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非常规饲料资源微生物发酵研究进展


来源:    作者:    时间: 2024-12-17

摘要

随着我国养殖规模的扩大和产业比例的提升人畜争粮问题越来越明显。此外,畜禽养殖过程中滥用抗生素引发的一系列畜禽食品安全问题和环境污染问题使我国畜牧业健康发展面临着巨大挑战。为此,寻找新型饲料来源以及解决抗生素禁用带来的畜禽健康问题成为现代养殖的研究热点。我国非常规饲料原料资源十分丰富,但因其抗营养因子含量高、原料营养价值低等限制了其在畜禽生产中的应用。近年来,利用微生物发酵技术提高非常规饲料资源利用价值和畜禽健康状况逐渐引起人们的关注。本文在简要介绍微生物发酵饲料特点的基础上重点综述了微生物发酵对秸秆类、饼粕类残次落果和蔬菜尾菜等非常规饲料原料营养价值的影响及其在畜禽上的应用,以期为非常规植物饲料资源的开发和发酵饲料在畜禽生产中的应用提供参考。

一、微生物发酵饲料的概念

微生物发酵饲料是指在一些非常规饲料原料,例如,秸秆与饼粕中添加微生物菌种利用微生物代谢活动中产生的一系列酶将抗营养因子分解或转化,微生物的氧化、还原、甲基化等功能还能将畜禽难以消化的纤维素、半纤维素、大分子蛋白等转化为小肽类氨基酸、木聚糖、有机酸等营养成分,产生更能被畜禽采食、消化、吸收且无毒害的饲料原料,达到增加消化吸收、促进畜禽生长的效果。微生物发酵的过程还会产生芳香环乙醇等物质,改善非常规饲料适口性。此外,发酵饲料中的有益微生物定植于肠道中能显著提高动物免疫功能,抑制病原微生物增殖从而维护动物健康。因此,开发微生物发酵饲料既能拓宽饲料原料资源解决人畜争粮问题,其中的有益微生物还能作为抗生素替代剂改善畜禽健康水平。

二、发酵饲料原料

1.秸秆类 

作为世界第一大秸秆生产国,我国农作物秸秆占全球秸秆资源量的近1/5,其中,以玉米、小麦和水稻秸秆为主。秸秆具有一定的饲用潜力,可作为草食动物优质的粗饲料。但秸秆中粗纤维等不易消化的营养素含量较高,适口性差,采食过多会引起畜禽生产性能降低。

研究发现,玉米秸秆经微生物发酵后粗蛋白质含量显著降低。微生物发酵可以改善玉米秸秆的品质和营养价值。微生物发酵后的玉米秸秆在颜色、香气、酸味和质地上均优于未发酵组,且中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、酸性洗涤木质素(AD)显著低于未发酵组。以上研究表明,秸秆类资源经生物发酵后具有转化为蛋白饲料的潜质,使农业废弃物得到充分利用,缓解了我国蛋白质饲料短缺的状况。

2.饼粕类

我国饼粕类资源非常丰富,据统计,我国每年产各种饼粕总量约2300万吨,主要包括豆粕、棉籽饼粕、菜籽饼粕、向日葵仁饼、花生仁饼粕、米糠饼、玉米胚饼芽等,其中,豆类饼粕、棉籽饼粕、菜籽粕在饲料中应用较多。饼粕类原料的特征为植物蛋白含量高,抗营养因子水平也较高,蛋白质消化率低,所以,其在饲料中的添加量较低(一般低于8%)。采用微生物发酵技术能有效去除饼粕中的抗营养因子,且在发酵过程中会产生丰富的功能因子,提高饼粕的饲用价值。以上研究表明,利用生物发酵技术处理饼粕类饲料可以降解原料中抗营养因子水平,提高饼粕营养价值,具有广阔的开发前景,对促进我国畜牧业发展具有重要的意义。

3.残次落果、果渣和蔬菜尾菜

我国每年产出大量水果,大约70%被人们所消费,20%-30%为残次落果。我国对残次落果回收利用技术研究较少。传统的处理方式为深埋或堆积沤肥。这种处理方式不仅造成资源浪费还会污染环境。

残次果实营养丰富,富含大量生物活性物质、维生素、氨基酸等,这种情况受到饲料行业的广泛关注。研究发现,残次果实经发酵后有机大分子会分解为寡糖、糖蛋白和氨基酸等。这些物质可以为畜禽生长繁殖提供营养。

研究发现,发酵后脐橙残次果真蛋白含量提高12.15%,粗纤维含量降低10.33%。研究发现,沃柑次果、落果发酵饲料替代了20%日粮,改善了富凤麻鸡养分表观消化率和生长性能,同时增加了色素在肌肉中的沉积,肉色更容易被消费者所接受。开发残次落果发酵饲料不仅有利于解决次果、落果未经处理对环境造成污染,还可扩充饲料原料来源、降低饲料成本、提高养殖业经济效益。

水果加工过程中会产生大量果渣,果渣中含有蛋白质、脂类、糖类、维生素、有机酸、类黄酮和不饱和脂肪酸等。但是,果渣中蛋白质含量普遍较低,粗纤维、单宁、果胶等畜禽不易消化吸收的成分含量较高。经过生物发酵后,果渣营养价值和功能会得到提升,可用作畜禽饲料原料使用。

研究发现,苹果渣经发酵后粗蛋白质含量提高200%,粗脂肪含量提高150%-200%,维生素C含量提高200%,粗灰分、粗纤维和矿物元素含量均有不同程度的增加。

蔬菜作为人们健康饮食的重要组成部分,年消耗量逐渐增加。蔬菜在采摘、运输、分拣、销售、加工等各阶段产生的尾菜约占总产量的1/3。尾菜常规处理方式为堆积在田间地头或作为垃圾处理。这样极易引起环境污染和资源浪费问题。尾菜中的蛋白质、可溶性碳水化合物、脂肪酸、类黄酮及多酚类物质含量丰富,可促进畜禽生长发育,维持机体健康,但所含的木质纤维素、硫代葡萄糖苷、龙葵素、蛋白酶等抗营养因子会引起畜禽消化不良,降低畜禽生长速度。尾菜发酵可以使尾菜转变为饲料资源,实现资源循环利用,降低饲养成本。

研究发现,与基础日粮相比,花椰菜尾菜发酵饲料成本为0.84元/kg,同时,保育猪的增重收益和毛利润分别提高30.84%和 44.48%。研究发现,将尾菜回收作为饲料每年可减少0.43kg的甲烷排放。研究发现,添加尾菜发酵饲料可显著提高保育猪干物质、粗蛋白质、钙和磷的表观消化率以及血清免疫球蛋白的水平,显著降低保育猪腹泻率和饲养成本,提高经济效益。

研究发现,西兰花尾菜发酵饲料可以提高绵羊生长性能、粗蛋白质表观消化率以及抗氧化性能和免疫功能。研究表明,绵羊日粮中添加尾菜发酵饲料可提高其生长性能、屠宰性能及肉品质。

肉鸡日粮中添加发酵西兰花茎叶显著提高了肉鸡采食量、体增重以及胸肌率等指标。发酵西兰花茎叶还能降低产气荚膜梭菌致肉鸡的致死率,这与发酵西兰花提升了肉鸡的免疫力和抗氧化力相关。肉鸡饲粮中添加发酵西兰花可缓解产气荚膜梭菌感染引起的生产性能下降和死亡率增加,提高免疫功能减少肠道中有害菌的数量,增加肠屏障功能。综上所述,通过生物发酵技术可改善尾菜的质构特征和营养成分、提高畜禽生产性能和健康状况,实现尾菜饲料化。

三、发酵饲料存在问题和展望

目前,我国关于发酵饲料的研究已取得一些成果,但是大面积推广还存在以下问题:(1)没有统一生产技术标准,在品质鉴定、仓储管理、环境卫生等关键环节还没有完善制度;(2)发酵原料种类繁多且具有明显的地域性和季节性,在原料预处理、原料品质、原料混合原则等方面没有明确的规定;(3)发酵菌种复杂,发酵饲料多选用混合菌株,要考虑各菌株生存条件差异、菌株之间的关系及菌株的变异问题;(4)发酵饲料替代基础日粮限量还处在探索阶段,替代量过少可能达不到预期效果,替代量过多可能会影响畜禽生产性能,确定具体替代量需进一步研究。

虽然,发酵饲料的应用还存在一些问题,但价格低廉的非常规饲料原料经过生物发酵后抗营养因子和有毒有害物质含量明显降低,营养成分更加丰富和均衡,饲料适口性也有了改善,这提高了非常规饲料资源利用率,还降低了饲料成本。因此,将发酵饲料作为抗生素饲料的替代品不仅能够满足人们对绿色健康畜产品的迫切需求,也符合现代养殖无公害处理资源利用的要求, 具有广阔的应用前景。

(作者:河北工程大学生命科学与食品工程学院 付冠华、赵东臣、黄悦妍、王利红;转载于:《中国饲料》)
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