一、令人困惑的概念
人們常提起生物飼料。但它的內涵,人們的理解卻有所不同。生物,相對死物而言,指有生命的物質,包括動物、植物和微生物。如按此理解,說生物飼料,應包括動物、植物、微生物。玉米、豆粕,魚粉、肉骨粉、苴薦草粉、玉米青貯均可稱之。然而,深入研究冠以生物飼料的產品,并非如此,多半是指微生物及通過微生物加工調制的產品。
生物技術,屬21世紀重點發展的高技術。生命科學、分子生物學、遺傳工程、轉基因技術,克隆等等一些新的時髦的概念,對不了解真諦崇尚科學趕時髦的人何等迷人!也有一些一知半解后,不排除個別自欺欺人的騙子,以之嚇人,混淆視聽,以為只要冠以光彩名詞,就高技術了,就現代化了。于是乎,仿生稻草、TR飼料,無成本生料造酒養豬,各種飼料酵母,酵母飼料應運而生。EM菌,新疆微貯,光合細菌,各種微型藻,數不盡的酶類,數不盡的微生物促長劑,微生態制劑,還有化學微生態制劑,紛紛粉墨登場。生物飼料真是異彩紛呈,一派繁榮景象。這個產品獲什么金獎,那個產品是什么協會推薦,某個產品是信得過產品。科委鑒定的,行政主管部門推廣的,科技權威研制的,出名廠家生產的,比比皆是。某些媒體也借機炒作,什么稻草、玉米秸通過微生物處理可全部替代玉米喂豬,喂微生物飼料豬一天長一公斤,牛一天長二公斤,什么抗生素末日已到,不一而足。可難壞了懷有美好善良愿望,追求新產物,餓怕了,窮怕了,急于致富的人們!假作真時真亦假!怪乎哉不怪也!
既然大家談的生物飼料并不包括一般的動物植物,那么,何不叫微生物飼料呢?對微生物飼料的理解和應用體會膚淺,僅以下文請教知者。
二、并非美麗的神話
人們如此熱切追逐微生物飼料,不無道理,這不僅與我國地少人多資源潰乏有關,更與微生物及微生物飼料的特點以及巨大的優勢和潛力相聯。
1、微生物和微生物飼料
微生物,乃一分類學名詞。在生物界,除了動物和植物外,還有一群形體微小,構造簡單,一般需借助顯微鏡才能看清其外形的小生物,稱為微生物。它包括:病毒,立克次氏體,細菌,螺旋體,支原體(霉形體),依原體,放線菌,真菌,單細胞藻類和原生動物。其中真菌又包括酵母、霉菌和擔子菌,與微生物飼料關系密切。微生物對人和動植物,既有害,更有益,它可引起人、動物、植物各種病害,引起食品、飼料霉變,腐敗;更可在自然界物質能量循環中起巨大作用。人們可利用各種微生物生產各種各樣的藥品、食品,化工原料、飼料和肥料,處理三廢,保護環境。微生物本身有微生態平衡問題,整個世界的生態平衡與微生物息息相關。
所謂生物飼料,就是利用微生物的新陳代謝和繁殖,生產和調制飼料。大體可分三類:
一是利用微生物處理難利用的大宗飼料原料如發酵,發跡原料的理化性狀,增加適口性,提高消化率及營養價值;或解毒、脫毒,積累有益物質等。這一類包括乳酸發酵(青貯飼料),粗飼料發酵,擔子菌發酵,糞便發酵,屠宰殘渣發酵,有毒飼料解毒,餅粕脫毒等。
二是利用廣泛存在的廢棄物,礦物、纖維素,糖類資源生產菌體蛋白,如飼料酵母、石油酵母,固態法菌體蛋白,食用菌綠體,白地霉,光和細菌和微型藻等。
三是利用微生物本身及其有益產物作飼料添加劑。如發酵生產抗生素等藥物,維生素,氨基酸,酶,微生物促長劑和各種微生態制劑。而藥物,維生素,氨基酸和純酶類一般不稱為微生物飼料。
上三種形式很難截然分開,多半是互相結合在一起的,各有側重而已。
2、微生物的特點
(1)種類多、分布廣。目前已發現的微生物至少有10萬種,上至天空,下至海底,地面、土壤,各種物品上無處不在。生產微生物飼料,種源豐富,可篩選的空間較大,也較易獲取。
(2)生長繁殖快,增殖率高。在適宜條件下,細菌0.5-1小時繁殖一代,酵母2-4小時,單細胞藻類3-6小時繁殖一代。液體法培養酵母菌體蛋白,8小時可收獲一次。而大豆生長周期至少100天。生長最快的肉食動物肉仔雞,生長周期也要二個月。500kg酵母菌種一天可收獲2500kg酵母,而500kg奶牛,一天產奶僅25kg,若算干物質,僅3.5kg。
(3)代謝能力強。由于微生物個體小,其極大的表面積和容積比值,能在機體和外界環境之間迅速交換營養物質和廢物。以單位重量計微生物代謝強度比高等動物代謝強度大千倍至萬倍。由于代謝力強,生產有效物質效率高,反之,破壞力也大。
從(2)、(3)特點得知,繁殖、代謝強度大,從而必需供給較多的營養物質和能量,其排泄物也多,排泄廢物也快。如不能保證供給和排除廢物,也不會保證其繁殖和代謝。
(4)培養時不需占耕地,可集約化生產。不需耐高溫高壓設備。原料粗放來源廣泛,不需特殊催化劑。上述,既別于一般農業生產,也與一般化工生產不同。對地少人多的我國尤其適用。當然,它還是有其特殊的設備和條件的要求的。
(5)穩定差,容易變異。微生物構造簡單,世代交替時間短,對外界條件敏感,容易變異。這既便于誘變育種,也難于保種。
(6)微生物的選種、育種、保種,生產繁殖的設備、工藝和條件、規律都不同于一般動植物生產,較難掌握。尤其世界難題如粗纖維降解,單細胞蛋白生產,前者在研究上無大突破,后者在經濟上尚難過關,它是個跨世界問題。
(7)微生物用于飼料工業。有益的微生物及某些產物,如微生物促長劑,微生態制劑,由微生物發酵生產的各種藥物,氨基酸,維生素、酶,已廣泛作為添加劑應用。下一個世紀仍將為研究的熱點。而防霉,抗氧化,防霉菌毒素等中毒以及某些臨床病的防治,這些飼料工業所遇到的問題,都與有害微生物相關。
3、誘人的前景
當前世界有三大難題:食物、環境和能源。這三個問題的解決,都與微生物有關,都與微生物飼料有關。如何解決蛋白飼料匱乏和有效利用組纖維是解決人類食物,改善環境,節約能源的重要環節,微生物飼料則是重要途徑。
據有關部門統計,全世界缺蛋白飼料原料5億噸以上,用有效的耕地,很難解決。若生產單細胞蛋白,如酵母,霉菌,擔子菌、光合細菌,氫細菌,微型藻類,可在發酵罐中生產。用35個250m3的發酵罐,每天可生產300-400t干酵母,一年可生產45000-60000t優質蛋白飼料原料,相當于280-400萬立方米土地栽培大豆的生產能力。前蘇聯1982年生產單細胞蛋白110萬噸。我國僅食品、輕工廢水年排放2千萬噸以上,利用之生產單細胞蛋白至少在10萬噸以上,而實際生產不到1萬噸,可見潛力之大。
我國每年有5億噸以上的秸桿產量,如用微生物處理3億噸,很好地利用,相當于增加8100萬噸麥,等于現在全國全部飼料。
誠然,上面僅理論推導,若變為現實,還需慢長過程。理論突破,菌種選育,基質處理,設備工藝的完善,能耗,綜合利用問題,產品質量標準,特別是成本核算,經濟上合帳都還沒真正過關。
三、正確認識,科學生產與應用
1、可作飼用微生物種類:至今,很少有病毒、立克次氏體、枝原體(霉形體)、依原體、螺旋體和原生動物作飼料微生物的報道。飼料微生物集中在細菌、真菌(酵母、霉菌、擔子菌)和微型藻類。主要細菌有乳酸菌、糞鏈球菌、雙岐桿菌、光合細菌、氫細菌、芽胞桿菌、纖維素分解菌等。主要酵母有啤酒酵母,產朊假絲酵母,熱帶假絲酵母,解脂假絲酵母等及白地霉。主要霉菌有根霉、曲霉、青霉和木霉等。主要擔子菌有小齒薄耙齒菌及柳葉皮傘還有大量食用真菌如香茹、木耳等。主要微型藻有螺旋藍藻和小球藻等。飼用微生物必須是國家允許應用的,經權威部門鑒定的。新的種類必須經嚴格程序報批,對其有益作用固然要充分利用,而對其毒付作用千萬不可掉以輕心。下面把美國食品與藥物管理局和美國飼料公定協會發表的可直接飼喂且一般認為安全的微生物品種介紹出來,以供生產應用參考。(1)黑曲霉;(2)米曲霉;(3)凝固芽胞桿菌;(4)粘連芽胞桿菌;(5)地衣形芽胞桿菌;(6)短小芽胞桿菌;(7)枯草桿菌(僅限于生產抗生素的區系);(8)壓氧性擬桿菌;(9)發酵乳桿菌;(10)纖維二糖乳桿菌;(11)乳酸桿菌;(12)胚芽乳桿菌;(13)羅特氏乳桿菌;(14)腸系膜明半球菌;(15)乳酸片球菌;(16)毛狀擬桿菌;(17)瘤胃擬桿菌;(18)豬擬桿菌;(19)青春雙岐桿菌;(20)動物雙岐桿菌;(21)嬰兒雙岐桿菌;(22)長雙岐桿菌;(23)嗜熱性雙岐桿菌;(24)嗜酸乳酸桿菌;(25)短乳桿菌;(26)保家利亞乳桿菌;(27)干酷乳桿菌;(28)啤酒片球菌;(29)戌糖片球菌;(30)費氏丙酸菌;(31)謝曼氏丙酸桿菌;(32)釀酒酵母;(33)乳酸鏈球菌;(34)二乙酰乳酸連球菌;(35)糞鏈球菌;(36)中(間)鏈球菌;(37)乳鏈球菌;(38)嗜熱鏈球菌。
2、培養底物的選擇。培養底物和培養基是類似又有區別的二個概念。作為微生物和生活環境條件之一,提供必需的能量,蛋白質、礦物質和其他微量營養成分等是相同的。而作為底物,其量要大些,有時它主要是被處理,調制的對象,如含粗纖維多的植物秸桿,農付產品,工業下腳,礦物和廢物等。培養基則除了以上的供給,還包括微生物所需的保長因子和特殊物質等。如以培養原種為目的或生產高附加值的微生物及其產品,而不以處理、調制為目的的,其底物可為糖,甚至蛋白質等,似乎可也稱為培養基。微生物與底物必須相適應,有時多種微生物接續應用。如生產石油酵母選熱帶假絲酵母和解脂酵母。為了降解木質素,選小齒薄耙齒菌等擔子菌。為了生產飼料酵母,在富碳水化合物基質中同時加產生糖化酶的菌種和雖只能利用糖,但繁殖快,菌體蛋白產量高的菌種,雙菌接續發酵。為了降解粗纖維,選能分泌纖維素分解酶的木霉等。
3、生產工藝設備和環境控制。從發酵底物形態分,可分為液態和固態或叫深層和淺層發酵,還有熟料、生料等分別。從利用角度看,有的是利用純的微生物或其代謝產物;有的是主要利用其經微生物處理后的底物,當然微生物也一起被利用。產品有的是經干燥、粉碎后應用,有的為液態,有的則為半干產品。有的是供氧,有的厭氧。生產中除了營養供應不一,滲透壓、PH值、溫度,非利用微生物控制各異,設備的防腐耐酸堿程度,自動化程度,空氣凈化程度,生產的聯續性等差別都較長。就我國當前情況看,現代化程度較高的生產方式,由于投資負擔大,加上生技術,管理跟不上,往往成本高,故障頻出,雖然產品質量好,但價格高,多半以虧損而失敗。一些手工作坊式生產,不管宣傳多精彩,實際產品質量是保證不了的。尤其無檢測手段,無技術力量的土法生產,更是不可取的。如何找出一條適合國情的路,既保證產品質量,又使其成本降下來,其產品價格用戶可接受,生產廠有利可圖,這才是微生物飼料的出路。
4、不同動物,需要不同微生物飼料。動物有單胃、復胃;草食、雜食、肉食;陸生、水生之分。按門、綱、目、科、屬、種,品種分則更細。它們對飼料的消化利用不同,對營養需要不同。不同種類動物體內的微生態,存在著差別,有時是相當懸殊的差別。微生物飼料的生產和選用都應有較強的針對性。高組纖維的秸桿、農付產品,經過微生物處理,喂牛羊鹿駝馬甚至兔和鵝都可能很好。現階段的科技水平,喂豬雞是不行的,光合細菌,微型藻可能更適合于水生動物。植酸酶對單胃動物食植酸多的飼料可能有效,對反芻動物可能無效。
5、產品方向不同,對產品要求不同,適用對象不同。有的微生物飼料,專以調制底物為主,最成功的是青貯飼料。全國推行了幾年的秸桿養牛,出現了各種微貯和富貯等。有人認為是一項得力舉措,有人認為得不償失。微生物調制秸桿,對秸稈質量有要求,要有設備、人工投入,微生物本身要有一定能量,營養物質的消耗,調制后的秸稈營養改善,陰害成分減少等因各種情況而不同。最終還是要看生產效果和經濟效益。有的微生物飼料是以生產菌體蛋白或單細胞蛋白,或微生物促長劑或微生態制劑為主。微生物本身及其代謝產物,應該提純。若當一般飼料原料應用,價格上不去,成本高無競爭力。當添加劑應用價格可高些,又必須與經典添加劑效果比。深層發酵,"捕澇"酵母廠大都跨了。連同基質一塊干燥,固體發酵的所謂酵母飼料還存在,其科學性如何尚難定論。各種微生態制劑,微生物促長劑,很少被國家批準為正式產品,少許幾種批準的產品,生產規模,市場占有率,用戶信譽還都有待發展。以生產代謝產物為主的如各種發酵生產的抗生素,維生素,氨基酸,酶等,因為產品純,效果肯定,價格高,技術成熟,生命力較強,還有發展趨勢。但這一類多半不叫微生物飼料了。
發酵生產抗生素的藥渣如土霉素渣、青霉素渣、發酵生產氨基酸(如賴氨酸、谷氨酸)提取后剩余物,提取純酶后的剩余物及粗酶等,大都在作飼料利用,也可劃歸微生物飼料范疇。贊同應用的,除了對資源綜合利用的考慮,還根據殘渣中菌線體蛋白量之大及可利用活性成分的利用和有益成分如酶、維生素、促長物質等。反對應用的認為,生產過程中往往加入一些對微生物繁殖有利而可能對人畜有害的物質,這些物質在渣中富集,難于清除。微生物的一些代謝產物大量存在渣中,除了有益物質,也有有害物質,各種渣含水量高,干燥耗能增加成本并破壞一些有益物質,干品中組纖維含量高,利用受到限制。據知,土霉素渣一直在應用,遼寧某地甚至大量用于蛋雞飼料。具體某個產品應用與否,還是以研究結論和應用效果效益為準。
6、研究創新與生產應用的關系。由微生物飼料的特點,優勢所決定,它是一類極有前途的飼料。搞研究,就是要創新,允許幻想,允許標新立異、離經叛道,允許向權威挑戰。不創新,要研究做什么?當然,研究最終要實用,還要講實用性和經濟性。而生產實用則要穩妥,要且實可行又有經濟效益。不能出大錯,來不得幻想和虛構。生產也要不斷發展,也不能總墨守成規,因循守舊。就微生物飼料而言,研究與生產,創新與實用脫節嚴重。科普宣傳,推廣應用,售后服務做得都不夠。對微生物飼料的無知加上大量夸大甚至欺騙性宣傳,導致真假難辯,現今微生物飼料的聲譽并不好。這一點應引起研究者,生產者,經營者,使用者,行業管理者的共同深思。
7、應用效果和經濟效益乃至社會、生態效益的關系。微生物飼料很迷人,在于它的效果好,及其它以動植物為對象或工農業生產不可代替的特點和優勢。然而,難度又非常大,除了技術難度外,最重要的是效益過不了關。效果和效益的關系,生產者要注意,使用者更要注意。它的核心,首先是肯定效果,包括生產效果,質量效果和生態效果等。然后是生產效率,規模化,集約化生產的可能,允許的成本。最后是生產者,使用者乃至全社會包括環境生態的效益。當前的情況是,研究者偏重效果,使用者挑剔效益,生產者不能把效果,效益帳算明白,這既有自然科學知識不足,技術不成熟,裝備、硬件不過關問題,更有經濟知識貧乏,不會算經濟效益帳的問題。微生物飼料與通過微生物生產的醫藥食品不一樣,它的效果要求是非常客觀具體的,而價格可比性極強,利潤空間極其有限。前面已經提過,如用微生物調制飼料,則必須與未調制和經典調制法比;用單細胞蛋白,必須與動物蛋白,植物蛋白比;作添加劑,必須與傳統的抗生素促長劑等比。如果用微生物飼料后,飼料廠、養殖戶不能增加效益,他們絕不能應用。保健品、食品、一個廣告可能吸引顧客,只要味道好,食后不中毒,可能有人買;而作為飼料,必須通過二次轉化,即養殖業應用效果好才能被接受。
8、選用微生物飼料的原則。作者無能力,也不愿對市上具體微生物飼料作評價,僅對選用原則提出不成熟看法供參考。
(1)科學性。微生物飼料,所用微生物種類必須明確。是用其本身,還是用其代謝物,是用其調制飼料。生產工藝設備。作用原理。質量標準。生產廠家有無生產許可證,產品有無批準文號等。
(2)實用性。選用微生物作料什么用目的明確,與現有的類似飼料比較,有優勢可言才能用。通過實踐,驗證其效果。能夠穩定生產。
(3)經濟性。算經濟帳,看合算否?同時不忽略社會效益和生態效益。