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益生菌饲料添加剂对初级饲料的改良


现代畜牧网 http://www.cvonet.com 2021/10/24 13:46:42 关注:279 评论: 我要投稿

新希望六和——生物环保饲料

  摘要:粕类、薯渣、果渣中富含油脂、蛋白质、粗纤维等营养物质,可用作动物饲料原材料,但存在的抗营养因子阻碍动物对营养物质的吸收利用、营养物质不均衡等问题。使用益生菌可以降低抗营养因子含量,提高营养物质含量和动物对营养物质的利用率。文章综述益生菌改良初级饲料的研进展,为益生菌在饲料添加剂中的进一步使用提供参考。
  豆粕、菜粕、花生粕、棉籽粕等富含油脂、蛋白、粗纤维等动物生长必需的营养物质,可用作饲料原材料。但粕类材料本身含有一些抗营养物质;原料中的粗蛋白、粗纤维、淀粉有时不能被动物完全吸收利用,造成浪费;营养物质单一,缺乏一些功能性营养物质;原材料保存不当会造成饲料中一些致病微生物活动加剧。这些问题造成饲料营养价值降低,情况严重会引起动物疾病,损害养殖场的经济效益。
  益生菌可以减少饲料中抗营养因子含量,在动物肠道中定植后可以竞争性抑制致病菌的生长繁殖。益生菌发酵可以产生大量挥发性脂肪酸和结构复杂的胞外多糖,这些物质能够发挥抑菌和减弱真核细胞细菌毒素的作用。文章综述通过益生菌发酵改善饲料品质的研究进展和发酵饲料在畜牧养生产中的应用,为益生菌在饲料领域的研究应用提供参考。
  1 益生菌发酵对抗营养因子的消化
  粕类原料是动物饲料的主要成分,但粕类原料含有植酸、硫苷、黄曲霉毒素、棉酚等有害物质。益生菌发酵产生的代谢物可以使有害毒素发生氧化、糖苷化、异构化、水合等进而转变为低毒或无毒代谢物。
  豆粕是大豆豆油提取后的副产品。豆油提取加工过程中温度的限制,导致豆粕中存在的一些热稳定性的抗营养物质和热不稳定性抗营养因子。不同菌种对大豆中球蛋白和β-伴大豆球蛋白的降解率不同,但益生菌发酵后,豆粕中球蛋白含量降低 57.7%、β-伴大豆球蛋白含量降低63.2%。发酵处理可以显著降低豆粕中的胰蛋白酶抑制因子、植酸、大豆凝集素、寡糖、抗原蛋白和脲酶含量。
  菜籽粕是油菜榨油之后的副产品。菜籽粕粗蛋白比例较高,氨基酸组成较平衡。但菜粕中含有多种抗营养因子,如硫苷、噁唑烷硫酮、异硫氰酸盐、硫氰酸酯、单宁、植酸等。硫苷作为菜粕中的主要抗营养因子,含量过高会影响动物对营养物质的利用率、导致甲状腺肿大等不良现象。通过益生菌单菌或者混菌发酵均可以降低这些抗营养因子。邱良伟等使用植物乳杆菌与黑曲霉对菜粕(80%)、玉米 (10%)、麸皮(10%)的混合物进行发酵,发酵48h后,菜籽粕中异硫氰酸酯含量降低64.00%、噁唑烷硫酮含量降低81.82%、硫苷含量降低75.16%。蒋边等使用枯草芽孢杆菌W1-3发酵菜籽粕,发现硫苷和植酸两种抗营养物质含量分别降低62.14%和31.58%。
  花生粕是花生经压榨提炼油后的副产品。花生粕营养价值和代谢能较高、富含植物蛋白、口感较好。花生粕极易感染黄曲霉菌而产生黄曲霉毒素,黄曲霉毒素进入动物机体会损伤动物肝脏。普通的蒸煮、加热方式对黄曲霉毒素无效。花生粕中也含有植酸等抗营养物质。降低花生粕中的黄曲霉毒素可以显著提高花生粕的利用效率。徐会茹等以花生粕为原料,采用微生物菌种和酶制剂混合的固态发酵技术,发现花生粕发酵后,黄曲霉毒素含量显著降低,植酸含量降低95%,且花生粕中的无机磷转化成有机磷,易于被动物利用。
  棉籽使用预榨浸出或者直接浸出法去油后得到棉籽粕,棉籽粕蛋白质含量仅次于豆粕,可以为动物提供优良的植物蛋白。但棉籽粕中含有游离棉酚,与机体的酶或者蛋白质相结合,破坏蛋白质的活性成分,从而降低蛋白质的消化率,对动物生长、发育、繁殖等产生不良影响。陈生琴等筛选出1株红平红球菌,最优发酵条件下,棉酚的降解率达72.54%。王晓玲等筛选出1株在液体培养条件下,棉酚脱除率达90%以上的枯草芽孢杆菌(ST-141),利用该菌株与酿酒酵母对棉酚进行混菌固态发酵,48h后,棉粕中游离棉酚脱除率达到48.5%。金红春等研究表明,采用芽孢杆菌为主的复合菌对棉粕进行固态发酵,棉粕中游离的棉酚降解率可达96.52%。
  2 益生菌发酵降低纤维素含量,提高蛋白质含量工业中渣类副产品是良好的动物饲料原料,但渣类副产品含有大量的粗纤维,蛋白质含量较低,营养物质不能被动物完全消化吸收利用。使用益生菌发酵食品工业副产品,可以显著提高蛋白质含量,降低粗纤维比例。
  我国是世界上最大的薯类食物生产国。薯类加工后产生的薯渣水分含量高,这类富含淀粉的副产品长期堆积极易受微生物污染腐败变质,产生恶臭;当成废渣直接掩埋处理,又会造成土壤和地下水的污染。将这类副产品通过发酵制作动物饲料,可以开发利用薯渣中膳食纤维、果胶、淀粉、多糖和少量蛋白质,减少环境污染的同时对资源进行利用。程方等使用发酵菌种黑曲霉Z9和啤酒酵母PJ组合,发现与对照组相比,菌种比例1∶1时,马铃薯渣中粗蛋白、蛋白酶、纤维素酶含量分别提高显著提高78.69%、296.74%和1 473.77%,粗纤维含量降低31.96%。赵启美等使用大型真菌鸡腿菇对甘薯渣进行发酵,甘薯渣发酵后粗蛋白含量提高246.3%,比所用培养基的粗蛋白含量提高58.4%,发酵产物的粗纤维含量由原料的25.03%下降至14.20%,发酵后的甘薯渣具有鸡腿菇特有的清香气味。王淑军等使用扣囊拟内孢霉K991、产朊假丝酵母C986和绿色木霉T995对甘薯渣进行混合发酵,发现发酵产物粗蛋白含量提高236.00%,粗纤维降低36.16%,且富含酵母活细胞和消化酶类,可以提高动物对饲料的利用率。
  果渣是水果榨汁后的副产品,主要由果皮、果核、残留果肉组成,普遍富含可溶性糖、维生素、矿物质及纤维素等营养物质。水果大多是季节性产品,果渣产量较集中,且果渣水分含量大、易染菌,因此果渣储存困难,需要及时加工处理。成本和技术的限制导致大部分果渣被当作废料遗弃,造成资源的浪费和环境的污染。柑橘渣、葡萄渣和苹果渣等被列入某些国家颁发的动物饲料成分表中,果渣做饲料已取得显著成效。但由于果梗、果核的存在,导致果渣中粗纤维、木质素含量较高,蛋白质含量低,不适合直接长期大量饲喂动物,需要经过适当方式加工处理。通过微生物发酵可以提高果渣中的蛋白质,提升果渣作为饲料的价值。周炼等使用复合菌黑曲霉(2281)、康宁木霉(13016)、产朊假丝酵母 (1807)在温度29℃、自然pH值的条件下,培养含有15%的麸皮的柑橘渣4~5d,发现发酵后产物中的粗蛋白含量比对照组提高80%,是纯柑橘渣干料中粗蛋白含量的3~4倍。杨志峰等同样使用复合菌木霉、白地霉、黑曲霉、米曲霉对添加40%麸皮、5g/L(NH4)2SO4的苹果渣发酵72h,发现发酵料中粗蛋白含量达到14.60%、中性洗涤纤维降低至53.43%,相比对照组,发酵料中粗蛋白和中性洗涤纤维的含量分别提高24.47%和减少18.14%。
  3 益生菌发酵产生的初级代谢产物
  益生菌发酵饲料原料的过程中,会分泌大量的消化酶,对营养物质进行协同消化。益生菌可以合成和分泌大量的功能性代谢产物,如有机酸类、消化酶类、糖类、维生素、肽类、过氧化氢及未知促生长因子等。这些营养物质可以调节动物肠道,促进肠道中有益微生物的生长,抑制肠道中机会致病菌和有害细菌的生长,降低动物发病的概率,进而提高动物的生产性能。
  粕类饲料原料中富含粗蛋白。益生菌发酵可以将大分子蛋白降解为小分子的肽段或氨基酸更便于动物吸收利用。袁正武等使用复合菌株枯草芽孢杆菌、酿酒酵母菌、乳酸菌发酵饲料,在发酵料中添加0.2%蛋白酶,发现发酵产物中小肽含量达到 20%以上,乳酸含量达3.5%以上。邱良伟等研究发现,益生菌发酵能够降低菜粕中的抗营养因子,将菜粕中的小肽含量提高88.76%、总氨基酸含量提高11.59%。花生粕中氨基酸组成欠佳,其中精氨酸含量最高达到5.20%,但是赖氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸含量均较低。发酵处理可以将蛋白质降解,调节其中的氨基酸浓度。李明华等发现,利用接种比为3∶2的枯草芽孢杆菌与米曲霉菌发酵88h,可以将花生蛋白的水解度达到38.32%。
  果渣类副产品发酵可以降解果渣中的果胶和单宁,提升果渣的口感,提高动物的摄食量。庄童琳等使用两株黑曲霉对苹果渣∶棉粕=1∶1(w/w)固态发酵48h,发酵产物中蛋白酶和纤维素酶活性分别达3674、1207U/g,其中99.0%果胶和66.1%单宁被降解,蛋白质和氨基酸的含量提高,可溶性糖含量降低。
  4 益生菌发酵对致病微生物的抑制
  动物饲料原料容易感染一些有害的微生物,在一定程度上限制饲料原料的高效应用。花生粕和玉米容易感染黄曲霉菌而产生黄曲霉毒素。黄曲霉毒素具有极强毒性,对人及动物肝脏组织有破坏作用。发酵可以使饲料原料中各项致病菌含量显著降低,从而降低饲料对家畜健康的威胁。
  通过一些试验方法和Miseq高通量测序可以分析发酵之后青贮饲料产品中的微生物群落结构。青贮发酵后,玉米秸秆中片球菌属和乳杆菌属的菌群显著提升,魏斯氏菌属菌群数量显著降低。在水稻秸秆青贮饲料中使用ARDRA和RAPD-PCR技术分析得到青贮前后真菌菌落数从4.43×103CFU/g下降至86CFU/g,乳酸菌菌落数从4.16×105CFU/g上升至6.61×106CFU/g。16SrDNA测序显示青贮前存在腐败细菌芽孢杆菌和致病菌阴沟肠杆菌,青贮后腐败细菌主要是芽孢杆菌,腐败真菌主要为青霉菌属。
  5 益生菌发酵饲料的应用效果
  优质的动物饲料可以在短期内显著提高动物体重,降低料重比,改善动物肠道菌群结构,缩短动物出栏时间,降低生产成本,提高养殖场的经济效益。
  禽类中饲料中使用发酵粕类产物可以提高体增重,降低料重比。陈国营等在219日龄海兰褐蛋鸡饲料中添加发酵菜粕,发现蛋鸡粪便各类益生菌数量均明显增加,并且4~8%的添加量能够显著提高鸡蛋品质。汤江武等研究表明,发酵菜粕在1~21日龄肉鸡日粮中适宜添加量为5%,此时对肉鸡的平均日增重、采食量和料重比无显著影响;22~42日龄阶段,15%发酵菜粕可以显著减低肉鸡血液中尿素氮含量,同时提高胸腺和法氏囊指数。水产养殖中,粕类发酵料可以代替鱼粉使用,降低饲料成本。李百安等研究发现,在鱼粉含量为6%的奥尼罗非鱼饲料中,发酵花生粕可以替代2/3的鱼粉。孙宏等使用16%发酵棉粕籽替代鱼粉用于黑鲷幼鱼饲料,发现黑鲷的生长性能、体成分和血浆生化指标无显著影响。
  薯渣类发酵副产品可以用于替代部分饲料,降低饲料使用成本的同时降低料重比。孙展英等发现,使用发酵马铃薯渣替代15%麸皮可以提高育肥猪对粮食中营养物质粗蛋白、能量、磷等的吸收利用,降低料重比。梅宁安等在配合饲料中添加10%发酵马铃薯渣,发现与对照组相比,试验组肉鸡血液中γ-谷氨酰胺转肽酶、谷草转氨酶活性及总胆红素、尿酸含量显著降低。张伟伟等在白羽肉鸡基础日粮中添加20%马铃薯渣发酵饲料,发现鸡肉中蛋白质含量提升37.70%,脂肪含量降低38.47%,且对鸡内脏肝、肾、脾无损伤。
  发酵果渣和薯渣用于饲料均可以降低动物料重比,提高动物生长中的部分生理指标。高印等发现,在早期仔猪日粮中添加6%的发酵苹果渣可以显著提升仔猪日采食和日增重,显著降低料重比、粪便中大肠杆菌数量、腹泻率,增加仔猪血清内激素分泌,降低尿素氮和胆固醇含量。孙金辉等给予每头奶牛0.75kg/d发酵柑橘皮渣,发现35d的喂养期间,每头牛产奶量增加1.28kg/d,饲喂后第2d开始见效,显著提高牧场经济。
  6 展望
  我国作为畜牧大国和肉类消耗大国,畜牧业的发展受到饲料的严重影响。对饲料原料进行深加工来提高饲料的利用率是解决畜牧发展过程中饲料短缺的重要途径。随着传统畜牧农产品副产品价格的上升,养殖业的成本急剧上升,有必要开发非常规的农业废弃物。这类饲料未来的加工均需要开发合适的菌剂产品制作发酵饲料,但是现阶段对发酵饲料检测没有很准确的标准,指标依旧停留在微生物指标、营养指标和卫生指标方面,这限制了新型饲料添加剂的发展。未来需要通过对前人研究成果进行总结,制定详细的法律法规来界定饲料品质优劣。

  来源:饲料研究
  作者:叶泽 季彬 杜津昊 彭轶楠 牛永艳 王治业

文章来源:生物饲料工程研究中心     文章编辑:一米优讯     
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