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    為什么要發展發酵飼料?發酵飼料有哪些關鍵技術、優點、突出問題及類型

     

    眾所周知,生物飼料是近年來的研究熱點,行業內的每個人都很關注,一起來看看梁運祥教授對生物飼料未來的發展趨勢怎么看。

    梁運祥教授:華中農業大學生命科學技術學院教授、博士生導師,微生物農藥國家工程研究中心主任。研究方向為微生物產品及發酵工藝學。湖北省真菌學會委員,生物工程雜志理事,武漢環保產業協會理事,安琪酵母股份有限公司獨立董事。

    我們為什么要發展發酵飼料

    01人類發酵食品

    發酵飼料源于人類發酵食品。擁有現代食品加工保藏技術之前,發酵差不多是人類食品加工、保藏的主導方式。

    發酵食品是指人們利用有益微生物加工制造的一類食品。

    第一類為谷物發酵制品如饅頭、面包、酒、發酵米粉、甜面醬及米醋等食品;

    第二類為豆類發酵制品如豆瓣醬、豆豉、醬油、腐乳等;

    第三類為乳類發酵制品如酸牛奶和奶酪;

    第四類為發酵果蔬如酸菜、泡菜、果醋、果酒等;

    第五類為發酵肉制品如腌魚、香腸等。因此,發酵食品在人類的生活中非常普遍。

    02發酵食品作用

    ①具有特殊風味及口感。比如奶酪、臭豆腐。

    ②有益人體健康。比如酸奶、酸菜。

    ③營養價值提高。比如米酒(發奶)、豆豉(肽與氨基酸)。

    ④促進食欲。比如醬油、食醋。⑤食物保存與保鮮。比如奶酪、泡菜。

    03發酵食品生產

    發酵技術起源于自然發酵過程關注與利用。發酵食品是歷史悠久食品加工技術,利用“天然食材”與“大自然中的好菌”進行發酵加工。事實上,無論是哪一個國家的發酵食物,制作原理基本上都差不多,主要是利用包括乳酸菌、酵母菌、醋酸菌、根霉菌、毛霉、米曲霉等微生物,把原料加以分解、代謝后,產生對身體有益的營養物質。

    現代科學技術發展,推動了食品加工保藏技術的蓬勃發展和廣泛應用,發酵食品及其發酵技術不再是主導地位。但發酵技術并沒有停滯,一樣在與時俱進。

    04熟食的作用——如果動物飼料全是熟食?

    人猿相揖別,為何只有人類邁步走上了進化大道?這一切是怎樣發生的?分子生物學研究表明,人與猿的基因有98%相同。這不到2%的差異竟造成人與猿的巨大差別。其中,1%為語言,1%為抽象思維。

    人之所以能夠進化成人,飲食結構、制備和行為方式的改變對于進化起到了關鍵的重要作用。人類的覓食和食物生產手段在自然界獨一無二。學會用火、特別是用火來制備食物是人類有別于其他生物的特殊才能,也是人類從自然界區分出來的偉大推進器。這一行為對人類適應環境、體質進化、腦容量擴張和社會化等都具有重大的作用。學會用火與熟食是人類進化的一個根本原因。

    早期的人類與猿猴沒有太大的區別,其食物主要是植物的葉莖、果子與種子、貝殼、魚類等,絕大部分時間處于饑餓的狀態。之后人類具有了種植植物的能力,這時人類處于素食少葷、半饑半飽的狀態。再之后,人類又學會了種植植物、養殖動物,處于素昏各半、食物充足的狀態。

    從整體的進化過程來看,人類之所以能夠從隊伍中脫穎而出,主要是因為熟食的作用,人類學會了使用火來加熱食物,才獲得了充足的能量和養分保障,所以人才有了更多的時間來做別的事情。

    飼料熟食化?

    ——能夠解決養殖業面臨問題?

    2016年工業飼料總量達到2.9t,肉產量8,364t,其中豬肉產量5,299t,禽蛋產量3,095t,牛奶產量3,602t。肉蛋奶總量約15千萬t。飼料養殖業規模均為世界第一面臨主要問題:生產成本高、安全問題突出、養殖污染嚴重。

    成本問題主要是飼料轉化率問題,飼料轉化率有很大的提升空間;腸道健康問題是養殖業面臨的一個大問題,腸道不健康飼養效率就上不去;污染問題和動物的消化吸收有關系。而熟食化似乎能解決上述問題!

    飼料能做到熟食化?

    ——成本與保鮮限制?

    01  現代飼料加工

    我們為什么要去加工飼料?

    ①為了更加全面、平衡的營養,各種飼料原料通過加工變成動物所需要的各種營養。

    ②飼料進行粉化后,有助于動物消化吸收。③適度熟化(加熱、膨化等),令飼料一定程度的熟化。

    ④藥化,進行疾病預防。

    ⑤通過加工方式提高飼料的適口性。

    ⑥防霉抗氧化,保證飼料在儲存過程中不變質。

    ⑦酸化,提高飼料消化率,促健康,促消化。

    ⑧酶化,通過添加酶制劑促飼料消化。

    ⑨菌化,通過加益生菌促進腸道健康。

    ⑩防分散,將飼料制粒。

    以上這些是現代飼料加工要實現的作用。

    02 發酵飼料

    發酵飼料的優點:

     加工能耗低

    +發酵熱+生物侵蝕=機械粉碎+膨化+高溫熟化。

     減少添加劑使用

    現在的飼料加工都是在“做加法”,所用的添加劑越來越多,可能會有上百種添加的物質。而發酵飼料則可以大量的減少添加劑的使用,因為發酵產生維生素、有機酸、分解酶等物質。

     減少礦物質添加

    發酵產生酸、肽、氨基酸可以螯合礦物質,能提高礦物質利用率。因為目前飼料中添加的礦物質真正能被動物吸收利用的只有10%左右,其余的都排放到環境中了。而發酵飼料可以提高礦物質的利用率,添加量能至少減少一半。

     減少抗生素和藥物添加

    發酵能產生益生菌和代謝產物,促進健康腸道。

     提高飼料利用率

    發酵實際上是預消化的過程,只要配方合理,發酵的過程會對飼料進行提前消化,減少動物消化過程中能量的損耗。

    ●擴大飼料范圍和實現飼料定向轉化

    提高非常規飼料的利用率,比如酵母浸出物替代血漿蛋白、秸稈高值飼料化、羽毛生物肽化。

    發酵飼料提供了出路!

    發酵飼料提供了當今飼料養殖業所面臨的問題的正確解決方案。今后行業發展的主要推動力量就是以發酵技術為主的生物技術。

     國外經驗

    國外從20世紀80年代中期開始使用發酵過的濕飼料,現在已經被廣泛應用。早期的做法主要是通過微生物發酵使一些工農業下腳料(廢渣、廢水、高纖維素、雜粕類等)得到充分利用,擴大飼料資源后期逐漸開始發酵飼料原料(玉米、大豆等)然后進行配合使用。與發酵單一原料相比,現階段比較普遍的做法是將全價料直接進行發酵然后直接飼喂,效果較好。如今,荷蘭至少占50%的豬都使用微生態發酵飼料,丹麥有30%以上的母豬使用發酵飼料,70%以上的母豬在泌乳期也使用。歐盟國家,主要發酵要傾向于發酵全價料和飼料的主要成分發酵。

     中國現狀

    如今,中國的發酵飼料產業也得到了較大的發展。①發酵豆粕。華中農業大學、北京金泰得、武漢邦之德、上海漁機所等推動發酵豆粕產業化,超能100t左右,技術產品成熟,為行業廣泛接受。②發酵酒糟:湖北高生生物、四川盛和、武漢路德等企業在做,產能超過30t。③發酵麥麩:產能5——10t。④發酵米糠:產能5——10t。⑤發酵木薯渣:產能3——5t。⑥酵母培養物:產能2——3t。⑦發酵全價料:產能3——5t,北京維嘉公司等。⑧發酵料+微生態制劑:基本無抗養殖,年出欄20萬頭,超過5年,海南大牧人集團。

    發酵飼料關鍵技術

    ①菌種及其組合。首先,要使用安全的菌種;其次,想要做好發酵飼料,取得良好的養殖效果,一般要使用組合菌種來發酵。②發酵菌株與原料的匹配性。發酵的目的是多種多樣的,所以發酵的菌株和原料一定要具有匹配性。③原料配伍。發酵的原料就是微生物的食物,如果用單一的原來發酵,微生物可能就會長不好,因此需要配合微生物需要的養分,發酵才能更快,效果更好。④發酵工藝。選擇適合的工藝很重要,發酵目的需要和發酵工藝相匹配。⑤發酵條件(水分、溫度、pH、溶氧等)。⑥發酵裝備與智能化。這是發酵飼料走向生產實踐最主要的障礙。發酵菌種

     發酵菌種

    國家允許使用的微生物菌種。地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、兩歧雙歧桿菌、糞腸球菌、屎腸球菌、乳酸腸球菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、乳酸乳桿菌、植物乳桿菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌、產朊假絲酵母、釀酒酵母、沼澤紅假單胞菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌、短雙歧桿菌、青春雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌、羅伊氏乳桿菌、動物雙歧桿菌、黑曲霉、米曲霉、遲緩芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、纖維二糖乳桿菌、發酵乳桿菌、保加利亞乳桿菌、產丙酸丙酸桿菌、布氏乳桿菌、副干酪乳桿菌、凝結芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌。

     發酵工藝

    發酵工藝分為液體發酵和固體發酵。①液體發酵工藝:歐洲等地區普遍使用,投資相對較大,但自動化程度高,產品穩定。②固體發酵工藝:是中國的特色與傳統,能耗低,投資相對較小,但生產控制有難度,相對液體發酵,在發酵飼料上更有優勢。中國如果能把固態發酵做好,在國際發酵產業中也會很有競爭力。

    發酵飼料突出問題

    ●發酵程度與有效能量損失

    發酵一定會伴隨著產熱,伴隨著能量的損失,所以發酵究竟到什么程度比較合適,是否存在有效能量的損失,一般不太容易把握。

    ●發酵產品評價與標準

    如何評判發酵飼料的好壞,現在都是通過養殖效果來體現的。但是從商品的生產要求來說,這個評判標準是不太適合的。我認為,可以以熟化的程度來作為一項評判標準。其他的指標(比如含菌量和代謝產物等)也可以作為輔助的指標??梢杂眠@些指標來做一個科學的、可監測的評價標準,推動發酵飼料的發展。

    ●發酵裝備的自動化與管道的物料殘留與霉變

    發酵飼料裝備自動化程度和管道的防霉都是大家比較關注的問題,這些工程方面的問題也是產業發展的一大障礙。

    發酵飼料類型

     蛋白發酵飼料

    蛋白飼料發酵酶解技術:通過發酵酶解方法消除各種抗營養因子、破除植物類蛋白細胞壁、將大分子蛋白降解為小分子蛋白。如發酵豆粕、發酵棉菜粕、發酵血粉、發酵羽毛粉、其他發酵蛋白。

     能量發酵飼料

    能量飼料發酵技術:利用精心選育配比的菌種將能量飼料發酵,提高飼料適口性和能量利用率,消除各種毒素對動物的影響。如發酵玉米、發酵麥麩、發酵小麥、發酵米糠、其他能量發酵飼料。

     礦物質發酵飼料

    以蛋白飼料和能量飼料的發酵產物螯合礦物質或發生元素的取代作用。如有機鈣發酵飼料、有機硒發酵飼料。

     功能性發酵飼料

    酵母培養物飼料、多糖發酵飼料、益生菌發酵飼料、其他發酵飼料、秸稈發酵飼料、木薯渣發酵飼料等。

     秸稈發酵飼料

    中國農作物秸稈的產生量約為9t/年,占全球的1/3。缺乏有效利用途徑,處置被動,低效;秸稈焚燒屢禁不絕,隨意堆放損壞村容村貌。成為嚴重的社會問題。秸稈的飼料化利用有很多積極的意義:促進我國草食動物產業發展,突破草場有限、優質草料供應不足自然條件與資源對我國草食動物行業的限制;解決北方草食動物飼料冬季季節性短缺;秸稈過腹后還田,增加秸稈的改土效果;提高農民收入的一種途徑;提供秸稈更好的出路。

    秸稈資源化利用方向

    由于秸稈很堅硬、不易消化,很難作為飼料原料使用,也很難被微生物利用。因此采用秸稈作為飼料使用的資源化利用,可以采用如下途徑:①非生物手段進行預處理,使其結構發生變化。②建立高校的酶解體系,保證纖維素和半纖維素的高效酶解。③發酵微生物的篩選,保證六碳糖和五碳糖的高效利用。因此,秸稈的利用是一系列生物學、工藝學和工程學的問題。

    秸稈的飼料化利用目前已經取得了很好的進展。①從田間收獲后,通過低成本、易操作的氨預處理后,秸稈糖的釋放率大大提高。每克秸稈酶解后還原糖釋放量由0.2g提高到0.5g以上,相當于糧食原料的70%——75%。②經過厭氧發酵后,則變成青貯飼料。1t玉米秸稈可以轉化為與3t青貯飼料價值相當的優質草料。③多菌種混合發酵,發酵周期5——6d,飼料蛋白質含量提高到15%以上,養分指達到優質牧草的70%左右。

    秸稈飼料化路線

    因此,從秸稈發酵飼料的進展可以看出發酵飼料還有很多“成長空間”!

    生物飼料催生產業升級

    發酵飼料將如何改變飼料養殖業?如今飼料養殖行業傳統的模式為,飼料加工企業采購飼料原料加工成飼料,飼料在賣給養殖場,由此而產生的二次運輸、加工、銷售、包裝、損耗、利潤等增加養殖成本500——1,000/t。而現代的模式為,飼料加工的場地由飼料廠轉移到養殖場,一次運輸、生物加工、減少銷售、包裝、損耗、能耗、添加劑等將使飼料成本下降300——500/t。

    發酵飼料的前景十分光明,希望大家能共同探索、共同實踐,共同開拓中國飼料養殖業的發展。

    中國鰻魚網報道

    【關鍵字】:水產養殖,漁業,飼料

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