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非常規飼料資源微生物發酵研究進展


來源:    作者:    時間: 2024-12-17

摘要

隨著我國養殖規模的擴大和產業比例的提升人畜爭糧問題越來越明顯。此外,畜禽養殖過程中濫用抗生素引發的一系列畜禽食品安全問題和環境污染問題使我國畜牧業健康發展面臨著巨大挑戰。為此,尋找新型飼料來源以及解決抗生素禁用帶來的畜禽健康問題成為現代養殖的研究熱點。我國非常規飼料原料資源十分豐富,但因其抗營養因子含量高、原料營養價值低等限制了其在畜禽生產中的應用。近年來,利用微生物發酵技術提高非常規飼料資源利用價值和畜禽健康狀況逐漸引起人們的關注。本文在簡要介紹微生物發酵飼料特點的基礎上重點綜述了微生物發酵對秸稈類、餅粕類殘次落果和蔬菜尾菜等非常規飼料原料營養價值的影響及其在畜禽上的應用,以期為非常規植物飼料資源的開發和發酵飼料在畜禽生產中的應用提供參考。

一、微生物發酵飼料的概念

微生物發酵飼料是指在一些非常規飼料原料,例如,秸稈與餅粕中添加微生物菌種利用微生物代謝活動中產生的一系列酶將抗營養因子分解或轉化,微生物的氧化、還原、甲基化等功能還能將畜禽難以消化的纖維素、半纖維素、大分子蛋白等轉化為小肽類氨基酸、木聚糖、有機酸等營養成分,產生更能被畜禽采食、消化、吸收且無毒害的飼料原料,達到增加消化吸收、促進畜禽生長的效果。微生物發酵的過程還會產生芳香環乙醇等物質,改善非常規飼料適口性。此外,發酵飼料中的有益微生物定植于腸道中能顯著提高動物免疫功能,抑制病原微生物增殖從而維護動物健康。因此,開發微生物發酵飼料既能拓寬飼料原料資源解決人畜爭糧問題,其中的有益微生物還能作為抗生素替代劑改善畜禽健康水平。

二、發酵飼料原料

1.秸稈類 

作為世界第一大秸稈生產國,我國農作物秸稈占全球秸稈資源量的近1/5,其中,以玉米、小麥和水稻秸稈為主。秸稈具有一定的飼用潛力,可作為草食動物優質的粗飼料。但秸稈中粗纖維等不易消化的營養素含量較高,適口性差,采食過多會引起畜禽生產性能降低。

研究發現,玉米秸稈經微生物發酵后粗蛋白質含量顯著降低。微生物發酵可以改善玉米秸稈的品質和營養價值。微生物發酵后的玉米秸稈在顏色、香氣、酸味和質地上均優于未發酵組,且中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、酸性洗滌木質素(AD)顯著低于未發酵組。以上研究表明,秸稈類資源經生物發酵后具有轉化為蛋白飼料的潛質,使農業廢棄物得到充分利用,緩解了我國蛋白質飼料短缺的狀況。

2.餅粕類

我國餅粕類資源非常豐富,據統計,我國每年產各種餅粕總量約2300萬噸,主要包括豆粕、棉籽餅粕、菜籽餅粕、向日葵仁餅、花生仁餅粕、米糠餅、玉米胚餅芽等,其中,豆類餅粕、棉籽餅粕、菜籽粕在飼料中應用較多。餅粕類原料的特征為植物蛋白含量高,抗營養因子水平也較高,蛋白質消化率低,所以,其在飼料中的添加量較低(一般低于8%)。采用微生物發酵技術能有效去除餅粕中的抗營養因子,且在發酵過程中會產生豐富的功能因子,提高餅粕的飼用價值。以上研究表明,利用生物發酵技術處理餅粕類飼料可以降解原料中抗營養因子水平,提高餅粕營養價值,具有廣闊的開發前景,對促進我國畜牧業發展具有重要的意義。

3.殘次落果、果渣和蔬菜尾菜

我國每年產出大量水果,大約70%被人們所消費,20%-30%為殘次落果。我國對殘次落果回收利用技術研究較少。傳統的處理方式為深埋或堆積漚肥。這種處理方式不僅造成資源浪費還會污染環境。

殘次果實營養豐富,富含大量生物活性物質、維生素、氨基酸等,這種情況受到飼料行業的廣泛關注。研究發現,殘次果實經發酵后有機大分子會分解為寡糖、糖蛋白和氨基酸等。這些物質可以為畜禽生長繁殖提供營養。

研究發現,發酵后臍橙殘次果真蛋白含量提高12.15%,粗纖維含量降低10.33%。研究發現,沃柑次果、落果發酵飼料替代了20%日糧,改善了富鳳麻雞養分表觀消化率和生長性能,同時增加了色素在肌肉中的沉積,肉色更容易被消費者所接受。開發殘次落果發酵飼料不僅有利于解決次果、落果未經處理對環境造成污染,還可擴充飼料原料來源、降低飼料成本、提高養殖業經濟效益。

水果加工過程中會產生大量果渣,果渣中含有蛋白質、脂類、糖類、維生素、有機酸、類黃酮和不飽和脂肪酸等。但是,果渣中蛋白質含量普遍較低,粗纖維、單寧、果膠等畜禽不易消化吸收的成分含量較高。經過生物發酵后,果渣營養價值和功能會得到提升,可用作畜禽飼料原料使用。

研究發現,蘋果渣經發酵后粗蛋白質含量提高200%,粗脂肪含量提高150%-200%,維生素C含量提高200%,粗灰分、粗纖維和礦物元素含量均有不同程度的增加。

蔬菜作為人們健康飲食的重要組成部分,年消耗量逐漸增加。蔬菜在采摘、運輸、分揀、銷售、加工等各階段產生的尾菜約占總產量的1/3。尾菜常規處理方式為堆積在田間地頭或作為垃圾處理。這樣極易引起環境污染和資源浪費問題。尾菜中的蛋白質、可溶性碳水化合物、脂肪酸、類黃酮及多酚類物質含量豐富,可促進畜禽生長發育,維持機體健康,但所含的木質纖維素、硫代葡萄糖苷、龍葵素、蛋白酶等抗營養因子會引起畜禽消化不良,降低畜禽生長速度。尾菜發酵可以使尾菜轉變為飼料資源,實現資源循環利用,降低飼養成本。

研究發現,與基礎日糧相比,花椰菜尾菜發酵飼料成本為0.84元/kg,同時,保育豬的增重收益和毛利潤分別提高30.84%和 44.48%。研究發現,將尾菜回收作為飼料每年可減少0.43kg的甲烷排放。研究發現,添加尾菜發酵飼料可顯著提高保育豬干物質、粗蛋白質、鈣和磷的表觀消化率以及血清免疫球蛋白的水平,顯著降低保育豬腹瀉率和飼養成本,提高經濟效益。

研究發現,西蘭花尾菜發酵飼料可以提高綿羊生長性能、粗蛋白質表觀消化率以及抗氧化性能和免疫功能。研究表明,綿羊日糧中添加尾菜發酵飼料可提高其生長性能、屠宰性能及肉品質。

肉雞日糧中添加發酵西蘭花莖葉顯著提高了肉雞采食量、體增重以及胸肌率等指標。發酵西蘭花莖葉還能降低產氣莢膜梭菌致肉雞的致死率,這與發酵西蘭花提升了肉雞的免疫力和抗氧化力相關。肉雞飼糧中添加發酵西蘭花可緩解產氣莢膜梭菌感染引起的生產性能下降和死亡率增加,提高免疫功能減少腸道中有害菌的數量,增加腸屏障功能。綜上所述,通過生物發酵技術可改善尾菜的質構特征和營養成分、提高畜禽生產性能和健康狀況,實現尾菜飼料化。

三、發酵飼料存在問題和展望

目前,我國關于發酵飼料的研究已取得一些成果,但是大面積推廣還存在以下問題:(1)沒有統一生產技術標準,在品質鑒定、倉儲管理、環境衛生等關鍵環節還沒有完善制度;(2)發酵原料種類繁多且具有明顯的地域性和季節性,在原料預處理、原料品質、原料混合原則等方面沒有明確的規定;(3)發酵菌種復雜,發酵飼料多選用混合菌株,要考慮各菌株生存條件差異、菌株之間的關系及菌株的變異問題;(4)發酵飼料替代基礎日糧限量還處在探索階段,替代量過少可能達不到預期效果,替代量過多可能會影響畜禽生產性能,確定具體替代量需進一步研究。

雖然,發酵飼料的應用還存在一些問題,但價格低廉的非常規飼料原料經過生物發酵后抗營養因子和有毒有害物質含量明顯降低,營養成分更加豐富和均衡,飼料適口性也有了改善,這提高了非常規飼料資源利用率,還降低了飼料成本。因此,將發酵飼料作為抗生素飼料的替代品不僅能夠滿足人們對綠色健康畜產品的迫切需求,也符合現代養殖無公害處理資源利用的要求, 具有廣闊的應用前景。

(作者:河北工程大學生命科學與食品工程學院 付冠華、趙東臣、黃悅妍、王利紅;轉載于:《中國飼料》)