微生物發(fā)酵飼料ppt課件

微生物發(fā)酵飼料的生產(chǎn)與應用 引言 生物飼料是以微生物發(fā)酵技術為核心生產(chǎn)的動物飼料 微生物發(fā)酵技術為飼料工業(yè)提供了氨基酸 賴氨酸 蘇氨酸和精氨酸等 維生素 主要是B族維生素 酶制劑 有機酸 乳酸 乙酸 和活菌制劑等大量產(chǎn)品 傳統(tǒng)的飼料加工手段 粉碎 混合 膨化 制粒等 基本沒有涉及生物化學變化 微生物發(fā)酵是高度集中的生物化學反應 可以對飼料原料進行深度加工 不利用微生物的代謝作用 飼料加工很難有新的突破 生豬無抗養(yǎng)殖的主要途徑 改善養(yǎng)殖場的衛(wèi)生環(huán)境添加高效的生物制劑使用微生物發(fā)酵飼料 替代抗生素的主要添加劑 活菌制劑植物提取物 中草藥 有機酸抗菌肽微生物發(fā)酵復合物 主要是酵母類產(chǎn)品 如達農(nóng)威YC 上述產(chǎn)品的添加量一般都在0 1 數(shù)量級 雖然對生豬健康有一定的效果 但是在我國的常規(guī)飼養(yǎng)條件下達到無抗要求還是很困難的 如果添加量達到1 0 效果會如何 如果添加量達到5 0 效果又會如何 什么樣的產(chǎn)品最有可能實現(xiàn)無抗 如果不考慮飼養(yǎng)成本 加大添加比例 植物提取物 活菌制劑 微生物發(fā)酵復合物都有可能實現(xiàn)無抗生素飼養(yǎng) 從經(jīng)濟性考慮 活菌制劑和微生物發(fā)酵復合物比植物提取物有優(yōu)勢 也更有潛力 今后研究的重點應該考慮如何降低這類添加劑生產(chǎn)成本 使它們能大比例地使用而基本不增加養(yǎng)殖成本 發(fā)酵飼料的實質(zhì)可以看作為活菌制劑和發(fā)酵底物的復合物 是以植物性農(nóng)副產(chǎn)品為主要原料 底物 通過微生物的代謝作用 降解部分多糖 蛋白質(zhì)和脂肪等大分子物質(zhì) 生成有機酸 可溶性多肽等小分子物質(zhì) 形成營養(yǎng)豐富 適口性好 活菌含量高的生物飼料或飼料原料 微生物發(fā)酵飼料 微生物之間的相互關系 據(jù)目前已有的微生物基因研究估計 在地球上存在的微生物至少有100萬種 而人類所分離獲得的純種累計不超過10萬種 做過比較系統(tǒng)研究的不超過1萬種 根據(jù)目前已有的研究結果 大體可以把微生物之間的關系分為以下幾種 中性同生 同住 互惠同生 共生 競爭 拮抗和寄生 微生物發(fā)酵飼料的生產(chǎn)菌種的篩選 健康生豬消化道微生物譜系 有病生豬消化道微生物譜系 恢復微生態(tài)平衡的方法 有病的消化道中 一定有某一種或者幾種微生物的數(shù)量很少 同時可能有一種或者幾種微生物的數(shù)量特別多 我們可以采用添加所缺乏的微生物以補充其不足 這類微生物就是我們所說的有益菌 也可以用藥物殺滅的辦法減少多余的微生物 這類微生物就是通常所說的有害菌 微生物的組成比例有相應的彈性 只要不超過這個彈性 表現(xiàn)出來的癥狀都是健康的 一般來說 彈性越大 對環(huán)境的適應能力也越強 發(fā)酵飼料的生產(chǎn)菌種 發(fā)酵飼料的生產(chǎn)菌種有很多 主要有以下四類 乳酸菌芽孢菌酵母菌霉菌 乳酸菌 主要生產(chǎn)菌種 目前生產(chǎn)中使用的乳酸菌至少有30多種 按乳酸代謝途徑 大致可以歸納為4種類型 同型乳酸發(fā)酵專性異型乳酸發(fā)酵兼性異型乳酸發(fā)酵異型雙歧桿菌乳酸發(fā)酵 同型乳酸發(fā)酵 典型的生產(chǎn)菌種主要有德氏乳桿菌 Lactobacillusdelbruekii 嗜酸乳桿菌 Lactobacillusacidophilum 唾液乳桿菌 Lactobacillussalivarius 嗜熱乳桿菌 Lactobacillusthermophilus 糞腸球菌 Enterococcusfaecalis 乳酸乳球菌 Lactococcuslactics 專性異型乳酸發(fā)酵 典型的生產(chǎn)菌種主要有 發(fā)酵乳桿菌 Lactobacillusfermentum 高加索酸奶乳桿菌 Lactobacilluskefir 短乳桿菌 Lactobacillusbrevis 巴氏乳桿菌 Lactobacilluspastorianus 兼性異型乳酸發(fā)酵 典型的生產(chǎn)菌種主要有 植物乳桿菌 Lactobacillusplantarum 干酪乳桿菌 Lactobacilluscasei 鼠李糖乳桿菌 Lactobacillusrhamnosus 清酒乳桿菌 Lactobacillussake 異型雙歧桿菌乳酸發(fā)酵 比較典型的生產(chǎn)菌種是動物雙歧桿菌 Bifidobacteriumanimal 雙歧桿菌的培養(yǎng)要求很嚴格 對厭氧的要求極高 目前還很難應用在實際生產(chǎn)中 芽孢菌 目前在生產(chǎn)中應用的有近10種 以桿菌為主 主要為以下3種 地衣芽孢桿菌 Bacilluslicheniformis 枯草芽孢桿菌 Bacillussubtilis 蠟樣芽孢桿菌 Bacilluscereus 酵母菌 目前在生產(chǎn)中應用的有20多種 主要是以下4種 釀酒酵母 Saccharomycescerevisiae 熱帶假絲酵母 Candidatropicalis 啤酒酵母 brewer syeast 面包酵母 baker syeast 霉菌 目前在生產(chǎn)中應用的有近10種 主要是以下3種 米曲霉 Aspergillusoryzae 黑曲霉 Aspergillusniger 白地霉 Geotrichumcandidum 選用生產(chǎn)菌種的基本原則 安全 必須同時符合以下2個要求 菌體本身不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)不會危害環(huán)境固有的生態(tài)平衡有效 能滿足一個要求就可以 菌體本身具有很好的生長代謝活力 能有效降解大分子和抗營養(yǎng)因子 合成小肽和有機酸等小分子物質(zhì) 能保護和加強動物微生物區(qū)系的正平衡 微生物發(fā)酵飼料的主要特征 天然的發(fā)酵香味 較好的適口性 良好的誘食效果 含有大量的有益菌 有害菌 以大腸桿菌 沙門氏菌和金黃色葡萄球菌為典型代表 數(shù)量極低 不超過10cfu g 發(fā)酵成品的pH值較低 在4 5左右 含有較多的有機酸 以乳酸和乙酸為主 純培養(yǎng)的一般工藝 原料消毒冷卻接種培養(yǎng)干燥包裝在發(fā)酵培養(yǎng)過程中需要嚴格控制空氣的流通和發(fā)酵熱的釋放 操作控制很繁瑣 能否對上述工藝進行改革 我們在考慮技術理論時很認真仔細 但是往往不重視技術的經(jīng)濟性 很少考慮技術的可操作性 一個經(jīng)濟上不可行的技術在實際生產(chǎn)中時很難推廣的 微生物的群體培養(yǎng) 絕大多數(shù)工業(yè)化微生物培養(yǎng) 氨基酸 有機酸和維生素的微生物發(fā)酵生產(chǎn) 基本都是純培養(yǎng) 即使是多種菌的復合產(chǎn)品 也都是多種純培養(yǎng)物的復配物 自然界中的微生物繁殖實際上都是整體復制 單獨的純培養(yǎng)環(huán)境反而是極端情況 我們能否考慮微生物菌群的整體擴大培養(yǎng) 只要環(huán)境條件控制得當 應該沒有疑問 而且 通過調(diào)節(jié)環(huán)境條件 可以使微生物的平衡組成向著我們所希望的位點或者區(qū)域移動 什么意思 微生物發(fā)酵飼料的主要生產(chǎn)技術 青貯固態(tài)好氧發(fā)酵生產(chǎn)飼料酵母 或飼料蛋白原料 固態(tài)厭氧發(fā)酵生產(chǎn)高活性生物飼料 或飼料原料 厭氧液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)高活性生物飼料 青貯 有利因素傳統(tǒng)工藝 歷史悠久 技術成熟 限制因素季節(jié)性強 原料必須是新鮮的農(nóng)作物 只能就地消化 基本不能遠距離運輸 開窖后必須短時間內(nèi)用完 目前僅限于反芻動物領域 固態(tài)好氧發(fā)酵生產(chǎn)飼料蛋白原料 4320菌體蛋白 該技術充分利用了微生物的相互作用 同生 互惠同生 共生等多種關系 原料不需要嚴格消毒就可以直接用于接種培養(yǎng) 簡化了生產(chǎn)工藝 降低了生產(chǎn)成本 接種的微生物主要是熱帶假絲酵母 這種酵母生長繁殖速度很快 代謝旺盛 能高效地把農(nóng)副產(chǎn)品轉化成菌體物質(zhì) 固態(tài)好氧發(fā)酵存在的問題 發(fā)酵成品需要干燥 否則容易腐敗變質(zhì) 機械化程度較低 需要較多的人工用于物料的翻拌 散熱等繁瑣的操作 呼吸損失大 干物質(zhì)損失達到10 以上 能耗高 需要大量的通風 為什么要選擇厭氧發(fā)酵方式 呼吸消耗很小 一般不超過1 0 代謝產(chǎn)物主要是有機酸和二氧化碳 有利于保存物料的營養(yǎng) 發(fā)酵過程散熱量較小 操作容易控制 設備投資少 生產(chǎn)成本低 容易推廣 如何進行厭氧發(fā)酵 傳統(tǒng)的厭氧發(fā)酵飼料技術 傳統(tǒng)的厭氧發(fā)酵飼料生產(chǎn)方式很多 比較常見的是養(yǎng)殖戶用酵母菌和乳酸菌接種飼料 裝入密封的包裝袋 袋口用繩扎緊 飼料的含水量在30 40 之間 在夏季 發(fā)酵3 5天就有明顯的酸香味 在冬季 需要適當延長發(fā)酵時間 飼養(yǎng)員主要根據(jù)排出的酸香味來判定發(fā)酵的成熟度 有關的酵母代謝 酵母菌開始利用袋內(nèi)殘留的氧氣進行增殖和呼吸代謝 等氧氣耗盡以后 酵母菌在無氧條件下進行糖酵解 產(chǎn)生酒精和二氧化碳 乳酸菌也同時增殖 代謝 產(chǎn)生有機酸 隨著袋內(nèi)氣壓的不斷增加 不斷有二氧化碳帶著酒精和有機酸排出袋外 1 有氧發(fā)酵階段C6H12O6 6O26CO2 6H2O2 無氧發(fā)酵階段C6H12O62CO2 2C2H6O 乙醇 傳統(tǒng)發(fā)酵飼料的優(yōu)劣 事實證明 如果環(huán)境溫度適宜 時間控制得當 采用袋裝式 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 活性乳酸菌的含量能達到108cuf g以上 在生豬配合飼料中添加15 20 采食量能明顯提高 最多能提高10 以上 增重速度和健康水平也有顯著提高 這種工藝雖然簡便 但是受限制的因素太多 質(zhì)量很難把握 基本沒有標準 完全靠經(jīng)驗 產(chǎn)品基本不能流通 傳統(tǒng)厭氧發(fā)酵存在的問題 如果環(huán)境溫度長期低于12 C 發(fā)酵很可能失敗 酵母在低溫下長期代謝低迷 耗氧速度很慢 物料中的氧氣能長時間與乳酸菌接觸 導致乳酸菌活力大減 繁殖很慢 甚至死亡 我們不能很好地確定什么時候產(chǎn)氣結束 什么時候發(fā)酵結束 同時又要求發(fā)酵成熟以后需要盡早使用 不然就有霉變的可能 比較理想的發(fā)酵飼料 為了使這種袋裝發(fā)酵技術進入程序化 工業(yè)化應用 發(fā)酵飼料的質(zhì)量能得到有效保證 我們必須完成以下幾個前提條件 發(fā)酵過程基本不受環(huán)境溫度限制 產(chǎn)品質(zhì)量不受存放時間限制 或者保質(zhì)期能達到3個月以上 產(chǎn)品在儲存和運輸過程中不受外界空氣干擾 泡菜發(fā)酵的啟示 發(fā)酵裝置更簡單 搬運更方便 氣壓控制不受環(huán)境和方位限制 保存時間更長原料更廣泛溫度梯度變化小 如何模仿泡菜發(fā)酵 呼吸膜可移動式厭氧固態(tài)發(fā)酵飼料生產(chǎn)技術的具體工藝流程圖 中試生產(chǎn)設備和樣品 菌種活化罐 2噸 主體生產(chǎn)設備 時產(chǎn)3噸 接種后的物料 封口操作 發(fā)酵成品庫 呼吸閥平衡氣壓原理 原料接種以后 直接進入包裝袋中 熱合封口 包裝袋上附加一個可以調(diào)節(jié)氣壓的硅膠膜 在發(fā)酵過程中產(chǎn)生二氧化碳 氣壓達到設定壓力 呼吸閥開放 低于設定壓力 呼吸閥自動關閉 本技術有如下幾個顯著優(yōu)勢 發(fā)酵原料不需要消毒 發(fā)酵質(zhì)量不受外界氣溫影響 物料產(chǎn)生溫度梯度差異不超過3 設備投資少 操作簡便 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 特別適合在我國農(nóng)村推廣應用 發(fā)酵原料的含水量在30 50 之間 蛋白含量在4 5 42 0 之間 操作彈性極大 可以大比例使用廉價的玉米漿 豆渣和果渣等高水分含量的農(nóng)業(yè)和輕工副產(chǎn)物 與傳統(tǒng)的發(fā)酵技術相比具有很大的成本優(yōu)勢 抑菌試驗結果 30 C培養(yǎng) 相關證書 歐盟安全認證 使用方法及注意事項 不要使用霉變的原料 被微生物利用過的原料不要作為發(fā)酵原料 很難被微生物降解的堅硬物質(zhì)盡量不要使用 以低蛋白為主要原料的發(fā)酵飼料添加量為5 0 左右 以高蛋白為主要原料的發(fā)酵飼料添加量為20 左右 配合后的飼料整體蛋白含量可以下降1 0 左右 如果出現(xiàn)采食量下降或者拉稀現(xiàn)象 停止使用 開包以后盡快使用 現(xiàn)拌現(xiàn)喂 添加比例有過渡階段 逐步提高 使用本產(chǎn)品的主要優(yōu)勢 采食量增加懷孕母豬便秘基本消失脯乳母豬奶水充足飼料消化效率高降低耐藥病菌的比例延長發(fā)酵床的使用壽命 飼料呈液態(tài) 現(xiàn)發(fā)酵現(xiàn)喂 采用管道輸送 成熟飼料中含有大量活性乳酸菌 不僅可以減少勞動強度 同時也避免了顆粒飼料的高溫擠壓所造成的活菌損失 豬舍清潔衛(wèi)生 粉塵明顯減少 豬的呼吸道疾病也顯著降低 很適合于大型養(yǎng)豬場使用 設備投資大 所有管道都是高質(zhì)量的不銹鋼 技術要求高 液態(tài)發(fā)酵飼料 氣壓式發(fā)酵液態(tài)料自動飼喂系統(tǒng)