文│付艷芳 杜占宇 馬慧鐘 周衛(wèi)紅(河北省畜牧總站)
賈青(河北農(nóng)業(yè)大學)
發(fā)酵飼料在我國始于元代,具有改善飼料風味、解除毒性、強化營養(yǎng)等作用。近代養(yǎng)豬業(yè)經(jīng)歷了從煮熟料到固體(粉和顆粒)料再到液態(tài)料的過程,特別是現(xiàn)代食品加工業(yè)的興起,產(chǎn)生了大量副產(chǎn)品,推動了液態(tài)飼料的快速發(fā)展。筆者從液態(tài)料的類型、影響液態(tài)發(fā)酵料品質(zhì)的各種因素進行介紹,以期對液態(tài)飼料的推廣和應用提供幫助。
生豬液態(tài)料主要有未發(fā)酵液態(tài)料、自發(fā)酵液態(tài)料、接種發(fā)酵液態(tài)料。未發(fā)酵液態(tài)料是水和飼料或農(nóng)副產(chǎn)品按照一定比例混合后立即給豬飼喂的液態(tài)飼料,20世紀七八十年代農(nóng)村養(yǎng)豬屬于這種方式。液態(tài)飼料在飼喂前通過自身微生物作用發(fā)酵一段時間的飼料稱為自發(fā)酵液態(tài)料。用發(fā)酵菌種接種液態(tài)料,控制發(fā)酵條件,通過有益微生物的代謝活動產(chǎn)生適口性好、易吸收、營養(yǎng)水平高的飼料稱為接種發(fā)酵液態(tài)料。規(guī)模化養(yǎng)豬場使用液態(tài)發(fā)酵料始于20世紀80年代的荷蘭,液態(tài)料接種有益微生物后人為控制發(fā)酵溫度和時間,微生物通過代謝活動轉(zhuǎn)化或分解飼料中的抗營養(yǎng)因子,形成營養(yǎng)水平高的飼料。
液態(tài)發(fā)酵料的生產(chǎn)有多種形式,可以將全價液態(tài)飼料用益生菌發(fā)酵,可以將發(fā)酵谷實類液態(tài)料處理后再與飼料混合,也可利用食品加工副產(chǎn)品替代飼料中的部分營養(yǎng)成分進行發(fā)酵。用益生菌發(fā)酵全價飼料的液態(tài)發(fā)酵是一種處理起來比較簡單的發(fā)酵模式,缺點是容易導致飼料中氨基酸、維生素流失,降低了飼料的營養(yǎng)價值。單獨對谷實類進行發(fā)酵處理,再與飼料混合,形成營養(yǎng)全面的液態(tài)飼料,可以避免營養(yǎng)物質(zhì)流失,穩(wěn)定性好,但這種發(fā)酵方式要提前計算好各營養(yǎng)成分的添加量。用食品加工副產(chǎn)品替代部分飼料進行發(fā)酵,形成口感好、營養(yǎng)高的液態(tài)發(fā)酵料,可以降低養(yǎng)殖成本。在加拿大用乳清液與飼料混合后發(fā)酵的液態(tài)料飼喂基礎母豬,每噸飼料成本能降低12.44加元。王修啟等(2000)用發(fā)酵啤酒糟含酶蛋白飼料取代部分豆粕飼喂30~60千克育肥豬,每頭豬能節(jié)約飼養(yǎng)成本3.02元。
液態(tài)發(fā)酵料的品質(zhì)與發(fā)酵菌、料水比、溫度控制有很大關系。
1.液態(tài)發(fā)酵料常用菌種。原農(nóng)業(yè)部2014年第2015號公告《飼料添加劑品種目錄(2013)》中發(fā)酵微生物有34種,常用在液態(tài)發(fā)酵料上的菌種有乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌。
乳酸菌是一類無芽孢的革蘭氏陽性細菌的總稱,發(fā)酵可產(chǎn)生大量乳酸。動物性、植物性飼料原料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后,飼料中的蛋白質(zhì)分解成單肽、多肽或游離氨基酸,動物更易消化吸收,可以提高飼料消化率。胡虹等(2019)在植物乳酸桿菌液發(fā)酵仔豬全價飼料的試驗研究中指出,植物乳酸桿菌接種量不同,液態(tài)發(fā)酵料的粗蛋白質(zhì)水平也不同,當接種量為2%時,粗蛋白質(zhì)含量達到最大值。植物乳酸桿菌液態(tài)發(fā)酵將飼料中的蛋白質(zhì)分解成許多小分子物質(zhì),乳酸菌含量和生物量也顯著性提高。覃春富等(2013)在實驗室用乳酵素+基礎料、乳酸菌種+基礎料進行試驗,其底物∶水=1∶3,36℃恒溫發(fā)酵,結果顯示,發(fā)酵72~144小時pH最低,酸味濃,沒有不適氣味。說明用乳酸菌發(fā)酵液態(tài)料在該發(fā)酵時長下乳酸菌水平達到最大值,乳酸菌產(chǎn)生的乳酸提高了發(fā)酵酸度。覃春富等(2013)還指出,只有乳酵素和乳酸菌組合或只用乳酸菌才能提高液態(tài)發(fā)酵飼料的酸度和活菌數(shù),延長飼料保質(zhì)期。景邵紅等(2012)研究指出,由乳酸桿菌主導的發(fā)酵料非常有益于豬只健康,在液態(tài)飼料中,乳酸桿菌菌數(shù)超過106~107個/毫升,可以大量減少飼料中病原菌和沙門氏菌數(shù)量。Stewart等(2005)研究發(fā)現(xiàn),接種乳酸菌發(fā)酵液態(tài)料可以降低賴氨酸的代謝,但在7小時內(nèi)仍有20%被代謝。因此,以乳酸菌占主導地位的液態(tài)發(fā)酵飼料可以更好地促進乳酸的形成,進而降低飼料有害菌,提高適口性,是一種優(yōu)選菌。
酵母菌是單細胞真菌,兼性厭氧菌,菌體含有豐富的營養(yǎng)成分,能發(fā)酵碳水化合物,可以提高動物抗病力、提高生產(chǎn)性能、減少應激。當液態(tài)發(fā)酵飼料以酵母菌為主導菌時,雖然大量的酵母菌能吸附致病菌,阻礙致病菌與腸道黏膜結合,但酵母菌繁殖的過程中會把飼料重點糖類轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳氣體,降低飼料價值,影響適口性。惠文森等(2011)研究表明,用酵母菌發(fā)酵玉米秸稈可顯著提高粗纖維和粗脂肪的含量,但對粗纖維含量影響不明顯。因此,不建議單獨使用酵母菌做主導菌進行液態(tài)發(fā)酵飼料的制作。
枯草芽孢桿菌是芽孢桿菌的一種,廣泛分布在土壤及腐敗的有機物中??莶菅挎邨U菌能產(chǎn)生抑制細菌、病毒、真菌和病原體生長的抗生素類物質(zhì),這些抗菌物質(zhì)以磷脂類、氨基糖類、肽類和脂肽類等抗生物質(zhì)為主。封曄等(2007)研究報道,蠟樣芽孢桿菌菌株B02、B03以奪氧生長機制抑制病原菌生長為主,調(diào)節(jié)菌群動態(tài)平衡為輔,可以促進動物生長。毛春瑕等(2017)用枯草芽孢桿菌液態(tài)發(fā)酵料供7~31日齡的仔豬自由采食,空腸和結腸中優(yōu)勢菌群無顯著差異,但會降低仔豬腸道中細菌的多樣性,提高真菌多樣性;試驗豬血清中白細胞介素-6含量增高,增加仔豬腹瀉率的發(fā)生。
2.發(fā)酵溫度對液態(tài)發(fā)酵料的影響。歐洲規(guī)模化養(yǎng)豬場液態(tài)料已經(jīng)飼喂了30多年,發(fā)酵液態(tài)料的研究已有20多年,已經(jīng)摸索出常規(guī)液態(tài)料發(fā)酵參數(shù),接種菌通常用乳酸菌或添加酸化劑,料水比為1∶2.6,發(fā)酵溫度為25~30℃,發(fā)酵時間為12~24小時,液態(tài)發(fā)酵料pH能達到4.5,發(fā)酵后干物質(zhì)含量在20%~35%。胡虹等(2019)在植物乳桿菌液發(fā)酵仔豬全價飼料的試驗研究中確定了植物乳桿菌發(fā)酵液態(tài)料的最佳發(fā)酵工藝組合,接種植物乳桿菌2.5%、溫度控制37℃,發(fā)酵時間為48小時;粗蛋白質(zhì)含量由發(fā)酵前的6.28%提高到6.94%,乳酸含量達到212.34毫摩爾/升,生物量為21.62×109菌落單位/毫升,粗蛋白質(zhì)、乳酸菌數(shù)量、乳酸含量都顯著高于未發(fā)酵飼料。但在實際生產(chǎn)中,發(fā)酵溫度保持在25~30℃、37℃都會給企業(yè)帶來很高的成本,也不容易實現(xiàn)。在丹麥用半保留方式進行下一次發(fā)酵,即預留50%發(fā)酵產(chǎn)物與新原料混合后,發(fā)酵溫度保持在不低于15℃的水平上,發(fā)酵8小時可以再次飼喂。這種發(fā)酵方式要在第一次發(fā)酵的起始期補充熱量,否則達不到發(fā)酵條件。另外,用乳酸菌做主導菌發(fā)酵液態(tài)料,pH在4以下維持12小時就能殺死液態(tài)料中的大腸桿菌、沙門氏菌。但沙門氏菌和大腸桿菌能產(chǎn)生賴氨酸降解酶,發(fā)酵過程有可能會降解液態(tài)料中的氨基酸。為了保護賴氨酸,建議添加菌種時應避開發(fā)酵初的7小時。
3.發(fā)酵對飼料營養(yǎng)價值的影響。液態(tài)發(fā)酵料發(fā)酵后,飼料中的抗營養(yǎng)因子(如胰蛋白酶抑制因子和植酸磷等)被降解,并將植物蛋白降解為小肽、寡肽和游離氨基酸,改善了飼料營養(yǎng)組分,發(fā)酵過程中產(chǎn)生的大量乳酸等微生物代謝產(chǎn)物具有特殊的酸香味,能刺激食欲。由于發(fā)酵后酶制劑和微生物作用被放大,營養(yǎng)物質(zhì)的消化率會提高,而且發(fā)酵到一定階段能抑制大腸桿菌和沙門氏菌。圭爾夫大學(University of Guelph)研究發(fā)現(xiàn),液態(tài)飼料中玉米磷利用率高達45%,是常規(guī)飼料利用率的3倍;在濕玉米或浸泡玉米的液體中添加植酸酶,其效價會被放大4倍,超過85%的植酸磷被釋放。與干粉料相比,發(fā)酵液態(tài)料能提高干物質(zhì)、有機質(zhì)、粗蛋白質(zhì)和粗脂肪的消化率。張秀江等(2020)將含有添加植物乳桿菌發(fā)酵的液態(tài)料飼喂給基礎母豬,母豬血清中總蛋白、白蛋白、球蛋白含量顯著提高,說明發(fā)酵液態(tài)料可以改善飼糧中營養(yǎng)水平和蛋白質(zhì)利用效率。
4.料水比對飼喂效果的影響。液態(tài)料的料水比不同,豬只采食干物質(zhì)、消化能的攝入量及日增重、飼料轉(zhuǎn)化率也不同。楊雪芬等(2009)研究發(fā)現(xiàn),飼喂液態(tài)料后,生長豬的日增重、飼料轉(zhuǎn)化率隨料水比的變化而增加,料重比和屠宰率隨料水比變化而降低,結果顯示,料水比為1∶1.5時,屠宰率是液態(tài)料中最高的。這與國外的一些試驗研究報道一致,但楊雪芬等(2009)特別提到,在液體飼喂模式下進行限飼能提高平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率。國外的研究學者認為,液態(tài)飼料的水料比在1∶(2.5~4)時對促進動物生長率、飼料轉(zhuǎn)化率有很好的效果,但楊雪芬等(2009)研究認為,料水比在1∶1.5能最好地提高飼料轉(zhuǎn)化率和日增重,這與Barber報道的在自由采食情況下,較高的水料比有利于提高消化率不同,其差異可能是限飼與自由采食兩種飼養(yǎng)方式導致的。也有可能是液態(tài)料食糜流動速度較快,豬的生理功能傾向于直接吞咽減少咀嚼,在采食濕料時直接吞咽液態(tài)料進入消化系統(tǒng)進而減少能量消耗,是采食率提高的主要原因。
發(fā)酵工藝的好壞直接影響液態(tài)發(fā)酵飼料的品質(zhì)。用乳酸桿菌作為液態(tài)發(fā)酵料的主導微生物,乳酸菌生長快,乳酸產(chǎn)量多。品質(zhì)好的液態(tài)發(fā)酵料中乳酸菌活菌數(shù)應高于10菌落單位/毫升,乳酸含量應高于160毫摩爾/升,pH小于4.5,乙酸和乙醇的濃度應分別低于40、0.8毫摩爾/升。乳酸菌發(fā)酵液態(tài)料可以提高仔豬采食量,降低腸道后段中的大腸桿菌數(shù)量,減少腸道疾病的發(fā)生,提高生長性能。張秀江等(2020)用植物乳桿菌發(fā)酵液態(tài)飼料替代相應比例的基礎母豬日糧中的全價配合料,哺乳母豬和妊娠母豬血清中免疫球蛋白A、M含量顯著提高,說明液態(tài)發(fā)酵料能增強母豬機體免疫力。
液態(tài)發(fā)酵料發(fā)酵過程中有益微生物大大增加的同時降解了飼料中的抗營養(yǎng)因子,改善了飼料營養(yǎng)組分,最終形成一種低pH、有特殊香味的液態(tài)料。這種發(fā)酵液態(tài)料可以促進仔豬生長,提高基礎母豬免疫力,減少抗生素的使用,進而提供更安全的食品。目前,液態(tài)發(fā)酵料技術的使用還處于初級研究階段,相信隨著生物技術的發(fā)展,各企業(yè)、研究院所或公益性推廣機構對其的研究將不斷深入,液態(tài)發(fā)酵料能讓廣大畜禽養(yǎng)殖者受益,為畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展助力。