微生物固液發酵基礎知識/微生物發酵糟渣原理
微生物是指那些單個個體非常微小,肉眼看不到的(微生物生長堆積成的菌落則可以看到,如霉菌菌絲),需要借助于顯微鏡才能看到的微小生物體。 這里我們介紹飼料發酵中所用到的微生物 菌種,和發酵的相關基礎知識。 發酵飼料中常用的微生物主要有:細菌(如乳酸菌、芽孢桿菌等)、酵母菌、絲狀真菌、放線菌等。 桿狀細菌電鏡示意圖 絕大多數細菌的直徑大小在0.5~5微米之間。可根據形狀分為三類,即:球菌、桿菌和螺旋菌(包括弧形菌),它們需要在光學顯微鏡下用油鏡放大至少5000倍才能看得清楚。所以,一般的普通光學顯微鏡是看不到的,需要使用電子顯微鏡,或借助于染色技術(如結晶紫染色切片),或使用油鏡。 乳鏈球菌球細菌示意圖 發酵飼料中使用比較多的菌種是乳酸菌、干酪乳桿菌;植物乳桿菌;糞鏈球菌;屎鏈球菌;乳酸片球菌;枯草芽孢桿菌;納豆芽孢桿菌;嗜酸乳桿菌;乳鏈球菌;戊糖片球菌、兩歧雙歧桿菌、地衣芽孢桿菌;沼澤紅假單胞菌(光合細菌)。這些有益細菌在發酵飼料中所起的作用主要是動物腸道有益菌的作用,及發酵糟渣中抑制有害細菌等作用,改善飼料和糟渣的消化吸收率和適口性,并可長期保存糟渣等。 酵母菌的大小則在1~5微米寬,5~30微米長。一般呈卵圓形、球形、圓柱形,有些酵母菌的親代與子代細胞互相連接,形似菌絲,稱為假菌絲(如產朊假絲酵母菌,扣囊擬內孢霉酵母菌等都有假菌絲)。 可見,酵母菌的大小是細菌的5~10倍以上,只需要在500倍左右的普通光學顯微鏡下就可以看到,很多使用活力99生酵劑的養殖戶也拿我們的產品或保健液找到相關部門進行鏡檢,但看到的全部都是酵母菌,這是因為是用的普通光學顯微鏡的原因,在這種情況下是不可能看到細菌的,能看到的就只有酵母菌或絲狀真菌,如果想看到細菌,則必須使用高倍顯微鏡如1600倍以上的顯微鏡視野,同時再使用油鏡為宜。 酵母菌電鏡示意圖 常用發酵飼料中的酵母菌有產朊假絲酵母、啤酒酵母等。酵母菌在動物腸道中的作用(指微生態平衡和抑制有害細菌等方面)不如細菌,酵母菌起的主要作用還是營養上的作用,酵母菌含有豐富的B族維生素,幾乎可以產生所有的B族維生素,并且酵母中的B族維生素一般都以磷酸酯類形式存在,故很易被動物吸收利用,是B族維生素的絕對載體,尤其是B12 和B6,這兩種B族維生素是普通植物飼料中極為少見的維生素品種,所以很重要,在無魚粉配方中,使用少量的酵母菌,可以明顯提高飼料的轉化率和飼料報酬。 維生素B12(也叫鈷胺素 氰鈷胺),主要功能防治惡性貧血,促進幼小動物的生長發育和食欲,促進機體的新陳代謝作用。 維生素B6(也叫:吡哆素),幾乎在任何可知的動植物中存在極少,只有酵母菌中含量非常豐富。B6為動物體內輔酶的組成成分,參與多種代謝反應,尤其是和氨基酸代謝有密切關系。維生素B6長期缺乏會導致皮膚、中樞神經系統和造血機構的損害。動物缺乏維生素B6的癥狀為皮炎、痙攣、貧血和飼料利用率低下等。 酵母菌中含有的其他B族維生素中的生物素(維生素B7,也叫維生素H),也比較重要,雖然生物素廣泛存在于各種蛋白質飼料和青綠植物中,但近年來還是在養雞業中不斷得到重視,因為生物素較容易在集約化養雞場中缺乏,一旦雞缺乏生物素,則雛雞生長緩慢、羽毛干燥、變脆、易患皮炎或骨短粗癥、喙及趾部皮炎。種禽的蛋孵化率降低,胚胎發育過程中出現骨畸形。毛皮動物可能患濕疹、角化過度癥(脫毛癥)以及搔癢病,影響毛皮質量。對雄性動物可能出現被稱為“濕腹”的癥狀。同時,在毛皮動物飼養中,生物素對毛皮的質量起到至關重要的作用。這也是為什么喂了發酵飼料的動物,皮毛非常好的原因之一。 至于酵母菌中含有的其他B族維生素如硫胺素(B1),核黃素(B2),尼克酸或叫煙酰胺(B3),氨基嘌呤(B4),葉酸等,則一般飼料中含量都比較豐富,但仍然以酵母菌中的含量最為豐富。 酵母中還含有谷類食品中缺乏的麥甾醇120mg/kg左右,它是維生素D的前體,促進動物骨骼發育。 酵母菌比較容易與金屬離子結合,促進它們的利用效率,這一點在發酵糟渣中可以緩解特殊糟渣中的有害金屬離子的毒性,另一方面,酵母菌是微量元素的有效載體和有機結合體,酵母菌結合的元素(如富鋅酵母、富硒酵母、富鉻酵母、富鐵酵母)都具體副作用小,效率高的特點。 酵母菌本身也是一種促進消化的物質如酵母片等,也是促進羽毛皮膚生長的好東西。 放線菌和絲狀真菌在飼料發酵中使用較少,因為它們都是好氧菌,在好氧的條件下才能有生長優勢,而飼料發酵常用的發酵方式都是厭氧發酵方式,所以,這兩類菌使用較少。 我們使用的活力99生酵劑和粗飼料降解劑中都含有發酵力極強的細菌和酵母菌,用它們所發酵的糟渣中也含有豐富的細菌和酵母菌,舉例說明:使用活力99生酵劑制作的保健液中,就含有有益細菌3~6億/亳升,含有酵母菌4~7億個/毫升。 有益細菌和酵母對豬等動物的作用機理有如下幾點: ① 迅速造成腸道內的厭氧環境,從而抑制有害細菌繁殖生長,并促進消化吸收。 ② 迅速酸化腸道,從本質上抑殺有害細菌,同時維護腸道內的微生態平衡,增加飼料的消化吸收率,增強抵抗疾病的能力。 ③ 競爭性地與有害細菌爭奪小腸絨毛上的附著點,從而抑制了有害細菌和病原菌的附著點,使小腸微生態中保持有益菌的絕對優勢。 ④ 增強豬只的免疫力,由于有益細菌在誘發動物產生抗體上有著相似的地方,但有益細菌不會使動物發病,又能常激發動物產生抗體,所以,也就鍛煉和提高了動物的免疫抗病能力。 ⑤ 有益細菌本身在動物腸道中進行新陳代謝時,會產生較多的維生素(A、D、E、K、C、B1、B2、B6、泛酸、煙酸、生物素、肌醇和葉酸等)、氨基酸、有機酸、消化酶等,并合成菌體蛋白,這些東西本身是營養物質,能增中動物的生長速度,提高營養供給。 ⑥ 防止有害物質的產生 由于上述說的微生物制劑可以提高飼料的消化吸收率,所以也就減少了消化道中氨味的產生,和防止的其他腐敗物質的產生,研究表明:喂了微生物制劑后可以減少腸道內容物、糞便、門靜脈中的氨含量及腸內容中的對甲酚、吲哚、3-甲基吲哚等腐敗物質的含量,同時緩解糞便臭味、凈化畜禽舍環境,另外,直接喂微生物有益菌,可以在腸道內生長形成致密的膜菌群,形成生物菌屏障,阻止有害物質和廢物的吸收。上述的有益細菌和酵母菌在發酵各種糟渣的時候,也會產生在動物腸道中類似的作用,抑制或殺死糟渣中的有害細菌,創造出一個有利于有益細菌的健康環境,同時也就改善了糟渣的營養狀況和衛生狀況。 微生物發酵糟渣飼料的機制過程 這里只是簡單通俗地進行介紹,以便大家都可以粗略地了解微生物相關的發酵原理。 所以,大多數糟渣和餅粕中的有毒物質,也就是在這個階段開始分解和脫毒的,自然界就是這樣物物相克的,既然產生了某種物質,就必然有化解這種物質的方法方式,而且很顯然在大多數情況下,套用一句俗話說:解鈴還需系鈴人,化解的方法就在產生這種物質的身上;上世紀九十年代,市場上出現了很多的菜粕棉粕脫毒菌種,說用他的菌種可以發酵脫毒菜粕棉粕,在這里,讓我來告訴您,您只需要相信他一部分,他的菌種也許是從菜籽和棉花地里分離篩選培育而得到的,但是絕對沒有很明顯的脫毒功能,可能只有30%的脫毒功能,在發酵中真正起作用的還是原料中的自我分解的酶和其他助劑(如脫除棉酚中使用的硫酸亞鐵)在起作用。這也就能解釋,為什么菜粕在沒有添加任何菌種的情況下,加水濕潤后,埋起來發酵兩個月,脫毒率會在95%以上的原因。 棉粕也是一樣,只要發酵的時間足夠長,您可以不添加任何菌種,也能達到脫毒的目的。不過,話也說回來,加入專業的發酵劑,可以讓您大大縮短發酵脫毒的時間,使用活力99生酵劑后,進行菜粕的脫毒發酵,如果發酵15天以上,脫毒率可以達到85%,發酵到一個月,脫毒率可以達到95%以上,(注意喂養前要耙開來晾一晾,讓毒氣揮發掉);這是因為發酵劑可以盡快地營造一個良好的發酵脫毒環境,其代謝物質如有機酸等可以促進分解酶的作用,分解毒性物質產生的小分子物質也可能被微生物及時吸收利用,從而解除分解酶的產物抑制作用,使用脫毒分解順利進行下去,當然發酵劑本身也有少量的脫毒功能(活力99生酵劑菌種組合中加入了有脫毒菜粕毒素的功能菌,這也是作者在1992-1998年間的研究成果:江西省八·五重點工業性試驗項目之一)。
微生物發酵飼料作用機理 微生物發酵飼料的作用主要體現在兩個面,一是利用廉價的農業和輕工副產物生產高質量的飼料蛋白原料舊,二是獲得高活性的有益微生物.這些微生物制品的應用,一方面可以提高飼料的轉化率,促進畜禽生長;另一方面可以調節動物的微生態平衡,提高動物的健康水平.還有一些活菌劑可以用于治療動物疾病,例如治療由于大腸桿菌引起的腹瀉,可以用對大腸桿菌有抑制作用的芽孢桿菌活菌制劑進行治療.在畜禽養殖中推廣應用微生物發酵飼料,可以減少抗菌素的使用,有利于生產安全食品,提高產品出口的競爭力。 補充有益茵,調節動物的微生態平衡健康畜禽腸道內生長著各種各樣的微生物群落,各種微生物群落之間相互依存、相互制約,構成畜禽腸道內微生態系統的平衡,建立一個正常且平衡良好的腸道微生物區系對抵御病原性微生物感染具有十分重要的意義.由于微生物之間存在著相互作用,某一生態系統中現存的微生物會阻止新的有機體在這一部位的入侵,有益菌通過競爭性抑制作用阻止有害微生物在腸粘膜附著與繁殖.因此對那些菌群形成遲緩或有障礙的幼小動物服用微生物飼料有著十分重要的意義.乳酸桿菌等可抑制埃希氏大腸桿菌和沙門氏寒菌等其它致病菌附著到腸細胞上,與病原菌發生競爭性拮抗作用,將其驅出定植地點。 產生有益代謝物,抑制和殺死有害茵許多乳酸菌和鏈球菌可以產生細菌素,如乳酸鏈球菌素等,這些多肽類物質能抑制對革蘭氏陽性細菌有抑制作用 .有些乳酸菌如嗜酸乳桿菌和保加利亞乳桿菌,可以產生少量的過氧化氫,過氧化氫可以抑制許多細菌的生長,尤其是革蘭氏陰性病原菌.另外有些有益微生物可以產生酶類,如雙歧桿菌和乳酸桿菌產生的胞外糖苷酶可以阻止細菌毒素在上皮細胞的黏附和侵入。 具有營養作用,促進動物生長直接飼用微生物飼料中的有益菌在腸道內代謝可產生多種有助于動物營養消化的有益因子,從而促進畜禽的生長發育和增重.如芽孢桿菌能分泌多種消化酶(蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等)促進營養物質的消化與吸收;酵母菌所產生的氨基酸、維生素(K、C、B1、B2、泛酸、煙酸、生物素、肌醇和葉酸等),酵母菌還可以促進植酸酶的產生,提高單胃動物對磷的利用率。 提高機體免疫功能 微生物發酵飼料中的有益微生物可以作為一種非特異免疫調節因子,通過細菌本身或細胞壁成分刺激并激活宿主免疫細胞,促進吞噬細胞活力或作為佐劑發揮作用.有益微生物還可以發揮特異性免疫功能,增強動物體內B細胞產生抗體的能力.直接飼用微生物通過促使機體發生體液免疫和細胞免疫,提高畜禽抗體水平,增強免疫功能,及時殺滅侵入機體內的致病菌,從而防止疾病的發生.實驗發現乳酸桿菌能夠增強機體的免疫能力,一些益生菌能夠影響人體免疫系統的應答能力,其影響能力隨茵體的不同而變化。 微生物發酵飼料存在問題 微生物發酵飼料雖然取得了很大進步,但也存在一些問題: 1茵種保存問題 微生物在制作中的培養、干燥、分裝、保存過程和加工中的高溫、機械、制粒等過程都有可能減少微生物的活性.因此,選擇一種經濟又有效的微生物發酵飼料的生產、運輸、儲存方法對于推廣發酵飼料使用有著重要意義。 2產品標準問題 由于微生物發酵產生眾多的代謝物質,對于其中有效成分研究缺乏,對微生物發酵飼料的品質難以鑒定,阻礙了其進一步發展.因此,建立完善的行業檢測標準和檢測方法十分必要。 3微生物發酵飼料使用的安全性問題 正常微生物區系平衡打破后,有益菌微生物在特定情況下有可能變為病原微生物 ,如乳酸桿菌¨引起的臨床感染.耐藥性微生物攜帶并轉移抗生素抗性基因,產生耐藥因子的可能性,如Morel l i Ⅲo等在不同類的乳酸桿菌中發現了腸球菌的pAMbl 質粒.微生物轉基因過程中的某些不確定因素導致目的基因不能實現定向轉移,從而帶來宿主范圍改變、非病原性轉變成病原性菌株、毒性改變等負面影響.因此,微生物發酵飼料使用應充分考慮到動物安全,使用者安全,消費者安全和環境安全這幾方面因素,嚴格的科學試驗證明無害后才能廣泛的推廣應用。 微生物發酵飼料的展望 微生物種類眾多,資源豐富,開發潛力巨大,同時發酵原料來源廣泛,特別是可以利用農產品廢棄物,如各種農作物秸稈、糠、木屑、蔗渣、薯渣、甜菜渣豆渣及藥渣等,通過微生物發酵,內能把大量的基質轉化為有用產品,可以減少環境污染,同時又變廢為寶,得到產品價格低廉,易于生產推廣.為了生產質優價廉的發酵飼料,還需要研發一些規模較大,自動化程度較高的固體發酵設備,不斷發掘新的微生物飼料菌種和改良現有的菌種,特別是纖維素酶、淀粉酶、蛋白酶等酶類對發酵飼料很重要,因此篩選此類重要酶制劑的菌種是微生物發酵 飼料的重點.盡管目前微生物發酵飼料存在一些問題,但是隨著人們對其研究的進一步深入,這些問題都會得到很好的解決,其作為抗生素和蛋白的替代品,以及帶來的社會效益與經濟效益,在飼料工業中必將受到更大重視。 |
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