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        啤酒糟在養(yǎng)豬應用上的研究進展

        2021-12-05 18:35:24劉作華
        畜禽業(yè) 2021年12期
        關鍵詞:混菌黑曲霉啤酒

        黃 健,鄧 紅,劉作華

        (1.重慶市畜牧科學院,重慶 榮昌 402460;2.農(nóng)業(yè)部養(yǎng)豬科學重點實驗室,重慶 榮昌 402460;3.養(yǎng)豬科學重慶市市級重點實驗室,重慶 榮昌 402460)

        0 引言

        啤酒糟是啤酒工業(yè)副產(chǎn)品,是以大麥或青稞等為主要原料,輔以部分淀粉質(zhì)原料(如玉米、大米、小麥),并添加酵母、啤酒花、糖類和水等,經(jīng)發(fā)酵提取籽實中可溶性碳水化合物后的殘渣,主要由原料的皮殼、葉芽、不溶性蛋白質(zhì)、半纖維素、脂肪、酶、維生素、灰分及少量未分解的淀粉和未洗出的可溶性浸出物等組成。目前中國已經(jīng)是世界啤酒產(chǎn)銷量最大的國家,2013年中國啤酒產(chǎn)量達到歷史高點,達4 982.8萬t,之后連年減少,2020年產(chǎn)量為3 411.1萬t。每生產(chǎn)1 t啤酒大約產(chǎn)生1/4 t的鮮啤酒糟,1/12 t的風干啤酒糟。處理好啤酒糟是啤酒工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切要求,處理不好不僅浪費資源,還會嚴重污染環(huán)境。

        1 啤酒糟的營養(yǎng)特性

        啤酒糟的主要成分隨啤酒生產(chǎn)用料和加工工藝等不同而存在差異,在制作動物飼料配方時最好根據(jù)實際測定值進行配方計算。風干啤酒糟中粗蛋白含量達20%以上,所含中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)比白酒糟、葡萄渣、甜菜渣、小麥秸稈等粗飼料相對較低,必需氨基酸,維生素及礦物質(zhì)種類與含量豐富,因此啤酒糟作為飼料原料有較好的開發(fā)前景[1-2]。中國飼料營養(yǎng)價值表(2008年)顯示,大麥釀造啤酒糟在風干后含干物質(zhì)為88%,其中粗蛋白質(zhì)為24.3%,粗纖維為13.4%,鈣為0.32%,總磷為0.42%,豬消化能為9.42 kJ/kg,賴氨酸為0.72%,蛋氨酸為0.52%,蘇氨酸為0.81%,色氨酸為0.28%。由于啤酒糟中含有一定量的酒精成分,且粗纖維水平較高,影響日糧養(yǎng)分的消化吸收。因此,要注意其在日糧中的添加比例不宜過高,同時要注意能量和必需氨基酸的平衡。

        2 啤酒糟作豬飼料的利用方式和效果

        2.1 鮮用

        鮮啤酒糟水分一般在70%以上,且不宜長途運輸和保存,適宜在啤酒廠周邊養(yǎng)殖場使用。能否做到良好貯存是鮮啤酒糟利用的關鍵。未使用完的鮮啤酒糟最好利用厭氧青貯法密閉儲存[3]。王紅英在杜長大豬30~60 kg階段日糧中添加30%鮮啤酒糟,在60~110 kg階段添加40%鮮啤酒糟,對日增重沒有顯著影響[4]。黃健等研究表明,在長榮豬20~50 kg階段日糧中添加60%鮮啤酒糟,在50~90 kg階段添加70%鮮啤酒糟,對生產(chǎn)性能沒有顯著影響[5]。

        2.2 風干使用

        啤酒糟風干后保存方便、可長途運輸和適宜配合飼料。但啤酒糟烘干工藝復雜,耗能高,污染環(huán)境,且高溫會破壞啤酒糟中的維生素、有益微生物和氨基酸等而影響其應用效果[3]。駱先虎等用64頭45 kg生長豬試驗30 d研究鮮啤酒糟和干啤酒糟的飼養(yǎng)效果。結果:豬日增重鮮用高于干用17.5%(P<0.05),飼料轉化效率提高6.3%(P<0.01),且鮮啤酒糟適口性更佳,鮮啤酒糟使用效果顯著優(yōu)于干啤酒糟。

        2.3 發(fā)酵啤酒糟應用

        用啤酒糟制作生物發(fā)酵飼料是近年來啤酒糟應用研究的熱點。啤酒糟與其他含水量少的飼料(如麥夫,菜粕,棉粕)合理配比,添加適宜的青貯添加劑后混合發(fā)酵處理,既能解決啤酒糟含水分高的問題,又能合理利用其他飼料資源。啤酒糟發(fā)酵能產(chǎn)生大量有益微生物、菌體蛋白質(zhì)、小肽、酶和維生素等有益因子,同時分解破壞其中的抗營養(yǎng)因子,因此能大大地提升啤酒糟的營養(yǎng)價值和利用效果[3]。

        1)發(fā)酵啤酒糟采用的菌種、酶及工藝參數(shù)。目前啤酒糟發(fā)酵菌種成功應用的主要有布氏乳桿菌[7]、里氏木霉[8]、康氏木霉[9]、黑曲霉[8-9]、釀酒酵母[8]等,由單菌發(fā)展到多菌并與酶制劑混合使用。

        丁良等[7](2016年)評價了布氏乳桿菌和雙乙酸鈉對西藏啤酒糟全混合日糧(TMR)發(fā)酵品質(zhì)和有氧穩(wěn)定性的影響。結果表明,各試驗組均獲得了較高的乳酸含量,較低的氨態(tài)氮/總氮和微量的丁酸,發(fā)酵品質(zhì)良好;添加0.5%的雙乙酸鈉提高了乳酸含量,降低了pH值、氨態(tài)氮/總氮和丁酸含量(P<0.05),同時提高了干物質(zhì)回收率(P<0.05),對粗蛋白、粗灰分、粗脂肪、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量無顯著影響;布氏乳桿菌處理組降低了乳酸、粗蛋白含量和干物質(zhì)回收率(P<0.05),提高了pH值和氨態(tài)氮/總氮值(P<0.05);在有氧暴露14 d內(nèi),pH緩慢上升,且溫度未超過環(huán)境溫度2℃,顯示有較高的有氧穩(wěn)定性;添加布氏乳桿菌和雙乙酸鈉均在不同程度上降低了霉菌和酵母菌數(shù)量,對啤酒糟TMR有氧穩(wěn)定性有積極的改善效果,其中雙乙酸鈉的效果優(yōu)于布氏乳桿菌。

        楊光瑞等(2016年)采用三菌混合探究了以啤酒糟和葡萄渣混合底物固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料的工藝條件。結果表明,啤酒糟與葡萄渣以7:3比例混合的發(fā)酵基質(zhì),初始含水量為65%,在里氏木霉、黑曲霉、釀酒酵母配比為1:1:1,5%的接種量,30℃發(fā)酵60 h后,發(fā)酵產(chǎn)物粗蛋白含量34.32%,伴有淡淡的酸香,電鏡掃描顯示纖維素分子無定形區(qū)消失,伴有大量酵母分布在飼料表面[8]。

        賓冬梅等[9](2015年)在啤酒糟發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶的條件優(yōu)化研究中發(fā)現(xiàn),黑曲霉在20%的接種量,料水比1:1.5,溫度34℃條件下發(fā)酵3 d,纖維素酶活為706.4 nkat;康氏木霉在同等條件下發(fā)酵,纖維素酶活為459.2 nkat;混菌發(fā)酵中黑曲霉與木霉比6:4,20%的接種量,料水比1:0.5,在32℃下培養(yǎng)3 d,纖維素酶活為812.4 nkat。黃河清濤等(2016年)以啤酒糟為主要原料,采用二次多菌種混合固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料。結果表明,黑曲霉在其最適宜條件下單菌發(fā)酵后粗纖維為5.90%;康氏木霉在其最適宜條件下單菌發(fā)酵后的粗纖維為6.10%;混菌發(fā)酵時混菌20%的接種量(黑曲霉與康氏木霉比6:4)、料水比1:2,30℃下培養(yǎng)3 d,測得發(fā)酵后纖維素含量為4.40%[10]。賓冬梅等(2016年)在以黑曲霉和木霉雙菌一次發(fā)酵啤酒糟后,再添加啤酒酵母與枯草芽孢桿菌進行二次混菌發(fā)酵,得到最佳條件為:溫度35℃,16.26%的接種量,酵母菌和枯草芽孢桿比5:1,添加3.46%的硫酸銨,2%的尿素,發(fā)酵4 d后產(chǎn)物粗蛋白質(zhì)含量為38.11%[11]。賓冬梅等(2017年)以飼料酵母和枯草芽孢桿菌進行二次混菌發(fā)酵,最佳條件為:溫度33.73℃,16.51%的接種量,酵母菌和枯草芽孢桿菌比5:1,添加5%的硫酸銨,2%的尿素,發(fā)酵4 d后產(chǎn)物粗蛋白質(zhì)含量升高到43.38%。以上結果表明,通過二次混菌發(fā)酵效果比單菌種單次發(fā)酵效果更好,能顯著提高發(fā)酵啤酒糟粗蛋白含量,降解纖維素效果更多,所產(chǎn)生的纖維素酶活性也更高[12]。

        王瑞等(2019年)在發(fā)酵啤酒糟試驗中添加15.0%的血粉、發(fā)酵溫度30℃、接種2.0%的酵母菌、發(fā)酵5 d,獲得的發(fā)酵物蛋白質(zhì)含量為50.36%,比初始樣蛋白質(zhì)提升75.53%。利用酵母菌及乳酸菌混合發(fā)酵時,先接種1.0%的乳酸菌發(fā)酵2 d,再接種1.0%酵母菌繼續(xù)發(fā)酵至7 d時,產(chǎn)物蛋白質(zhì)含量達到59.27%,比初始樣蛋白質(zhì)提高106.59%。說明利用上述2種發(fā)酵方式均能得到良好的蛋白質(zhì)飼料,且混菌發(fā)酵效果更好[13]。

        蔡國林等(2015年)研究了啤酒糟經(jīng)系列處理制備蛋白飼料的方法。首先將啤酒糟粉碎后過60目篩,篩下物粗蛋白含量達到38.8%,粗纖維含量降低到1.89%,然后對篩下物球磨,之后再用纖維素酶、木聚糖酶和蛋白酶混合酶解和產(chǎn)朊假絲酵母JX-09固態(tài)發(fā)酵。結果:發(fā)酵產(chǎn)物粗蛋白質(zhì)含量達到45.17%,比啤酒糟原樣提高59.6%,多肽含量從0.68%提高到5.21%,體外蛋白質(zhì)消化率從53.7%提高到61.8%,水解氨基酸為42.18%,比啤酒糟原樣提高60%,必需氨基酸總量為17.3%,比啤酒糟原樣提高60%,粗纖維含量為1.66%,比啤酒糟原樣降低89%[14]。曲亮璠等(2020年)研究了用纖維素酶降解啤酒糟中的纖維素,獲得最佳工藝條件為:初始pH值為6.0,纖維素酶添加量為2.5%,酶解時間4 h后酶解液中還原糖含量達到3.65 mg/mL[15]。

        2)發(fā)酵啤酒糟養(yǎng)豬效果。鄔蘇曉等(2018年)用復合酶制劑和益生菌發(fā)酵啤酒糟,以75頭體重30.0±5.0 kg梅花豬為試驗對象,分別在日糧中添加20%、30%、40%和50%的發(fā)酵啤酒糟(以干物質(zhì)計算),試驗期60 d。結果:添加40%的發(fā)酵啤酒糟能顯著提高豬日增重和飼料報酬,并能有效控制腹瀉和糞臭,降低豬的飼養(yǎng)成本[16]。蔡俊等(2005年)試驗表明,發(fā)酵啤酒糟完全可以部分替代豆粕[17]。陳云(2007年)采用蛋白酶和復合纖維素酶水解啤酒糟,然后將干燥的酶解啤酒糟替代部分蛋白質(zhì)飼料飼喂25 kg的生長豬60 d。結果表明,啤酒糟經(jīng)酶解后營養(yǎng)組成顯著改善,取代部分蛋白質(zhì)飼料不影響生長豬的生產(chǎn)性能[18]。蔣載陽等(2019年)用發(fā)酵豆粕、發(fā)酵啤酒糟、發(fā)酵果渣3種發(fā)酵飼料,分別替代玉米—豆粕型日糧中部分玉米、豆粕和玉米皮,可顯著提高哺乳母豬血清免疫球蛋白(IgG)水平,顯著降低母豬斷奶后的發(fā)情間隔,在一定程度上改善母豬的生產(chǎn)性能,提高養(yǎng)分表觀消化率[19]。

        3 存在的問題和展望

        啤酒糟雖然是一種釀酒廢棄物,但其營養(yǎng)成分是一種很好的飼料資源。由于啤酒糟產(chǎn)出集中,不易保存,干燥不僅成本高還破壞其中的營養(yǎng)物質(zhì),因此作為發(fā)酵飼料是其最好的利用方式,更利于啤酒糟的保存和價值提升。但在啤酒糟發(fā)酵應用研究上還遠遠不夠,如用于發(fā)酵的菌種種類、接種量、菌種之間的協(xié)同作用、適宜的輔助性物料(如酶、氮源、碳源等)、發(fā)酵的適宜條件和工藝、發(fā)酵后處理、工業(yè)化生產(chǎn)專用設備設施等,還需要進行大量資金的投入和科技攻關。

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