豬用固態(tài)發(fā)酵飼料的生產(chǎn)與應用之第二章：生產(chǎn)菌種的制備

2021-04-22 11:11:53 點擊：

摘要：發(fā)酵飼料的生產(chǎn)與應用是近年來生豬養(yǎng)殖行業(yè)很熱門的話題，從2000年開始，國內(nèi)外很多研究機構(gòu)、飼料生產(chǎn)企業(yè)和大型養(yǎng)殖場都在進行這方面的探索、研究，目前已經(jīng)有很多可以應用的成熟技術。本人及課題組的成員，從2003年開始，在李德發(fā)先生的引導和大力支持下，在豬用發(fā)酵飼料方面進行了十多年的研究與推廣應用工作。期間既有成功的喜悅，也有失敗的教訓。為了敘述方便，筆者從發(fā)酵原料的選擇與配伍、生產(chǎn)菌種的制備、物料的接種、發(fā)酵方式和成熟發(fā)酵料的應用五個方面展開論述。

生產(chǎn)菌種的制備

有關微生物發(fā)酵飼料生產(chǎn)菌種的問題，如果詳細展開，可以寫幾本書。在這里只簡要介紹與生產(chǎn)實際相關的幾個要點：菌種的選擇、菌種的培養(yǎng)和保存。在機理方面不做深度的展開和討論。

1、菌種的選擇

安全性和有效性是選擇菌種的二個基本原則。

針對發(fā)酵飼料來說，菌種的安全性是指應該同時滿足以下三個要求：不能產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)、不能破壞動物腸道微生物固有的平衡、不能對自然界的生態(tài)環(huán)境有損害。

相對而言，有效性就可以寬松一些，只要能滿足以下要求之一就可以了：提升動物的健康水平、提升飼料的消化吸收效率、改善養(yǎng)殖場的衛(wèi)生環(huán)境。

目前，常用的發(fā)酵飼料生產(chǎn)菌種主要是三大類：乳酸菌、酵母菌和芽孢桿菌（主要是枯草芽孢桿菌）。根據(jù)乳酸的代謝類型，可以把乳酸菌分成以下四種型式：同型乳酸發(fā)酵、異型乳酸發(fā)酵、兼性乳酸發(fā)酵和雙歧桿菌乳酸發(fā)酵。從糖代謝的轉(zhuǎn)化效率和實用性分析，選擇同型乳酸發(fā)酵的乳酸菌（基本都是腸球菌和鏈球菌）是比較合適的，在厭氧條件下，可發(fā)酵性六碳糖幾乎全部轉(zhuǎn)化成乳酸，轉(zhuǎn)化率幾乎達到100%，產(chǎn)熱量也很低，而且耐溫性、抗逆性也明顯優(yōu)于桿狀乳酸菌（桿狀乳酸菌大部分屬于異型或者兼性乳酸發(fā)酵）。

雙歧桿菌的糖酸轉(zhuǎn)化率也很高，二分子六碳糖轉(zhuǎn)化成二分子乳酸和三分子乙酸，轉(zhuǎn)化率也幾乎是100%，發(fā)酵產(chǎn)熱量也很低。但是由于生產(chǎn)條件的局限性，在飼料生產(chǎn)企業(yè)極難規(guī)模化培養(yǎng)，基本沒有實用價值。

在發(fā)酵飼料生產(chǎn)中應用的酵母主要有三種：釀造白酒的酵母、釀造啤酒的酵母和烘烤面包的酵母。從誘食性分析，用于釀造白酒的酵母優(yōu)勢最明顯，烘烤面包的酵母次之，釀造啤酒的酵母最差。但是從提升育肥豬的健康水平進行比較，則釀造啤酒的酵母最有優(yōu)勢。2009年，我們在河北承德灤平一個養(yǎng)殖場做試驗，用釀造白酒的酵母和屎腸球菌做組合，厭氧發(fā)酵生產(chǎn)育肥豬用發(fā)酵飼料。濕鮮發(fā)酵飼料（含水量在33%左右）在配合飼料中的比例為15%左右（發(fā)酵配合飼料占5%、發(fā)酵濃縮飼料占10%），都是現(xiàn)配現(xiàn)用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)有三頭育肥豬（體重均在80kg左右）因采食量過大而撐死，其誘食性可見一斑。另外，我們也發(fā)現(xiàn)，這類產(chǎn)品不能用于飼喂懷孕母豬，否則可能會引起流產(chǎn)或者仔豬出生后死亡率明顯增加等情況。為了安全起見，我們建議最好選擇用于烘烤面包的酵母作為發(fā)酵飼料生產(chǎn)菌。

枯草芽孢桿菌不是發(fā)酵飼料必備的生產(chǎn)菌種，這一點與酵母菌和乳酸菌不同。枯草芽孢桿菌可用可不用。使用枯草芽孢桿菌的目的是為了產(chǎn)生抗菌肽（也稱細菌素），殺滅發(fā)酵原料中殘留的大腸桿菌、李氏桿菌、金黃色葡萄球菌和沙門氏菌等有害微生物，以確保其安全要求。如果使用常規(guī)的飼料原料作為發(fā)酵原料，即使只使用酵母菌和乳酸菌組合進行厭氧發(fā)酵也足可以保障其安全性。但是如果使用一些雜菌含量很高的非常規(guī)飼料原料（主要是含水量很高的農(nóng)副產(chǎn)品），就有必要使用枯草芽孢桿菌了。

2、菌種的培養(yǎng)

2.1、乳酸菌的培養(yǎng)

乳酸菌的培養(yǎng)是一個大題目，內(nèi)容極多。但是發(fā)酵飼料用乳酸菌的培養(yǎng)就是一個小范圍的題目了。為了敘述方便，并結(jié)合生產(chǎn)實際，本人根據(jù)自己的經(jīng)驗，給出以下二種經(jīng)濟實用的方法。

2.1.1、牛奶培養(yǎng)法

參照酸奶的生產(chǎn)工藝，培養(yǎng)屎腸球菌、糞腸球菌和嗜熱鏈球菌等同型乳酸發(fā)酵的乳酸菌。以不含抗生素的牛奶為主要原料，加入等重量的清水，稀釋一倍。在稀釋后的牛奶中加入4.0%的蔗糖（紅糖或者白糖均可），加熱到95-100℃，保持5-10分鐘。然后停止加熱，冷卻到40℃左右，接種種子液（或者純菌粉），接種量不低于1億cfu/ml（接種后的培養(yǎng)液中乳酸菌的含量不低于1億cfu/ml），再分裝到潔凈的發(fā)酵桶內(nèi)，密閉封口，在環(huán)境溫度為37-40℃條件下厭氧培養(yǎng)48小時即可成熟。成熟液中乳酸菌的含量一般不低于40億cfu/ml。

需要注意的是采用這種方式使用的牛奶不能含有抗生素。如果牛奶中抗生素的濃度超過5.0ppm，培養(yǎng)注定失敗。1995年左右，我的一個朋友在這個問題上吃了大虧。他用收購奶牛養(yǎng)殖戶的牛奶生產(chǎn)酸奶，只要有其中一戶的牛奶中含有抗生素（抗生素主要用于治療奶牛的乳房炎），就會導致整個混合的牛奶不合格。這種情況延續(xù)了近三個月，造成了很大的經(jīng)濟損失。

2.1.2、豆?jié){培養(yǎng)法

如果不能確定牛奶中是否含有抗生素，可以用豆?jié){作為主要原料。雖然最終培養(yǎng)液中乳酸菌的含量大約只有牛奶培養(yǎng)液的一半，但是其安全性有保障。具體方法如下：參照豆?jié){的生產(chǎn)方法，用30-40℃的溫水寖泡豆粕，溫水的重量是豆粕的6倍左右，寖泡時間為20-24小時。然后磨漿、壓榨、過濾，獲得漿液。在豆?jié){中加入4.0%的蔗糖，加熱至煮沸，保持5-8分鐘，然后停止加熱，冷卻到40℃左右，接種種子液或者菌粉，接種濃度不低于1億cfu/ml。把接種以后的培養(yǎng)液分裝在潔凈的發(fā)酵桶中，密閉封口，在37-40℃條件下厭氧培養(yǎng)48小時即可成熟。

注：如果使用產(chǎn)氣的乳酸菌，需要使用有單向排氣管的發(fā)酵桶。

2.2、酵母菌的培養(yǎng)

與乳酸菌不同，酵母菌是好氧培養(yǎng)，培養(yǎng)過程需要通風。考慮到飼用酵母的特殊性，其培養(yǎng)過程不需要類似液態(tài)發(fā)酵酶制劑、氨基酸那樣嚴格的無菌要求，但是也不能過于粗放。酵母種子液的培養(yǎng)基主要以麥芽汁為主，以增強其活力。大罐培養(yǎng)基通常以糖蜜（甘蔗糖蜜或者甜菜糖蜜都可以）為碳源、銨鹽（尿素或者硫酸銨）為氮源。培養(yǎng)液中的碳氮比在4：1左右，糖濃度在6.0%左右。

大罐培養(yǎng)基采用100℃常壓消毒10-20分鐘就可以了（種子培養(yǎng)基需要110℃高壓滅菌15-20分鐘）。培養(yǎng)基滅菌以后，冷卻到30℃左右，接種種子液，接種比例為5-10%，接種以后培養(yǎng)液中的酵母活菌數(shù)不能低于1000萬cfu/ml。接種量越大，大罐后續(xù)培養(yǎng)需要的時間就越短。從經(jīng)濟性考慮，應盡可能加大接種量。

通風維持在0.6-1.0vvm之間（vvm的含義是指在每立方培養(yǎng)液中，每分鐘內(nèi)，通入的無菌空氣的立方數(shù)。）。

進風需要經(jīng)過適當過濾，無菌要求達到每10立方空氣不超過1個雜菌就可以了，比酶制劑、氨基酸發(fā)酵的要求寬松多了。

培養(yǎng)時間在8小時左右，一般不要超過12小時。培養(yǎng)時間越長，菌量越高，但是菌體活力會逐漸下降，而且感染雜菌的概率也會越來越大。

成熟的培養(yǎng)液中酵母菌的數(shù)量在3億cfu/ml 左右，培養(yǎng)結(jié)束以后需要及時離心、干燥脫水，不然極易失活。經(jīng)過干燥以后的酵母粉可以在常溫下長期保存（需要抽真空包裝）。發(fā)酵飼料酵母的用量比較少，1公斤活性干酵母就足夠10噸發(fā)酵飼料的配量。發(fā)酵飼料生產(chǎn)企業(yè)沒有必要自己生產(chǎn)酵母。采用委托加工的方式是合理經(jīng)濟的手段，一次訂購1噸活性干酵母粉就足夠發(fā)酵飼料廠一年的需求。

2.3、枯草芽孢桿菌的培養(yǎng)

枯草芽孢桿菌是好氧菌，培養(yǎng)過程需要通風。其培養(yǎng)過程各種各樣，有液態(tài)發(fā)酵，也有固態(tài)發(fā)酵。目前生產(chǎn)以液態(tài)發(fā)酵為主。培養(yǎng)基、培養(yǎng)方式很多，很難概括。為了便于理解，以下以我們課題組篩選獲得的枯草芽孢桿菌MA139為例，敘述其培養(yǎng)過程，供各位朋友、同行參考。

大罐發(fā)酵培養(yǎng)基的主要成分：葡萄糖4.5%、蛋白胨1.0%、酵母粉0.5%。另外還有硫酸鎂、硫酸亞鐵等少量無機鹽。

種子液的培養(yǎng)基組成與大罐培養(yǎng)基基本一致，但是總體濃度降低50%（即稀釋一倍）。一級種子液采用搖瓶培養(yǎng)，二級種子液采用小罐（200-500升）培養(yǎng)。

培養(yǎng)基采用120℃高溫滅菌，維持20-25分鐘。冷卻到40℃以下可以接種，培養(yǎng)溫度為37℃，通風量在0.3-0.6vvm之間（小罐發(fā)酵時通風比要適當加大），培養(yǎng)時間約24小時（種子液的培養(yǎng)時間為16小時）。

成熟的發(fā)酵液中枯草芽孢桿菌的活菌量在200-300億cfu/ml之間。培養(yǎng)結(jié)束以后，先用離心的方式除去多余的水分，獲得濃縮液，再用板框過濾，進一步擠壓除水。然后加入大約3 倍菌泥重量的麥粉，均勻混合，在60-80℃條件下氣流干燥，最終獲得干燥成品。其含水量不超過10%，活菌含量在2000-3000億cfu/ml之間。枯草芽孢桿菌必須干燥保存。如果有游離水，菌體很容易自溶失活。

生產(chǎn)發(fā)酵飼料只需要少量的枯草芽孢桿菌。生產(chǎn)1t發(fā)酵飼料只需要配比10g上述的干燥菌粉。與酵母菌粉一樣，枯草芽孢桿菌干粉基本都是委托專業(yè)發(fā)酵廠做代加工。

(未完待續(xù)）

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