发酵木薯渣饲料化利用研究进展

肖 林

(都匀市养殖业发展中心,贵州 都匀 558000)

木薯具有耐旱和耐贫瘠土壤的优势,淀粉含量高,被称为“淀粉之王”,全球估计产量为2.767亿t,供105个国家近10亿人食用[1]。木薯渣是生产木薯淀粉的副产物,产量巨大,我国每年木薯经过加工产生的木薯渣可达150万t[2]。木薯渣含有大量碳水化合物(淀粉)、纤维素、少量脂肪和蛋白质,是优质的非常规饲料来源之一。在生产实际中,由于木薯渣水分含量高,不易储存和运输,易发生霉变腐烂,同时含有抗营养因子(生氰苷、生物碱、植酸盐等)会影响畜禽健康,高纤维导致适口性差,直接饲喂消化率不高,这些因素限制了木薯渣在畜禽饲粮中的应用[3,4]。通过微生物发酵产生丰富的酶系可提高木薯渣的蛋白质含量,降低纤维含量,改善营养价值和适口性,还能产生抑菌物质抑制腐败菌的生长,延长贮存时间[5]。此外,饲喂经过微生物发酵的木薯渣还能对畜禽的生长性能和健康状态等起到积极作用[6]。因此将发酵木薯渣进行饲料化利用可以提高木薯渣利用率,缓解饲料资源不足,降低养殖成本。

1 发酵木薯渣的微生物种类

1.1 细菌

1.1.1 乳酸菌

乳酸菌(如:胚芽乳杆菌、发酵乳杆菌)在发酵期间能产生丰富的乳酸,降低木薯渣的pH值并抑制腐败菌生长,提高发酵木薯渣饲料的安全性[7]。此外,乳酸菌产生的淀粉酶能将木薯渣中的淀粉水解成动物更容易吸收的糖类,能有效改善木薯渣的营养品质[5]。因此乳酸菌被广泛用于发酵木薯渣。

1.1.2 有益芽孢杆菌

有益芽孢杆菌(如:枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌)能产生大量的蛋白酶、淀粉酶等物质,可将木薯渣中的大分子物质分解为动物容易吸收的小分子类物质,同时芽孢杆菌产生的抗菌物质(如:脂肽)对腐败菌具有高效、广谱的抑菌作用,能进一步提高发酵木薯渣饲料的安全性[8]。此外,芽孢杆菌能形成芽孢,在饲料加工过程中菌体不易受到破坏,一定程度上保证了菌体的活性[9]。有益芽孢杆菌具有调节动物肠道微生物菌群平衡、提高动物免疫力、促进动物生长发育等优势,是发酵木薯渣常用的细菌之一。

1.2 真菌

1.2.1 有益霉菌

有益霉菌(如:曲霉、青霉、根霉)能产生淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶,可以水解木薯渣中的大分子物质并释放可发酵的糖;此外,曲霉、青霉、木霉还能产生丰富的纤维素酶和半纤维素酶,可分解木薯渣中的纤维素和半纤维素[10]。这些霉菌被广泛用于发酵木薯渣,可提高木薯渣的营养品质。

1.2.2 酵母菌

酵母菌气味醇香,能改善发酵饲料的适口性。此外,酵母菌细胞壁富含的β-葡聚糖和甘露聚糖还能增强动物免疫力[11]。酵母菌蛋白质含量高达60%且富含蛋白酶,能提高木薯渣的蛋白质含量,因此被广泛用于生产发酵木薯渣饲料[12]。

2 发酵木薯渣的生产方式

2.1 单菌发酵

利用单一的微生物菌种对木薯渣进行发酵制备木薯渣饲料。徐高骁等[13]利用米曲霉固态发酵木薯渣,提高了木薯渣的粗蛋白质含量,当接菌量为5%时效果最佳。Bayitse R等[14]利用拟康宁木霉发酵木薯渣,蛋白质最高可达48.1%。Napasirth V等[15]分别单独利用植物乳杆菌和鼠李糖乳杆菌发酵木薯渣,发酵的木薯渣饲料品质提高,pH值降低,丁酸和乳酸含量升高。由于单一菌种的作用较局限,且不同微生物发酵也有优缺点,如:乳酸菌虽然发酵速度快,能产生抑制腐败微生物的乳酸,但是其产酶量有限;真菌产酶量高,但是需要更长的发酵时间,可能会产生异味,因此单菌发酵存在一定的局限性。

2.2 混菌发酵

利用不同菌种之间的协同作用,使不同菌种共同作用,生产优质木薯渣饲料。唐庆凤等[16]利用布氏乳杆菌、黑曲霉、热带假丝酵母、枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌混合发酵木薯渣,木薯渣的pH值、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量显著降低,提高了乙酸、丙酸和粗蛋白质含量。李洁等[17]用枯草芽孢杆菌BI1、枯草芽孢杆菌B10-5、发酵乳杆菌、凝结芽孢杆菌混合发酵木薯渣,乳酸含量达到2%。白秀梅等[18]将乳酸菌和酵母菌以1∶2混合,接种量为0.1%时木薯渣的酸溶蛋白和总酸含量显著增加,产生酸香气味,适口性提高,改善了发酵木薯渣品质。张云翔[19]利用热带假丝酵母和枯草芽孢杆菌混菌发酵木薯渣,木薯渣的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量显著降低,粗蛋白质和乙酸含量显著提高,有效改善了木薯渣品质。综上可见,经过混菌发酵能有效改善木薯渣饲料品质。

3 发酵木薯渣在畜禽养殖中的饲料化利用

3.1 反刍动物养殖

发酵木薯渣营养物质丰富,但是纤维含量较高,常添加到反刍动物饲粮中,其中以牛和羊的应用较为广泛。

3.1.1 羊

卢珍兰等[20]研究发现,饲喂20%发酵木薯渣饲料能显著提高育肥羊的平均日增重、平均日采食量,显著降低发病率,每只羊可多获利66.28元,能获得较好的生产性能和可观的经济效益。樊懿萱等[21]用20%发酵木薯渣替代部分玉米饲喂湖羊,不影响湖羊的生长发育和健康状况,可在一定程度上提高湖羊的平均采食量和日增重。吴灵丽等[22]将嗜酸乳杆菌、粪肠球菌、枯草芽孢杆菌按2∶1∶4配比发酵木薯渣,用发酵木薯渣分别替代日粮中10%、20%、30%王草,结果发酵木薯渣组的黑山羊平均日采食量均显著高于对照组,20%发酵木薯渣组熟肉率显著高于对照组,30%发酵木薯渣组背最长肌的肌肉灰分含量显著高于对照组。王智博等[23]研究发现,20%发酵木薯渣组与对照组湖羊的酸性洗涤纤维消化率显著高于40%发酵木薯渣组,表明不同添加量的发酵木薯渣会影响湖羊的消化代谢,添加量为20%的消化利用率更接近对照组日粮。王强[24]用不同添加量的发酵木薯渣饲喂湖羊,20%、40%发酵木薯渣组湖羊的日增重高于对照组,料重比低于对照组,但添加量为60%时湖羊发生较严重的腹泻。综上所述,发酵木薯渣能在提高羊生长性能、降低发病率和养殖成本上起到积极作用,但当添加量过高时会对羊的健康产生不利影响。

3.1.2 牛

Dagaew G等[25]将酵母发酵的木薯渣代替100%豆粕饲喂泰国本土肉牛,对肉牛的采食量、营养摄入量和表观消化率均无负面影响,并能提高瘤胃细菌总数和丙酸浓度。Cherdthong A等[26]饲喂20%酵母发酵木薯渣日粮对荷斯坦弗里西亚公犊牛的饲料利用率和瘤胃特性无不良影响,并一定程度上节约了养殖成本。Kusmartono等[27]在饲粮中添加60%发酵木薯渣饲喂利木赞×奥格勒杂交公牛,在不影响牛的瘤胃pH值、NH3-N、挥发性脂肪酸浓度和纤毛虫种群基础上,可最大限度提高产肉量和生产系统的盈利能力。Pilajun R等[28]用酵母菌和外源纤维裂解酶发酵木薯渣,将发酵木薯渣替代100%木薯粉饲喂杂交牛,可提高杂交牛的纤维采食量,降低养殖成本,对营养物质消化率和饲料效率无显著影响,对杂交牛胴体性状无负面影响。综上所述,发酵木薯渣能在不影响牛生长性能和健康状况的基础上替代部分精料,达到降低养殖成本的作用。

3.2 生猪养殖

发酵木薯渣常作为精料替代物添加到猪饲粮中。欧肇林[29]用2%发酵木薯渣等量替代玉米饲养隆林黑猪,在不影响猪血清生化指标、胴体品质和肉质的基础上,显著提高猪肉的剪切力、肉色和系水率,并一定程度上提高日增重。蒋慧姣[30]将植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母菌发酵的10%木薯渣饲喂环江香猪,可提高平均日采食量、熟肉率、肌肉红度值,降低肌肉黄度值,改善胴体性状和肉品质。Azad MD等[31]研究发现,饲喂5%发酵木薯渣可提高仔猪空肠过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、肝超氧化物歧化酶含量,降低回肠丙二醛含量,提高机体的抗氧化能力;增加结肠α-多样性和回肠放线菌丰度,增加回肠和结肠中厚壁菌门的丰度,降低拟杆菌门的丰度,改善仔猪肠道菌群,保护肠道健康。梁珠民等[32]研究发现,用20%发酵木薯渣分别代替7%麸皮、5.5%花生壳、0.5%鱼粉、7%豆粕饲喂特种野猪,平均日增重达到735.6 g/头,试验组比对照组平均净增收89.54元/头,有效提高了特种野猪的养殖效益。李晓平等[33]分别用10%、20%、30%发酵木薯渣饲喂陆川猪,10%发酵木薯渣组的料重比最低,随着发酵木薯渣饲料添加量的增加,试验猪的平均日增重、日采食量有下降趋势,且料重比升高。综上所述,发酵木薯渣能在一定程度上改善猪的生长性能、抗氧化能力和肠道菌群,提高养殖经济效益,但是当添加量过高时会对猪的生长性能产生不利影响。

3.3 家禽养殖

马旭东等[34,35]研究发现,与对照组相比,添加10%、15%发酵木薯渣饲喂海兰褐蛋鸡,采食量与料蛋比显著提高,同时添加5%发酵木薯渣组的蛋鸡每千克鸡蛋增加收益7.61元;添加20%发酵木薯渣饲喂黄羽肉鸡,在不影响生长性能、屠宰性能和内脏器官的基础上,每增重1 kg较对照组节省饲料成本0.17元,节约了养殖成本。于向春等[36]利用米曲霉、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母发酵木薯渣,并替代9%玉米粉、3%花生粉、3%麸皮饲喂文昌鸡,与对照组相比,试验鸡增重效果差异不显著,但是降低了饲养成本。Lel Long等[37]用5%、10%、15%发酵木薯渣替代部分玉米、豆粕、麦麸饲喂樱桃谷鸭,平均日增重和平均日采食量均无显著影响,5%添加组的胴体产量相对较高,可以提高肉鸭的生长性能,而15%添加组的干物质灰分和磷消化率显著降低。综上所述,发酵木薯渣饲喂家禽能在一定程度上提高经济效益,改善生长性能,但是当添加量较高时会对家禽生长性能产生不利影响。

4 小结

发酵木薯渣产量大,营养物质较丰富,富含有益微生物,可作为优质的非常规饲料来源之一。大量研究表明,发酵木薯渣能代替部分精料作为畜禽饲料,可在一定程度上降低养殖成本,同时对畜禽的生长性能、肉品质方面起到改善作用。特别适宜用作牛饲料,降低养殖成本。对于其他畜禽,当发酵木薯渣添加量过高时会导致腹泻,对生长性能产生不利影响,因此在实际应用中要合理调控饲喂量。在今后的研究中,可通过筛选优良菌种和优化发酵工艺等手段对木薯渣进行优化发酵处理,尽可能改善木薯渣的营养品质,降低抗营养因子,促进发酵木薯渣在畜禽养殖中的广泛应用。