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      走出固態發酵飼料應用技術的誤區

      2007/6/5 13:34:44   文章來源:宜春強微高新技術專利產品開發中心   作者:鐘啟平   瀏覽次數:20717
      【字號:  
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      本文發表在《畜禽業》雜志1999年第9期上
      走出固態發酵飼料應用技術的誤區
      宜春高新技術專利產品開發中心   鐘啟平  
          經常有業界朋友和同仁來函來電,說他那里有某種資源如何豐富,同時又因為資源本身的原因而沒有得到充分的利用,希望用固態發酵的方法來解決其加工出路的問題。統計結果表明,許多讀者在對固態發酵技術的認識上存在很多誤區,其實,并非所有的資源都可以用固態發酵技術進行處理的,同時,能用固態發酵技術處理的也并非是最佳的加工出路。
      就此問題,筆者根據多年的實踐經驗,在以下幾個方面作一些粗淺的闡述。
      一、             必須堅持資源增值性和市場需求相結合的原則。
      如果用固態發酵技術去處理某一資源,而不能使這一資源得到增值,同時又市場無需求的話,則這一決策顯然是錯誤的,必須尋求其它的加工出路。
      用一簡單的公式來表示就是:資源的增值=產品的價值-資源的價值-(加工成本+流通成本),這一式值首先必須大于零。其中流通成本是指產品要放到市場上去流通而言的(而并非自產自用),它包括運輸,企業應得利潤,中間商利潤,包裝,損耗等成本。如果是自產自用型,則流通成本等于零,這使得這一式值大于零的可能性大大增加,可加工的資源范圍也大為拓展了。
      一個典型的例子是:1982年開始推廣的固態發酵酵母飼料技術,以農村家庭和個體戶為主,規模大多為日產一噸,當時的豆粕才幾百元一噸,以豆粕為主原料,接種扣囊擬內孢霉酵母菌,發酵產效果非常好,產品的生物效價也很高,接近和超過了進口魚粉。而當時的進口魚粉非常緊缺,價格高達3000多元一噸,這使得前述的式值遠遠大于零,許多人因此而致富。隨著飼料工業的發展,豆粕的價格日益上漲,已不可能做發酵原料了,于是轉向使用玉米蛋白粉,但這使得產品的價值也大打折扣了。隨著玉米蛋白粉的漲價,人們又轉向使用棉菜粕,但隨著產品的價值的降低,也已無利可圖了。
      但是,根據前述的公式,我們也不難找出現階段存在的市場機會。
      1.1 開發自產自用的市場
      主要是指養殖戶和農村,自產自用,則流通成本等于零,農民的加工成本也非常小,勞動力廉價,不存在所謂的設備折舊,利息,財務成本,管理成本,甚至也不用電和煤,也不用干燥成本。
      農村中能夠利用的資源有餅粕類(主要是指棉籽餅,菜籽餅,茶枯餅,蓖麻餅····),糟渣類,秸桿青飼料類,畜禽糞便,塊根作物等等,利用的前提條件是資源必須大幅增值,從而促進養殖效益的增加,在這一資源開發中,專業研究機構和公司充當的角色就是生產發酵制作劑和提供技術,以及對用戶進行的發酵的指導工作。
      實際上,市場上出現的秸桿發酵微貯制作劑(反芻動物用),菜粕脫毒發酵劑,棉籽餅發酵脫毒劑,禽類糞便發酵劑等,就是這一開發方式的體現。而由專業生產廠家來生產所謂的脫毒餅粕產品,則已經很不現實了。
      1.2 開發增值幅度較大的固態發酵領域
      在這一領域中,可由專業生產廠家來生產發酵產品,并放到市場上流通。
      1.2.1 利用微生物處理技術使消化率大幅度上升,例如羽毛粉,蹄角粉,皮革粉,血粉等,它們的消化率極低,血粉的消化率更是低達16%,其它幾種的粗蛋白消化率也僅為20---40%,若不進行處理,它們的價值極低,也是沒有市場的。若能用較低的生產成本使之消化率達到80%,并進行營養復配,則肯定具有巨大的市場潛力。
      目前血粉的固態發酵技術已經較為成熟了,發酵的血粉可以代替魚粉使用,粗蛋白消化率高達95%。但羽毛粉,蹄角粉等角質蛋白的生物技術處理方法尚在摸索中,國內有幾家單位已取得了豐碩的成果。許多研究表明,由土壤中分離出的弗氏鏈霉菌、細黃鏈霉菌以及人體及哺乳動物皮膚上分離得到的真菌粒狀發癬菌具有角蛋白分解酶(Keratinase),可斷裂二硫鍵。我國的丁正民等(1993)從土壤中分離到放線菌SS-1菌株,研究表明,該菌株能分解雞毛角蛋白。張海道等(1994)利用曲霉菌突變菌株A28-8對角質蛋白的固態發酵工藝及酶解條件進行了研究,結果表明,A28-8是一優良的角蛋白酶生產菌株,其最適酶解條件是:PH7.9—9.0,溫度45—50度。Williams與Shih(1989)從家禽糞便中分離得到一種分解角蛋白能力強的菌株地衣芽孢桿菌PWD-1,Williams等(1990)用該菌侏處理羽毛產生了大量游離氨基酸與肽,斷后,Williams等(1991)用發酵羽毛粉喂肉仔雞,結果表明,與飼喂未發酵的羽毛粉相比,肉仔雞的生長速度明顯提高,從該菌株中分離出的角蛋白酶,不僅可以水解角蛋白,還可以水解皮膠原蛋白和彈性蛋白。劉翠然(1991)利用篩選出的一種微生物蛋白酶,添加到經高溫高壓處理過的羽毛粉中,結果表明其水解程度較高,可溶性氮高達5.7—7.1%,占總氮的49—61%,比未酶解的羽毛粉高出4倍左右,大大提高了羽毛蛋白的消化率。
      可見,固態發酵羽毛粉是一條可行的增值途徑,且加工成本不大,筆者用經篩選的一株曲霉菌在含50%高壓水解羽毛粉的培養基上好氧發酵培養,得到含角質蛋白酶的培養物,再用這種培養物,配合0.1%的活力99生酵劑(除臭,改善適口性,增加益生菌等),以10%的比例加入到經高溫高壓(0.5MPa)20min處理的羽毛粉中(含水量65%),再加入10%玉米面,放入厭氧發酵池中密封處理5天,得到酥軟香口的產品。檢測表明,其可溶性蛋白含量為42---46%,占總粗蛋白(68%)的63.8%。這種以厭氧為主的處理方法則更為簡單和方便。
      經與其它蛋白原料配合,調節氨基酸平衡,則可使其利用價值比未處理的角蛋白原料提高數倍,從而有商業開發價值。
      1.2.2 生產高附加值的產品     例如利用魚粉,麥夫,豆粕等原料固態發酵生產β-葡聚糖酶、木聚糖酶、戊聚糖酶、甘露聚糖酶等非淀粉多糖酶,以及植酸酶、角蛋白酶等特殊酶種,它們以200g/T---500g/T的添加量用于配合飼料中,可顯著提高飼料的利用率,以及使用更為粗放的原料從而降低飼料成本。
      另外也可用固態發酵的方法生產微生態制劑(如益生素等)。
      1.2.3  廢物利用
      這僅指那些原來毫無用處,甚至可能污染環境的廢渣水的利用,例如檸檬酸發酵后的廢渣,酸度高,濕度大,適口性不好,污染環境,但可通過大規模的厭氧發酵處理使之變廢為寶。一些原來毒性較大使用受到限制的餅粕資源如蓖麻籽餅,可通過好氧發酵而脫毒,并使其營養價值大為增加。味精廢水濃縮液,由于含有大量非蛋白氮硫酸氨,適口性不好,在反芻動物中使用都成問題,但可以通過固態好氧發酵處理而使其70%左右的非蛋白氮轉化為真蛋白菌體蛋白,從而變廢為寶。
      而有些資源則沒有必要再去發酵一次,例如酒糟、啤酒廠的麥芽根、酵母泥、麥糟、醬渣、豆渣、腐竹渣、果渣等,它們既不是適口性不好,也不是有毒,營養也并非不好,故而沒有必要去加工,問題在于如何保存它們和利用它們,主要方法有①直接喂畜禽。②加載體曬干或粉碎備用。③很難處理的可用來養蠅蛆,喂特種動物。④很多都可用厭氧密封的方法來保存。最多用厭氧發酵再處理一次,以提高可保存性和適口性。
      2、厭氧發酵與好氧發酵的區別與關系
         很多讀者來信都希望了解生產酵母飼料(一種好氧發酵產品)的情況,其實好氧發酵與厭氧發酵都各有各的優缺點,但筆者認為,能用厭氧發酵的方式就盡量用厭氧發酵的方式。
         厭氧發酵的優點是:①投資很小,只需要厭氧池。②單位面積處理量大。③勞動強度很小,操作簡單。④物質損耗小,只損耗1---3%。⑤不容易污染雜菌,或者說雜菌易于控制,可采用生料發酵。⑥產品香酸可口。⑦發酵管理很簡單,要求很粗放。缺點在于:①產品的生物活性較低,產酶性能弱,微生物生長慢,發酵周期長。②不能用來處理淀粉含量高的原料,因為產熱量高,易燒壞料。
      好氧發酵的優點在于:①產品的生物活性很高,維生素含量很豐富,酶活產量高。②能最大限度地轉化非蛋白氮為真蛋白氮。③蛋白含量因為物質損耗而得以提高。④發酵時間短(1---3天)。⑤因而生產酶制劑,和益生素等都是好氧發酵。⑥培養物易于干燥。缺點是:①投資相對較大。②雜菌難以控制,易污染雜菌而產生難聞的氨味,衛生條件要求較高。③物質損耗大(好氧呼吸所至),損耗達到8—20%。④勞動強度大,管理很復雜。⑤占地面積大,料的厚度僅可以在3—30CM,⑥有可能發酵失敗,技術風險大。⑦原料一般要求蒸煮處理,以滅菌發酵。農民發酵處理棉菜粕餅除外。
      有時可以將好氧發酵與厭氧發酵結合起來,例如,傳統制醬油過程,先將豆子與麥夫的混合物料滅菌,接種米曲霉發酵幾天,菌絲長滿后(好氧發酵產生了大量蛋白酶),裝入壇中,同時加入鹽,密封(厭氧處理),這時蛋白酶發揮酶解作用,使大豆蛋白分解產氨基酸,得到高營養價值的美味醬制品,豆豉生產與此相當。在飼料工業中,農民手中的菜籽餅盡管營養豐富,但因有毒和含大量的抗營養因子而利用率很低,若生產出脫毒菌種,賣給農民,由農民簡單地以1%的比例加入到菜粕中,再加入1:0.8的清水,在地上或竹編中輔成3--5公分厚,好氧發酵24小時,待菌絲長滿后(該菌種同時也會產生約2000U/G的蛋白酶),裝入厭氧池中貯存(同時加入約0.05%的活力99生酵劑),則在厭氧貯存時,還會發生酶解反應,并產生香味物質。好氧與厭氧處理的結果,不僅可以脫去毒素和抗營養因子,而且可溶性蛋白質大為增加,其飼用價值將超過豆粕的價值。
      由此可見,只有當我們弄清楚了好氧發酵與厭氧發酵的特性時,我們才能根據具體的情況而靈活地利用它們,特別是,厭氧發酵具有保鮮和酶解的功能,值得我們注意。
      同樣地,農民手中的棉籽餅也可以用同樣的方法處理。
      3、關于纖維素原料的加工處理。
         許多讀者朋友也寫信咨詢如何將農作物秸桿發酵成“生物蛋白飼料”,用于飼喂單胃動物。對此,筆者除了一一回信之外,也在此鄭重說明如下:農業部畜牧獸醫局早已發文至各省市自治區的畜牧局和飼料工業辦公室,文中已說明,秸桿微生物處理技術難度極大,國家曾組織十幾家研究單位聯合攻關,也只取得階段性成果,未能在生產中推廣應用。據聯合國糧農組織專家介紹,在世界范圍內,秸桿微生物處理技術的推廣也極為有限,所謂“仿生稻草”可代糧喂豬業已證明是完全無效的。無論物理,化學,生物方法處理秸桿,都只能是用于反芻家畜喂飼,單胃動物基本上是不能利用秸桿中的粗纖維成分的。所以對于該類廣告,要非常慎重。
      微生物發酵處理秸桿最有前途的菌種是白腐真菌及擔子菌屬中的一些菌種,主要為食用菌類。例如食用菌糠是生產食用菌后廢棄的培養基殘渣,據有關部門測定,用麥秸、稻草等農作物秸桿經發酵生產采摘食用菌后的菌糠中含粗蛋白10.2%,粗纖維9.32%,粗脂肪0.32%,無氮浸出物48%,鈣3.2%,磷2.1%,賴氨酸1.2%,色氨酸0.8%,蛋氨酸加胱氨酸1.2%。據馬玉勝(1994)喂泌乳奶山羊試驗,日增重可提高54.5%(對照為氨化秸桿),P<0.01,日產奶量提高19. 4%(P<0.01=,提高飼料利用率13.2%。王農(1996),在豬的日糧中加入10---35%的菌糠,雞鴨兔可占10---20%。張敏(1996)試驗證明,小豬飼料中可加菇渣20%,中豬40%,大豬40%。
      若用腐生真菌專門對秸桿進行發酵,以獲取菌絲體為目的(而不是以獲取子實體為目的),則大大縮小短了發酵的時間,(因傳統工藝生產食用菌要40—60多天才能長透長白),同時營養也將大為改善(不采菇,同時可提高氮含量)。
      4、其它加工途徑
      對于那些較難處理的渣糟類,動物下腳料及部分的餅粕類(如湘贛桂等地區的油茶枯餅),可采用飼養蠅蛆,收集鮮蛆直接使用(喂龜,鱔,珍禽,蛇等),或曬干成蛆粉備用。
      干蛆粉含蛋白質60%以上,其必需氨基酸總量是魚粉的2.1倍,同時含有多種效價很高的微量元素,此外,還含有抗生素,凝集素,幾丁質等。生產原料要求粗放,如畜禽糞便,葉菜類生活垃圾,果場果渣等等都可以用來養蠅蛆,而蠅蛆則是飼養特種動物的優質飼料,是一般飼料所無法比擬的。
      人工養蠅蛆投資少,效益高,30平米可日產50公斤,可室內室外,不需專門的設備,只要幾個架子,備一些框即可上馬。其養殖成本要低于養蚯蚓和黃粉蟲。

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