微生物发酵饲料研究

微生物发酵饲料研究（共9篇）

微生物发酵饲料研究 篇1

摘要：发酵饲料作为近年来的一种新型环保型饲料正逐渐得到人们的认识, 发酵饲料是以微生物、复合酶为生物饲料发酵剂菌种, 将饲料原料转化为微生物菌体蛋白、生物活性小肽类氨基酸、微生物活性益生菌、复合酶制剂为一体生物发酵饲料。本文综述了发酵饲料的分类、来源、优越性及应用。

关键词：发酵饲料,微生物,脱毒

微生物发酵饲料近年来发展迅速。用生物技术特别是微生物发酵技术来开发新型饲料资源、生产蛋白质饲料和新型添加剂越来越受到人们的重视。特别是进人21世纪后, 利用微生物生产的饲料蛋白、酶制剂、氨基酸、维生素、抗生素和益生菌微生物制剂等饲料产品的使用使发酵工程技术在饲料工业中得到了更广泛的应用可以弥补常规饲料中容易缺乏的氨基酸, 而且能使其它粗饲料原料营养成份迅速转化, 达到增强消化吸收利用效果。

1 微生物发酵饲料分类及原料来源

微生物发酵饲料现已应用的十分广泛, 主要分为四大类:第一类是固态发酵饲料, 就是利用微生物的发酵作用来改变饲料原料的理化性状, 或提高消化吸收率、延长贮存时间, 或变废为宝, 将秕壳残渣变为饲料, 或解毒脱毒, 将有毒饼粕转变为无毒、低毒的饲料, 这一类发酵饲料包括青贮、微贮、粗饲料与担子菌发酵、畜微型藻饲料等;第三类是利用现代化的微生物工程, 发酵积累微生物有用的中间代谢产物或特殊代谢产物, 以此生产饲用氨基酸、酶制剂以及抗生素、维生素等;第四类是培养繁殖可以直接饲用的微生物, 制备活菌制剂 (又称微生态制剂、益生素等) 。

最常见的发酵原料主要包括薯类、籽实类、糠麸类、渣粕类 (各种薯渣、玉米渣、脚粉、柑橘渣、甜菜渣、某些草粉等) 、饼粕类 (如棉籽饼、菜籽饼、油茶资饼、蓖麻饼等) , 还有秸杆类、粪便、及动物下脚料等等。

2 微生物发酵饲料常用的菌种及功能

我国微生物资源丰富, 用于发酵工业的微生物主要包括细菌、放线菌、酵母菌和霉菌。饲料工业常用的细菌包括有枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、醋酸杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌等, 其适宜的生长温度是30~37℃, 适宜的p H值为7.0~7.2;常用的放线菌其适宜的生长温度是25~30℃, 适宜的p H值为7.0~7.2;常用的酵母菌包括啤酒酵母、假丝酵母和红酵母, 其适宜的生长温度是24~32℃, 适宜的p H值为3.0~6.0;常用的霉菌包括黑曲霉、米曲霉、白地霉和木霉, 其适宜的生长温度是25~30℃, 适宜的p H值为3.0~6.0。酵母或细菌等单细胞菌类能够产生单细胞蛋白 (SPC) , 多细胞的丝状真菌类能够产生菌体蛋白 (M BP) , 此两者都可用做人和动物的蛋白补充剂, 从而也在很大程度上弥补了我国蛋白饲料短缺的现状。

3 微生物发酵的分类

发酵根据获得产品的不同可分为微生物酶发酵, 微生物菌体发酵, 微生物代谢产物发酵, 微生物的转化发酵, 生物工程细胞的发酵[1]。根据微生物的种类不同可分为厌氧发酵和好氧发酵, 厌氧性发酵在发酵时不需要供给空气, 如乳酸杆菌引起的乳酸发酵梭状芽孢杆菌引起的丙酮、丁醇发酵等;好氧性发酵需要在发酵过程中不断的通入一定量的空气, 如利用黑曲霉进行的柠檬酸发酵, 利用棒状杆菌进行的谷氨酸发酵, 利用黄单胞菌进行的多糖发酵等。根据培养基的不同可分为固体发酵和液体发酵。根据设备分为敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵和深层发酵。

4 微生物发酵的优越性

4.1 发酵脱毒

多数情况下微生物的代谢产物可以降低饲料中毒素含量, 例如甘露聚糖可以有效地降解黄曲霉B1等, 而钟英长教授[2]筛选的曲霉属、串珠霉属等5个菌株能有效的降低发酵绵粕中游离棉酚的含量。

4.2 改变蛋白质的品质

微生物可以分解品质较差的植物性或动物性蛋白质, 合成品质较好的微生物蛋白质, 例如活性肽、寡肽等。

4.3 产生促生长因子

不同的菌种发酵饲料后所产生的促生长因子含量不同, 这些促生长因子主要有有机酸、B族维生素和未知生长因子等等。

4.4 降低粗纤维

一般发酵水平可使发酵基料的粗纤维含量降低12~16个百分点, 增加适口性和消化率。Carlson[3]的研究报道, 发酵后饲料中的植酸磷或无机磷酸盐被降解或析出, 变成了易被动物吸收的游离磷。

5 微生物发酵饲料在畜禽上的应用

5.1 在反刍动物上的应用

赵华[4]等实验结果显示, 试验期间饲喂氨基酸发酵剂发酵饲料的试验组.每头泌乳牛平均日产标准乳21.68kg, 未饲喂发酵饲料的对照组, 每头泌乳牛平均日产标准乳19.47kg, 试验组比对照组提高产奶量l1.4%, 差异极显著 (P

5.2 在猪上的应用

何谦[6]等饲喂发酵饲料后动物肠道中大肠杆菌数下降, 而肠道优势乳酸菌群数目上升。实验还发现发酵后的基础日粮游离磷比发酵前提高了63.5%, 提高了植酸磷的可利用水平, 因而可减少植酸酶, 降低饲料成本。发酵后蛋白质被乳酸菌降解利用, 成为小分子的胨或肽, 更有利于仔猪的消化吸收。Kobashi[7]等对仔猪饲喂液体发酵饲料后发现, 液体发酵饲料会引起肠道内的乳酸菌数目的增加, 这就暗示液体发酵饲料可能减少有害菌。

5.3 在家禽上的应用

在肉鸡日粮中适当添加玉米秸秆粉发酵饲料, 不仅降低了饲料成本, 而且由于减少投药, 改善了肉的品质, 为生产绿色肉鸡产品提供了一个有效途径[8]。朱立国在用发酵饲料对肉鸭的饲养实验中表明, 发酵饲料可以提高适口性、降低料肉比、提高了屠宰性能、降低了饲料成本等等[9]。

5.4 在海产养殖中的应用

对石斑鱼配合饲料中发酵豆粕和豆粕部分替代鱼粉的研究, 结果表明, 在石斑鱼饲料中添加14%发酵豆粕, 其增重率与对照组比较没有显著差异 (P>0.05) , 以后随着豆粕添加量的上升, 增重率显著下降 (P<0.05) [10]。周国忠[11]在鱼饵料中补加35%瘤胃饲料节省精料可观, 这对节粮养鱼有很大的经济饲用价值, 很适于养鱼业推广应用。

6 展望

人们对微生物发酵饲料的逐渐认识, 会慢慢的解决发酵饲料存在的问题, 比如设备简陋、发酵条件差, 发酵原料没有消毒或有的已经霉变, 发酵菌种的污染等等。随着当前饲料行业的蓬勃发展, 饲料逐步向低药低残留发展, 畜禽、水产品也渐渐迈向绿色产业革命, 因此, 生物饲料也必然成为大势所趋。众多学科如分子生物学、微生物学、发酵工程学、仪器科学、自动化科学的发展, 也将使微生物发酵饲料成为一种新型动物能源得到巨大发展, 造福人类。

参考文献

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[11]周国忠.人工瘤胃发酵饲料养鱼试验[J].兽药与饲料添加剂, 1996, 3, 7~9

微生物发酵饲料研究 篇2

生料发酵制备新型蛋白饲料工艺研究

试验以豆粕粉为原料,采用筛选优良的微生物为发酵菌株进行发酵.微生物可将豆粕粉中的大分子蛋白降解成小分子肽.通过双缩脲法测定小肽含量,从而拟定有效的`生料发酵工艺.结果表明,以粘红酵母为发酵菌株,其最适合发酵温度为30℃,发酵坯含水量为50%,厚度为1cm,添加糖蜜量为5%,发酵时间为40～44 h,发酵样品中的小肽含量大约27%,比发酵前提高了约23%.

作 者：何勇锦 谢必峰 作者单位：福建师范大学,生命科学学院,福州,350007刊 名：饲料博览英文刊名：FEED REVIEW年，卷(期)：“”(10)分类号：S816.42 S816.8关键词：豆粕粉 小肽 粘红酵母 双缩脲法

微生物发酵饲料研究 篇3

1 材料与方法

1.1 试验地点和时间

试验于2013年3—5月在贵州省畜牧兽医研究所花溪麦坪试验基地进行。

1.2 试验材料

1.2.1 原料:

风干稻草、食盐、尿素、红糖、复合微量元素、复合维生素等。

1.2.2 秸杆发酵微生物菌剂:

由贵州省畜牧兽医研究所提供, 包括白腐真菌 (phanerochaete chrysosporium) ACCC 40299、嗜酸乳杆菌 (Lactobacillus acidophilus) ACCC 23119、绿色木霉 (Trichoderma viride) AC-CC 30386、枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis) ACCC01854和产朊假丝酵母 (Candida utilis) CGMCC2.1180。

1.3 试验设计

按照水分、发酵时间和0.3%接种量3因素随机分组设计, 将发酵底物分成4组, 具体见表1。

1.4 发酵配方

山羊稻草秸秆微生物饲料配方见表2。

1.5 发酵工艺

稻草预处理→准备发酵液→稻草处理→压块→密封→发酵。

1.5.1 稻草预处理:

准备风干稻草1 500 kg, 用揉丝机将稻草揉碎1~2 cm待用。

1.5.2 准备发酵液:

按每100 kg发酵秸秆0.3 L菌剂的用量准备菌剂。首先将红糖按照各试验组所需量称重溶于已称重的热水中溶解备用。其次按表2添加食盐、尿素、复合微量元素、复合维生素, 制成试验1组、试验2组、试验3组和试验4组活化菌液, 分别混匀待用。最后在上面混匀的4组活化菌液中分别加入0.9 L菌剂混匀制成试验1组、试验2组、试验3组和试验4组试验发酵液。

1.5.3 稻草处理:

稻草和料液按照1∶1. 5的比例, 将料液均匀喷洒在稻草上。含水量控制在65%~70%, 适宜与否的判断标准为用手紧抓一把物料, 指缝见水不滴水, 松手成团为宜。

1.5.4 压块:

将处理好的稻草用打捆机压缩成430 mm×300 mm×200 mm的长方块。

1.5.5 密封:

用120 cm宽的青贮袋密封称重, 保证稻草秸秆发酵微生物菌剂的环境是厌氧环境。

1.5.6 发酵:

密封好的稻草块堆放在通风良好、防雨防潮、防止阳光直射的地方, 自然温度下 (27~20℃) 进行发酵。

1.6 样本采集

样本采集用几何法取样, 分别在发酵第10、20、32 d取样保存, 每次取料后必须立即将口封严, 避免引起饲料变质。

1.7 样本处理

将发酵草样置于60~65℃的恒温干燥箱中烘48 h至恒重, 回潮24 h, 测定初水含量, 全部样本粉碎, 过Φ2 mm筛, 放入样本瓶中备用。

1.8 发酵产物测定及方法

(1) 水分含量测定:参照杨胜 (1999) [8]的方法。 (2) 粗蛋白含量测定:参照文献[9]的方法。 (3) 中性洗涤纤维含量测定:参照文献[10]的方法。

1.9 数据分析处理

利用SAS for Windows 9.1软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 感官鉴别

稻草发酵后色泽呈金黄褐色, 具有醇香味和弱酸味, 拿到手里感到很松散, 且质地柔软湿润。

2.2 水分含量变化

稻草秸秆微生物饲料降解水分含量变化见表3。经过32 d发酵, 试验1组的水分含量提高了14.27%, 试验2组提高了11.14%, 试验3组提高了35.03%, 试验4组提高了26.19%。由此看出试验3组的水分含量变化最为理想, 这可能与稻草发酵过程中, 混合菌剂降解基质产生的水分有关, 随着混合菌剂降解, 基质产生的水分就越多。

注:表中数据为平均值±标准差;同行数据中肩标相同字母者表示差异不显著 (P>0.05) , 肩标不同字母表示差异显著 (P<0.05) 。

2.3 粗蛋白含量变化

稻草秸秆微生物饲料发酵粗蛋白含量变化见表4。经过32 d发酵, 试验3组的粗蛋白含量为8.23%, 提高了32.10%。说明此组混合菌剂对尿素、秸秆中的氮源利用效率最高。粗蛋白质含量的增加为微生物提供氮源, 微生物的活性也会增加, 从而提高稻草微生物秸秆饲料的消化率。

注:表中数据为平均值±标准差;同行数据中肩标相同字母者表示差异不显著 (P>0.05) , 肩标不同字母表示差异显著 (P<0.05) 。

2.3 纤维含量变化

稻草秸秆微生物饲料发酵中性洗涤纤维含量变化见表5, 随着处理密封保存时间的延长, 粗纤维含量呈逐渐减少趋势。经过32 d发酵, 试验3组的中性洗涤纤维含量为52.67%, 中性洗涤纤维降低了25.79%。发酵后的产物中含有大量的铵盐, 铵盐是牛、羊等反刍动物瘤胃微生物的良好营养源。氨本身又是一种碱制剂, 它可以提高粗纤维的利用率, 增加粗纤维秸秆中的氮素。

注:表中数据为平均值±标准差;同行数据中肩标相同字母者表示差异不显著 (P>0.05) , 肩标不同字母表示差异显著 (P<0.05) 。

3 讨论与结论

3.1 稻草微生物秸秆饲料由于多种微生物发酵作用, 酶解了多糖与木质素聚合物的酯键, 增加了秸秆的柔软性和膨胀度, 预排除了某些抑制因子, 使微生物更快地与稻草结合[11], 缩短发酵时间。同时, 发酵过程中产生的短链脂肪酸和菌体蛋白, 有利于瘤胃微生物的生长繁殖, 从而提高瘤胃内稻草秸秆的消化率。用本试验的山羊稻草微生物秸秆饲料配方, 经过32 d发酵, 取得了比较好的发酵效果, 发酵产物中粗蛋白含量提高了32.10%, 中性洗涤纤维降低了25.79%。这与某些研究的变化趋势一致, 赵华[12]用白腐真菌发酵稻草秸秆后, 粗蛋白质含量提高11.23%, 纤维素降低25.10%。张浩[13]以Ca (OH) 2为主的辅料和复合微生物菌剂组成的秸秆调节剂发酵稻草也表明可以提高粗蛋白含量为4.70%, 降低中性洗涤纤维含量71.83%。本试验值偏高于以前的研究, 可能是因为发酵菌种、营养补充剂不一样, 单一菌种低于复合菌种的原因。

3.2按照本研究中发酵工艺制备稻草微生物秸秆饲料, 处理后的稻草无不良气味, 以试验3组发酵效果最好, 发酵后水分、粗蛋白和中性洗涤纤维含量分别为47.22%、8.23%和52.67%。从而得出山羊的稻草秸秆微生物饲料配方:稻草300 kg, 食盐2.55 kg, 尿素6 kg, 红糖1.5 kg, 复合微量元素0.6 kg, 复合维生素0.18 kg, 微生物菌剂0.9 L, 水180 kg。以此配方作为山羊的稻草秸秆微生物饲料配方, 不仅满足山羊的营养需要, 而且操作简便、时间短、费用低。该发酵饲料能否被山羊吸收利用, 有待于进一步进行饲养试验和反刍动物体内的消化试验。

微生物发酵饲料研究 篇4

随着社会的发展与进步,历史悠久的传统主食发酵剂逐渐被面包酵母所代替.面包酵母在为人类带来极大方浇便的同时,也存在一定的劣势.如今人们对主食提出了更高的要求,消费趋势也随之改变,传统主食发酵剂能够满足消费者的口味,因而再度受到极大关注.国外已开展多年酸面团的研究,其微生物,尤其是乳酸菌的`研究已取得较大成就.我国有着丰富的传统主食发酵剂资源,但应用及研究仍停留在初级阶段,因而筛选出代表性菌种并应用于工业化生产是首要任务.

作 者：苏东海 胡丽花 苏东民 Su Donghai Hu Lihua Su Dongmin 作者单位：苏东海,Su Donghai(北京电子科技职业学院生物技术系,北京,100029)

胡丽花,苏东民,Hu Lihua,Su Dongmin(河南工业大学粮油食品学院,河南,郑州,450052)

微生物发酵饲料研究 篇5

1 农作物秸秆饲料的特点

1.1 秸秆的构成

秸秆是由大量的有机物和少量的矿物质及水构成, 其有机物的主要成分为碳水化合物, 此外, 还有少量的粗蛋白质和粗脂肪, 但品质较差。碳水化合物由纤维性物质和可溶性物质构成, 前者包括半纤维素、纤维素和木质素等, 一般用细胞壁成分 (CWC) 表示。秸秆中的纤维性物质用粗纤维表示, 可溶性糖类用无氮浸出物表示, 矿物质用粗灰分表示。秸秆中很少含有维生素。表1列出了几种农作物秸秆的基本化学成分。

1.2 秸秆的营养价值

秸秆的成分决定其营养价值和消化率。不同秸秆的成分和消化率是不同的, 同一秸秆的不同部作者筒介: 刘祥友 (1968-) , 博士, 高级畜牧师, 主要从事动物营养与饲料科学的研究与推广。E-mail:liuxiangyou99@163.com

位也有所不同, 甚至差别很大。一般来说, 禾本科秸秆粗纤维的消化率比豆科秸秆高;豆科秸秆的粗蛋白比禾本科秸秆高, 但粗蛋白的品质较差;叶的消化率高而茎的消化率低。表2列出了几种不同作物秸秆的化学成分和营养价值。

注:引自阎萍主编的《反刍动物营养与饲料利用》

注:引自阎萍主编的《反刍动物营养与饲料利用》

2 反刍家畜和单胃家畜对农作物秸秆的利用特点

农作物秸秆被动物消化利用的前提是动物消化道内要有内源性纤维素酶系或添加到秸秆饲料中的外源性纤维素酶系。它是一类能够降解纤维素生成葡萄糖的酶的总称, 是一类复杂的复合物, 故称之为纤维素酶系。反刍家畜瘤胃微生物能分泌纤维素酶系, 因此能直接利用农作物秸秆饲料。而单胃家畜不能分泌纤维素酶系, 不能直接利用农作物秸秆饲料, 必须添加外源性纤维素酶才能利用。反刍家畜在饲用秸秆饲料时, 添加外源性纤维素酶对秸秆的利用更有效。基于反刍家畜和单胃家畜的消化特点, 一直以来, 农作物秸秆用于动物饲料的研究主要集中在反刍家畜 (牛、羊) 上, 对单胃动物研究极少。随着生命科学的发展, 对酶的来源和作用机理研究取得了较大进展, 现逐渐对单胃动物进行了研究。

3 微生物发酵秸秆类饲料的研究进展

3.1 微生物发酵秸秆类饲料的机理

作物秸秆类粗饲料的主要成分是纤维物质, 中性洗涤纤维 (NDF) 约占干物质的70%~80%, 酸性洗涤纤维 (ADF) 约占干物质的50%~60%, 而粗蛋白仅含3%~6%。NDF包括纤维素、半纤维素和木质素, 是植物细胞壁的主要组成部分, 随着植物细胞的老化, 细胞壁变厚, NDF就成为秸秆的主要组成。纯的纤维素能较容易地被瘤胃微生物降解, 但由于木质素密实的结构很难被瘤胃微生物降解, 同时老化的细胞壁主要成分之间存在很强的结合键抵抗微生物的消化, 使纤维素在瘤胃中的消化率很低。因此, 要提高秸秆的消化率, 关键是降解木质素, 保留纤维素。在发酵过程中, 微生物大量生长繁殖, 分泌出各种酶。这些酶通过降解多糖和木质素, 破坏其连接的共价键, 一方面破坏了秸秆难以消化的细胞壁结构, 使与木质素交联在一起的纤维素和半纤维素游离出来;另一方面又使秸秆细胞壁内可利用的碳水化合物和其他营养物质暴露出来, 增加与消化液接触的机会, 从而提高秸秆消化率或瘤胃干物质降解率, 而菌体自身生物量的增长又可以提高蛋白含量。当用微生物发酵以求提高秸秆消化率时, 应选择能降解木质素的微生物, 以真菌效果较好。当用农作物秸秆生产单细胞蛋白时, 应选择能降解纤维素和半纤维素的微生物, 因为农作物秸秆内纤维素和半纤维素的含量高, 生产单细胞蛋白时能提供大量的能量。

3.2 菌种的要求

最初多采用单菌种发酵, 后来有研究者发现多菌种混合发酵效率更高, 但对相应的菌种提出了更高的要求。如:能够分解纤维素;能够利用有机氮转化为菌体蛋白, 合成和分泌更多的营养物质;能够改变原料的适口性;能够产生多种分解酶;不产生有毒物质;具有促生长快的优势特性;菌体耐性高, 不容易自溶分解;如果用固体好氧发酵, 注意选用耐高温的菌株。

3.3 可降解秸秆类农作物的微生物及酶类

3.3.1 细菌

细菌一般是单细胞, 大小约为0.5~3.0 μm, 由于体积小, 细菌具有较大的比表面积, 能使物质快速进入细胞。因此, 细菌往往比真菌多得多, 一些芽胞杆菌能产生芽胞, 抵御高温、辐射及化学灭菌作用。大量研究表明, 一些细菌, 如芽胞杆菌、枯草杆菌、地衣球菌、深黄纤维弧菌、普通纤维弧菌、纤维杆菌、荧光假单胞杆菌、瘤胃球菌等均具有纤维素分解能力。Perrin等估计和比较了在含不同比例的短链、天然链和长链的果寡糖聚合物的半合成环境中, 发现经分裂细菌发酵后, 含短链果寡糖的基质中乳酸和醋酸盐的生物量和产量都较高。一般作物秸秆所含乳酸菌数量极为有限, 添加乳酸菌能加快作物的乳酸发酵, 抑制和杀死其他有害微生物, 达到长期酸贮的目的。在青贮中, 常添加的是同质乳酸菌 (如植物乳杆菌、干酪乳杆菌、啤酒片球菌、粪链球菌等) , 经同质乳酸菌发酵后可产生容易被动物利用的乳酸。乳酸菌是一类能在可发酵碳水化合物 (主要是葡萄糖、乳糖、果糖、蔗糖、麦芽糖等) 发酵产生乳酸的厌氧菌或微需氧菌的总称。其生长的适宜温度在20~50 ℃, 适宜水分含量在40%~50%。乳酸菌和酵母菌可共栖培养。研究发现, 加入乳酸菌的青贮饲料pH值、气味、色泽、质地及综合质量优于不加乳酸菌的青贮饲料。当添加量达0.2%时, 饲料能达到优级水平。

3.3.2 放线菌

放线菌很少利用纤维素, 但它们较易利用半纤维素, 并能在一定程度上改变木质素的分子结构, 继而分解溶解的木质素。尽管由于放线菌繁殖慢且降解纤维素和木质素的能力不及真菌, 但在不利的条件下, 放线菌能形成芽胞, 与真菌相比较能耐高温和各种酸碱度, 所以在高温阶段放线菌对分解木质素和纤维素起着重要作用。高温放线菌可以从自然界中许多地方分离出来, 如沙子、成熟堆肥、马粪和果园土中, 主要包括诺卡氏菌属、节杆菌、链霉菌属、高温放线菌属、小单胞菌属。

3.3.3 真菌

真菌对木质纤维的分解起着重要作用。真菌一般可分为嗜温真菌和高温真菌, 大多数的真菌属于嗜温真菌, 在5~37 ℃下生长良好, 最佳温度为25~30 ℃。高温真菌对纤维素、半纤维素和木质素有很强的分解作用, 它们不仅能分泌胞外酶, 而且其菌丝具有机械穿插作用, 共同降解难降解的有机物 (如纤维素和木质素) , 促进生物化学作用。Orly等发现白腐真菌在处理过的培养基中可以提高漆酶的活性和增强木质素的矿化作用。随后发现木霉等纤维降解真菌产生的低分子量短肽可使纤维素发生氧化降解形成短纤维, 有利于纤维素酶的水解作用。

3.3.4 纤维素酶

1850年, Mitcherlich 观察到微生物分解纤维素现象。1906年Relieve在蜗牛化液中发现纤维素酶以来, 纤维素的生物降解问题就引起了全世界的关注[12]。1934年, Cleveland通过欧美散白蚁试验认为是原生生物在寄主体内起着消化纤维素的作用。1945年, 在天然纤维素中发现能降解纤维素的纤维素酶之后, 人们开始关注瘤胃微生物较强的降解纤维素能力。纤维素酶主要由一些能溶解植物组织中的角质层和结晶纤维素酶复合物构成, 是迄今在瘤胃有机物中发现的唯一的专门消化外纤维素的酶。该酶产生于真菌的增殖阶段及游动孢子, 并通过扩散进入细胞外培养基中。但Ware等发现一些纤维素酶补充物不能提高苏丹草和稻草的饲用价值。纤维素酶目前分为3种类型, 即葡聚糖内切酶、葡聚糖外切酶 (纤维二糖酶) 和β-2菌聚糖苷酶。纤维素的水解主要通过多纤维素酶复合体结构来实现, 该复合体主要由关键酶Cx和C1酶通过非共价键形成有组织的复合物。一般认为, C1酶主要作用于天然的晶体纤维, 能从葡聚糖链的非还原端进行水解, 主要产物为纤维二糖。Cx酶是水解酶, 作用于C1酶活化后的纤维素, 不能分解晶体纤维素, 但能以随机方式内切纤维素聚合体产生纤维素糊精、纤维二糖及葡萄糖。这两种酶的作用是相互协同互补的, 而复合体中还存在β-2葡萄糖苷酶, 有效防止了纤维二糖的产物抑制效应。一般认为, 协同作用与酶解底物的结晶度成正比[13]。

3.3.5 半纤维素酶

半纤维素酶是分解半纤维素的一类酶的总称, 主要包括β-2葡聚糖酶、半乳聚糖酶、木聚糖酶和甘露聚糖酶。这些酶的主要作用就是降解畜禽消化道内的非淀粉多糖, 降低肠道内容物的粘性, 促进营养物质的吸收, 减少畜禽下痢, 从而促进畜禽生长和提高饲料利用率。半纤维素酶主要由各种曲霉、根霉、木霉发酵产生。在饲料工业中应用较多的是β-2葡聚糖酶, 它主要由曲霉、木霉和杆菌属类微生物产生。

3.3.6 木质素酶

木质素的降解酶系是个非常复杂的体系, 其中最重要的木质素降解酶有3种, 即木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶, 另外还有芳醇氧化酶、乙二醛氧化酶、葡萄糖氧化酶、酚氧化酶、过氧化氢酶等都参与了木质素的降解或对其降解产生一定的影响。宋安东在杂色云芝产木质纤维素酶降解稻草的研究中发现, 杂色云芝产木质纤维素酶显著提高了稻草的营养价值, 并且使秸秆结构发生明显变化。

4 微生物发酵秸秆饲料的操作工艺

微生物发酵秸秆饲料的操作工艺可分为厌氧发酵和需氧发酵、固体发酵和液体发酵等。现在开展的微生物发酵秸秆饲料一般是采用厌氧固体发酵, 其工艺流程如下。 (1) 菌种复活:将菌剂溶于水或1%蔗糖液中, 使菌种复活, 复活菌剂当天用完。 (2) 秸秆切碎或揉搓:养牛用长度为5~8 cm, 养羊用长度为3~5 cm, 有利于装窖秸秆的铺平和压实程度, 以及减少开窖后发酵秸秆的二次发酵程度。 (3) 调节水分:将秸秆水分调节至70%左右。 (4) 铺平与压实。 (5) 密封:可防止在发酵期空气进入, 确保发酵质量。饲喂期每次取完料后, 在发酵料表面铺一层塑料膜, 尽可能减少与空气的接触面积和二次发酵。

5 微生物发酵秸秆在畜牧业中的应用

5.1 反刍动物

孙耀华等试验证明[14], 饲喂纤维素复合酶处理过的半干贮玉米秸秆试验组与喂鲜草组相比较, 对肉牛 (夏洛来肉牛与当地黄牛杂交一代牛) 增重效果显著, 平均日增重2.5 kg, 试验组比对照组平均增重提高20%, 增加经济效益42%。张山林发现[15], 在试验期内, 饲喂氨化麦秸和饲喂微贮麦秸组的肉牛平均增重分别比对照组提高47.7%和47.5%。马效林发现[16], 在暖棚全舍饲条件下, 严冬季节用微贮饲料与氨化饲料育肥肉羊可以获得较高的日增重, 饲喂微贮饲料日增重达143.33 g , 比氨化饲料提高10.40%, 比利用普通麦秸提高30%~70%。饲喂氨化饲料日增重比普通麦秸提高18.39%。试验证明, 粗饲料经微贮或氨化处理后饲喂育肥羊, 饲料报酬明显提高, 微贮与氨化比未处理时分别提高15.46%和10.85%。逮素芬[17]在高效秸秆微生物调制剂发酵农作物秸秆试验中发现, 奶牛饲喂发酵料后, 产奶量比未发酵组提高15%, 但与EM液发酵组、生物酶转化剂发酵组、活杆菌发酵组相比, 差异不显著 (P>0.05) 。刘兴伟[18]用玉米秸秆微贮饲喂辽宁绒山羊发现, 试验组与对照组的后备母羊产绒量差异达到极显著水平;育成母羊、育成公羊、成年母羊的产绒量、体增重, 后备公羊的体增重, 成年母羊所产羔羊的断奶重, 两组差异显著。

5.2 养猪

马一报道[19], 用25%玉米秸秆微生物发酵饲料对30~60 kg猪经过85天的饲养试验, 试验组猪的平均日增重为0.676±0.17 kg , 与对照组的日增重接近, 并且从试验组的肉料比和对照组的肉料比还可以看出, 试验组猪的饲料利用率较高, 与对照组无显著差别。张桂荣用20%的发酵秸秆粉代替精料育肥猪, 试验组和对照组平均日增重分别为840、830 g, 差异不显著 (P>0.05) 。卢兵友[20]用10%、30%、50%青贮玉米秸秆喂猪, 经过153天的试验, 全部试验猪基本达到100 kg/头出栏, 日增重以对照组最大 (559 g) , 其次为10%处理组 (531 g) , 50%组最小, 日增重随青贮玉米秸秆量的添加比例增大而减小。杨德智[21]用微贮玉米秸秆对猪生长进行研究, 在18头15~30 kg阶段生长育肥猪饲料中分别添加15%、25%微贮玉米秸秆, 结果表明, 猪采食率下降了11.3%和18.9%, 日增重下降了31.4 %和42.4%, 饲料转化率也随微贮玉米秸秆添加量增大而下降, 同时饲粮添加微贮玉米秸秆还会影响生长猪对Ca、P的利用, 据此认为在猪饲料中添加微贮玉米秸秆降低了猪的生长性能, 不利于饲粮养分的利用。胡建宏[22]用玉米秸秆微贮后喂猪, 结果表明, 试验组猪的快速生长阶段比对照组猪长22.3天, 且该阶段的平均日增重和最大日增重分别比对照组高37.98 g和43.31 g, 在整个育肥期, 试验组猪平均日增重 (463.89 g) 比对照组 (366.67 g) 提高26.51%, 差异显著 (P<0.05) 。宋金昌[23]等以物理、化学的方法对秸秆类粗饲料进行预处理后接种适宜的微生物饲喂生长肥育猪, 发现两种杂交猪的增重均比较接近, 对照组日增重的绝对值仅比试验组高13 g, 增重2%, 差异不显著 (P>0.05) , 说明用10%发酵秸秆代替饲粮中等量麦麸是可行的。张福友[24]在秸秆发酵饲料饲喂生长猪的试验中发现, 试验1~3组平均日增重、饲料转化率比对照组明显提高, 差异极显著 (P<0.01) 。刘科[25]经试验发现, 用发酵活杆菌发酵秸秆喂断乳后的仔猪, 经过70天的饲喂, 试验组每头日增重0.310 kg, 比对照组多增重0.087 kg, 料重比3.36 ∶1, 对照组为3.98 ∶1, 采食量试验组高于对照组0.09 kg。通过A、B两组育肥猪的试验结果表明, 张书杰[26]用20%发酵玉米秸秆粉代替部分精料饲喂育肥猪, 试验组平均日增重840 g, 对照组平均增重830 g, 差异不显著 (P>0.05) 。

6 微生物发酵农作物秸秆存在的问题及研究重点

陈翠微等[27]认为, 微生物发酵秸秆面临三大困难, 一是秸秆的纤维素、木质素与蜡质紧密结合在一起, 抑制和降低了各种酶的活性;二是难以选育纤维素酶产量高的菌种;三是必须解决发酵过程中降解终产物对酶的合成及其活性产生反馈抑制的问题。冯仰廉研究发现[28], 如果菌种选择不当, 会造成瘤胃微生物菌群的紊乱。由于干枯秸秆中不含胡萝卜素, 会造成维生素A缺乏症, 使牛的生长速度变慢和母牛的繁殖率下降, 因此应在日粮中添加维生素A。同时, 秸秆在瘤胃中被消化后的终产物主要是乙酸, 从可供小肠吸收的葡萄糖量分析, 仍不能满足能量和日增重的需要, 因此还应在日粮中保证有一定数量的精料, 在有条件的牛场可采用对玉米等高淀粉精料进行过瘤胃保护的技术处理, 以降低淀粉在瘤胃中的降解率, 增加进入小肠的淀粉量。

微生物发酵饲料研究 篇6

1 微生物发酵的原理

用微生物方法处理粗饲料 (如秸杆) 的目的有三:一是通过微生物处理, 提高秸杆饲料的消化率, 以便用来作为草食动物的基础饲料;二是以秸杆为能量, 用微生物处理生产单细胞蛋白质饲料;三是利用微生物发酵来贮存秸杆。

微生物发酵秸秆饲料的原理是利用高活性微生物菌剂对秸杆进行发酵。在发酵中主要使用的有霉菌、酵母及细菌的一些类群。一方面发酵菌在适宜的厌氧环境下大量生长繁殖, 分泌出各种酶。这些酶通过降解多糖和木质素, 破坏其连接的共价键, 破坏了秸秆难消化的细胞壁结构, 使与木质素交联在一起的纤维素和半纤维素游离出来, 从而使秸秆细胞壁内可利用的碳水化合物和其它营养物质暴露出来, 增加与消化液接触的机会, 提高秸秆消化率或瘤胃干物质降解率, 同时又将饲料中纤维物质、淀粉及果胶等转化为各种糖类;另一方面酵母和乳酸类等有益细菌会利用分解菌类分解出来的糖类物质作为自己生长繁殖的营养物质。这些有益细菌在秸杆发酵过程中不但会通过产生乳酸、醋酸和丙酸等降低p H值来抑制有害细菌的生长, 还会将饲料的某些成分进一步合成营养价值较高或适口性较好的物质, 如蛋白质、氨基酸、维生素、有机酸、未知促生长因子等。

2 发酵菌种类及其特点

在生产中都采用多菌种混合发酵的方式。对发酵菌种要求是能够分解纤维素;能够利用有机氮转化为菌体蛋白, 合成和分泌更多的营养物质;能够改变原料的适口性;能够产生多种分解酶;不产生有毒物质;具有促生长的优势特性;菌体耐性高, 不容易自溶分解。如果用固体好氧发酵, 应选用耐高温的菌株。目前使用的发酵菌有霉菌、酵母菌、乳酸菌及放线菌等。

霉菌的孢子在可发酵碳水化合物 (淀粉、纤维素、半纤维素) 的表面在适宜的温湿条件下, 发芽、长出菌丝并由外及里的延伸。同时, 在此过程中菌丝分泌酶类, 消化吸收原料养分, 合成菌体、维生素 (尤其是VB2、叶酸、VB12等) 。霉菌能分泌淀粉酶、纤维素酶、木聚糖酶等促进纤维物质、淀粉等原料养分的降解, 释放出能够被乳酸菌、酵母菌利用的单、双糖类;酵母的发酵有有氧发酵和无氧发酵, 其主要产物有乙酸、乳酸、琥珀酸、乙醇等。酵母菌利用糖分和无机盐在极短的时间内合成蛋白质, 而且合成的蛋白质营养价值与动物性蛋白相近;乳酸菌是一类能从可发酵碳水化合物 (主要是葡萄糖、乳糖、果糖、蔗糖、麦芽糖等) 产生乳酸的厌氧菌或微需氧菌总称;放线菌大多能产生抗菌素, 具有很强的分解纤维素的能力, 能利用葡萄糖、麦芽糖、甘油、无机胺盐、尿素、硝酸盐等, 难以利用乳糖。

3 微生物发酵秸秆饲料的操作工艺

微生物发酵秸秆饲料的操作工艺可分为厌氧发酵、需氧发酵、固体发酵和液体发酵等。现在开展的微生物发酵秸秆饲料—般是采用厌氧固体发酵, 其工艺流程如下:

菌种复活→菌液→均匀喷洒

↓

秸杆切碎或揉搓→调节水分→装窖铺平压实→密封→发酵→饲喂

技术要点: (1) 菌种的复活是将菌种放入1%的糖水中常温下放置1~2 h后将复活好的剂倒入充分溶解的0.8%~1.0%食盐水中搅匀 (食盐、水、菌种用量见表1) ; (2) 秸秆切短时养羊用3~5 cm, 养牛用5~8 cm, 这样易于压实和提高贮窖的利用率, 保证饲料制作质量; (3) 秸杆入窖时先在窖底辅放20~30 cm厚的秸秆, 均匀喷洒菌液水, 压实后再辅放20~30 cm厚秸秆, 再喷洒菌液压实, 直到高于窖口40 cm再封口。分层压实的目的, 是为了排出秸秆中和空隙中的空气, 给发酵菌繁殖制造厌氧条件; (4) 在秸秆分层压实直到高出窖口30~40 cm后封窖, 在最上面一层均匀洒上食盐, 再压实后盖上塑料薄膜。食盐的用量为250 g/m2, 其目的是确保微贮饲料上部不发生霉烂变质。盖上塑料薄膜后, 在上面撤20~30 cm的秸秆, 覆土15~20 cm, 密封。密封的目的是为隔绝空气与秸秆接触, 保证微贮窖内呈厌氧状态。加入糖水等营养物质目的是为了为早期的微生物发酵提供养份; (5) 微贮饲料含水量要求在60%~70%, 气温较高的季节封窖21 d, 较低季节封窖30 d, 即可完成发酵 (-10℃以下不可搞微贮) , 可开窖取料喂家畜。

kg、g、kg、L、%

5 影响微生物发酵的因素

5.1 原料的因素

首先是秸秆的粉碎, 其目的是提高微生物和原料的接触面积、释放原料中的营养物质、使动物容易消化。但若粉碎过细, 不仅增加动能消耗、使工作环境的粉尘难于处理, 而且发酵过程中因通风不足容易引起酸败, 细菌大量繁殖。若粒度过大, 纤维降解菌无法越过植物秸秆表面的蜡质或硅质接触纤维素使纤维降解率降低, 秸秆中的营养物质也无法释放, 微生物生长缓慢, 严重影响发酵过程, 动物无法利用 (李彩霞, 2000) 。

其次要有合理的碳氮比。在秸杆的发酵中碳源比较好满足, 最不好把握的是氮源。碳源主要由水溶性碳水化合物 (葡萄糖、果糖、果聚糖、蔗糖、蜜三糖、水苏糖等) 和纤维素分解菌所分解纤维素和半纤维素提供, 氮源物质大多使用尿素、硫酸铵、磷酸铵、硝酸铵或氯化铵。李日强等 (2001) 报道:尿素和硫酸胺的添加量与发酵产物的真蛋白含量呈抛物线的关系, 且以尿素效果较好。当尿素添加量为2%时, 发酵产物的真蛋白含量最高。

5.2 发酵条件的影响

首先是温度对发酵的影响。一方面随温度上升, 细胞中的生物化学反应速率和生长速率加快;另一方面机体的重要组分, 如蛋白质、核酸等对温度都较敏感, 若温度升高, 它可能遭受不可逆的破坏。温度过高会降低秸秆木质素的降解率和瘤胃干物质消化率, 温度过低会导致固体发酵进度缓慢。有人报道, 绝大多数真菌的发酵温度范围为25~35℃。

其次是硝酸盐。硝酸盐对发酵有正负两方面的影响, 正面影响是硝酸盐转变成二氧化氮、抑制梭菌发酵, 有些乳酸菌加植物乳杆菌有这种作用;负面影响是硝酸盐还原成氮, 提高发酵的缓冲力, 有些梭菌有这种作用。当硝酸盐含量为6~10 g/kg DM时, 梭菌被抑制, 但当硝酸盐含量低于或高于这个水平则不发生抑制, 因此硝酸盐含量能够对青贮中产生丁酸的梭菌发育有明显的影响。这种抑制作用是由于亚硝酸盐造成的, 亚硝酸盐是硝酸盐到氮还原过程中的中间产物, 一旦亚硝酸盐消除, 梭菌就会增殖。受到干旱的植物硝酸盐含量较高, 植物在夜间硝酸盐积累也较多, 增加刈割时留茬高度及日出刈割可降低植物硝酸盐含量。

第三是氧气。当饲料发酵时, 只有在达到并维持厌氧条件乳酸菌才能控制发酵, 理想的发酵是贮存后就密封, 但这很不切合实际情况, 实际上氧气或多或少都存在着, 它能造成氧化损失, 所以要尽可能压实、把空气排除掉、防止空气进入。

此外, 水分含量过低会使菌丝的生长受到抑制, 但水分含量过高会影响O2通入和产生的CO2排除以及热量的散失, 对菌株的生长也不利。

6 微生物发酵存在的问题

目前微生物发酵秸秆饲料的研究存在以下问题: (1) 研究的领域窄, 现多集中于反刍家畜; (2) 缺乏科学统一的评价体系, 其品质的研究仅限于一部分物理特性、化学特性, 忽略了其生物学特性这一发酵秸秆饲料的重要特性; (3) 因发酵菌种、工艺、管理等因素的不同, 其发酵品质差异很大。同样也导致了在生产中利用发酵饲料的效果差异很大; (4) 对微生物菌种及其相应的发酵工艺缺乏比较深入的研究; (5发酵秸秆饲料对各类家畜的营养作用缺乏比较深入的研究。

在以后的研究中应对以下几个方面进行深入研究: (1) 秸杆发酵饲料的生产工艺和发酵菌种的筛选; (2) 对发酵饲料的评价体系应从反刍和单胃两种动物进行考虑, 它们对发酵饲料的利用有其自身的特点; (3) 对发酵饲料中的生物活性物质、营养以外的许多因子需进行深入研究。

7 小结

随着农业产业结构调整过程中草食家畜的快速发展, 我国对秸杆饲料的需求量与日俱增。秸秆资源是尚未充分开发利用的最大量的碳水化合物资源, 而微生物是尚未充分开发利用的三大生物资源之一。微生物发酵秸秆饲料将上述两者有机结合、统一起来, 将两者所具有的优势巧妙地开发出来, 加强其基础理论研究和应用研究、为秸秆资源和微生物资源的开发利用提供了广阔的前景。

摘要：主要阐述微生物发酵秸杆饲料的机理、微生物菌种的种类及特点、微生物发酵的因素和存在的问题及研究热点。

关键词：微生物发酵,秸杆饲料,菌种

参考文献

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[2]杨永明, 卢德勋, 卢援.微生物发酵秸秆饲料的研究现状及展望.饲料工业, 2002 (2) :14～18

[3]闵晓梅.白腐真菌处理秸秆的研究.饲料研究, 2000 (9) :7～9

[4]王加启.关于微生物处理秸杆的几个概念.国外畜牧科技, 1997 (1) :8～9

[5]李丽立, 杨坤明主编.现代生物技术与畜牧业.北京:科学出版社, 2002

[6]李彩霞.微生态高蛋白玉米秸秆饲料开发研究.甘肃农业科技, 2000 (5) :39～42

[7]郭兴华主编.益生菌基础与应用.北京:科学技术出版社, 2002

[8]李日强.不同菌株固态发酵玉米秸杆生产饲料蛋白的比较研究.生态学报, 2001 (21) :1512～1518

[9]周亚樵.用农作物秸秆生产单细胞蛋白的研究.中国饲料, 2000 (8) :11～13

微生物发酵饲料研究 篇7

本次试验旨在应用微生物发酵饲料(无抗生素)日粮,对生长育肥猪进行饲养试验和经济效益分析,评价应用效果,为微生物发酵饲料产品的研发、应用、推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物选择与试验设计

选用平均初始体重为21.5±0.5kg斯格猪,按随机区组设计分成2个处理,每个处理8个重复(栏),每个重复6头。试验分为2个阶段:25~60 kg和60~100 kg体重阶段饲养。

1.2 试验日粮

参见表1玉米-豆粕型基础日粮。其中对照组为常规饲料组(含金霉素75 mg/kg);试验组为微生物发酵饲料添加组(无抗发酵浓缩料和发酵配合料两类产品复合添加,其主要营养指标见表2)。微生物发酵饲料为北京肉多多生物工程有限公司与农业部饲料工业中心联合研制;预混料1(中猪用)和预混料2(大猪用)为北京德宝群兴科贸有限公司配制。

注:每kg中猪预混料1提供维生素A240 000 IU、维生素D355 000 IU、维生素E480 IU、维生素K345 mg、维生素B122 mg、维生素B2100 mg、维生素B645 mg、维生素B120.3 mg、烟酸500 mg、泛酸250 mg、叶酸10 mg、生物素1 mg、氯化胆碱8 g、铁2.2 g、铜3.0 g、锌3.1 g、锰1g、碘10 mg、硒12 mg、15%金霉素霉素12.5 g。每kg大猪预混料2提供维生素A200 000 IU、维生素D350 000 IU、维生素E430 IU、维生素K340 mg、维生素B120 mg、维生素B290 mg、维生素B640 mg、维生素B120.25 mg、烟酸440mg、泛酸220 mg、叶酸9.5 mg、生物素0.8 mg、氯化胆碱6 g、铁1.9 g、铜0.3 g、锌1.9 g、锰0.4 g、碘10 mg、硒12 mg、15%金霉素霉素12.5 g。

注:除酵母菌、乳酸菌外,其余营养物质含量均以70%干物质为基础计算。

1.3 饲养管理

试验于2007.4.13~2007.7.15在河北裕丰实业股份有限公司下属猪场进行。试验猪自由采食和饮水,饲料为粉料,按照养殖场常规管理进行。试验期约3个月。除了必要的外部治疗,试验组不添加任何抗生素。

1.4 试验记录

21.5 kg左右时开始称重,出栏结束时称重,同时记录每栏猪饲料采食量,计算平均日增重、平均日采食量和料重比。观察猪群采食情况、粪便形状和健康状况。

1.5 分析方法

数据采用SPSS分析,进行独立样本的t检验。

2 结果与讨论

2.1 微生物发酵饲料对生长育肥猪生产性能的影响

由表3可以看出,饲用微生物发酵饲料组比常规饲料组表现出较好生产性能的趋势,平均日增重提高了4.67%,但各项指标(平均日增重、平均采食量和料肉比)均没有表现出显著差异(P>0.05)。本试验在试验后期遇上了持续的高温天气,加上降温措施受限,后期猪群长势受阻,本试验于猪体重70 kg时结束,整个饲养试验期为88 d。

2.2 微生物发酵饲料对经济效益的影响

由表4可以看出,在饲料成本接近的情况下,饲喂微生物发酵饲料组比使用常规饲料组平均每头猪增加收入16.14元。同时,与对照组相比,试验组猪群腹泻率明显降低,治疗费用支出相应减少,收益也相对增加。

2.3 微生物发酵饲料促生长机理

本试验在宏观水平上检验了微生物发酵饲料在生长育肥猪日粮中的应用效果,在没有抗生素添加的情况下,其饲养效果稍优于抗生素常规饲料。发酵饲料是经过微生物(乳酸菌、酵母菌和芽孢杆菌)混合厌氧发酵制成的,其中的酵母菌和芽孢杆菌等好氧菌的存在为乳酸菌的生长繁殖创造了厌氧环境,而乳酸菌大量繁殖产生了乳酸,降低了p H值,这就使得发酵饲料产品具有了酸香味,从而改善了饲料适口性,刺激了猪的采食量,即多吃快长;其次,发酵饲料中存在大量的有益活菌(主要为乳酸菌)及其代谢产物,对猪只的肠道健康有益(抑制病原菌生长、促进肠道微生物平衡、促进肠道免疫应答、改善消化吸收功能、促进健康和生长);另外乳酸菌等在发酵过程中,也可能对发酵底物进行降解,使营养物质的利用效率有所提高。

目前对猪正常肠道生态系统的理解还相当少,想要说明微生物发酵饲料在保持肠道健康和促进动物生产性能方面的作用机理,还需要进一步做大量的深入的研究工作。

3 小结

本试验结果显示,与饲喂抗生素常规饲料的生猪相比,饲喂微生物发酵饲料的生猪在日增重、采食量以及料重比等方面均没有显著差异(P>0.05)。饲用微生物发酵饲料组的平均日增重提高了4%左右。即使无抗猪按常规猪出售,每头猪还能多出16元以上的收益。

所以,在生长育肥猪的生产上应用微生物发酵饲料可以代替含抗生素的常规饲料,而不会对其生产性能产生影响。相信随着微生物发酵饲料生产技术的不断完善,必然会被越来越多的生产者接受和使用,极大地推动我国无抗肉生产技术的发展。

摘要：选用96头平均体重21.5±0.5kg的斯格猪,按随机区组设计分成2个处理,每个处理8个重复(栏),每个重复6头。试验分为25～60kg和60～100kg体重2个阶段饲养。均使用玉米-豆粕型基础日粮。对照组为常规饲料组(含金霉素75mg/kg);试验组为微生物发酵饲料添加组(添加无抗发酵浓缩料和发酵配合料)。试验结果表明,饲用微生物发酵饲料组比常规饲料组平均日增重提高了4.67%。但各项指标(日增重、采食量和料肉比)均没有表现出显著差异(P>0.05)。经济效益分析表明,微生物发酵饲料组比常规饲料组平均每头猪增加收入16.14元。

微生物发酵饲料研究 篇8

1 材料与方法

1.1 试验样品及处理

棉粕、玉米蛋白粉 (市购) , 粉碎, 过60目筛。

高产乳酸的嗜酸乳杆菌, 石河子大学动物营养实验室选育并提供。

MRS琼脂培养基:蛋白胨15.10 g、牛肉粉12.08 g、酵母粉6.04 g、葡萄糖30.20 g、磷酸氢二钾3.02 g、柠檬酸氢二铵3.02 g、乙酸钠7.55 g、硫酸镁0.30 g、吐温800.06 g、琼脂21.12 g, pH值为6.5。

MRS肉汤培养基 (MRS琼脂培养基除去琼脂粉即可) 。121 ℃灭菌15 min。

1.2 主要仪器

微型植物粉碎机 (FZ-102型) 、电子天平 (BS224型) 、高压蒸气灭菌锅 (MLS-3750型) 、隔水式恒温培养箱 (GZX-9246MBE型) 、洁净工作台 (BJ-1CD/2CD型) 等, 均由石河子大学动物科技学院动物营养实验室提供。

1.3 种子培养液

在无菌条件下, 将嗜酸乳杆菌菌种画线培养于MRS琼脂培养基上, 37 ℃培养36 h;从中挑取单个菌落接种于斜面培养基, 37 ℃培养18 h;然后挑取1环接种于5 mL MRS肉汤培养基中, 37 ℃静置培养16 h (一级菌种) ;再取2.5 mL一级菌种接入50 mL MRS肉汤培养基中, 37 ℃培养11 h (二级菌种) 作为发酵菌种。

1.4 嗜酸乳杆菌生物饲料发酵条件参数的优化

试验采用4因子5水平正交试验法优化发酵条件参数, 共25个处理, 每个处理3个重复。发酵条件参数包括发酵温度、时间、底物初始水分和pH值, 参数水平见表1。

发酵底物的处理方法:称取100 g发酵底物 (棉粕80%、玉米20%) 置于500 mL三角瓶中, 按照表1参数水平分别加入纯化水, 用玻璃棒搅拌均匀, 密封, 121 ℃灭菌15 min, 冷却后在无菌条件下接入2.5 mL (6.8×106 cfu/mL) 二级嗜酸乳杆菌种子液, 搅拌均匀后转入100 mL无菌烧杯中, 压实, 用保鲜膜和橡皮筋密封, 按照正交试验的处理组合置于培养箱发酵培养, 培养结束后测定发酵产物中的乳酸含量。

1.5 底料组成、接种量的优化

试验是在乳酸菌生物饲料发酵条件参数优化的基础上进行的, 即在确定了最优的生物饲料发酵条件参数之后进行。试验采用二因子有重复观察值设计方法, 参数水平见表2。发酵底物的处理方法与乳酸菌生物饲料发酵条件参数的优化试验相同。培养结束后测定发酵产物鲜样中的乳酸含量及乳酸菌含量。

1.6 测定项目

乳酸采用酸碱滴定法[5,6]测定。样品的提取方法[7]:称取5 g发酵产物鲜样于100 mL烧杯中, 加入50 mL超纯水, 在4 ℃冰箱中静置24 h, 过滤于150 mL三角烧瓶中, 加入0.5%酚酞指示剂2～3滴, 用0.1 mol/L氢氧化钠标准溶液进行滴定, 滴定至微红为止。乳酸 (g/L) =CNaOH ×V×90.8×100/样品克数×1 000。 式中:V表示消耗的NaOH的体积 (mL) , 90.08是乳酸的摩尔质量。

嗜酸乳杆菌数采用平板计数法, 按照SN/T1941.1—2007《进出口食品中乳酸菌检验方法》进行计数。

1.7 数据统计

应用DPS 6.05统计软件对试验数据进行极差分析和方差分析, 再应用DPS 6.05统计软件对底料组成、接种量的优化试验两因子有重复观察值的数据进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 乳酸菌生物饲料发酵条件参数的优化

正交试验安排及结果分析见表3、表4。

注:同行数据肩标大写字母完全不同表示差异极显著 (P<0.01) ;小写字母完全不同表示差异显著 (P<0.05) , 相同表示差异不显著 (P>0.05) 。

从表3的极差R值和表4的F值结果分析可知:对发酵产物乳酸含量影响的主次效应因素顺序为温度>底物初水分>初始pH值>时间周期。

由表4可以看出:A、C、D 3个因素的F值均大于F0.01 (4, 50) 值, 表明温度、底物初水分、初始pH值对发酵产物中乳酸含量的影响差异极显著 (P<0.01) , B因素的F值小于F0.01 (4, 50) 值, 表明时间周期对发酵产物中乳酸含量的影响差异不显著 (P>0.05) 。各处理间的F值小于F0.05 (2, 50) 值, 表明各处理间结果差异不显著, 重复性好, 结果可靠。 模型误差 (e1) 的F值大于F0.01 (4, 50) 值, 表明A、B、C、D 4个因素间有极显著的交互作用 (P<0.01) 。从表3中可以看出, A3B4C1D3 组合的发酵产物中乳酸含量最高, 为0.97 g/kg;而A1B4C4D4组合的产酸量最低, 为0.47 g/kg, 相对提高了1.06倍。

通过对A、B、C、D 4个因素不同水平进行方差分析, 可以看出K1、K5间差异不显著 (P>0.05) , K2、K3、K4间差异不显著 (P>0.05) , 但K1、K5与K2、K3、K4间差异极显著 (P<0.01) , 且K2、K3、K4的乳酸含量高于K1、K5, 表明发酵产物中高产乳酸的适宜温度为32～42 ℃, 可选任一水平;因此, 选择37 ℃作为优化结果。通过对B (时间周期) 因素的各水平方差分析, 可以看出K1～K5间差异不显著 (P>0.05) , 表明发酵12～96 h 对发酵产物中乳酸含量的影响差异不显著, 时间周期可以选任一水平;考虑生产实际、主次效应和表3试验结果, 确定48 h为最佳发酵时间。通过对C (底物初水分) 因素的各水平方差分析可以看出, K1、K2、K5间差异不显著 (P>0.05) , K3、K4间差异不显著 (P>0.05) , 且K1、K2、K5的发酵产物中的乳酸高于K3、K4, 表明发酵产物中适宜的水分为30%、40%、70%, 且初始水分为30 %时的K值居首, 所以初始水分的水平选择K1。通过对D (初始pH值) 因素的各水平方差分析, 可以看出K1、K4 间差异不显著 (P>0.05) , K3、K5间差异不显著 (P>0.05) , 但K1、K4 水平与K3、K5间差异极显著 (P<0.01) , 且K3、K5水平的发酵底物中的乳酸含量高于K1、K2、K4 水平, 表明发酵底物适宜的pH值为6, 8, 可以从K3、K5中任选一水平。因此, 试验的优化结果:温度为37 ℃, 时间周期为48 h, 底物初水分为30%, 初始pH值为6。

2.2 接种量、底料组成的优化

通过嗜酸乳杆菌生物饲料发酵条件参数的优化试验, 确定了最优生物饲料发酵参数为温度为37 ℃, 时间周期为48 h, 底物初水分为30%, 初始pH值为6。在确定发酵条件参数的基础上, 进行接种量、底料组成的优化试验。

2.2.1 接种量、底料组成对发酵底物中乳酸含量的影响 见表5、表6。

注:同列数据肩标大写字母完全不同表示差异极显著 (P<0.01) ;小写字母完全不同表示差异显著 (P<0.05) , 相同表示差异不显著 (P>0.05) 。

由表5、表6可以看出:随着接种量的增加, 发酵底物中乳酸含量呈现先升高后降低再升高再降低的趋势, 且接种量为50 mL/kg时乳酸含量达到最高, 与接种量为5, 10, 25, 100 mL/kg相比差异极显著 (P<0.01) 。随着底料比例的变化, 发酵底物中乳酸含量呈现先升高后降低的趋势, 且当棉粕、玉米比例为90∶10时乳酸含量达到最高, 与底料组成其他处理相比差异极显著 (P<0.01) 。因此, 接种量和底料组成优化试验的优化组合为E4F2, 即接种量为500 mL/kg, 底料棉粕、玉米比例为90∶10。

由表6可以看出, 接种量和底料组成对发酵底物中乳酸的含量差异极显著 (P<0.01) , 其主次因素为接种量 (E) >互作效应 (E×F) >底料组成 (F) 。由于互作效应差异极显著 (P<0.01) , 进一步对接种量、底料组成各组合水平间进行了多重比较, 结果表明, 试验处理E3F2 (1.70 g/kg) 、 E4F3 (1.53 g/kg) 、E4F1 (1.49 g/kg) 、E4F4 (1.47 g/kg) 、E1F3 (1.46 g/kg) 、E2F1 (1.43 g/kg) 等发酵产物中的乳酸含量均高于优化组合E4F2 (1.40 g/kg) 。但经统计分析, 它们与E4F2优化组合的发酵产物中乳酸含量差异不显著 (P>0.05) , 进一步确定了优化组合为E4F2。

注:同列数据肩注大写字母完全不同表示差异极显著 (P<0.01) ;小写字母完全不同表示差异显著 (P<0.05) , 相同表示差异不显著 (P>0.05) 。

2.2.2 接种量、底料组成对发酵底物中嗜酸乳杆菌含量的影响 见表7。

由表7可以看出:随着接种量的增加, 发酵底物中乳酸菌数呈现先降低后升高再降低的趋势, 且接种量为50 mL/kg时平均乳酸菌含量达到最高, 为7.36×106 cfu/g, 与接种量为5, 10, 25, 100 mL/kg相比差异极显著 (P<0.01) 。随着底料比例的变化, 发酵底物中乳酸菌含量呈现先升高后降低的趋势, 且当棉粕、玉米比例为90∶10时, 平均乳酸菌含量达到最高, 为6.40×106 cfu/g, 与底料组成其他处理相比差异极显著 (P<0.01) 。因此, 接种量和底料组成的优化试验的优化组合为E4F2。

从表7统计分析结果可见, 接种量和底料组成对发酵底物中乳酸菌的含量差异极显著 (P<0.01) , 其主次因素为接种量 (E) >互作效应 (E×F) >底料组成 (F) 。由于互作效应差异极显著 (P<0.01) , 应进一步对接种量、底料组成各组合水平间进行多重比较。结果表明, 试验处理E4F3 (8.22×106 cfu/g ) 、E3F2 (8.50×106 cfu/g) 、E2F2 (6.55×106 cfu/g) 、E4F1 (8.12×106 cfu/g) 等的乳酸菌含量菌高于优化组合E4F2 (6.47×106 cfu/g) 。但经统计分析, 它们与E4F2优化组合的发酵产物中乳酸菌含量差异不显著 (P>0.05) , 进一步确定了优化组合为E4F2。

通过对接种量、底料组成对发酵底物中乳酸含量的影响及其对发酵底物中乳酸菌数量的影响的分析, 表明当发酵产物中乳酸含量增加时, 发酵产物中乳酸菌含量也相应的提高, 共同确定的优化组合E4F2, 即接种量为500 mL/kg, 底料棉粕、玉米比例为90∶10。

3 结论

嗜酸乳杆菌生物饲料发酵参数的优化组合为A3B3C1D3, 即温度为37 ℃, 时间周期为48 h, 底物初水分为30%, 初始pH值为6;底料组成、接种量的优化结果为E4F2, 即底料为棉粕90%、玉米10%, 接种量为500 mL/kg。

参考文献

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微生物发酵饲料研究 篇9

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验材料

木薯渣:由广西一酒精发酵厂提供。

内生真菌:由作者实验小组从海菜花等水生植物中分离纯化得到;酵母菌:季也蒙假丝酵母(C. guilliermondii)和郎比可假丝酵母(C. lambica)由云南大学生物资源保护与利用重点实验室提供。

1.1.2 试剂

尿素(H2NCONH2)、硫酸铜(CuSO4·5H2O)、无水硫酸钾,分析纯,广州化学试剂厂;浓硫酸(H2SO4)、盐酸(HCl)、正辛醇(C8H17OH),分析纯,广东汕头市西陇化工厂;氢氧化钠(NaOH)、无水乙醇(CH3CH2OH),分析纯,天津市致远化学试剂有限公司;硼酸(H3BO3),分析纯,上海试四赫维化工有限公司;无水乙醚(CH3CH2)O,分析纯,天津市化学试剂六厂三分厂。

1.1.3 仪器

立式压力蒸汽灭菌锅(型号:LDZX-50KBS,上海申安医疗器械厂),隔水式恒温培养箱(型号:GHP-9160,上海—恒科技有限公司),无菌操作台(型号:HT6029,苏州净化设备有限公司),台式恒温振荡器(型号:THZ-D,太仓市试验设备厂),电子天平(型号:AL204,梅特勒-托利多仪器上海有限公司),电热式恒温干燥箱(型号:DHG-9070A,上海-恒科技有限公司),凯氏定氮消化装置,凯氏定氮蒸馏装置。

1.1.4 培养基

斜面培养基:马铃薯固体培养基(PDA):马铃薯(去皮)200g,葡萄糖20g,琼脂粉15~20g,水1L,pH自然。

摇瓶培养基:马铃薯液体培养基(PDB):马铃薯(去皮)200g,葡萄糖20g,水1L,pH自然。

木薯酒精渣固态培养基:木薯酒精干渣250g,适量尿素,水1L,pH自然,混合均匀后分装入500ml的三角瓶中,装量为200ml。

以上培养基所用化学药剂均为分析纯。

1.2 方法

1.2.1 菌株筛选

1.2.1.1 菌株初筛

将保存于斜面的菌种进行活化后接入装有100ml马铃薯液体培养基的三角瓶中,于28℃、140r/min的摇床上震荡培养48h,再接入已灭菌的木薯渣培养基中,混合均匀后置于28℃恒温培养箱中发酵48~72h。挑选在木薯酒精渣培养基中长势良好的菌株作为混菌发酵的出发菌株。

1.2.1.2 混菌发酵菌株的确定

将上述初筛获得的菌株根据分类单元不同(不同属)的原则进行两两组合混菌发酵,以不接种菌株的培养基作为阴性对照,每个样品3个重复,测定粗蛋白和粗纤维含量,找出能显著降低产物中粗纤维、提高产物中粗蛋白含量的混菌发酵菌株组合。

1.2.1.3 添加酵母混菌发酵

往上述筛选获得的混菌组合中分别添加两种酵母,以不添加酵母的混菌培养物为阴性对照,观察各组生长情况,对生长良好的组合进行粗蛋白和粗纤维的测定,确定添加酵母的最佳混菌组合。

1.2.2 菌株鉴定

初筛得到的菌株根据其菌落形态、产孢方式、孢子大小及其形态特征进行种属鉴定[6]。

1.2.3 粗蛋白(真蛋白)的测定[7]

样品处理:取样3g(干重)加40ml 75%的乙醇提取1h,充分搅拌,于400r/min下离心10min,弃取上清液,再用75%的乙醇40ml反复洗涤2次,沉淀于105℃干燥至恒重,称取一定量的样品进行消化,微量凯式定氮法测定。每个样品重复两次,取平均值。

1.2.4 粗纤维的测定[8]

用酸碱处理法。准确称取2~5g样品于消煮器中,用准确浓度的酸和碱,在特定条件下消煮样品,除去溶于酸碱的含氮物质和可溶性碳水化合物,再用有机溶剂除去醚浸岀物,经高温灼烧扣除矿物质的量,剩余的量为粗纤维,称量至恒重。每个样品重复2次,取平均值。

1.2.5 水分的测定[8]

水分的测定用恒重法,用电子天平在已烘干并恒重的水分皿中精确称取2~5g样品(精确至0.000 2),放入恒温干燥箱中在(105±2) ℃烘干3h,取出后在干燥器中冷却至室温,称重,之后每次烘干1h,冷却,称重,直至两次质量之差小于0.002g为恒重。每个样品重复2次,取平均值。

2 结果与分析

2.1 初筛及菌株鉴定结果

对保存于实验室的共70株植物内生真菌进行了初筛,结果表明共有22株菌能在简单的木薯酒精渣培养基中生长,其中A38、G4和C15等10株菌的长势最好,1d后可见培养基表面布满白色菌丝,因此选作混菌发酵的出发菌株。

由于长期生活在植物组织内部,植物内生真菌的生活史其实就是一个水解植物纤维素和木质素,在植物组织间蔓延和繁殖的过程。因此,许多植物内生真菌的纤维素酶活性较高,对纤维有着较强的分解能力[9,10,11]。本研究结果表明,约32%的植物内生真菌能有效分解利用木薯酒精渣中的粗纤维进行生长,且1.4%的菌株长势非常好。

经鉴定,长势最好的10株菌分别为:Gr7和C32为青霉(Penicillium sp.),A38、G4、Q4和R18为黑曲霉(Aspergillus niger),Gr8和Gr9为木霉(Trichoderma sp.),而B5为毛霉(Mucor sp.),C15为白地霉(Geotrichum sp.)(表1)。它们都是已报道的产纤维素酶活力高、发酵后菌丝蛋白质含量丰富、有的还能产B族维生素和矿物质等,有助于提高饲料营养价值的真菌[12,13,14]。

2.2 混菌发酵结果

将初筛获得的10株菌按照分类单元的不同两两组合进行混菌发酵,结果发现只有菌株G4与C15、Q4与C32组合长势良好,第2d可见木薯酒精渣培养基的表面布满白色菌丝。而菌株C15与gr7、G4与gr7组合虽能生长,但长势不好,第2d木薯渣培养基表面只有稀疏的白色菌丝,其他大部分组合不生长(见表1)。

纤维素酶一般是多酶体系,酶组分间存在明显的协同作用,混合菌株可以相互补充,从而可以促进纤维素类物质的分解[14],但有的菌株间也可能会存在一定程度的拮抗作用。本研究结果支持了这一论断。如菌株G4与C15, Q4与C32之间存在协同作用,混菌培养优于单菌培养。而菌株A38与Gr8,G4与Gr9,Gr8与C32等之间可能存在拮抗作用,原本能单独在木薯酒精渣培养基中良好生长的菌株,混合培养后却不生长了。尤其值得注意的是本实验中的木霉菌株Gr8和Gr9,它们与其他任何一株菌混合都不生长,而在以往的报道中,木霉能很好地与黑曲霉和产朊假丝酵母等其他属的真菌混和培养[12,14,15],这说明我们所筛选到的木霉与其他植物内生真菌之间可能存在较强的拮抗作用,在生防上有潜价值,值得进一步研究。

2.3 添加酵母混菌发酵结果

菌株G4与C15,Q4与C32混菌培养后可将底物的粗蛋白含量从1.42%提高到16.08%与18.54%(干基),将粗纤维含量从底物的32.41%降低到27.57%与26.59%(表2)。蛋白提高显著,而纤维的降解则不够理想。酵母菌体蛋白含量高,利用酵母和其他真菌混菌培养不仅有利于进一步提高产物中的粗蛋白含量[13,15],还可通过酵母对底物中糖类物质的消耗,解除糖类对真菌产生纤维素酶的抑制[15],从而提高粗纤维的降解率。因此,我们进一步测定了添加郎比可假丝酵母与季也蒙假丝酵母的G4、C15,Q4、C32组合,结果显示,产物中粗蛋白质含量可进一步提高到21.79%与23.56%(干基),而粗纤维的变化不大(表2)。

可以看出,与不添加酵母的混菌发酵相比,添加酵母后产物的真蛋白含量有较大提高,说明郎比可假丝酵母和季也蒙假丝酵母与G4、C15和Q4、C32之间无明显拮抗作用,互生效果较好。这是由于黑曲霉、白地霉产生纤维素酶,降解木薯渣中的纤维素,使培养基中可溶性糖类物质逐渐增加,糖类物质被假丝酵母利用后,提高了发酵产物中蛋白质含量。与蛋白的大幅度提高相比,添加酵母和不添加酵母的混菌发酵,木薯渣中粗纤维的降解提高不大,有待于通过正交实验对发酵条件进行优化,这不仅可以提高粗纤维的降解率,还可进一步提高蛋白含量。

3 讨论

随着木薯发酵酒精行业的发展,如何利用木薯酒精渣以降低生产成本、减少环境污染成为国内外的研究热点之一。本研究从植物内生真菌中筛选获得菌株G4(黑曲霉)、C15(白地酶)、Q4(黑曲霉)和C32(青霉),当G4、C15与郎比可假丝酵母,Q4、C32与季也蒙假丝酵母混菌培养时,可将底物的粗蛋白含量从1.42%提高到产物的21.79%、23.56%,高于C Sriherwanto等用单一菌种根霉发酵木薯渣生产动物饲料产物中10%的蛋白含量[16]和管军军等利用霉菌和酵母混菌发酵产物中15.68%的蛋白含量[17],而略低于刘琨等用工业糖化酶和产朊假丝酵母固态发酵产物中28.28%的粗蛋白质含量[2]。

当然,研究中两个菌剂混菌发酵前后纤维的降解率并不十分理想,下一步准备通过正交试验,优化发酵条件,进一步提高纤维的降解率和产物中蛋白含量,为这两个菌剂的开发利用奠定基础。

摘要：目的:筛选获得能混合固态发酵木薯酒精渣生产生物饲料的真菌组合。方法:利用木薯酒精渣培养基,初筛能在其上良好生长的植物内生真菌菌株,再将这些菌株两两组合进行固态混菌发酵、添加酵母混菌发酵,测定产物中粗蛋白和粗纤维的含量,获得能有效降低木薯酒精渣中粗纤维、提高粗蛋白含量的菌株组合。结果:菌株G4与C15、Q4与C32混菌发酵效果最好,可将粗蛋白质含量从底物的1.42%分别提高到产物的16.08%与18.54%(干基),粗纤维含量从底物的32.41%降低到27.57%与26.59%。添加酵母培养后,两个组合产物中粗蛋白质含量可进一步提高到21.79%与23.56%,而粗纤维含量几乎无变化。结论:菌株G4(黑曲霉)、C15(白地霉)与郎比可假丝酵母,Q4(黑曲霉)、C32(青霉)与季也蒙假丝酵母可用作混菌固态发酵木薯酒精渣生产生物饲料的菌种。