饲料发酵工艺的应用研究

2020-11-30暴风

中国动物保健 2020年12期

暴风

（吉林省通榆县草原管理站吉林白城 137200）

微生物发酵饲料是指利用微生物的代谢活动，将一些动物源或植物源的饲料原料中大分子物质或抗营养因子分解和转化的过程，形成有机酸、可溶性多肽等小分子物质，容易被畜禽消化吸收，是一种营养丰富、活菌含量高且无毒害作用的饲料形式，近年来在饲料行业得到了快速发展。早年在饲料发酵上的应用研究主要集中在对饲料进行发酵处理后，饲料具有一定的香味，明显的改善了饲料的适口性，对动物有诱食的作用。现今饲料发酵工艺不断进步，不仅可以针对性的对单种饲料原料进行发酵，同时可以配合菌种和不同的发酵方式达到最优的发酵效果。本文将对目前饲料工业中常见的液态发酵和固态发酵两种发酵方式及常用的发酵菌种进行介绍，旨在为发酵工艺在饲料加工上的应用提供参考。

1 液态发酵工艺

液态发酵工艺是指根据不同的饲料原料，将水与饲料的比例按1：1.5 至1：4 混合，添加适宜发酵环境的微生物，再通过一定时间的发酵处理后，产生的一种pH 相对较低、状态稳定且容易被动物肠道消化吸收的一种饲料。研究表明，液态发酵具备发酵速度快、生产周期短的优点，同时由于液态发酵菌种主要存在于液态环境中，能有效的降低发酵菌种的污染率，其次液态发酵过程中，温度等工艺参数易控制，液态发酵菌种选择限制性小，液体发酵环境可供选择的菌种较多，且有研究指出，液态环境下微生物繁殖的重复性较强[1]。

液态发酵也存在一定的缺点，首先液态发酵会分解饲料中的游离氨基酸，进而产生大量酸性物质和生物胺，容易导致饲料中pH 过低和饲料的适口性下降；液态发酵的产物浓度不稳定，需要进一步研究开发；其次液态发酵配套系统设备昂贵，发酵成本以及能源消耗量较大；同时液态发酵产生的废水废渣较多，处理不当易污染环境。

2 固态发酵工艺

固态发酵工艺是指微生物在没有游离水或者游离水含量可以忽略不计的固态基质上发酵的一种处理方式。通常固态发酵基质的含水量在50%左右，一般固态基质中气态、液态和固态三种形态并存，且多孔性的固态基质中含有水和部分水不溶性物质。有研究指出固态发酵具有培养基含水量少，废水废渣少，发酵后处理方便的优点，同时固态发酵相比液态发酵能源消耗量低，发酵的功能设备相对也比较简易，其次固态发酵的原料多为天然基质或产业废渣等，广泛易得且价格低廉[2]。固态发酵工艺所需设备及技术相对简单，投资较低且固态发酵处理产物产率高，微生物在固态基质中易生长，酶活力高，酶系也相对更加丰富。

同样固态发酵存在发酵菌种限于耐低水活性微生物，菌种的选择性较小的缺点，且固态发酵速度较慢，发酵周期相比液态发酵周期更长。固态发酵基质中，天然原料组成和结构复杂，可能一定程度上会影响发酵的质量。固态发酵的工艺参数相比液态发酵难以测定和控制，且需要劳动量大，工艺操作强度高等[3]。

3 发酵工艺的主要菌种

3.1 乳酸菌

乳酸菌是一种常见的肠道有益菌群，在肠道内能产生有机酸，以及乳酸菌素和各种酶类等活性物质。发酵处理产生的有机酸包括乳酸、乙酸、丙酸和丁酸等，这些酸性物质其本身是一种有益于动物机体的营养物质，同时一定程度上能降低动物肠道p H，对一些病原菌起到抑制作用。发酵产生的乳酸菌素和苯乳酸对肠道中的病原菌也有很好的抑制杀灭作用，使有益微生物在肠道微生态环境竞争中占据优势，促进了动物健康生长发育。

3.2 芽孢杆菌

芽孢杆菌作为一种可以形成芽孢（内生孢子）的杆菌或球菌，对外界不利环境有很强的抵抗力，且分布广泛。芽孢杆菌通过发酵可在动物肠道中产生淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶以及多种非淀粉多糖酶，可以补齐肠道中缺乏的各种酶类，促进动物对营养物质的消化吸收。虽然芽孢杆菌在动物肠道含量相对其他菌种含量较少，但其内生孢子具有很强的抗逆性，可以耐受前肠中高胆盐，以及胃中低pH 的酸性环境，从而顺利到达小肠内定植。由于其为需氧菌，在动物小肠中定植可消耗大量的氧，降低肠道中的氧含量，有利于肠道厌氧益生菌的生长，抑制一些好氧病原菌生长繁殖[4]。目前常用的发酵工艺中应用的芽孢杆菌菌种主要有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌等。

3.3 酵母菌

酵母菌在发酵工艺中的应用最古老也最为广泛，是一种兼性厌氧的单细胞真菌。酵母菌中含有丰富的粗蛋白，其中干酵母中粗蛋白含量可达50%，且分子量较小，易被动物肠道消化吸收，在动物肠道中的利用率可达80%～90%，氨基酸组成平衡性好，而且含有丰富的维生素。同时酵母菌同样含有丰富的酶系统，并且能产生谷胱甘肽等多种活性物质。酵母菌在于动物肠道中虽然含量较低，但其发挥了提供蛋白质、改善消化吸收的作用；同时兼性厌氧的特点营造的肠道环境可以刺激有益菌生长，抑制病原菌的定植，对防治动物消化道系统疾病有重要意义[5]。经酵母菌发酵过的饲料具有独特的香味，具有诱食的效果，同时改善饲料的适口性。目前应用于发酵饲料上的酵母菌主要有啤酒酵母、热带假丝酵母和产阮假丝酵母等。