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益菌乐在饲料开发上的应用
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      整个2007年,所有的饲料原料都在涨价,尤其是豆粕,价格可以说是飙升,并且优质蛋白原料紧俏。这对饲料企业来说是利润空间更小了,压力更大了。尤其现在养殖业被各种疾病所困扰,整个产业疲软。饲料企业在上下双重压力下,只有严格控制成本,同时积极寻求各种办法降低成本,尤其是豆粕的替代品----杂粕的利用量加大,但是杂粕的大量利用还存在一些限制性因素:比如各种抗营养因子,氨基酸的不平衡等等。如何在有限的成本下,提高豆粕及杂粕的利用率,就成为一个热点问题。

      我国棉花产量居世界第一位, 同时年产棉籽饼粕60 t 左右。棉籽不仅是很好的油源, 而且也是很好的蛋白质资源。但因棉籽仁和棉籽饼粕含有棉酚等有毒物质, 其用途受到很大限制, 用作饲料的还不到总量的30 %。随着畜牧业的发展, 蛋白质饲料缺乏的问题日益突出, 因此对棉籽饼粕的开发利用, 对我国畜牧业生产将起到积极的推动作用。

      1 棉酚的结构及中毒症状

      11 棉酚的结构

      棉酚是一种多羟基多异构化合物,按其存在形式可分为游离棉酚和结合棉酚。结合棉酚在机体内不具毒性,一般是在高温蒸炒过程中,游离棉酚与棉仁中的蛋白质、氨基酸和磷脂结合而生成的,它在消化系统中不被吸收,可很快随粪便排出体外;游离棉酚也称自由棉酚(FreeGossypolFG)。研究表明,FG多以脂腺体或树胶状存在于棉籽色素腺体中,分子式C30H30O8,相对分子质量518.5,熔点181185℃ ,棉酚的结构式中含有醛基和羧基,化学性质很活泼,极易被氧化而变质。此外棉酚分子中具有一CHO,因此可以生成稳定的二肟二腙。棉酚是多元酚,可以生成酯和醚。

      12 棉酚的中毒症状

      单胃动物摄入过量的游离棉酚会导致中毒,表现为食欲减退,体重下降,全身水肿,虚弱,呼吸困难,血红蛋白尿,出血性肠炎,肺水肿,肝脏和心肌变形坏死。猪棉酚中毒出现呕吐,瞳孔散大,羞明流泪,精神沉郁,有间歇性兴奋发作,后肢软弱无力,有时四肢痉挛,往往不出现任何症状就突然倒地昏迷死亡。慢性病猪主要表现胃肠炎症状,粪便干稀交替,有时大便带血,粪色发黑;日粮中的游离棉酚浓度高于100 mgkg时,可导致公鸡睾丸严重损伤,母鸡成熟的卵泡分泌雌二醇和孕酮受阻,造成卵巢萎缩,卵子破裂,严重者可丧失排卵功能而失去繁殖能力。

      2 棉籽饼粕在畜禽中的利用情况

      国家标准(GB 130782001)规定了FG在各种饲料中的安全使用限量(见表1)。联合国食品及粮农组织规定FG<125 mgkg;世界卫生组织建议标准规定FG<400 mgkg

      棉籽饼粕的处理方法不同,脱毒效果不同,其安全使用限量也有差异;动物的种类、年龄、性别、健康状况等因素均影响棉籽饼粕在畜禽上的用量。李洪涛等在蛋鸡日粮中加入不同含量的FG时发现,当FG180 mgkg以下时,对产蛋鸡性能没有影响;但超过此值,产蛋量明显下降,并发生慢性中毒。郭福祥等用FG含量200 mgkg以下并添加和不添加硫酸亚铁的棉籽饼日粮长期饲喂后备猪和成年母猪,发现日粮棉酚含量对后备猪的性成熟和性器官发育,以及成年母猪的发情、受孕、产仔和泌乳,均无不良影响;但对公猪的生精机能不利,公猪睾丸精曲细管部分生殖上皮细胞退化、有效精子数减少;添加硫酸亚铁能提高公猪的精子数,但日粮中含铁达480 mgkg时,公猪的精子畸形率增高。由于棉籽饼粕在瘤胃内降解速度较慢,因此可作为奶牛和肉牛良好的蛋白质饲料来源;同时,奶牛日粮中适量添加棉籽饼粕还可以提高乳脂率。但在干奶期母牛和种公牛日粮中,不能使用棉籽饼粕;犊牛日粮中也应少量添加;成年母牛添加量一般不超过20%,或日喂量不超过1418 kg;在架子牛育肥日粮中,脱毒棉籽饼粕可占精料的60%。棉粕配合饲料在实际应用中一定要与棉酚含量值相结合,以棉粕为主要蛋白质饲料时,不宜超过35%。原因是棉粕占的比例太大,棉粕粗纤维的含量会影响畜禽消化吸收,同时适口性也较差。棉粕粗蛋白含量平均为40.26%,虽与豆粕中粗蛋白相近,但由于粗纤维的作用,所以需另外补充氨基酸。脱毒的棉粕(游离棉酚<125 mgkg)除含有丰富的蛋白质外,还含有丰富的B族维生素、消化酶、氨基酸和矿物质,因此为使棉粕在生产中最大限度地利用,应做好脱毒工作。

      3 棉籽饼粕脱毒方法

      我国在棉籽饼粕工业化脱毒方面做了大量的研究。自“六五”及“七五”期间就已开始大规模研究棉籽饼粕脱毒技术,目前国内棉籽饼粕脱酚有以下几种方法:物理法、化学法、混合溶剂萃取法、液一液一固萃取法及生物法等。理化脱毒方法, 虽可使部分棉籽蛋白获得利用,但都存在一定的缺点, 它们或者脱毒率不够高, 或设备尚未完善, 或者成本高, 大部分加工工艺会影响棉籽中的营养成分, 降低营养价值。同时, 用化学制剂、有机溶剂处理后残存的气味和色泽往往降低了棉籽仁的食用价值,无法在饲料工业和养殖业中应用。因此, 棉籽饼粕中棉酚的生物脱毒方法, 即利用微生物在发酵过程中对棉酚的转化降解作用而达到脱毒的目的, 具有其独特之处。其中最有应用前景的当属微生物固态发酵法。国外由于棉花产量较少对棉籽粕脱酚的研究报道不多。

      31棉籽饼粕生物脱毒技术的发展进程

      最初人们发现牛、羊、鹿等反刍动物, 对食物中含有的棉酚有较大的耐受能力, 这也是现在棉籽饼粕作为反刍动物饲料的主要原因。Reis 等于1962 年研究了反刍动物对棉酚解毒的机制, 认为这是由于其胃中的微生物和酶的作用, 使棉酚破坏并随着纤维素而水解, 最后转入真胃中, 这时已不存在棉酚中毒问题了。由此可见, 如能在体外利用微生物使棉籽饼粕发酵, 同样可破坏其中所含棉酚。另外, 人们还发现在霉变的棉籽饼中棉酚含量也非常低, 说明霉菌对棉酚也同样存在着降解作用。因此, 我国的研究者们发明了生物脱毒法, 这是我国从事棉籽饼脱毒研究方面的独特方法, 其中选择合适的菌种是成功的关键。

      32微生物发酵法

      微生物发酵脱毒法是通过微生物发酵过程以实现对棉酚的转化、降解作用而脱毒。该法成功的关键是选择合适的菌种。目前国内已有一些科研单位在脱毒菌种的培养与筛选方面取得了较显著的成果。施安辉等用筛选的霉菌和酵母菌进行脱毒试验,高效降解棉酚的菌株总脱毒率在80%以上。微生物发酵脱毒工艺的一般流程如下:

      棉籽饼粉碎一筛分除杂一配料计量一底物混合一灭菌处理一底物接种一发酵一烘干一包装

      中国农业工程研究设计院筛选出适合棉籽饼脱毒生产蛋白饲料的4株菌种AE:、AE AE AE ,经45 d的饲养试验表明:该发酵品也可全部替代豆粕,部分替代豆饼,对生产性能无明显影响,显著降低了饲料成本。而王冬梅等以EM菌剂为发酵菌种,对棉籽粕的脱毒发酵进行了研究,结果表明:在温度为30pH值为6、接种量6%的条件下进行固态厌氧发酵,时间为4 d时脱毒率达到最高,平均脱毒率为8433% ,棉酚含量最低下降至00188(国家饲料用棉籽饼粕的安全卫生标准为棉酚含量在004%以下),同时总氨基酸、粗蛋白等营养成分也有所提高。赵春法等用70%棉仁饼和30%菜籽饼发酵,经测定游离棉酚含量为170 mgkg,在基础日粮中添加饼粕发酵蛋白替代鱼粉,平均产蛋率仅降低221%,平均蛋重增加203 g,每千克产蛋耗料降低513%。中山大学生物系的钟英长等用添加棉酚的培养基, 进行微生物的自然筛选和诱变育种, 获得了多株能耐受棉酚并对棉酚有较高脱毒能力的霉菌。该菌株不产生黄曲霉毒素, 生长较快, 发酵后对棉籽饼粉的总脱毒率达78 %以上, FG 残留量下降至0.01 %以下, 达到了规定安全标准, 可直接用作蛋白饲料。并在此基础上研制微生物固态菌种发酵脱毒法, 该法具有脱毒率高、发酵时间短、投资小、成本低、工艺简单、发酵过程能增加生物活性物质、改善营养及适口性等特点。1993 , 河南省道口油厂引进该技术, 建成了我国首座棉籽饼粕发酵脱毒生产蛋白饲料的工业化生产厂。中山大学生物系和国内少数研究单位选育的降解FG 的菌种全部为霉菌, 其应用研究主要在饲料工业方面。

      与物理化学方法相比,利用生物发酵技术进行脱毒具有以下优点:(1)处理效率高,尤其是酶技术应用的处理效率很高、成本低;(2)没有残留,应用比较安全;(3)适口性大大改善,对饲料营养成分的破坏和影响较少。

      4 棉籽饼粕经生物脱毒后的主要特点

      4.1 蛋白质的消化吸收率高:其蛋白质和各种必需氨基酸丰富、平衡, 从而具有可与优质鱼粉相媲美的消化吸收性。

      4.2 B族维生素丰富并富含消化酶: 生物脱毒棉饼与一般酵母在生产工艺上有很大的不同, 生物脱毒棉饼将固、液体发酵结合起来, 这就决定了它含有更多的生物活性物质。此外, 由于采用瞬间干燥工艺,产品温度小于55 , 这就保证了大部分活酵母细胞成分和多种维生素及多种酶类不致失去生物活性。同时在生物脱毒棉饼的生产过程中, 由于特殊菌株的引入, 还大大改善了产品中重要氨基酸的组成, 从而使其氨基酸更加平衡。

      4.3 富含微量元素和无机盐类: 生物脱毒棉饼的另一个特点是含有较为丰富的无机盐和微量元素, 这些无机盐和微量元素不仅在酵母菌的生命活动中起着重要的作用, 而且是畜禽类生产所不可缺少的营养成分。它们可以在动物体内进一步促进酶的活化,促进酶类和维生素的合成。

      5 生物脱毒的应用前景

      微生物脱毒处理的整个过程都比较温和,不加任何化学制剂、有机溶剂,不会破坏其原有的营养成分,也不会因残存有机溶剂而产生异味。相反,它能在脱毒的同时生成菌体蛋白和维生素。真菌蛋白中,必需氨基酸尤其是赖氨酸、蛋氨酸含量很高,此外,真菌发酵后还能产生香味。因此,经过微生物脱毒后,棉籽饼的营养价值和食用价值都得到了提高。生物脱毒工艺,由于采用固体发酵,设计较简单,能耗低,投资少,而且三废也少。其工艺没有废水污染问题,是一条切实有效的脱毒方法,可大力发展的绿色途径,具有广阔的开发前景。

      6.益菌乐发酵棉粕试验结果

      发酵前全棉粕原料棉酚含量为1058 mgkg;全棉粕发酵后棉酚含量为264 mgkg;混合棉粕发酵后棉酚含量为172 mgkg。全棉粕发酵后与发酵前相比:粗蛋白提高了一个点,提高率约为3%;棉酚含量降低了794 mgkg,去除率为75%;发酵后棉酚含量已降至国家标准以下。

      北京华辰公司的益菌乐纯菌粉系列产品,依托自身的优良菌种及先进的生产工艺和设备等资源优势,可用于发酵饼粕类蛋白原料,提高营养物质含量,提高消化、吸收利用率;降低抗营养因子的含量,减少对肠道的刺激,减少有毒物质;增大杂粕在日粮中的用量,以缓解蛋白原料的紧缺和饲料成本的压力。
 
 
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