發(fā)酵飼料生產(chǎn)工藝與應(yīng)用培訓(xùn)資料

1、1 / 40靈璧縣立騰同創(chuàng)農(nóng)牧科技有限責(zé)任公司二0一二年一月2 / 40目錄安徽省立騰同創(chuàng)農(nóng)牧科技有限公司 簡(jiǎn)介 安徽省立騰同創(chuàng)農(nóng)牧科技有限公司 企業(yè)文化 安徽省立騰同創(chuàng)農(nóng)牧科技有限公司的十年發(fā)展戰(zhàn)略 安徽省立騰同創(chuàng)農(nóng)牧科技有限公司的第一個(gè)發(fā)展五年 發(fā)展計(jì)劃第一章 發(fā)酵飼料生產(chǎn)的菌種及發(fā)酵工藝第二章 發(fā)酵飼料生產(chǎn)技術(shù)3 / 40第一章發(fā)酵飼料生產(chǎn)的菌種及發(fā)酵工藝第一節(jié)概述一、 發(fā)酵飼料的定義發(fā)酵飼料的定義是：在人為可控制的條件下，以植物性農(nóng) 畐廬品為主要原料，通過(guò)微生物的代謝作用，降解部分多糖、 蛋白質(zhì)和脂肪等大分子物質(zhì)，生成有機(jī)酸、可溶性多肽等小 分子物質(zhì)，形成營(yíng)養(yǎng)豐富、適口性好、活菌含量高

2、的生物飼 料或飼料原料。采用發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的動(dòng)物飼料或飼料原料，其特性主要是：(1) 含有大量的活性微生物；(2) 多數(shù)以厭氧發(fā)酵方式進(jìn)行生產(chǎn)；(3) 未經(jīng)干燥的物料含水量通常在 30%以上；(4) 物料的酸性物質(zhì)明顯增加，營(yíng)養(yǎng)組成更合理；(5) 生產(chǎn)原料以植物性農(nóng)副產(chǎn)品為主。也有發(fā)酵成品是經(jīng)過(guò)干燥處理的， 比較典型的有發(fā)酵豆粕和發(fā) 酵棉粕。在發(fā)酵過(guò)程中有大量的活性乳酸菌和酵母菌發(fā)生的代謝 作用，經(jīng)過(guò)干燥以后，乳酸菌基本都失活了，但是它們也屬于發(fā) 酵飼料。二、 發(fā)酵飼料的概述發(fā)酵飼料的生產(chǎn)工藝基本都是以固態(tài)發(fā)酵的方式進(jìn)行的，生產(chǎn)菌種以乳酸菌、芽抱桿菌和酵母菌為主，絕大多數(shù)采用厭氧或兼性 厭氧發(fā)酵

3、。 發(fā)酵物料的含水量為 30%50%， 發(fā)酵時(shí)間和溫度受 環(huán)境影響很大，基本不進(jìn)行人為控制和調(diào)節(jié)。在實(shí)際生產(chǎn)中也有采用好氧發(fā)酵方式進(jìn)行的， 生產(chǎn)菌種以霉菌和 假絲酵母為主， 生產(chǎn)用的蛋白原料主要是一些乳酸菌和酵母菌難 以降解的雜粕和膠質(zhì)蛋白。 但是生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜， 物4 / 40料溫度和濕度 變化很大， 控制及其困難。 成品主要是作為飼料蛋白原料的替代 物，能降低飼料生產(chǎn)成本，但基本不具備生物學(xué)活性和功能。本節(jié)主要論述厭氧固態(tài)發(fā)酵工藝，常規(guī)的發(fā)酵飼料生產(chǎn)流程如： 原料f消毒f冷卻接種f培養(yǎng)f干燥f包裝 工業(yè)化規(guī)模的微生物發(fā)酵過(guò)程基本上都是純培養(yǎng)過(guò)程， 原料需要 消毒，空氣需要過(guò)濾等。 這些操作都

4、是為了確保在發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn) 和儲(chǔ)存過(guò)程中不受雜菌的侵襲和干擾， 但也正是這些常規(guī)操作使 產(chǎn)品的生產(chǎn)成本居高不下， 影響了微生物發(fā)酵產(chǎn)品在動(dòng)物飼養(yǎng)中 的大劑量使用。 大量試驗(yàn)證明，在不考慮動(dòng)物飼養(yǎng)成本的前提下，大劑量（在配 合飼料中添加 5.0%以上）使用高活菌含量的微生物發(fā)酵飼料可 以明顯改善動(dòng)物的生產(chǎn)性能， 提高動(dòng)物的健康水平， 甚至可以進(jìn) 行無(wú)抗生素飼養(yǎng)。 但是采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝獲得的高活菌產(chǎn)品其 生產(chǎn)成本通常都在 10 元/kg 以上，如果以 10%的比例使用在配合 飼料中， 每噸配合飼料的成本至少需要增加 800 元，這個(gè)增加值 對(duì)傳統(tǒng)的畜禽養(yǎng)殖業(yè)來(lái)說(shuō)是難以接受的。 降低發(fā)酵飼料生產(chǎn)成本

5、 最直接的方式就是簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝， 其中原料的蒸煮、 消毒和干燥 是最耗能的操作過(guò)程， 是導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加的主要步驟， 也是導(dǎo) 致生產(chǎn)設(shè)備投資增加的主要原因。如能簡(jiǎn)化生產(chǎn)操作工藝步驟，同時(shí)又能保證產(chǎn)品質(zhì)量的安全穩(wěn)定， 就能使發(fā)酵飼料的生產(chǎn)和應(yīng) 用具備強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。第二節(jié) 發(fā)酵飼料的生產(chǎn)菌種發(fā)酵飼料的生產(chǎn)菌種很多，主要有：乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌 和霉菌。一、 乳 酸 菌5 / 40目前生產(chǎn)中使用的乳酸菌至少有 30 多種。按乳酸菌的代謝途徑， 大致可歸納為四種類型：同型乳酸發(fā)酵、專性異型乳酸發(fā)酵、兼 性乳酸發(fā)酵和雙歧桿菌異型乳酸發(fā)酵。（一）同型乳酸發(fā)酵C6H12O6-2CHCH（0H）C00

6、H一分子葡萄糖分解成兩分子乳酸，整個(gè)過(guò)程不產(chǎn)氣，發(fā)酵轉(zhuǎn)化 理想，產(chǎn)物最合適，效率最高。典型的生產(chǎn)菌種主要有：德氏乳 酸桿菌、嗜酸乳桿菌、唾液乳桿菌、嗜熱乳桿菌、糞腸球菌、乳 酸乳球菌。（二）專性異型乳酸發(fā)酵C6H12O6- CHCH（OH）COOH+CJOOH+C0一分子葡萄糖轉(zhuǎn)化成一分子乳酸和一分子乙酸， 另外還釋放一分子二氧化碳。 相比同型乳酸發(fā)酵， 這種發(fā)酵的轉(zhuǎn)化效率要 低得多，而且還有產(chǎn)氣損失。典型的生產(chǎn)菌種主要有 : 發(fā)酵乳桿 菌、高加索酸奶桿菌、短乳桿菌、巴氏乳桿菌。（三）兼性乳酸發(fā)酵兼性乳酸發(fā)酵能同時(shí)進(jìn)行同型乳酸發(fā)酵和異型乳酸發(fā)酵， 這 兩種代謝進(jìn)行的程度和比例取決于菌種的性質(zhì)和

7、外界培養(yǎng)條件。典型的生產(chǎn)菌種有：植物乳桿菌、干酪乳桿菌、鼠李糖桿菌、清 酒乳桿菌。(四)雙歧桿菌異型乳酸發(fā)酵2C6H2Q- 2CHCH(OH)COOH+3OOH6 / 40比較典型的生產(chǎn)用菌種是動(dòng)物雙歧桿菌。雙歧桿菌的培 養(yǎng)要求很嚴(yán)格，對(duì)厭氧要求極高，目前還很難在實(shí)際生產(chǎn)中 應(yīng)用。 乳酸菌分布廣、種類多，有桿狀和球形兩大類。有單個(gè)、成 對(duì)和鏈狀排列的，基本上都是厭氧菌或微需氧菌。在飼料青 儲(chǔ)、發(fā)酵開始時(shí)就繁殖，到飼料因密封缺氧后仍然能繁殖， 只是增殖的速度慢一些，而乳酸的生成速度卻快一些。 乳酸菌能分解飼料原料中的糖，形成乳酸。乳酸能提高飼料 的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和適口性，同時(shí)還能抑制大腸桿菌和沙門氏菌

8、等 有害微生物的生長(zhǎng)代謝，使飼料產(chǎn)品能長(zhǎng)期保存。在飼料青 儲(chǔ)和發(fā)酵的過(guò)程中， 同型和異型乳酸發(fā)酵同時(shí)存在， 產(chǎn)物除 乳酸外還有少量乙醇和 CO2。二、 芽 孢 菌 目前在生產(chǎn)中應(yīng)用的芽孢菌有近十種， 以桿菌為主， 主要為以下 三種：地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和蠟樣芽孢桿菌。芽孢桿菌 能耐受高溫，在有氧和無(wú)氧條件下都能存活。在營(yíng)養(yǎng)缺乏、干旱 等條件下形成芽孢， 在條件適應(yīng)時(shí)又可以重新萌發(fā)成營(yíng)養(yǎng)體。 利 用芽孢桿菌發(fā)酵飼料的目的主要是為了消耗培養(yǎng)體系中殘留的 氧氣，為乳酸菌創(chuàng)造一個(gè)厭氧環(huán)境。另外，近年來(lái)研究還發(fā)現(xiàn)， 有些芽孢桿菌能產(chǎn)生殺滅大腸桿菌和沙門氏菌等有害微生物的 細(xì)菌素（也稱抗菌肽） ，這

9、些抗菌肽有很強(qiáng)的針對(duì)性，只對(duì)某些 類型的微生物細(xì)胞有破壞作用，對(duì)酵母菌和乳酸菌沒(méi)有影響。三、 酵 母 菌 酵母菌是一類單細(xì)胞真菌，形態(tài)多種多樣，主要有球形、卵形和 絲狀形（如假絲酵母） ，以出芽的無(wú)性繁殖為主，最適宜生長(zhǎng)溫 度為 2535C,pH 偏酸性 （4.06.0） 。 酵母菌基本上都是兼性厭 氧菌， 在有氧的條件下迅速增殖，在無(wú)氧的情況下進(jìn)行酒精發(fā)酵（ EMP）。7 / 40目前在生產(chǎn)中應(yīng)用的有 20 多種，主要為以下三種：釀 酒酵母、熱帶假絲酵母、產(chǎn)朊假絲酵母。啤酒酵母和面包酵母是 最常用的釀酒酵母。熱帶假絲酵母和產(chǎn)朊假絲酵母的生長(zhǎng)速度很 快，在適宜的溫度和營(yíng)養(yǎng)條件下，它們的世代倍增

10、時(shí)間不超過(guò) 3h,特別適合處理食品加工業(yè)產(chǎn)生的廢水。酵母菌的個(gè)體比乳酸菌大得多， 直徑通常為 26 g,體積幾乎是 乳酸菌的 1000 倍左右。 工業(yè)生產(chǎn)中常用的酵母菌主要有釀酒酵 母和假絲酵母,釀酒酵母是生產(chǎn)啤酒、 白酒等含乙醇類發(fā)酵物的 重要菌種；假絲酵母主要用于好氧發(fā)酵生產(chǎn)動(dòng)物飼料或者廢水處 理。四、 霉 菌 目前在生產(chǎn)中應(yīng)用的霉菌有近十種,主要為：米曲霉、黑曲霉、 白地霉。一般來(lái)說(shuō)利用霉菌發(fā)酵,基本上都是有氧發(fā)酵,發(fā)酵過(guò) 程會(huì)產(chǎn)生大量的代謝熱， 生產(chǎn)過(guò)程中料曲的溫度控制往往是生產(chǎn) 成敗的關(guān)鍵。 霉菌發(fā)酵目前采用淺盤發(fā)酵， 料曲厚度不超過(guò) 5cm。 如果采用厚層發(fā)酵，需采用強(qiáng)通風(fēng)裝置，生

11、產(chǎn)能耗很大，從這一 點(diǎn)上說(shuō)，霉菌發(fā)酵不適于生產(chǎn)飼料或者飼料原料。目前，實(shí)際生產(chǎn)中利用霉菌主要是利用它能合成纖維素酶、 半纖 維素酶和蛋白酶的特性，利用廉價(jià)的粗蛋白原料作為發(fā)酵底物， 生產(chǎn)高活性的蛋白飼料或者粗酶制劑。五、 選用生產(chǎn)菌種的基本原則（一） 安全性（必須同時(shí)符合以下兩個(gè)要求）（ 1） 菌體本身不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。（2） 不會(huì)危害環(huán)境固有的生態(tài)平衡（主要針對(duì)某些基因工程菌）。（二）有效性（能滿足一個(gè)要求即可）8 / 40（1） 菌種本身具有很好的生長(zhǎng)代謝活力，能有效降解大分子好 抗?fàn)I養(yǎng)因子，合成小肽和有機(jī)酸等小分子物質(zhì)。（2） 能保護(hù)和加強(qiáng)動(dòng)物微生物區(qū)系的正平衡。 這種功效主要是指能有

12、效維護(hù)和提高有益微生物在動(dòng)物消化道 中的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)， 其可通過(guò)兩種方式達(dá)到： 一種方式是利用發(fā)酵飼 料的生產(chǎn)菌種本身就是從飼養(yǎng)的目標(biāo)動(dòng)物的消化道中分離出來(lái) 的有益菌，通過(guò)飼喂高比例的發(fā)酵飼料直接提高有益微生物的數(shù) 量，形成數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)； 另一種方式是利用生產(chǎn)菌種或代謝產(chǎn)物可以 選擇性地抑制或者殺滅有害微生物， 形成有益菌的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)。 實(shí) 現(xiàn)第二種途徑的方式可以多種多樣，比較常用的有：耗盡氧氣， 降低體系的氧化還原電位；降低環(huán)境的 pH 值；代謝物中含有能選擇性殺滅大腸桿菌和沙門氏菌等有害微生物的抗菌物質(zhì)等。第三節(jié) 發(fā)酵飼料生產(chǎn)菌種之間的相互關(guān)系 目前人類可利用的這些發(fā)酵技術(shù)基本上都是純培養(yǎng)技 術(shù)，而

13、實(shí)際上在自然界中很難找出單一微生物存在的生態(tài)環(huán) 境。 據(jù)已有的微生物研究報(bào)道，地球上存在的微生物超過(guò)100萬(wàn)種，而人類所分離的純種累計(jì)不超過(guò)10萬(wàn)種，做過(guò)比較 系統(tǒng)研究的不超過(guò)1萬(wàn)種。根據(jù)目前已有的研究成果，大體 可以把微生物之間的關(guān)系分為以下幾種：中性共生、同住、 互惠共生、共生、競(jìng)爭(zhēng)、拮抗和寄生。一、 中 性 共 生 這是指兩種或兩種以上的微生物同時(shí)存在于同一個(gè)環(huán)境 中，但是它們之間沒(méi)有直接的生態(tài)關(guān)系， 各自生活互不干擾。 例如淡水中生長(zhǎng)的衣藻和水生細(xì)菌。二、 同 住這是指兩種微生物同處在一個(gè)棲所內(nèi)， 其中一個(gè)獲益， 另一 個(gè)9 / 40不受影響。 常見(jiàn)的現(xiàn)象是一種微生物產(chǎn)生一種代謝物供另

14、一種 微生物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)， 或者產(chǎn)生適合于另外一種微生物生長(zhǎng)的環(huán) 境。發(fā)酵飼料生產(chǎn)中比較常見(jiàn)的例子有以下幾種：酵母菌能在高 濃度的糖液 （ 25%左右）中生長(zhǎng)。當(dāng)糖被酵母菌消耗以后，糖濃 度的降低就有利于不耐受高滲透壓的微生物 （如乳酸菌） 的生長(zhǎng)。 能分泌淀粉酶的微生物（芽孢菌）水解淀粉產(chǎn)生寡糖和單糖，為 另外一些只能利用還原性單糖的微生物生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)。還有一種比較特殊的同住微生物， 好氣性菌可消耗氧氣， 降低環(huán) 境的氧化還原電位， 使之適合于厭氧微生物的生長(zhǎng)。 這種同住關(guān) 系只能產(chǎn)生在開始階段， 在后期就不是同住關(guān)系了。 這種現(xiàn)象在 發(fā)酵飼料到生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常遇到， 也是利用微生物組合發(fā)酵生

15、產(chǎn) 發(fā)酵飼料的重要理論基礎(chǔ)。三、 互 惠 共 生 這是兩種微生物互惠互利的現(xiàn)象，比較典型的菌種是阿拉伯 糖乳桿菌和糞鏈球菌的組合。阿拉伯糖乳桿菌不能合成苯丙氨酸，糞鏈球菌不能合成葉酸。 阿拉伯糖乳桿菌不能在缺少苯丙氨 酸的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，糞鏈球菌也不能在沒(méi)有葉酸的培養(yǎng)基上生 長(zhǎng)。但是把它們組合在一起， 卻可以共同在沒(méi)有苯丙氨酸也沒(méi)有 葉酸的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)， 因?yàn)樗鼈兡芟嗷閷?duì)方提供必需的限制性 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 這種現(xiàn)象在自然界中普遍存在， 發(fā)酵飼料的菌種組合 應(yīng)該多考慮這種組合優(yōu)勢(shì)。四、 共 生 共生是指兩種微生物在同一個(gè)嚴(yán)酷環(huán)境中彼此相依為命。比較典型的例子是地衣，它是藍(lán)細(xì)菌（或藍(lán)藻）與真菌共同組成

16、的 一個(gè)形態(tài)和生理單位。藍(lán)藻或藍(lán)細(xì)菌的細(xì)胞僅限于特定的層內(nèi)， 地衣內(nèi)的菌絲交織成菌絲組織， 形成一個(gè)稠密的外皮層。 皮層下 為藍(lán)藻的細(xì)胞層，10 / 40在下面為菌絲疏松交織的菌髓層。真菌可以從 藍(lán)藻獲得碳水化合物，真菌菌絲所攝取的水和無(wú)機(jī)鹽又可以提供 給藍(lán)藻，因此地衣能耐干旱、潮濕和抗寒冷。這種現(xiàn)象在發(fā)酵飼 料的生產(chǎn)過(guò)程中很難遇到，少有實(shí)用的例子。五、 競(jìng) 爭(zhēng)當(dāng)兩種微生物對(duì)某種環(huán)境因子有相同要求時(shí)，就會(huì)發(fā)生生存 競(jìng)爭(zhēng)。由于微生物的世代時(shí)間比較短，代謝強(qiáng)度大，所以生存競(jìng) 爭(zhēng)往往表現(xiàn)的很激烈。在一個(gè)生存環(huán)境內(nèi)， 不同的時(shí)間會(huì)出現(xiàn)不同的優(yōu)勢(shì)種。 這種 優(yōu)勢(shì)微生物在某種環(huán)境下能最有效地適應(yīng)當(dāng)時(shí)的環(huán)境

17、， 而環(huán)境條 件一旦改變，就可能被另一種微生物代替并發(fā)育成新的優(yōu)勢(shì)種。 目前工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)之所以采用純種培養(yǎng)， 其主要原因就是消除 其他微生物的競(jìng)爭(zhēng)。目標(biāo)代謝物合成能力強(qiáng)的微生物其生長(zhǎng)速度 往往比較低，至少比同類的野生菌低。野生菌的代謝活動(dòng)是很 “經(jīng) 濟(jì)的”。如果從生長(zhǎng)速度分析，它們的物質(zhì)和能量的利用效率要 遠(yuǎn)高于生產(chǎn)菌種。但是，由于生產(chǎn)成本的限制，發(fā)酵飼料的生產(chǎn) 往往不能采用純種培養(yǎng)，所以微生物之間的生存競(jìng)爭(zhēng)不可避免。如何巧妙利用微生物之間的生存競(jìng)爭(zhēng)是研究微生物發(fā)酵飼料生 產(chǎn)的一個(gè)非常重要的課題。 從理論上分析， 通過(guò)控制調(diào)節(jié)微生物 生存環(huán)境可以調(diào)整物料中微生物的種類和數(shù)量分布， 從而達(dá)到利

18、用微生物有益菌群種群優(yōu)勢(shì)發(fā)酵飼料的目的，但是到目前為止， 有關(guān)方面的成熟技術(shù)還是很少。六、 拮 抗 一種微生物可以產(chǎn)生不利于另一種微生物生存的代謝物質(zhì)，或者通過(guò)代謝活動(dòng)改變生存環(huán)境， 而這種環(huán)境不利于其他周圍微 生物的11 / 40生長(zhǎng)，這種現(xiàn)象就稱為“拮抗” 。如：青貯飼料接種的乳 酸菌和醋酸菌在發(fā)酵過(guò)程中，不斷降低 pH 值，結(jié)果絕大多數(shù)不 耐酸的微生物不能生存， 甚至趨向死亡。 酵母菌在無(wú)氧條件下將 糖發(fā)酵成酒精， 當(dāng)酒精濃度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)， 其他微生物就不能 生存。研究發(fā)現(xiàn)拮抗還具有明顯選擇性， 農(nóng)業(yè)部飼料工業(yè)中心分離 獲得的枯草芽孢桿菌 MA139 能分泌殺滅大腸桿菌、沙門氏菌和 金

19、黃色葡萄球菌的抗菌肽（細(xì)菌素） ，但對(duì)自身、酵母菌和乳酸 菌的生長(zhǎng)代謝基本沒(méi)有影響， 這種拮抗的選擇性是發(fā)酵飼料研究 所希望的。七、寄 生一種微生物生活在另一種微生物體內(nèi)或體外， 依靠攝取寄生 細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖， 并使后者遭受損害甚至死亡， 這種現(xiàn) 象稱之為寄生。 這種現(xiàn)象在飼料發(fā)酵過(guò)程中可能存在， 目前在研 究中還沒(méi)有遇到。微生物是發(fā)酵飼料的動(dòng)力來(lái)源， 研究發(fā)酵飼料中微生物的相 互關(guān)系是獲得高質(zhì)量發(fā)酵飼料的必要前提， 也是飼料發(fā)酵生產(chǎn)的 核心。第四節(jié) 發(fā)酵飼料的生產(chǎn)工藝一、 固態(tài)厭氧發(fā)酵高活性生物飼料相對(duì)于好氧發(fā)酵， 厭氧發(fā)酵的能耗低， 微生物代謝產(chǎn)生的熱 量也要小得多，生產(chǎn)過(guò)程往往不

20、需要翻拌散熱。另外，發(fā)酵產(chǎn)品 只要密封得當(dāng)，即使長(zhǎng)期存放也不會(huì)腐敗變質(zhì)。目前比較典型的固態(tài)厭氧發(fā)酵生物飼料的成功例子主要有 兩種：一種是適合養(yǎng)殖戶自產(chǎn)自用的袋裝發(fā)酵飼料； 另一種是屬于規(guī)?；魉€生產(chǎn)的袋裝發(fā)酵飼料。 它們接種的微生物基本一 致，主要有酵母菌、乳酸菌和芽孢桿菌。12 / 40適合養(yǎng)殖戶自產(chǎn)自用的發(fā)酵袋是一種普通的密封包裝袋， 物 料接種以后裝袋，再將袋口用繩扎緊，物料的含水量為 30%40%。開始時(shí)，酵母菌消耗袋內(nèi)殘留的氧氣進(jìn)行增殖和呼 吸代謝，同時(shí)也為乳酸菌創(chuàng)造一個(gè)厭氧的生活環(huán)境。然后，酵母 菌在無(wú)氧條件下進(jìn)行糖酵解，產(chǎn)生酒精和 C02,乳酸菌也同時(shí)增殖、代謝，產(chǎn)生有機(jī)酸。隨

21、著袋內(nèi)氣壓的不斷增加，不斷有CO2帶著酒精和有機(jī)酸排出袋外， 管理飼料的飼養(yǎng)員可以根據(jù)排出的 酸香味來(lái)判定物料發(fā)酵的成熟度。有氧發(fā)酵階段：C6H12O6+6O2- 6CO2+6H2O無(wú)氧發(fā)酵階段：C6H12O6- 2CO2+2C2H5OH（乙醇）在夏季， 發(fā)酵 35d 就有明顯的酸香味。 在冬季， 時(shí)間需要延長(zhǎng)。 如果環(huán)境溫度低于 12C,發(fā)酵就有可能歸于失敗。酵母在低溫 下長(zhǎng)期代謝低迷，不產(chǎn)生 CO2，使得外界的 O2 長(zhǎng)時(shí)間與接種的 乳酸菌接觸，會(huì)導(dǎo)致乳酸菌活力大減，甚至死亡。 事實(shí)證明，如果環(huán)境溫度適宜，時(shí)間控制得當(dāng)，采用上述袋裝式 土辦法發(fā)酵， 也可以獲得質(zhì)量很好的微生物發(fā)酵飼料， 活

22、性乳酸 菌的含量能達(dá)到 108cuf/g 以上。將其在生羊配合飼料中添加 15%20%，生羊采食量能明顯提高，最多能提高10%以上，而13 / 40且增重速度和健康水平也有顯著提高。這種工藝雖然簡(jiǎn)單，但是受限制的因素很多，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也很難把握，實(shí)際推廣有一定困難。 為了使這種袋裝發(fā)酵技術(shù)進(jìn)入程序化、工業(yè)化應(yīng)用，發(fā)酵飼料的質(zhì)量能得到有效保證，必須完成以下幾個(gè)前提：發(fā)酵過(guò)程不受環(huán) 境溫度限制；產(chǎn)品質(zhì)量不受存放時(shí)間限制， 或者保質(zhì)期能達(dá)到三 個(gè)月以上；產(chǎn)品在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中不受外界空氣干擾。農(nóng)業(yè)部飼料工業(yè)中心的微生物發(fā)酵飼料課題組發(fā)明了呼吸膜可 移動(dòng)式固態(tài)厭氧發(fā)酵飼料（也稱袋裝發(fā)酵飼料）生產(chǎn)技術(shù)。這種

23、發(fā)酵技術(shù)的具體工藝流程如圖1-1原料接種以后直接進(jìn)入包裝袋中， 包裝袋上附加一個(gè)可以調(diào)節(jié)氣 壓的硅膠膜。在發(fā)酵過(guò)程中，微生物會(huì)產(chǎn)生 CO2等氣體，使得袋 內(nèi)的氣壓大于外界常壓。當(dāng)袋內(nèi)氣壓達(dá)到某一臨界值時(shí)， 氣體通 過(guò)硅膠膜排到外界。但是外界的氣體始終沒(méi)有機(jī)會(huì)進(jìn)入發(fā)酵體 系，從而也就排除了外界雜菌的干擾。研制的特定微生物菌種組合能使乳酸菌迅速繁殖，占據(jù)14 / 40數(shù)量?jī)?yōu) 勢(shì)，原料不需要消毒就可以直接用于接種培養(yǎng)。 這種工藝很簡(jiǎn)單，如果以日產(chǎn) 30t 計(jì)算，設(shè)備投資不超過(guò) 40 萬(wàn) 元，特別適合在我國(guó)廣大農(nóng)村推廣使用。第三章 發(fā)酵飼料生產(chǎn)技術(shù)第一節(jié) 發(fā)酵飼料用乳酸菌的分離篩選乳酸菌是一類最常見(jiàn)的

24、益生菌，生物飼料的發(fā)酵生產(chǎn)一般都 離不開乳酸菌。乳酸菌種類很多，市場(chǎng)上流行的產(chǎn)品也極多，至 少有 20 多種。大量實(shí)驗(yàn)證明，只有動(dòng)物消化道國(guó)有的微生物才 能在消化道內(nèi)定植，外源微生物只能短時(shí)間存活在消化道內(nèi)， 不 可能長(zhǎng)期融合到動(dòng)物消化道的微生態(tài)系統(tǒng)中。 篩選發(fā)酵飼料的生 產(chǎn)菌種， 其主體應(yīng)該來(lái)源于最終適用的動(dòng)物消化道， 而乳酸菌細(xì) 菌是動(dòng)物消化道內(nèi)起主要作用的微生物。樣品的采集 為了獲得合適的生產(chǎn)用乳酸菌，樣品的采集很重要。適合于實(shí) 際生產(chǎn)的乳酸菌必須來(lái)源于健康動(dòng)物的消化道， 最好是在發(fā)生 了瘟疫的養(yǎng)殖場(chǎng)而幸存的畜禽。發(fā)生瘟疫的養(yǎng)殖場(chǎng)，動(dòng)物大比 例死亡，幸存的畜禽雖少，但是生命力很頑強(qiáng)，是極

25、好的生15 / 40產(chǎn) 菌種采集樣本。以下以篩選符合生羊健康養(yǎng)殖需要的生物飼料用乳酸菌為例， 敘 述樣品的采集和乳酸菌的分離。在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)生羊進(jìn)行攻毒試 驗(yàn)，在飼料中不斷加大大腸桿菌（實(shí)驗(yàn)用 E.ColiK88, 這是一種常 見(jiàn)的攻毒試驗(yàn)用大腸桿菌）的用量，以檢驗(yàn)生羊的抵抗力。經(jīng)過(guò) 57d 的試驗(yàn)，生羊的健康水平越來(lái)越差。我們選擇其中兩頭最 健康的生羊進(jìn)行屠宰， 在無(wú)菌環(huán)境中提取它的胃液、 小腸液和大 腸液，迅速保存在無(wú)菌生理鹽水（ NaCl 的濃度為 0.9%）中。 目標(biāo)乳酸菌一般都是厭氧菌， 為了確保乳酸菌的活力， 需要盡可 能降低生理鹽水的氧化還原電位。 最簡(jiǎn)便的方法是在溶液中加入 適量

26、的半胱氨酸，半胱氨酸有巰基（一 SH）,有很好的還原力， 可以消除溶液中殘余的氧。二、 乳 酸菌的分離純化樣品中的目標(biāo)乳酸菌含量一般都不是很高，而且還污染了其他 雜菌。為了提高篩選成功的幾率，在樣品進(jìn)行分離純化以前， 可以對(duì)樣品進(jìn)行選擇性增殖培養(yǎng)，以增加目標(biāo)乳酸菌的含量。 樣品的增殖培養(yǎng)比較簡(jiǎn)單，把經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理的樣品接種到適于 目標(biāo)乳酸菌生長(zhǎng)的培養(yǎng)基中。比較常用的是牛奶增殖培養(yǎng)液， 在無(wú)抗生素牛奶中補(bǔ)充 6%8% 的蔗糖，高溫消毒、冷卻，然后用氮?dú)饣蛘叨趸简?qū)除溶液中殘留的空氣，再接入適量采集的樣品，在 3032C條件下厭氧培養(yǎng) 1024h。如果樣品中 的目標(biāo)乳酸菌含量比較低，可以適當(dāng)延長(zhǎng)培

27、養(yǎng)時(shí)間。樣品經(jīng)過(guò)預(yù)增殖培養(yǎng)以后，目標(biāo)乳酸菌含量明顯提高，可以進(jìn) 入下一步分離純化操作。乳酸菌分離培養(yǎng)基通常采用MRS 瓊脂培養(yǎng)基，其營(yíng)養(yǎng)組成與 pH16 / 40如下：蛋白胨： 5.0g/L ；牛肉浸膏： 4.0g/L ；酵母膏： 2.0g/L ； 葡萄糖：12.0g/L ；玉米漿：10.0mL;司盤 80：1ml;磷酸氫二鉀：1.0g/L ；三水乙酸鈉： 3.0g/L ；檸檬酸三銨： 1.0g/L ；硫酸鎂： 0.1g/L ；硫酸錳： 0.03g/L ；瓊脂： 18.0g/L 。 pH6.20.2 。加熱溶解上述各組分，配制成均勻的溶液，分裝在厭氧滾管中（每個(gè)管中加 56mL ）。在 115

28、C消毒殺菌 30min。冷卻至 50C左右后， 在冰水中滾動(dòng)滾管， 使固體培養(yǎng)基均勻凝固在管壁上。 為了指示培養(yǎng)基的氧化還原電位，可以在培養(yǎng)基中加入極少量 的刃天青（一種顯色劑） ，濃度 0.02%就足夠了。在低電位時(shí)培 養(yǎng)基顯藍(lán)色，隨氧化還原電位不斷上升，培養(yǎng)基的顏色逐步由 藍(lán)轉(zhuǎn)為淺藍(lán)、粉紅、紅色。如果培養(yǎng)基的顏色轉(zhuǎn)成粉紅就基本 不合格了。同增殖培養(yǎng)過(guò)程一樣，在MRS 分離培養(yǎng)基中加入適量的半胱氨酸可以在一定時(shí)間內(nèi)維持環(huán)境的低電位。分離純化培養(yǎng)基準(zhǔn)備好以后，就可以進(jìn)行目標(biāo)乳酸菌的分離操 作了。在超凈工作臺(tái)上 （或者其他無(wú)菌環(huán)境中） ，對(duì)經(jīng)過(guò)增殖培養(yǎng)的樣 品進(jìn)行梯度稀釋，稀釋液還是用無(wú)菌的生理

29、鹽水，把稀釋后的17 / 40件下培養(yǎng) 12d。 為了提高篩選幾率，可以同時(shí)做多個(gè)稀釋梯度樣品的培養(yǎng)。如 果兩天以后不出現(xiàn)理想的菌落，可以再延長(zhǎng)培養(yǎng)時(shí)間。雖然乳酸菌的最適宜生長(zhǎng)溫度是3740C，但是在分離篩選過(guò)程中，培養(yǎng)溫度應(yīng)適當(dāng)調(diào)低，以降低其生長(zhǎng)速度，這樣菌落之 間的差異可以更明晰，也更有利于挑選理想的菌種。 經(jīng)過(guò)上述分離操作，我們獲得了 5 株乳酸菌，它們分別是：1. 來(lái)源于羊胃的格氏乳桿菌( Lactobacillus gasseri) ;2. 來(lái)源于十二指腸的羅伊氏乳桿菌( Lactobacillus reuteri );3. 來(lái)源于小腸的屎腸球菌( Enterococcus faecium );4. 來(lái)源于空腸的嗜酸乳桿菌( Lactobacillus acidophilus ) ;5. 來(lái)源于結(jié)腸的發(fā)酵乳桿菌( Lactobacillus fermentium )。三、發(fā)酵力和耐酸穩(wěn)定性分析為了后續(xù)生產(chǎn)應(yīng)用的需要，我們對(duì)分離獲得的乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵力測(cè)定和耐酸穩(wěn)定性試驗(yàn)。發(fā)酵力測(cè)定比較簡(jiǎn)單，主要測(cè)定其乳酸菌的產(chǎn)量，具體方法如下：接種分離獲得的細(xì)菌純種于試管培養(yǎng)液中，3032C恒溫培養(yǎng)12h,然后再擴(kuò)大接種到牛奶瓶中，3032C恒溫培養(yǎng) 6h,測(cè)定乳