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发酵饲料工艺技术的影响因素
作者:市畜牧兽医局 来源: 更新时间:2018-8-2 10:36:07

导读

  近年来,随着人们生活水平以及消费水准的提高,肉类产品的质量及产量问题引起人们的广泛关注。肉类产品的质量安全,以及由于人均耕地面积减少所引起的人畜争粮而导致的肉类产品供应紧张等问题都亟需解决。因此充分有效地开发利用各种可利用的资源作为饲料原料,优化饲料的加工工艺和技术,大力发展发酵饲料已成为畜牧业的近期研究热点,被认为具有广泛的发展前景,以期实现饲料利用率和粮食转化率的不断提高。

  发酵技术在饲料生产中的普遍应用对于提高饲粮的质量和产量具有重要的意义。为了进一步推进发酵技术在饲料生产中的广泛应用,使其工艺技术更为完善,须对发酵过程中的相关技术条件进行控制和优化。发酵体系的温度、pH、水分含量、发酵时间、接种量等都是需要进一步优化的关键控制参数。

  1温度

  将菌体在适宜的温度范围内培养可使其进行正常的生长代谢活动,温度过高或者过低都可能会影响菌体正常的生长代谢活动。温度过高,可能会引起微生物过快的生长,发酵体系中的营养物质被过多的消耗,使得发酵不能正常进行。太低的温度,则可能会引起菌体生长过慢,会导致发酵产量降低。

  已有大量的试验对于饲料发酵过程中的温度控制进行探究和讨论。顾斌在利用枯草芽孢杆菌和白地霉复合菌种对菜籽粕进行固态发酵生产多肽时,发现过低的温度影响枯草芽孢杆菌的正常生长,过高的温度影响白地霉的正常生长,适宜的温度范围内最有利于多肽的形成,因此确定最适温度为32~34℃。王园在利用复合菌对豆粕进行固态发酵时,发现当温度为40℃时,所发酵的豆粕样品中乳酸含量最高,大豆蛋白水解程度最高;而当温度高于40℃时,出现"烧曲"现象,豆粕样品的颜色呈现褐色。张翠绵等利用复合菌对玉米秸秆粉进行发酵时,同样发现随着温度的升高,发酵体系的微生物逐渐增多,pH呈现下降趋势,但当温度升至30℃以上时,菌体数有所下降,同时适宜的环境温度也可以有效地使发酵周期缩短。李龙利用复合益生菌,对以一定比例混合的菜籽粕、玉米、小麦粉和豆粕进行固态发酵时,发现随着温度的升高,乳酸菌的菌体数同样表现出升高的趋势,pH则相应降低。与温度较低时相比,温度适宜时饲料的颜色、气味、质地更为良好,最终确定发酵适宜温度为35℃。

  发酵温度会对微生物的正常生长代谢以及酶的活性产生影响,适宜的发酵温度可以有效地提高发酵产量。因此,在饲料发酵时,需要控制体系的温度,避免其过高或者过低。

  2pH

  发酵体系的pH同样会对发酵产生一定的作用。在饲料进行发酵的过程中,pH会影响酶的活性。同时,由于pH会影响某些中间代谢产物的解离,进而会抑制发酵产物的形成。

  冯镇等在不同pH条件下培养乳酸球菌,发现控制发酵体系pH为6.0时,菌体的发酵活力表现为最高。汤小朋等在利用黑曲霉对木薯渣进行固态发酵时,将pH控制在3~4之间,可以保证羧甲基纤维素酶的活性显著高于其他pH处理组,且粗蛋白质含量也同时显著高于其他pH处理组。孙林在利用微生物对菜籽粕进行固态发酵时,发现过低的pH抑制了各种菌体的生长,阻碍了发酵的正常进行,最终确定该复合菌种在pH为6.0时对菜籽粕进行发酵,发酵效果最好。

  因此,在发酵体系中适宜的pH更有利于菌体进行正常的生长代谢,保持较高的发酵活力,使发酵高效率的进行,从而提高发酵产量。

  3含水量

  大量的试验证明水分的含量同样也是影响发酵效果的一个主要因素。水含量过低或者过高都会对发酵的正常进行产生影响。

  胡瑞等利用优化复合益生菌发酵豆粕时,随着水分的含量不断增加,发酵体系中的温度、pH和真蛋白的含量均呈现递增趋势。林标声等进行常规饲料的密封发酵,发现物料的含水量越高,则菌株生长越快,发酵效果越好。周梦佳等利用乳酸杆菌对基础饲料进行固态发酵,研究结果表明水分过高或过低均不利于pH的降低,随着水分的含量不断升高,发酵饲料的干物质回收率逐渐降低。刘强等在进行菜籽粕的发酵试验时,随水分含量的升高,pH逐渐下降。赵华等'在进行甘薯渣的固态发酵时,发现当水料比为1.3:1时,发酵效果最好。

  因此在发酵过程中,如果含水量过低不能满足微生物的需求,会使微生物对营养物质的摄入受到抑制,微生物的生长代谢不能正常进行。而过多的水,可能会使基质的通透性变差,影响通气,同样会抑制微生物的生长,同时由于水分过多,可能会使烘干成本增高,也增加了被杂菌污染的可能性。因此在发酵过程中合理地控制水分的含量,避免过高或者过低,可以有效地保证发酵的进行。

  4发酵时间

  发酵时间指发酵从开始到结束的时间。发酵时间同样在发酵过程中需要良好的控制,过长或者过短的发酵时间都是不可取的。

  高爱琴等在豆粕饲料的发酵试验中发现,发酵进行至第6天后,由于豆粕中的蛋白质、纤维素等已经被大量降解,底物浓度下降,使得其水解速度趋于缓慢;同时由于非淀粉多糖被降解产生大量的酸,微生物的正常生长代谢也受到影响。张沛等利用稻壳粉进行固态发酵生产蛋白质饲料时,发现第3天到第4天时,蛋白质含量增加的幅度最大,第5天时,蛋白质含量达到最大值,第5天后,蛋白质含量出现下降趋势,这可能与菌种进入衰亡期出现自溶现象有关,同时营养物质的消耗可能也会抑制蛋白质的形成。孙林等在利用混合菌种对菜籽粕进行发酵时,发酵第24~48 h为混合菌种发酵活动的最活跃时期,此后硫甙、单宁等抗营养因子含量降低趋势逐渐趋于缓慢。

  在发酵过程中,发酵前期的底物饲料含有充足的微生物发酵所需营养物质,微生物可以充分地利用所提供的营养物质,生长旺盛,如果过早的结束发酵,会使发酵产量降低;但当发酵时间过长,发酵体系中的大部分营养被消耗,使得微生物的生长速度趋于缓慢,微生物还可能出现自噬现象,发酵成本也因此提高,因此确定适宜的发酵时间,对于实现高发酵产量有重要的作用。

  5接种量

  在发酵过程中,过大的发酵微生物接种量可能会引起氧气消耗量增加,导致氧气供应相对不足,影响微生物的正常生长代谢,同时也会造成物料的浪费。而过小的接种量可能会使微生物生长缓慢,使发酵效率降低。

  许云贺等利用枯草芽孢杆菌固态发酵豆粕,接种量变大,菌株对蛋白质的水解能力则也表现出增强。祁宏山等在进行混菌固态发酵玉米秸秆的研究中,发现接种量为8%时,所得到的发酵产物的产量最高。严鹤松在利用黑曲霉发酵豆粕的试验中,发现发酵产物中蛋白质随接种量的升高而逐渐升高,但是接种量增至1%,其蛋白质产量趋于饱和。

  因此太小的接种量,会使发酵周期延长,发酵效率降低;接种量过大,所生成的过多产物可能会对发酵体系中微生物的正常生长代谢产生抑制作用,使发酵提前结束。

  6其他

  关于优化发酵工艺技术的参数除上述几点之外,还存在底物饲料粒度、发酵菌株配比、菌体密度、通气量等许多其他影响因素。在进行固态发酵的过程中,底物饲料粒度小,可以使其与原料的接触面积增大,但是粒度过小,易出现结团现象,不利于传热,影响微生物的正常生长,因此底物饲料粒度的大小也可能会影响发酵的效果。祁宏山等在进行复合菌固态发酵玉米秸秆的研究中发现,不同菌种之间的配比以及固态培养基的原料比,均对所得到的发酵产物产生影响。Kim等发现在液体发酵过程中,菌体密度随着发酵体系中的通气量的增加而增加。张沛等在利用稻壳粉固态发酵生产蛋白质饲料时,发现尿素的添加可使稻壳粉中的蛋白质含量增加,对发酵结果产生显著的影响。乔力在进行豆粕的固态发酵试验中发现,添加适量的玉米粉对发酵效果有改善作用,这可能与玉米粉促进发酵体系中微生物的生长代谢有关。

  7发酵饲料的应用前景

  随着发酵技术越来越成熟,发酵将被越来越广泛地应用在猪饲料与饲养的生产实践中。生长育肥猪饲喂发酵饲料后,日增重以及日采食量均有提高。赵正兴利用发酵饲料饲喂育肥猪,发现日增重以及饲料报酬均有所提高,同时发酵饲料对猪肉质的改善有明显的作用。魏金涛等利用发酵饲料饲喂断奶仔猪后,发现仔猪的生长性能有所提高,同时由于断奶所引起的应激有所缓解。大量试验研究证明,发酵饲料在实际养猪生产中表现出良好的效果,尤其在断奶仔猪和育肥猪饲养过程中效果显著。

  虽然发酵技术在饲料生产中的应用仍存在一些问题,相关工艺的优化仍需要进行大量的探索,但是发酵饲料已表现出巨大的发展前景。可以根据发酵工艺的关键点,针对不同的菌种、底物饲料以及不同生长阶段的猪确立更为详细有效的发酵工艺方案。随着科学技术的不断发展,发酵技术的不断成熟,发酵饲料的工艺体系将会越来越完善,而这必将对猪业的高效可持续发展产生巨大的意义。

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  参考文献略

  责编:马维军;审阅:刘晶晶博士

  来源:猪业科学;作者:王剑,曹云鹤,陆文清,王春林

    信息来源:中国饲料行业信息网

   

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