發(fā)酵飼料的應(yīng)用及其對環(huán)境的影響

IMCTT 2018-2-26 09:30

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簡介

近年來，隨著國內(nèi)養(yǎng)殖技術(shù)水平的提高及養(yǎng)殖模式的改進(jìn)升級，大型集約化畜禽養(yǎng)殖場日漸增多，這也導(dǎo)致畜禽養(yǎng)殖疾病風(fēng)險(xiǎn)增加，疾病的防控壓力大增。

　　近年來，隨著國內(nèi)養(yǎng)殖技術(shù)水平的提高及養(yǎng)殖模式的改進(jìn)升級，大型集約化畜禽養(yǎng)殖場日漸增多，這也導(dǎo)致畜禽養(yǎng)殖疾病風(fēng)險(xiǎn)增加，疾病的防控壓力大增。大量的畜禽糞便集中排放對環(huán)境造成的污染加劇，同時(shí)也帶來了養(yǎng)殖成本上升和食品安全壓力劇增等問題，對我國畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了巨大威脅。因此，要解決我國養(yǎng)殖業(yè)面臨的困境也得從飼料入手。微生物發(fā)酵飼料綠色、環(huán)保，富含活益生菌及其次生代謝產(chǎn)物和一些功能性小肽，能抑制有害菌的生長，提高動(dòng)物的腸道健康及生長性能，有望減少或替代飼用抗生素。另外，發(fā)酵飼料還能減少畜禽糞便中氮磷的排放量和養(yǎng)殖場有害氣體及臭味的產(chǎn)生，還兼具可利用非常規(guī)飼料資源，節(jié)省糧食，減緩人畜爭糧等優(yōu)點(diǎn)，因此是我國畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障，也是我國今后飼料工業(yè)發(fā)展的長期戰(zhàn)略。

　　01　發(fā)酵飼料應(yīng)用現(xiàn)狀

　　1.1 國外發(fā)酵飼料應(yīng)用現(xiàn)狀

　　國外養(yǎng)殖中發(fā)酵飼料的使用相當(dāng)普遍且以發(fā)酵液體飼料為主。歐盟許多國家的豬場采用全價(jià)飼料經(jīng)發(fā)酵后直接飼喂，或發(fā)酵谷物原料部分再與多維多礦等營養(yǎng)素混合后飼喂。目前，法國約有15%的豬場使用發(fā)酵液體飼料，荷蘭至少有60%的規(guī)?；i場使用發(fā)酵液體飼料；丹麥有30%以上的母豬飼用發(fā)酵飼料，而在泌乳期則有70%以上的母豬使用；英國家畜委員會(huì)下屬有25%以上的豬場應(yīng)用液體發(fā)酵飼料飼喂。

　　發(fā)酵液體飼料是將營養(yǎng)豐富的全價(jià)飼料或谷物原料部分和水按1∶1.5~1∶4之間混合，采用自然乳酸菌或接種乳酸菌發(fā)酵。發(fā)酵24h內(nèi)乳酸濃度達(dá)到100mmol/L，就可以消除沙門氏菌確保發(fā)酵飼料的安全。但通常，僅僅依靠自然發(fā)酵，乳酸很難能達(dá)到這個(gè)濃度。通過向液態(tài)飼料中接種乳酸菌，能快速產(chǎn)生高濃度的乳酸，讓飼料pH值達(dá)到4.2或更低，從而殺死沙門氏菌和大腸桿菌。發(fā)酵液體飼料因?yàn)楹写罅康娜樗嵋约肮δ苄孕‰模m口性好，營養(yǎng)又安全。此外，發(fā)酵液體飼料也會(huì)因?yàn)榻湍妇髟装l(fā)酵產(chǎn)生較多醋酸而造成適口性不佳的情況。

　　1.2 國內(nèi)發(fā)酵飼料應(yīng)用現(xiàn)狀

　　國內(nèi)在20世紀(jì)90年代后開始關(guān)注和研究發(fā)酵飼料，但種種原因一直沒能很好的推廣應(yīng)用。從2012年起，生物飼料呼聲加緊，生物飼料、發(fā)酵飼料再次成為新寵。但我國發(fā)酵飼料的普及率還很低，且以固態(tài)發(fā)酵飼料為主，以發(fā)酵液體飼料的飼喂模式則剛剛起步。

　　我國發(fā)酵飼料的發(fā)展與我國的國情及飼料資源短缺息息相關(guān)。首先，我國優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料資源嚴(yán)重不足，大豆和魚粉的對外依存度已超過70%。魚粉由于受全球環(huán)境污染、過度捕撈等影響，產(chǎn)量波動(dòng)很大；加之產(chǎn)地分布不均造成市場壟斷，致使魚粉價(jià)格居高不下，也給我國的養(yǎng)殖業(yè)帶來了沉重負(fù)擔(dān)。因此，我國發(fā)酵飼料的應(yīng)用首先是通過發(fā)酵豆粕、棉粕、菜粕以及DDGS等植物性蛋白飼料原料來提高現(xiàn)有蛋白質(zhì)飼料資源的利用率，以緩解我國蛋白飼料資源緊缺為目的。許多文獻(xiàn)綜述了微生物發(fā)酵餅粕蛋白飼料的特色、功能以及開發(fā)利用情況，這里就不再贅述了。其次，我國糧食資源緊缺，而另一方面非常規(guī)飼料資源豐富，種類多。全國有各類雜粕、糟渣資源近2億t，但由于其粗纖維含量高、含有抗?fàn)I養(yǎng)因子或營養(yǎng)價(jià)值低等因素致使其開發(fā)利用率不高，這不僅造成了很大的環(huán)境污染，同時(shí)也是巨大的資源浪費(fèi)。另外，我國每年農(nóng)作物秸稈7億多t，大部分直接還田或被燒荒丟棄。通過微生物對這些糟渣類資源和秸稈進(jìn)行發(fā)酵處理，可以提升其營養(yǎng)價(jià)值并在養(yǎng)殖業(yè)中得到充分利用，可以緩解我國飼料原料供應(yīng)不足的困境。因此，我國發(fā)酵飼料發(fā)展應(yīng)用的另一種常見形式是以農(nóng)、副產(chǎn)品及其加工副產(chǎn)物的深度利用為出發(fā)點(diǎn)的。劉勁松等以玉米秸稈和豆粕為主要原料，接種乳酸菌和枯草芽孢桿菌獲得了感官評價(jià)不錯(cuò)和益生菌含量較高的發(fā)酵飼料。中糧集團(tuán)農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物極其龐大，僅以中糧生化專業(yè)化平臺公司為例，其下有13家二級子公司玉米深加工企業(yè)，年加工玉米600萬t以上。而每加工1t玉米，可產(chǎn)生玉米漿0.09t、胚芽粕0.07t、玉米蛋白粉0.056t、玉米麩皮飼料0.13t，這些副產(chǎn)品很多都沒有充分利用。從2015 年5 月以來，中糧生化（安徽）利用玉米、木薯等加工副產(chǎn)物以及其它農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)物，通過添加微生物進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)發(fā)酵飼料聚酶肽、酸益壯等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品深受市場歡迎，截止目前已經(jīng)生產(chǎn)銷售了3萬多t，并很快將有新的生產(chǎn)線上馬。中糧生化的酸益壯產(chǎn)品在肉雞養(yǎng)殖試驗(yàn)中一定程度上提高了肉雞生長性能，降低了料重比，提高了養(yǎng)殖收益。像中糧生化這樣將生產(chǎn)、副產(chǎn)物綜合利用和環(huán)境保護(hù)三者有機(jī)結(jié)合起來，既提升了副產(chǎn)物的價(jià)值，又能保護(hù)環(huán)境，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，這也正為國內(nèi)更多的農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)所借鑒和復(fù)制。

　　目前，我國固態(tài)發(fā)酵飼料還是以酵母菌、芽孢桿菌為主的好氧發(fā)酵為主。并且我國大部分發(fā)酵飼料廠采用沒消毒的原料進(jìn)行發(fā)酵。這些原料一般都會(huì)含有沙門氏菌、大腸桿菌等病原菌及其他雜菌。好氧發(fā)酵較難抑制雜菌生長，容易污染。同時(shí)好氧發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱和氣體，造成飼料能量和重量的較大損失。此外，大規(guī)模固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性很難保證，加之檢測成本較高，安全性評價(jià)不夠，限制了發(fā)酵飼料產(chǎn)品的推廣。同時(shí)由于各個(gè)發(fā)酵飼料廠技術(shù)水平和發(fā)酵條件參差不齊，產(chǎn)品也是良莠不齊，需要進(jìn)一步規(guī)范。由此可見，我國目前的發(fā)酵飼料產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段。

　　02　發(fā)酵飼料對環(huán)境的影響

　　2.1 替代飼用抗生素，減少抗生素對環(huán)境的污染

　　我國畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖中抗生素濫用非常嚴(yán)重，豬飼料中抗生素的添加濃度很高。過量使用抗生素會(huì)引起環(huán)境微生物產(chǎn)生大量耐藥性，飼用抗生素的長期大量使用，不僅導(dǎo)致畜禽對疾病抵抗力越來越差，同時(shí)細(xì)菌的耐藥性也越來越強(qiáng)，治療時(shí)不得不加大用藥量，從而使得抗生素殘留越來越多，濃度越來越高，抗生素殘留嚴(yán)重超標(biāo)的動(dòng)物食品也頻頻檢出，食品安全缺少保障。由于公眾對食品安全的日益重視，禁用飼用抗生素的呼聲高漲。后抗生素時(shí)代如何搞好養(yǎng)殖，是我國畜牧業(yè)工作者面臨的一個(gè)難題，而發(fā)酵飼料是解決這個(gè)問題的鑰匙。

　　歐盟自2006年全面禁用飼用抗生素以來，畜禽養(yǎng)殖的水平不僅沒有下降，還取得長足進(jìn)步，這很大程度是因?yàn)榘l(fā)酵液體飼料的普及應(yīng)用。這些鮮活的實(shí)例表明，發(fā)酵飼料可以替代飼用抗生素，提高動(dòng)物的腸道健康和生產(chǎn)性能。呂峰等以不加抗生素的發(fā)酵全價(jià)料飼喂28日齡斷奶的杜大長仔豬，發(fā)現(xiàn)仔豬生長性能提高，腹瀉率減少，認(rèn)為發(fā)酵飼料可取代抗生素在仔豬飼料中的添加。林標(biāo)聲等用微生物發(fā)酵飼料和金霉素分別飼喂60頭體重約8～10kg的杜長大三元雜交斷奶仔豬，發(fā)現(xiàn)飼用微生物發(fā)酵飼料組比抗生素組平均日增重提高了5.56%，而料重比降低了3.53%，糞便中有益菌群顯著增多，pH值下降，表明微生物發(fā)酵飼料可代替抗生素添加，并有促進(jìn)仔豬健康生長的功效。王娟娟等用發(fā)酵飼料和抗生素分別飼喂72頭杜長大仔豬后，發(fā)現(xiàn)日糧添加發(fā)酵飼料提高了仔豬血液中的白細(xì)胞數(shù)量和淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率；血清中免疫球蛋白IgA的含量和超氧化物歧化酶（SOD）的活性都有所提高，表明發(fā)酵飼料可以增強(qiáng)仔豬機(jī)體的免疫功能和抗應(yīng)激能力。由此可見，使用發(fā)酵飼料后，抗生素等預(yù)防藥物的用量有望大大減少，減少耐藥性菌株的產(chǎn)生幾率及由此對環(huán)境和食物造成的污染。

　　2.2 提高飼料利用率，減少氮磷排放

　　飼料原料經(jīng)微生物發(fā)酵后，一些有毒有害物質(zhì)或抗?fàn)I養(yǎng)因子含量降低，蛋白含量提高，消化吸收率增加。同時(shí)，微生物發(fā)酵還產(chǎn)生大量的蛋白酶、纖維素酶、淀粉酶等酶，一定程度上提高了飼料的利用率。呂月琴等在基礎(chǔ)日糧中添加三個(gè)不同梯度的發(fā)酵飼料并飼喂42周齡的海蘭褐蛋雞發(fā)現(xiàn)：與不添加發(fā)酵飼料組相比，三個(gè)添加組蛋雞腸道中乳酸桿菌數(shù)量顯著提高，大腸桿菌數(shù)量則顯著降低；三個(gè)添加組氮排泄率均有下降，且中劑量組下降顯著；所有添加組磷排泄率均有下降的趨勢，但差異不顯著。以上結(jié)果表明微生物發(fā)酵飼料可以明顯改善蛋雞的腸道微生態(tài)平衡，降低氮、磷排泄率。廖云瓊等在基礎(chǔ)日糧上加入20%的EM 發(fā)酵液飼喂荷斯坦奶牛發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組糞便中的全氮、速效氮和全磷、速效磷的含量均顯著低于飼喂基礎(chǔ)日糧組，表明飼喂EM發(fā)酵飼料能有效降低牛糞中氮磷含量，從而減少糞便中氮磷的排放對環(huán)境的污染。

　　2.3 降低養(yǎng)殖舍內(nèi)有害氣體含量，提高動(dòng)物福利

　　有研究報(bào)道芽孢桿菌能在腸道內(nèi)能產(chǎn)生氨基氧化酶和分解硫化物的酶，從而降低糞便中氨、吲哚等有害氣體的濃度。而發(fā)酵飼料中往往含有大量的這類有益微生物。同時(shí)發(fā)酵飼料因?yàn)樘岣吡说鞍椎南寐剩@著減少了動(dòng)物糞便中氨氮物質(zhì)的含量。因此，發(fā)酵飼料對于降低養(yǎng)殖舍內(nèi)氨氣等有害氣體的含量，減少環(huán)境污染，作用明顯。蔣建生等用微生物發(fā)酵木薯渣飼料替代部分全價(jià)飼料飼喂肉鴨，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵木薯渣飼料替代部分全價(jià)飼料有利于降低養(yǎng)殖場環(huán)境中硫化氫、氨氣的濃度，且添加比例越高效果越明顯。張光勤等用濕態(tài)酒糟發(fā)酵蛋白飼料飼喂蛋雞，也發(fā)現(xiàn)雞舍內(nèi)氨氣濃度大幅下降，比對照組降低了32.0%。盛清凱等在全價(jià)配合飼料中添加枯草芽孢桿菌和乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵后飼喂母豬，發(fā)現(xiàn)豬糞中的糞臭素濃度極顯著降低。養(yǎng)殖舍內(nèi)氨氣、硫化氫以及臭氣的減輕，動(dòng)物的呼吸道疾病減少，也提高了動(dòng)物福利。

　　2.4 提高微量元素的利用率，減少重金屬的污染

　　在畜禽養(yǎng)殖過程中，飼料中常添加適量Cu、Zn等重金屬元素，以提高畜禽的生產(chǎn)性能及維護(hù)機(jī)體的健康。有研究表明日糧中添加高劑量的銅可顯著提高豬的生長性能，添加高劑量鋅能顯著降低仔豬斷奶后腹瀉并促進(jìn)其生長。朱元招等用高銅高鋅+金霉素和低銅低鋅+2%濕基態(tài)發(fā)酵植物蛋白質(zhì)飼料分別飼喂15kg左右的仔豬，發(fā)現(xiàn)盡管發(fā)酵飼料組鋅、銅的添加量較低，但其腹瀉率降低，表明發(fā)酵飼料可以提高微量元素的利用率。廖云瓊等在全價(jià)配合飼料中添加枯草芽孢桿菌和乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵后飼喂母豬，也發(fā)現(xiàn)發(fā)酵飼料和豬糞中醋酸提取態(tài)的銅、鐵、鋅、錳含量均顯著或極顯著增加，還原態(tài)的銅、鐵含量顯著增加，氧化態(tài)的銅、鐵含量顯著或極顯著減少，殘?jiān)鼞B(tài)的銅含量無明顯變化，表明飼料發(fā)酵改變了飼料和豬糞中銅、鐵、鋅、錳的化學(xué)形態(tài)，與飼料中添加有機(jī)微量元素的效果類似?？梢姡l(fā)酵飼料可以提高微量元素的利用率，可以降低飼料中銅鋅的添加量，從而減少重金屬對環(huán)境的污染。

　　03　發(fā)酵飼料應(yīng)用展望

　　當(dāng)前由于傳統(tǒng)的谷物和蛋白原料成本不斷上升，采用替代性原料降低飼料成本已成為全球飼料加工企業(yè)和養(yǎng)殖企業(yè)的新常態(tài)。面對此種狀況，低成本、高營養(yǎng)的發(fā)酵飼料被越來越多的養(yǎng)殖企業(yè)接受和采納，并逐步增加發(fā)酵飼料的使用量，因此發(fā)酵飼料的開發(fā)和應(yīng)用是畜牧行業(yè)的發(fā)展趨勢，具有較大的市場發(fā)展空間。

　　近幾年，國內(nèi)發(fā)酵飼料的發(fā)展方向逐漸分化，第一種是保證益生菌增殖的同時(shí)，兼顧日糧營養(yǎng)的基本需求，添加比例5%～30%。第二種是強(qiáng)調(diào)發(fā)酵飼料的腸道調(diào)節(jié)功能，大幅提高發(fā)酵飼料中益生菌的種類與濃度；第三種是關(guān)注微生物的代謝產(chǎn)物。綜合考慮成本、效益、安全等方面，飼料加工企業(yè)和養(yǎng)殖廠對此三種類型的微生物發(fā)酵飼料越來越重視，也在不斷的研究與開發(fā)更好的加工方式和更好的動(dòng)物應(yīng)用方案。另有報(bào)道稱，未來10年，我國發(fā)酵飼料將占飼料總量的10%～20%，達(dá)到3000～6000萬t，其產(chǎn)值也將達(dá)到1000億元以上。

　　04　結(jié)語

　　綜上所述，發(fā)酵飼料必然將成為解決我國飼料資源短缺和規(guī)?；B(yǎng)殖對環(huán)境污染的重要途徑和手段。發(fā)酵飼料會(huì)擁有更廣闊的市場前景，進(jìn)而為飼料行業(yè)、養(yǎng)殖行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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　　責(zé)編：馬維軍；審閱：鄧雪娟博士
　　來源：江西飼料；生物飼料工程研究中心；作者：王春華

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