微生物饲料是以微生物、复合酶为生物饲料发酵剂菌种,将饲料原料转化为微生物菌体蛋白、生物活性小肽类氨基酸、微生物活体益生菌、复合酶制剂为一体的生物发酵饲料。这种饲料不但可以弥补常规饲料中容易缺乏的氨基酸,而且能使其他粗饲料原料营养成份迅速转化,达到增强消化吸收利用的效果。
一、我国微生物饲料的应用现状
国外20世纪60年代初就开始研究开发微生物饲料。目前,美、日、欧洲、中南美洲、东南亚等地均在使用,并有推广普及的发展趋势。近年来,我国微生物饲料的发展也十分迅猛,前景广阔。
1、我国微生物饲料应用的菌种
我国于1994年批准使用的益生菌有6种,包括芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪链球菌、酵母菌、黑曲霉和米曲霉。目前实际应用的菌株远远不止这几种,但最常用的仍为芽孢杆菌属、乳酸杆菌属、酵母菌属和粪链球菌属等。乳酸杆菌具有产酸、耐酸、不耐热、产生抑菌素、为动物肠道内正常菌群等特点;粪链球菌为正常存在的微生物;而芽孢杆菌属和酵母菌属仅零星存在于肠道中。芽抱杆菌具有较高的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性,可明显提高动物生产速度和饲料利用率,在饲料加工过程及酸性环境中有较高的稳定性,在肠道环境下增殖,我国已应用于生产的需氧芽孢杆菌主要有蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢菌和巨大芽孢杆菌。酵母类可为动物提供蛋白质,帮助消化,刺激有益菌的生长,抑制病原微生物繁殖,提高机体免疫力和抗病力,对防治畜禽消化道系统疾病起有益作用,主要应用的有啤酒酵母和石油酵母。其他还有光合细菌、拟杆菌、木霉等。
2、微生物饲料选用菌种的原则
(1)菌种必须是安全的必须用本动物或实验动物做急性、亚急性毒性实验、致畸致残等试验只有安全性好的菌株才能作为生产菌种。
(2)必须能在畜禽肠道内存活 能适应肠道的环境条件并能进行新陈代谢活动,最好是来自动物体内的正常菌群。
(3)必须是活菌在生产使用及储存过程中,易于生产和保持其活动状态。
(4)菌数必需有一定量由于肠道环境的复杂性,微生物饲料中所用的菌必需达到一定的量,才能保证其存活和发挥作用。
3、微生物饲料的作用机理
(1)竞争性抑制包括营养和定殖位点(阻止有害微生物在肠黏膜附着与繁殖)的竞争。健康畜禽肠道内生长着各种各样的微生物群落,各种微生物群落之间相互依存,相互制约,构成畜禽肠道内微生态平衡状态,建立一个正常且平衡良好的肠道微生物区系对抵御病原性微生物感染具有十分重要的作用。由于微生物之间存在着相互作用,某一生态系统中现存的微生物会阻止新的微生物在这-部位的人侵,如嗜酸乳杆菌对猪肠道上皮的亲附能力非常强,从而减少大肠杆菌与肠道上皮结合的机会。因此对那些菌群形成迟缓或有障碍的幼小动物服用微生物制剂有着十分重要的意义。
(2)抑制病原性生物生长通过产生有机酸如乳酸和乙酸使消化道内 pH值降低,抑制其他病原性生物生长,从而保持或恢复肠道内微生物群落的平衡,达到防病促生长的目的。
(3)抑菌作用许多乳酸菌和链球菌可以产生细菌素如乳酸链球菌肽等,这些多肽类物质能抑制沙门氏菌、志贺氏菌、绿脓杆菌和大肠杆菌的生长。在某些条件下,有些乳酸菌可以产生少量的过氧化氢,过氧化氢可以抑制许多细菌的生长,尤其是革兰氏阴性病原菌。这是由于大肠内的乳酸过氧化氢酶-硫氨酸盐反应系统被激活的结果,其反应产物可以抑制细菌的生长,也可以形成酸性环境,从而起到杀菌的作用。另外有些有益微生物可以产生溶菌酶,从而抑制病原菌的生长。
(4)补充营养成分直接饲用微生物制剂中的有益菌在肠道内代谢可产生多种消化酶、氨基酸、维生素(K、CB1、B2、泛酸、烟酸、生物素、肌醇和叶酸等)以及其他一些代谢产物作为营养物质被畜禽机体吸收利用,从而促进畜禽的生长发育和增重。
(5)防止有害物质的产生由于直接饲用微生物能促进营养物质的消化吸收,因而可减少氨和其他腐败物质的产生。研究表明:饲喂微生态制剂可以减少肠内容物、粪便门静脉中的氨含量以及肠内容物中的对甲酚、吲哚、3-甲基吲哚等腐败物质的含量,缓解粪便臭味,净化畜禽环境。此外,直接饲用微生态制剂有益菌在肠道内能生长形成致密性膜菌群,形成生物屏幕,防止有害物质和废物的吸收。
(6)提高机体免疫功能微生态制剂中的有益菌是良好的免疫激活剂,它们能刺激肠道免疫器官生长,激发机体发生体液免疫和细胞免疫。直接饲用微生物可以提高畜禽抗体水平或提高巨噬细胞的活性,增强免疫功能,及时杀灭侵人体内致病菌,从而防止疾病的发生。
4、微生物饲料的生产工艺
(1)固体表面发酵法是把固体表面培养的菌落与载体按比例混合干燥制成,此法产量低,劳动强度大,易染菌,不适于工业化生产,但投资少。
(2)大罐液体发酵法主要适用于芽孢杆菌等好氧微生物的生产。其工艺流程是:菌种接种培养一种子罐培养→发酵罐→排放培养液→加入适量载体于燥一粉碎一→过筛→质量检验→益生菌成品。但每个菌种生产的具体工艺有所不同。此法适用于工业化生产,便于无菌操作,但成本高。(3)厌氧发酵主要适用于双歧杆菌等绝对厌氧菌的生产
5、我国发展微生物饲料的优势
(1)发展微生物饲料,我国有着丰富的资源优势 我国能用于生产菌体蛋白的原料十分丰富,仅食品工业废水废渣利用起来,就可年产饲料酵母和其他饲料产品上百万吨。我国每年的纤维素资源约有50亿。其中农作物秸秆麦秸、稻草、玉米秸等)就达5亿t左右,若将秸秆进行微生物处理,则可大大提高动物的消化利用率。
(2)微生物饲料在我国有巨大的市场潜力长期以来,我国存在着人多粮少、能源匮乏等隐患,但这也表明微生物饲料在我国具有巨大的市场潜力。同时,随着我国高效率、规模化、集约化的畜牧生产体系逐渐形成,也为微生物饲料的推广带来了巨大的商业契机。
(3)微生物饲料得到了深入研究和大力推广 在菌种工艺、设备、加工等方面,已研究成功一些方法,包埋、微囊化,制粒技术也取得了很大进步。
(4)生物技术的迅猛发展,促进了生物饲料的发展 如防基因工程的发展,将芽孢菌中的芽孢移植到无芽孢的乳酸菌属上,使之变成耐高温的菌种,或者从菌种的组合和筛选方面考虑以芽抱杆菌属替代乳酸菌属,便可以从根本上解决制粒过程中微生物受到破坏的问题,并可以发挥其多重功效。
二、我国微生物饲料的发展趋势
目前,微生物饲料在我国已得到了广泛应用。随着人们对微生物饲料、畜产品质量重视程度的加强以及生物技术的迅速发展,微生物饲料将向以下几个方向发展:
1.对菌种的要求考虑更加全面
今后的微生物饲料,不光要考虑到其增重效果,还要考虑其安全性、长效性、多效性、广泛性、高效性和针对性。如控制臭味,改善和控制氮、磷的环境污染等因素。
2.菌种由单一菌株向复合菌株或基因工程菌发展有益微生物(EM)即是由光合细菌、放线菌、乳酸菌及发酵型丝状真菌等多种微生物培养而成的复合微生物制剂。基因工程菌则向抗逆性强、多功能和生长快等特点发展。
3.功能由单一功效向多功效方向发展微生物饲料不应停留在单一功能上,而应同时考虑具有促生长、防治疾病、消除粪便臭味等多重效果。
4.使用的对象和方法更加细化使用对象应针对不同动物、不同生长阶段、不同生产用途的不同情况有所不同。如适用于单胃动物的微生物所用菌株一般为乳酸菌、芽抱杆菌、酵母等,而适于反刍动物的却是真菌酵母。
5.根据菌种的不同特点设计不同产品乳酸菌的产酸能力强,但不耐高温,与一些微量元素等物质易产生拮抗,所以不宜在饲料,特别是颗粒料中添加,但可做成水剂直接饮喂。而芽孢杆菌及类链球菌等耐受性强,可在饲料中直接添加,方便实用。