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這個水產料明年必火!大料企、中小料企已磨刀霍霍

2019-11-3 09:56| 發布者: littleyy| 查看: 4259| 評論: 0|原作者: 王磊|來自: 青島瑪斯特生物技術有限公司

摘要: 中國水產頻道獨家報道,發酵飼料是一個非常專業的領域,絕大多數同行對發酵飼料的認知還是相當陌生,本文筆者就來探討發酵飼料功能原理及顆粒型水產全價發酵飼料研究
  中國水產頻道獨家報道,
  
  發酵飼料是一個非常專業的領域,絕大多數同行對發酵飼料的認知還是相當陌生,本文筆者就來探討發酵飼料功能原理及顆粒型水產全價發酵飼料研究
  
  文/ 青島瑪斯特生物技術有限公司 王磊
  
  最近這一到兩年,發酵飼料的概念非常紅火,常規配合飼料的發展已經到了白熱化的競爭階段。發酵飼料的發展為多個養殖品種帶來了新的機遇,其中最具代表性的就是南美白對蝦。
  
  我們的水產飼料總量已經連續多年在2200萬噸左右徘徊,按照現在白對蝦上的使用效果,使用10%-30%的發酵飼料會得到明顯的正收益。那么,即使按照最保守的估計,未來整個水產發酵飼料的市場容量也將超過200萬噸。但目前整個市場才剛剛起步,參與者大多是一些中小型企業。
  
  值得關注的是,在我們的推動下,幾個大型飼料集團在今年都陸續開展了相關實驗,預計明年很快會有新的動作。在北方,幾家早期參與到我們實驗中來的飼料企業,今年下半年已經在我們的協助下推出了系列發酵飼料產品,取得了令人驚喜的成績,目前處在供不應求的狀態。從這些都可以讓我們感受到一種趨勢——很多企業都在行動,有的已經在投資,還有很多我們不知道的。
  
  發酵飼料是一個非常專業的領域,絕大多數同行對發酵飼料的認知還是相當陌生,本文我們就來探討發酵飼料功能原理及顆粒型水產全價發酵飼料研究。
  
  發酵飼料是以動物營養需要和微生物繁殖為基礎。我們以前做配合飼料,主要目的是滿足動物的營養需要,現在我們做發酵飼料還要考慮微生物的繁殖需要。發酵需要借助微生物的生命活動。如果微生物在底物中不能繁殖、代謝,那發酵就無從談起。這也就是說不是所有的飼料都適合發酵。
  
  發酵的目的是提高飼料利用率或者降低抗營養因子,這也就是說有些飼料可以不用發酵,因為它們本身的利用率已經很高、并且沒有抗營養因子。發酵的另一個目的是獲得活性有益菌和代謝產物,這是微生物調節腸道和免疫功能的基礎。另外,在水產上我們所說的發酵飼料都是固態發酵。
  
  另一個概念是菌酶協同發酵。研究者們發現酶制劑在有活菌存在的情況下,它發揮的效果才是最好的。所以提出來了菌酶協同的概念。在這種情況下,微生物和酶一定要有一個很好的協同效用。這個領域的研究潛力巨大,有很多的理論我們都沒有探討清楚。學界大量的研究工作也都在進行,我們自己也做了大量的實驗。我們把目前已經工業化的酶制劑,比如說植酸酶、蛋白酶、纖維素酶、葡聚糖酶、非淀粉多糖酶等等與各種益生菌去協同,的確產生了很好的效果。比如蛋白酶添加量0.5%,豆粕中的抗原蛋白就可以基本完全降解為小分子多肽。所以我們的發酵劑產品中除了益生菌還添加了各種酶制劑,這也是我們的發酵劑產品價格比較高的原因之一。
  

  顆粒型全價發酵飼料
  
  發酵飼料的功能原理
  
  第一,發酵是一個在體外預消化的過程,會提高飼料利用率,還能減少排放。
  
  第二,降低和消除抗營養因子,來解除對肝臟和腸道的破壞。
  
  第三,維持腸道微生物平衡,主要是指益生菌通過各種途徑對有害菌進行抑制。
  
  第四,增強腸道屏障功能,益生菌產生大量的短鏈脂肪酸可快速地促進腸道上皮細胞的修復和再生。
  
  第五,提高機體免疫力。
  
  第六,改善養殖環境,益生菌在在腸道內和排出腸道后都能發揮作用,比如產生氨基氧化酶、氨基轉移酶等來降解游離氨,還能產生分解硫化氫的酶類。
  
  第七,發酵過程中產生各種香味酯類、醇類和有機酸類,能明顯促進攝食。
  
  歐洲一些養豬業發達的國家從20世紀80年代就開始研究發酵飼料,時至今日在德國已經有30%的豬場的一半出欄豬飼喂了發酵飼料,傳統顆粒料和粉料的份額在逐年下降。
  
  通過研究,我們發現,與陸生動物相比,水產動物更加需要發酵飼料!為什么這么說?
  
  首先,這是由水產動物的消化道特點所決定的。很多水產動物沒有牙齒,有牙齒的肉食性種類,其牙齒的功能是撕咬,并沒有研磨作用。而且,在人工飼喂顆粒飼料的條件下,牙齒更加失去了作用。很多水產種類也沒有胃,因此就缺乏胃酸和胃蛋白酶的分泌。我們的益生菌在這些水產種類上使用時,不必再考慮過胃的問題,益生菌可以輕松到達腸道發揮作用。水產動物還缺乏唾液腺和腸腺。相比于陸生動物,水產動物的消化道很短,尤其是肉食性魚類和蝦,基本是直腸子,食糜在腸道中停留的時間很短,酶促反應和消化吸收的時間都很短,導致消化吸收能力弱。以上都是水產動物在進化過程中對自然環境的適應,然而在人工喂養條件下,本來吃肉的魚我們給他加豆粕,這種條件下,就更加需要生物技術手段的干預。
  
  第二,水產動物的腸道相對來講更容易受到外界傷害。水產動物的腸道相比陸生大型動物的腸道來講,腸壁更薄,厚度只有哺乳動物的1/20,并且含有大量的多不飽和脂肪酸,這就意味著氧化損傷的風險更大。以草魚為例,眾所周知,二齡小草魚非常容易發生腸炎。四川農業大學周小秋老師對此進行了詳細的研究,得出的結論是草魚的粘膜層薄、物理屏障、化學屏障、和免疫屏障功能弱,并且腸系膜高不飽和脂肪酸含量高,容易發生氧化損傷,這是草魚容易爆發腸炎的主要內因。
  
  我們為何要如此關注水產動物的腸道健康?
  
  因為,腸道不僅僅是消化器官,也是最大的粘膜免疫器官。大量研究已經證實,一旦腸道功能受到傷害,通透性增加,腸道中的病原菌、抗原、毒素等透過腸道,通過血液循環和淋巴循環誘發全身性的炎癥反應,并對其他器官造成傷害,而首當其沖的就是肝臟。腸道的損傷長期來看一定會帶來肝臟的損傷。
  
  也就是說,我們如果能通過發酵飼料來保護好腸道、調理好腸道,很多其他問題,比如說肝膽的損傷都會消除或緩解。
  
  在實施本項目之前,還有一些重要的問題需要從理論上搞清楚。比如:死菌有沒有作用的問題?產品中活菌數目需要達到多少?用什么菌?從哪里篩選?針對不同動物的發酵菌是否通用的問題?等等,搞清楚這些問題,決定著發酵飼料實施的具體技術路線。
  

  圖1:活性酵母和熱滅活的酵母飼喂羅非魚的微絨毛長度
  

  圖2:活性酵母和熱滅活的酵母飼喂羅非魚的微絨毛密度
  
  我們找到這樣一組數據,用活性酵母和熱滅活的酵母飼喂羅非魚,以腸道微絨毛長度(如圖1)和微絨毛密度(如圖2)做觀察指標,發現活性酵母能顯著促進腸道發育,而經過熱滅活的酵母則基本沒有作用。同樣的,用乳酸菌在斑馬魚上做了相似的實驗(如圖3),結果發現活性乳酸菌能顯著促進生長,而死的乳酸菌則基本不起作用。
  

  圖3:活性乳酸菌和熱滅活乳酸菌飼喂斑馬魚后的體重
  
  第二個問題,關于發酵飼料產品中活菌數目的多少的問題。要回答這個問題,在目前的研究深度下,只能使用參照法。就是,我們要參照水產動物腸道中原生菌的數目。這里我們也找到一些數據:淡水魚腸道內細菌數量在105-108CFU·g-1之間,而海水魚腸道內細菌數量在106-108CFU·g-1之間;飽食狀態下草魚腸菌的平均數量為0.87億CFU/g,但是空腸狀態下只有729萬CFU/g;飽食狀態下鯉魚的腸菌平均數量為1億-5億CFU/g,空腸狀態下只有100萬CFU/g。腸道中原生菌的數目從幾百萬到幾個億CFU/g不等,并且餐后菌的數目要明顯高于空腹狀態。但總體來說,腸道中原生菌的數目不會超過幾“億”CFU/g。這就提示我們,發酵飼料中活菌數目達到“千萬”、或“億”級別即可。我們也檢測了從市場上收集到的很多產品,基本上也就在這個范圍之內,盡管有的標簽標示的特別高。反過來,如果我們給動物喂的飼料中的活菌數目真的達到了“幾十億”、“上百億”,尤其是,當這些菌不是篩選自目標動物的腸道。那么這些“幾十倍”、“上百倍”于腸道原生菌的外來菌是否會反過來破壞腸道微生態環境?目前沒有數據,我們不得而知,但這非常值得關注。
  
  最后一個問題,發酵用菌的問題。還是老思路,既然益生菌的作用靶點是腸道菌群。我們依然先來了解魚類腸道菌群結構。魚卵孵化之前在卵膜中是無菌環境,破膜而出以后接觸了外界的水和食物,才逐漸形成腸道菌群。大菱鲆上的研究發現,宿主對菌有選擇性,食物和水中含量很少的非優勢菌,也能成為腸道中的次優勢菌。斑馬魚上的研究還發現,在不同飼養條件下的斑馬魚具有非常相似的核心微生物群組。另外,即使在相同的飼養條件下,斑馬魚和異域銀鯽的不同生長階段腸道菌群結構也不一樣。這些充分說明了宿主對菌的選擇性。進一步的研究表明,定植的菌群可以調節宿主消化道基因表達,創造適宜自己的生存環境,從而排斥其他菌的入侵。因此,仔稚魚早期定植的腸道菌群對后期影響很大。這些研究說明,腸道菌群結構受環境和宿主基因的共同影響。不是我們給他喂什么菌,他就能定植什么菌。魚腸道的乳酸菌,一定跟你我腸道的乳酸菌是不一樣的。同理,蝦和魚的也不一樣。這就能指導我們如何選擇發酵用菌。我們使用益生菌,一定要先考慮它能不能在目標動物的腸道中很好的定植和繁殖。那么如何達到這一目標,最簡單高效的方式就是從目標動物腸道的原生菌中去篩選性能優異的“菌株”。
  
  對于“菌株”,經常會遇到這樣的誤解:都是乳酸菌,為什么你們的貴。菌種≠菌株。菌種是細菌分類中最基本的單位,描述的是群體共性。菌株,是由一個獨立分離的單細胞系培養而成的純遺傳型群體及其一切后代。這聽起來很拗口,您可以簡單粗暴的理解,就是:都是乳酸菌,但每個公司都不一樣。這個不一樣體現在很多方面,比如菌株的篩選來源不一樣、菌株的定植能力不一樣、菌株的免疫刺激能力不一樣等等。這些不一樣最終會體現在,發酵飼料使用后,動物的表現不一樣。
  
  我們從發酵項目初始就一直堅持從目標動物腸道“原生菌”中去篩選發酵菌,這是我們產品優秀效果的基礎保障。我們還篩選了多達6種以上的酶制劑去跟這些益生菌協同發酵。并且參照微生物培養基理論,加入了各種微生物的生長因子,來促進微生物在底物中更好的繁殖發酵。獨具特色的是,我們在產品中加入了緩沖劑。那么緩沖劑能起到什么作用呢?我們都知道,發酵初始過程,體系的pH值偏中性,隨著乳酸菌的繁殖,不斷的產生乳酸,大約到第五天的時候,體系的pH值就會下降到4左右,益生菌的繁殖就基本停止了。不僅僅是益生菌,我們的協同酶,比如植酸酶、纖維素酶、NSP酶、蛋白酶等等的最適pH范圍也都在偏中性的范圍內。這時體系的pH呈酸性,遠超出了這個范圍,導致酶解進程也進本停滯。我們加入了緩沖劑以后,會不斷的中和乳酸等有機酸,從而使發酵的時間更長、更徹底。這些都是長期摸索、實驗過程中形成的技術積累。
  
  所以,投喂我們發酵飼料的對蝦,從腸道、胃、肝臟、長速、肌肉、和誘食性方面,都體現出了明顯的優勢。
  
  下一個我們要考慮的問題是,如何具體實施。有了發酵飼料專用發酵劑,具體怎么做發酵飼料?做什么樣的發酵飼料?做什么樣的發酵飼料才能發揮最好的效果?
  
  目前我們談論的發酵飼料可以分為三種類型。第一類是,在常規配合飼料中加入了一部分發酵原料,這帶來了消化率的提升,抗營養因子的消除,并且獲得了部分熱穩定性較好的代謝產物。缺點是,益生菌在高溫制粒時被殺死。第二類是,粉末型發酵飼料,相比于第一種,它保留了活性的益生菌,但是,由于是粉末形態,投入水中后活性成分溶失很多,并且吃得少,浪費多。還有一點,正因為吃的少,所以這類產品一般營養成分做的不高,以防止發生污染水質的現象。第三類是,軟顆粒型全價發酵飼料,他是目前為止最理想的水產發酵飼料產品。
  
  要實現這一產品,有兩條可選的技術路線。第一條是,先把原料發酵,再用冷制粒技術制造活性顆粒。這是一條符合傳統思維的技術路線,很多年前就有這個提法。但是技術難度很大,沒有專用設備,目前還沒有看到完美的解決方案。主要問題是,制粒溫度很難控制,即使模具里加上水冷系統也沒有明顯的效果。還有壓縮比的問題,生料不經過調質熟化滅菌,直接發酵容易失敗的問題等等。另一條技術路線是,先制粒熟化后發酵。思路一變天地寬,按照這個思路,問題就變得簡單的多。飼料經過了調質、熟化滅菌,一來利用率提高,二來雜菌被消滅,發酵成功有保障。我們只需要考慮如何把發酵劑快速地、均勻地噴涂到飼料表面即可。為了實現這一目的,我們自主研發了專用的設備。這套設備集合了上料、混合接種、打包等功能,效果完全滿足需要。您可能會考慮到發酵后顆粒水中穩定性的問題,這一點大可放心,我們試驗了很多合作伙伴的蝦料,只要原來的制粒工藝過關,穩定性都不成問題。個別需要調整的,我們也能提供指導和建議。
  
  很多人說,固態發酵飼料產品質量不穩定。其實,更準確的說是“固態不控溫生料發酵的產品質量不穩定”。
  
  固態發酵飼料產品質量確實不好控制。如果發酵條件控制的不好,質量確實容易波動,不穩定。問題的根源在于:一是看是否滅菌熟料發酵,二是看發酵條件的控制,主要是溫度、pH、氧氣等等。如果條件控制的好,又是滅菌熟料發酵,產品質量就會很穩定。
  
  所以說,要想獲得質量穩定的固態發酵飼料產品,要貫徹以下措施:
  
  1、采用控溫措施。這一點尤其重要。
  
  2、采用熟料發酵,殺死霉菌等雜菌和致病菌。
  
  3、采用有保障的發酵劑,有條件的企業要執行菌種復活復壯工序,沒條件復活復壯的也最好使用溫水接種發酵劑。
  
  4、工藝流程關鍵點的控制,這涉及到非常多的方面。發酵用水的選擇,包括水溫、水質,35-40℃的溫水有助于快速啟動發酵,而有的地區自來水中氯氣殘留嚴重,如果用這種水發酵,會抑制益生菌繁殖,從而導致發酵失敗;如發酵室條件的控制,溫度要恒定,避免溫差過大產生泠凝水、避免陽光直射,陽光直射同樣會在發酵袋內表面產生冷凝水,容易霉變;發酵液的噴涂接種要均勻,隨機取樣水分誤差要在1個點以內;發酵袋供應商的遴選,甚至發酵袋封口的方法方式等等,都會影響到最終產品質量的穩定性。
  
  5、嚴格品控制度,品管部要檢測pH、活菌數、小肽含量等等,確認達標后出廠。
  
  總結起來,有了專用的發酵劑,有了專用的設備,有了專業的工藝指導和貼合市場的產品定位,您就可以定制屬于您自己的顆粒型水產全價發酵飼料。
  
  發酵飼料是一種替代品,具有替代品屬性。它不同于動保產品,動保不能替代飼料。而發酵飼料可以,從目前的數據來看,它能替代10-30%的普通飼料,并且能減少動保產品的使用。更直白的說,發酵飼料并沒有把蛋糕做大,它搶的是你手里的那塊蛋糕。所以,在發酵飼料這件事情上,沒有哪家飼料企業能置身事外。(本文轉自【青島瑪斯特生物技術有限公司 王磊】。如有版權問題,敬請聯系[email protected]。)
 
  
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