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饲料生物发酵与酶解加工技术关键点研究

发布时间:2019-02-15 11:28

第六届中国生物饲料科技大会成果报告


我国养殖业已进入集约快速发展阶段,畜禽养殖数量和畜产品产量已经接近峰值。2030年前后中国将进入人口老龄化高峰,人口红利即将消失,对动物性食品的消费量将逐渐降低。城乡?#29992;?#20256;统的“价格优先”消费观念正在向“价格与质量并重”转变。无抗饲料?#38477;?#25239;养殖已成大势所趋,畜产品安全与品质急需技术创新。

饲料加工企业需要安全度过微利时代。我国庞大的畜禽养殖量带来的环境污染问题愈显突出,发展循环低碳养殖刻不容缓。年出栏1万头商品猪的养猪场,年排粪尿40万t及冲栏废水55万t。养殖企业除承担传统的动物、饲料、设备、设施和人员等成本外,还将承担环境成本,需要投入和技术创新。很快会出?#20540;团?#25918;饲料产品市场需求(低抗、低矿物元素、低氮和低有机物),养殖场粪污排放将会量化。


缓解饲料资源短缺必须依赖技术创新。我国饲料总需求已基本趋于稳定,通过简单数量扩增已经很难再获得较大的增长,必须从质上突破。饲料产业规模效益已得到充分发挥,饲料产品的利润也在逐年降低,饲料企业间的竞争空前激烈,仅依?#25239;?#27169;难以维持?#20013;?#21457;展。产业链闭合和加工智能化,减少用人(配方师、销售、财务、工人等)产生的经济效益十分有限,与巨大饲料产值相比,这些利润空间十分有限,难以维持未来的?#20013;?#21457;展。


降低养殖饲料成本依然是行业竞争焦点。饲料资源短缺将长期是限制我国畜牧业发展的瓶颈问题,导致饲料成本上升。缓解饲料资源短缺必须依赖技术创新。饲料占养殖成本?#22756;?#26368;大(70%以上),可挖掘空间也最大,提高动物饲料利用效率依然提升养殖效益的关键。与欧美国家相比,我国商品猪每年多耗料5000万吨,猪肉生产成本高20%-80%。

现有饲料加工工艺对利用率的改善已十分有限。制粒能够使生长提高(5%-10%),膨化工艺可使细胞壁破裂,从而提高饲料消化率。但是,受现有饲料加工与消费方式的条件性(时间短,水?#20540;汀?#39640;能耗和保质期长)限制,利用饲料加工工?#25112;?#19968;步提升饲料营养价值的空间已十分有限,必须思考“生产力与生产关系”的矛盾性。


饲料加工与消费模式需要颠覆?#28304;?#26032;。饲料企业急需“创新型的饲料加工技术和消费模式?#20445;?#28145;度改善饲料营养价值和产品特性,寻求一?#20013;?#30340;增长点,否则将会被迫出局。开发安全、健康、高效和环保型饲料产品,适应养殖业市场需求,提升市场竞争力。做到这些必须有颠覆?#28304;?#26032;思维,不能局限现有的模式。


生物饲料时代的到来已成定局。规模化和集约化养殖模式的?#24179;?#20859;殖企业并逐渐可以承担部分饲料加工的任务,为进一步提升饲料利用率奠定了基础。生物技术的进步,为生物发酵饲料提供了技术保障。设备设施技术与市场供应充沛,学术界、企业界和行业领导部门对生物饲料的认可度越来越好。生物技术的发展和饲料生产工艺的变革使大幅度提升养殖效益变为?#36136;怠?/span>


饲料生物发酵预处理解决的关键问题主要有:

(1)发酵产生微生物代谢产物、改善?#22763;?#24615;、提高采食量、动物健康和畜产品品质;

(2)通过微生物发酵改善?#22763;?#24615;,提高采食量,降低诱食剂和甜味剂的使用,降低添加剂使用成本;

(3)产生有益菌,改善动物肠道健?#25285;?#25552;高免疫力;

(4)生产健康型饲料产品,确保动物健?#25285;?#38477;低动物发病和死亡率,无抗饲养皆有可能。

目前,可发酵饲料原料来源比较丰富,主要包括低利用率、低价,但有较高营养潜质的饲料原料?#32531;?#39640;抗营养因子和高毒素的原料,高纤维的副产物,以及在饲料中所?#24613;壤?#36739;大的原料。

生物饲料发酵过程其实是一个预消化、预处理的过程,将发酵和预处理结合时效益才能够最大。饲料生物发酵预消化处理生产方式包括低水分固态发酵和高水分液态发酵。中国的饲料企业大多用前者,运费低、性价比高。而国外养殖场大多用后者,后者是未来的发展主流。发酵技术比较好解决,应用模式是发酵饲料的关键。

发酵是把双刃剑。微生物和人一样好吃懒做,?#19981;?#20135;生?#22909;?#20316;用。应控制发酵深度、代谢产物丰富度,发酵饲料在日粮中使用?#22756;?#22788;理好采食量与料重比。在发酵过程中不能有二次污染,发酵就是有成本的,要同等成本产生最大的价值。

菌的功能性最值得关注!我们应关注这个菌是不是有抑菌作用,是不是能改善肉品质。未来发酵饲料产业的竞争一定会上升到菌种的竞争,想要做好发酵你的菌种必须有竞争力。

固体发酵工艺包括呼吸袋、桶和发酵罐等。呼吸袋和发酵桶适合于小规模生产,饲喂和使用存在一定的不方便性。生产成本较高,运输费?#37238;擼?#20135;品质量稳定不足。

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目前,发酵饲料产品鱼龙混杂。抗生素发挥的主要作用是消灭杂菌,但生物发酵饲料中的杂菌增加了,我们还没有把生物发酵饲料最核心的价值充分的挖掘到。所以大家一定要注意对杂菌的控制,微生物量越大,营养消耗越多。

利用饲料自然存在的乳酸菌和其它有益菌产生有机酸,降低饲料的pH。但是,自然发酵不稳定,?#19981;?#22240;此产生不可控的结果。加入蛋白质分解菌、纤维分解菌和其它具有益生性的微生物,可以确保动物健康。

液体发酵饲料在未来的养殖中特别是在猪的养殖过程中是一个很重要的发展趋势。影响发酵饲料的因素包括菌种、发酵温度和料水比。


液体发酵饲料可能存在以下问题:

(1)无效发酵会导致其它杂菌过度繁殖,甚至有病原菌的繁殖;

(2)季节温度变化会影响发酵的稳定性,冬季发酵需保温;

(3)降低饲料的蛋白?#21183;?#36136;,微生物在生长过程中会消耗饲料中的氨基酸或在发酵过程中产生美拉德反应;

(4)仔猪饲喂液体发酵饲料均会导致采食量上升。因此,在制作配方时需要考虑这些问题。


酶制剂在饲料工业中的潜质?#27573;?#24471;到充分发挥。因微生物酶的作用效果受动物消化道内环境(温度、pH、蛋白酶和金属离子等)和饲料加工工艺(高温制粒)影响较大,其潜在价值?#27573;?#24471;到充分发挥。若在酶最适条件下对饲料(养分和抗营养成分)进行深度预消化处理,可有效避免动物消化道内环境和加工制粒对酶的不利影响,充分发挥酶的高催化效率与潜质,深度改善饲料营养价值。

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酶制剂预消化处理拟解决的关键问题包括:

(1)把饲料酶变成“工业酶?#20445;?#38477;低酶制剂研发瓶?#20445;?/span>

(2)提高易消化营养物质的消化速度和吸收效率;

(3)在体外条件下,延长慢速消化淀粉和一些蛋白质等难消化物质的消化时间,对其进行深度处理,提高消化率;

(4)破坏抗营养因子,如植酸和蛋白酶抑制物等;

(5)开发不?#19978;?#21270;的物质的潜在价值,如通过预消化处理来完?#23665;?#37096;分纤维类物?#39318;?#21270;为可吸收的葡萄糖或后肠可发酵的木糖等单糖;通过对纤维的预处理可使纤维转变为短纤维,更容?#33258;?#21518;肠发酵,产生更多的VFA;

(6)提高饲料利用率,降低养殖成本;

(7)减少污染物排泄的数量;

(8)挖掘动物生长潜质,可以将日粮的营养水平提高,进一步提升动物的生长速度。

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预消化技术的竞争一定是在难点上。使用酶制剂进行饲料生物预消化,需要深入了解植物组织化学结构,?#39029;?#28508;质挖掘关键点,破坏这些组织结构需要的关键酶及其协同效应,控制预消化处理终产物,将体外预消化处理的物理和生物手段有机结合。

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未来,我个人要围绕动植物性饲料组成和结构多做研究,重点关注不同原料的空间结构和化学键的类别,找相对应的策略进行改进,开发新型的微生物酶。无论是生物预消化还是菌酶协同发酵都是改性的过程,如何改性,改性哪些点,如何评价,均需配套的科学方法。饲料生物发酵与酶解预消化是一种全新的饲料加工模式,是饲料工业未来新的经济增长点,但需要科学接受,更需要不断科学发展和完善。


来源:生物饲料工程研究中心

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