fā)酵飼料及其對(duì)母豬健康和繁殖性能的影響,結(jié)果表明,與對(duì)照組相比,母豬日糧中添加固態(tài)發(fā)酵飼料,使仔豬出生成活率、斷奶成活率和仔豬平均日增重分別提高了2.60%、9.20%和9.10%,仔豬腹瀉率降低53.24%,哺乳母豬平均日采食量提高了13.79%, 哺乳母豬血清中IgG 含量提高7.58%,初乳中蛋白質(zhì)、總固形物、IgA 和IgM 含量分別提高18.08% 、1.30% 、4.06% 和5.61%,鮮糞中乳酸菌數(shù)量由7.59 lg cfu/g 提高到9.04 lg cfu/g。徐基利等(2010)研究表明,日糧中添加1.0%乳酸菌制劑能顯著提高1 ~ 4 周齡肉仔雞的平均日增重,降低料肉比(P < 0.05);添加1.0%乳酸菌制劑能顯著增加盲腸內(nèi)乳酸菌的數(shù)量(P < 0.05), 有效抑制盲腸內(nèi)大腸桿菌的繁殖(P < 0.05)。王永強(qiáng)等(2017)研究嗜酸乳桿菌發(fā)酵棉籽粕對(duì)黃羽肉雞肌肉營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味特性的影響,結(jié)果表明,飼糧中添加發(fā)酵棉籽粕可以改善黃羽肉雞肌肉的風(fēng)味特性, 并且按6%或9%比例添加效果較好。張曉羊等(2017)研究表明,日糧中添加發(fā)酵棉籽粕可以顯著增強(qiáng)黃羽肉雞的免疫功能和抗氧化性能,嗜酸乳桿菌對(duì)黃羽肉雞的免疫功能和抗氧化性能有一定的促進(jìn)作用,但效果不顯著。 4.2 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料在反芻動(dòng)物中的應(yīng)用 乳酸菌發(fā)酵飼料可改善飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值, 提高牲畜的營(yíng)養(yǎng)吸收與生長(zhǎng)性能,而且對(duì)奶品質(zhì)、肉質(zhì)品質(zhì)都有直接的影響。孟慶翔等(1999)研究表明,用微生物處理的小麥秸飼喂生長(zhǎng)育肥牛, 肉牛秸稈采食量、日增重和飼料轉(zhuǎn)化率分別提高19.4%、22.9%、9.6%, 并使其單位增重的飼料成本降低13.9%。朱越等(2010)用蘋果渣青貯料替代50%的玉米青貯料飼喂奶山羊, 研究其對(duì)奶山羊產(chǎn)奶量的影響,結(jié)果表明,試驗(yàn)組奶山羊的采食量和產(chǎn)奶量均高于對(duì)照組, 其差異隨飼喂時(shí)間的推移而增加,飼喂蘋果渣青貯料能夠使羊奶乳脂率、干物質(zhì)含量增加,但差異不顯著(P > 0.05),對(duì)奶山羊血液生化指標(biāo)無顯著影響(P > 0.05)。 4.3 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料在水產(chǎn)動(dòng)物中的應(yīng)用 發(fā)酵飼料富含微生物菌體蛋白、小肽類氨基酸、活性益生菌等物質(zhì), 用其取代水產(chǎn)動(dòng)物苗種的部分餌料,更容易被吸收,提高能蛋比,減輕肝臟負(fù)擔(dān),促進(jìn)消化吸收,防控腸炎。發(fā)酵料香味更獨(dú)特,有誘食作用,適口性好,能促進(jìn)對(duì)蝦攝食,既有利于對(duì)蝦生長(zhǎng),也降低了飼料成本。王天神(2012)研究表明, 適量的生物發(fā)酵濃縮飼料可提高克氏原螯蝦的生長(zhǎng)性能, 生物發(fā)酵飼料中的益生菌能夠優(yōu)化腸道中的微生物菌群,提高消化酶活性,從而使餌料的利用率得到提高, 并促進(jìn)了機(jī)體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的沉積。此外,生物發(fā)酵飼料能提高克氏原螯蝦的非特異性免疫和抗病能力,而生長(zhǎng)性能、消化酶及免疫酶指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果表明, 生物發(fā)酵飼料的適宜添加量為25% ~ 35%。 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料,富含乳酸菌、有機(jī)酸、天然抑菌物質(zhì)與酸香風(fēng)味物質(zhì),體外發(fā)酵無污染、低成本、低風(fēng)險(xiǎn),體內(nèi)應(yīng)用有利于動(dòng)物采食消化吸收, 益生菌的定植與有機(jī)酸的調(diào)節(jié)可抑制有害菌的生長(zhǎng),提高機(jī)體免疫性能。 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料需注意事項(xiàng): (1) 乳酸菌的篩選應(yīng)注重動(dòng)物源乳酸菌的篩選,提高菌株的原位定植能力, 還要高度注重菌株安全性,選擇《飼料添加劑品種目錄》允許的安全菌株; (2)乳酸桿菌特別容易失活,應(yīng)妥善保存現(xiàn)有高效菌株,并注重篩選新的、穩(wěn)定性好的菌株; (3)固態(tài)發(fā)酵飼料的原料多樣,發(fā)酵基質(zhì)成分通常較為復(fù)雜多變,發(fā)酵質(zhì)量穩(wěn)定性差,應(yīng)注重原料來源的穩(wěn)定性、均一性,做好固態(tài)發(fā)酵過程的質(zhì)量控制; (4)固態(tài)發(fā)酵的料水比、發(fā)酵溫度、環(huán)境濕度、氧氣含量等參數(shù),需詳細(xì)研究,以提高發(fā)酵效率,保持品質(zhì)穩(wěn)定。1乳酸菌概述
2乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料的變化
3乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料的優(yōu)勢(shì)
4乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用
5乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料的應(yīng)用前景與注意事項(xiàng)
99多功能飼料發(fā)酵劑——固態(tài)飼料發(fā)酵劑中的佼佼者,更輕易成功、效果更好的生物飼料發(fā)酵劑,簡(jiǎn)單好用的中草藥發(fā)酵劑
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