饲料发酵技术通过微生物的生物转化,显著提升饲料的营养价值、消化吸收率及安全性,并赋予其益生、免疫调节等功能。它是畜牧业实现节粮增效、保障食品安全、高效利用资源的关键手段。下文将系统阐述该技术的主要分类维度(微生物类型、工艺状态、应用目的)、核心作用原理以及广泛的应用场景。
1. 饲料发酵技术的分类
1.1 按发酵微生物类型分类
①乳酸菌发酵:这是最常见和应用最广泛的类型,利用乳酸菌将可发酵糖转化为乳酸。主要特点是快速产酸降低pH值,抑制有害菌生长,提高保存性,改善适口性。
代表:青贮饲料(玉米青贮、苜蓿青贮等)、某些全价饲料发酵。
②酵母菌发酵:利用酵母菌进行发酵。酵母主要消耗可溶性糖,产生乙醇、二氧化碳、少量有机酸以及丰富的B族维生素、消化酶、未知生长因子等。能改善适口性、促进消化、增强免疫力。
代表:谷物(如发酵玉米粉)、糟渣类(如啤酒糟发酵)和部分全价饲料的发酵。
③霉菌发酵:利用特定霉菌(如曲霉属,根霉属,木霉属等)。霉菌能分泌强大的酶系,分解植物细胞壁结构和复杂大分子,破坏抗营养因子,释放营养物质。常用于提高粗饲料的营养价值,固态发酵是其常用方式。
④复合菌剂发酵:使用由多种微生物组成的复合菌剂进行发酵。目的是结合不同微生物的优势,如快速产酸、产酶分解、产维生素、益生作用等,达到更全面的发酵效果,这是当前研究和应用的热点。
1.2 按发酵工艺(状态)分类
①固态发酵:发酵基质(饲料原料)呈疏松的固体状态,含水量通常在40%-65%。空气(氧气)存在于物料间隙。
常用于处理含水量适中的原料,如谷物、饼粕、秸秆等。设备相对简单(如发酵池、发酵袋、发酵桶、发酵塔)。霉菌发酵和部分复合发酵常用此方式。
② 液态发酵:发酵基质为液态或浆状,含水量高(>65%)。通常在发酵罐中进行,需要搅拌和通气(好氧发酵)或不搅拌不通气(厌氧发酵)。
主要用于生产微生物菌体蛋白(SCP)、液体饲料添加剂(如乳酸菌液、酵母培养物)或处理高水分糟渣(如液态酒糟发酵)。
③半固态发酵:介于固态和液态之间,物料呈稠厚的糊状。应用相对较少。
1.3 按发酵目的分类
①保存型发酵:主要目的是通过快速产酸(主要是乳酸菌发酵)降低pH值,抑制腐败菌活动,长期保存易腐饲料(如青绿饲料制作青贮)。
②营养改善型发酵:主要目的是通过微生物活动分解难以消化的物质(如纤维素、半纤维素)、破坏抗营养因子(如植酸、单宁)、合成有益代谢产物(如小肽、有机酸、维生素、酶),从而提高饲料的营养价值和消化利用率(如发酵豆粕、发酵棉粕、发酵秸秆)。
③功能型发酵:主要目的是富集或产生特定的功能性物质,如益生菌、有机酸(丙酸、丁酸)、酶制剂、抗菌肽、免疫增强因子等,以改善动物肠道健康、增强免疫力、替代抗生素(如发酵饲料用作功能性添加剂)。
④脱毒型发酵:利用特定微生物降解饲料中的毒素(如某些霉菌毒素)或抗营养因子(如棉酚、硫苷)。
2. 饲料发酵的基本原理
发酵过程的核心是微生物在特定环境条件下的代谢活动。
2.1 微生物生长繁殖
在适宜的温度、湿度、pH、氧气条件下,接种或原料本身携带的有益微生物开始快速生长繁殖。
2.2 底物消耗与代谢:
①碳水化合物代谢
好氧代谢(有氧条件):微生物利用氧气将糖类彻底氧化分解为CO₂和水,并释放大量能量(如酵母在有氧时大量繁殖)。霉菌主要进行好氧代谢以产生大量分解酶。
厌氧代谢(无氧条件):
乳酸发酵:乳酸菌将葡萄糖等糖类转化为乳酸(同型发酵)或乳酸+乙酸/乙醇+CO₂(异型发酵)。这是青贮和许多厌氧发酵的核心过程。
酒精发酵:酵母菌在无氧条件下将葡萄糖转化为乙醇和CO₂。
②蛋白质代谢:微生物分泌蛋白酶将大分子蛋白质分解为小分子多肽和氨基酸。部分氨基酸可能被微生物利用合成菌体蛋白或进一步代谢。
③脂肪代谢:微生物分泌脂肪酶,将脂肪分解为甘油和脂肪酸。
④纤维分解:主要是霉菌和一些特定细菌(如纤维素分解菌)分泌纤维素酶、半纤维素酶等,将植物细胞壁中的纤维素、半纤维素分解成可溶性糖(葡萄糖、木糖等),这些糖又可被其他微生物利用。
3. 饲料发酵技术的应用
饲料发酵技术在畜牧业中应用广泛,涵盖多种饲料原料和动物种类。
3.1 青贮饲料的生产
①应用场景:大规模保存青绿多汁饲料(玉米全株、牧草如苜蓿、黑麦草、高粱等),解决季节性和地域性供应问题。
②技术核心:乳酸菌主导的厌氧发酵。通过切碎、压实、密封,创造厌氧环境,促进乳酸菌快速产酸(pH降至4.0-4.5以下),抑制腐败菌和丁酸菌。
③适用动物:反刍动物(奶牛、肉牛、羊)的主要粗饲料来源。
3.2 非常规饲料原料的改良
①应用场景:提高营养价值低、消化率差或含有抗营养因子/毒素的农副加工产品的饲用价值。
②代表原料:
饼粕类:豆粕(降解抗原蛋白、寡糖)、棉籽粕(降解游离棉酚)、菜籽粕(降解硫苷、芥子碱)、花生粕等。
糟渣类:酒糟(啤酒糟、白酒糟)、酱油渣、醋渣、果渣、薯渣、柠檬酸渣、木薯渣等(降低水分、提高蛋白消化率、降解纤维、脱毒)。
秸秆类:玉米秸、小麦秸、稻草等(降解木质纤维素,提高适口性和消化率,主要用于反刍动物)。
③技术核心:常采用霉菌(产酶分解纤维、植酸)和/或复合菌剂(结合产酸、产酶、益生作用)进行固态发酵。
④适用动物:根据原料和发酵效果,可用于猪、禽、反刍动物、水产动物等。
3.3 全价配合饲料或精料补充料的发酵
①应用场景:直接对猪、禽、水产等动物的全价饲料或精料补充料进行发酵(多为液态或湿拌料形式)。
②技术核心:通常使用复合菌剂(乳酸菌+酵母菌+芽孢杆菌等组合),进行短期(12-48小时)厌氧或兼性厌氧发酵。要求发酵稳定、可控。
③适用动物:主要用于猪(尤其是母猪和仔猪)、家禽(肉鸡、蛋鸡)、水产动物(鱼、虾)。
4. 总结
饲料发酵技术通过微生物的“生物加工”,赋予饲料更高的营养价值、更好的消化吸收率、更强的生物安全性和独特的功能性(益生作用、免疫调节),是畜牧业实现节本增效、保障食品安全(减抗/替抗)、资源高效利用(开发非常规饲料)和可持续发展的重要手段。不同原料、不同动物、不同目的需要选择不同的发酵微生物和工艺。随着微生物组学、发酵工程和动物营养学研究的深入,饲料发酵技术将朝着更精准、更高效、更稳定的方向发展。
关于我们
北京鸿润宝顺科技有限公司创建于2008年,位于北京自由贸易试验区科技创新片区,是一家以蛋白胨、大豆蛋白胨、胰蛋白胨、酵母浸粉、牛肉浸粉、等微生物培养基原材料和发酵原料为主,集研发、生产、销售为一体的现代化高新技术企业。2020年在四川省阆中市建立生产基地。产品供应全国所有生物饲料生物肥料产区,为行业企业提供大量生物发酵所需的有机氮源原料,不断创新技术、调整配方、升级工艺,用更好的产品助力行业发展。
文章来源网络转载由微信公众号“尹清强教授课题组 动物营养与饲料生物技术 ”原创,是出于传递更多信息之目的,非本平台观点。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请及时与我们联系,我们将及时更正、删除。