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这个水产料明年必火!大料企、中小料企已磨刀霍霍

2019-11-3 09:56| 发布者: littleyy| 查看: 6535| 评论: 0|原作者: 王磊|来自: 青岛玛斯特生物技术有限公司

摘要: 中国水产频道独家报道,发酵饲料是一个非常专业的领域,绝大多数同行对发酵饲料的认知还是相当陌生,本文笔者就来探讨发酵饲料功能原理及颗粒型水产全价发酵饲料研究
  中国水产频道独家报道,
  
  发酵饲料是一个非常专业的领域,绝大多数同行对发酵饲料的认知还是相当陌生,本文笔者就来探讨发酵饲料功能原理及颗粒型水产全价发酵饲料研究
  
  文/ 青岛玛斯特生物技术有限公司 王磊
  
  最近这一到两年,发酵饲料的概念非常红火,常规配合饲料的发展已经到了白热化的竞争阶段。发酵饲料的发展为多个养殖品种带来了新的机遇,其中最具代表性的就是南美白对虾。
  
  我们的水产饲料总量已经连续多年在2200万吨左右徘徊,按照现在白对虾上的使用效果,使用10%-30%的发酵饲料会得到明显的正收益。那么,即使按照最保守的估计,未来整个水产发酵饲料的市场容量也将超过200万吨。但目前整个市场才刚刚起步,参与者大多是一些中小型企业。
  
  值得关注的是,在我们的推动下,几个大型饲料集团在今年都陆续开展了相关实验,预计明年很快会有新的动作。在北方,几家早期参与到我们实验中来的饲料企业,今年下半年已经在我们的协助下推出了系列发酵饲料产品,取得了令人惊喜的成绩,目前处在供不应求的状态。从这些都可以让我们感受到一种趋势——很多企业都在行动,有的已经在投资,还有很多我们不知道的。
  
  发酵饲料是一个非常专业的领域,绝大多数同行对发酵饲料的认知还是相当陌生,本文我们就来探讨发酵饲料功能原理及颗粒型水产全价发酵饲料研究。
  
  发酵饲料是以动物营养需要和微生物繁殖为基础。我们以前做配合饲料,主要目的是满足动物的营养需要,现在我们做发酵饲料还要考虑微生物的繁殖需要。发酵需要借助微生物的生命活动。如果微生物在底物中不能繁殖、代谢,那发酵就无从谈起。这也就是说不是所有的饲料都适合发酵。
  
  发酵的目的是提高饲料利用率或者降低抗营养因子,这也就是说有些饲料可以不用发酵,因为它们本身的利用率已经很高、并且没有抗营养因子。发酵的另一个目的是获得活性有益菌和代谢产物,这是微生物调节肠道和免疫功能的基础。另外,在水产上我们所说的发酵饲料都是固态发酵。
  
  另一个概念是菌酶协同发酵。研究者们发现酶制剂在有活菌存在的情况下,它发挥的效果才是最好的。所以提出来了菌酶协同的概念。在这种情况下,微生物和酶一定要有一个很好的协同效用。这个领域的研究潜力巨大,有很多的理论我们都没有探讨清楚。学界大量的研究工作也都在进行,我们自己也做了大量的实验。我们把目前已经工业化的酶制剂,比如说植酸酶、蛋白酶、纤维素酶、葡聚糖酶、非淀粉多糖酶等等与各种益生菌去协同,的确产生了很好的效果。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为小分子多肽。所以我们的发酵剂产品中除了益生菌还添加了各种酶制剂,这也是我们的发酵剂产品价格比较高的原因之一。
  

  颗粒型全价发酵饲料
  
  发酵饲料的功能原理
  
  第一,发酵是一个在体外预消化的过程,会提高饲料利用率,还能减少排放。
  
  第二,降低和消除抗营养因子,来解除对肝脏和肠道的破坏。
  
  第三,维持肠道微生物平衡,主要是指益生菌通过各种途径对有害菌进行抑制。
  
  第四,增强肠道屏障功能,益生菌产生大量的短链脂肪酸可快速地促进肠道上皮细胞的修复和再生。
  
  第五,提高机体免疫力。
  
  第六,改善养殖环境,益生菌在在肠道内和排出肠道后都能发挥作用,比如产生氨基氧化酶、氨基转移酶等来降解游离氨,还能产生分解硫化氢的酶类。
  
  第七,发酵过程中产生各种香味酯类、醇类和有机酸类,能明显促进摄食。
  
  欧洲一些养猪业发达的国家从20世纪80年代就开始研究发酵饲料,时至今日在德国已经有30%的猪场的一半出栏猪饲喂了发酵饲料,传统颗粒料和粉料的份额在逐年下降。
  
  通过研究,我们发现,与陆生动物相比,水产动物更加需要发酵饲料!为什么这么说?
  
  首先,这是由水产动物的消化道特点所决定的。很多水产动物没有牙齿,有牙齿的肉食性种类,其牙齿的功能是撕咬,并没有研磨作用。而且,在人工饲喂颗粒饲料的条件下,牙齿更加失去了作用。很多水产种类也没有胃,因此就缺乏胃酸和胃蛋白酶的分泌。我们的益生菌在这些水产种类上使用时,不必再考虑过胃的问题,益生菌可以轻松到达肠道发挥作用。水产动物还缺乏唾液腺和肠腺。相比于陆生动物,水产动物的消化道很短,尤其是肉食性鱼类和虾,基本是直肠子,食糜在肠道中停留的时间很短,酶促反应和消化吸收的时间都很短,导致消化吸收能力弱。以上都是水产动物在进化过程中对自然环境的适应,然而在人工喂养条件下,本来吃肉的鱼我们给他加豆粕,这种条件下,就更加需要生物技术手段的干预。
  
  第二,水产动物的肠道相对来讲更容易受到外界伤害。水产动物的肠道相比陆生大型动物的肠道来讲,肠壁更薄,厚度只有哺乳动物的1/20,并且含有大量的多不饱和脂肪酸,这就意味着氧化损伤的风险更大。以草鱼为例,众所周知,二龄小草鱼非常容易发生肠炎。四川农业大学周小秋老师对此进行了详细的研究,得出的结论是草鱼的粘膜层薄、物理屏障、化学屏障、和免疫屏障功能弱,并且肠系膜高不饱和脂肪酸含量高,容易发生氧化损伤,这是草鱼容易爆发肠炎的主要内因。
  
  我们为何要如此关注水产动物的肠道健康?
  
  因为,肠道不仅仅是消化器官,也是最大的粘膜免疫器官。大量研究已经证实,一旦肠道功能受到伤害,通透性增加,肠道中的病原菌、抗原、毒素等透过肠道,通过血液循环和淋巴循环诱发全身性的炎症反应,并对其他器官造成伤害,而首当其冲的就是肝脏。肠道的损伤长期来看一定会带来肝脏的损伤。
  
  也就是说,我们如果能通过发酵饲料来保护好肠道、调理好肠道,很多其他问题,比如说肝胆的损伤都会消除或缓解。
  
  在实施本项目之前,还有一些重要的问题需要从理论上搞清楚。比如:死菌有没有作用的问题?产品中活菌数目需要达到多少?用什么菌?从哪里筛选?针对不同动物的发酵菌是否通用的问题?等等,搞清楚这些问题,决定着发酵饲料实施的具体技术路线。
  

  图1:活性酵母和热灭活的酵母饲喂罗非鱼的微绒毛长度
  

  图2:活性酵母和热灭活的酵母饲喂罗非鱼的微绒毛密度
  
  我们找到这样一组数据,用活性酵母和热灭活的酵母饲喂罗非鱼,以肠道微绒毛长度(如图1)和微绒毛密度(如图2)做观察指标,发现活性酵母能显着促进肠道发育,而经过热灭活的酵母则基本没有作用。同样的,用乳酸菌在斑马鱼上做了相似的实验(如图3),结果发现活性乳酸菌能显着促进生长,而死的乳酸菌则基本不起作用。
  

  图3:活性乳酸菌和热灭活乳酸菌饲喂斑马鱼后的体重
  
  第二个问题,关于发酵饲料产品中活菌数目的多少的问题。要回答这个问题,在目前的研究深度下,只能使用参照法。就是,我们要参照水产动物肠道中原生菌的数目。这里我们也找到一些数据:淡水鱼肠道内细菌数量在105-108CFU·g-1之间,而海水鱼肠道内细菌数量在106-108CFU·g-1之间;饱食状态下草鱼肠菌的平均数量为0.87亿CFU/g,但是空肠状态下只有729万CFU/g;饱食状态下鲤鱼的肠菌平均数量为1亿-5亿CFU/g,空肠状态下只有100万CFU/g。肠道中原生菌的数目从几百万到几个亿CFU/g不等,并且餐后菌的数目要明显高于空腹状态。但总体来说,肠道中原生菌的数目不会超过几“亿”CFU/g。这就提示我们,发酵饲料中活菌数目达到“千万”、或“亿”级别即可。我们也检测了从市场上收集到的很多产品,基本上也就在这个范围之内,尽管有的标签标示的特别高。反过来,如果我们给动物喂的饲料中的活菌数目真的达到了“几十亿”、“上百亿”,尤其是,当这些菌不是筛选自目标动物的肠道。那么这些“几十倍”、“上百倍”于肠道原生菌的外来菌是否会反过来破坏肠道微生态环境?目前没有数据,我们不得而知,但这非常值得关注。
  
  最后一个问题,发酵用菌的问题。还是老思路,既然益生菌的作用靶点是肠道菌群。我们依然先来了解鱼类肠道菌群结构。鱼卵孵化之前在卵膜中是无菌环境,破膜而出以后接触了外界的水和食物,才逐渐形成肠道菌群。大菱鲆上的研究发现,宿主对菌有选择性,食物和水中含量很少的非优势菌,也能成为肠道中的次优势菌。斑马鱼上的研究还发现,在不同饲养条件下的斑马鱼具有非常相似的核心微生物群组。另外,即使在相同的饲养条件下,斑马鱼和异域银鲫的不同生长阶段肠道菌群结构也不一样。这些充分说明了宿主对菌的选择性。进一步的研究表明,定植的菌群可以调节宿主消化道基因表达,创造适宜自己的生存环境,从而排斥其他菌的入侵。因此,仔稚鱼早期定植的肠道菌群对后期影响很大。这些研究说明,肠道菌群结构受环境和宿主基因的共同影响。不是我们给他喂什么菌,他就能定植什么菌。鱼肠道的乳酸菌,一定跟你我肠道的乳酸菌是不一样的。同理,虾和鱼的也不一样。这就能指导我们如何选择发酵用菌。我们使用益生菌,一定要先考虑它能不能在目标动物的肠道中很好的定植和繁殖。那么如何达到这一目标,最简单高效的方式就是从目标动物肠道的原生菌中去筛选性能优异的“菌株”。
  
  对于“菌株”,经常会遇到这样的误解:都是乳酸菌,为什么你们的贵。菌种≠菌株。菌种是细菌分类中最基本的单位,描述的是群体共性。菌株,是由一个独立分离的单细胞系培养而成的纯遗传型群体及其一切后代。这听起来很拗口,您可以简单粗暴的理解,就是:都是乳酸菌,但每个公司都不一样。这个不一样体现在很多方面,比如菌株的筛选来源不一样、菌株的定植能力不一样、菌株的免疫刺激能力不一样等等。这些不一样最终会体现在,发酵饲料使用后,动物的表现不一样。
  
  我们从发酵项目初始就一直坚持从目标动物肠道“原生菌”中去筛选发酵菌,这是我们产品优秀效果的基础保障。我们还筛选了多达6种以上的酶制剂去跟这些益生菌协同发酵。并且参照微生物培养基理论,加入了各种微生物的生长因子,来促进微生物在底物中更好的繁殖发酵。独具特色的是,我们在产品中加入了缓冲剂。那么缓冲剂能起到什么作用呢?我们都知道,发酵初始过程,体系的pH值偏中性,随着乳酸菌的繁殖,不断的产生乳酸,大约到第五天的时候,体系的pH值就会下降到4左右,益生菌的繁殖就基本停止了。不仅仅是益生菌,我们的协同酶,比如植酸酶、纤维素酶、NSP酶、蛋白酶等等的最适pH范围也都在偏中性的范围内。这时体系的pH呈酸性,远超出了这个范围,导致酶解进程也进本停滞。我们加入了缓冲剂以后,会不断的中和乳酸等有机酸,从而使发酵的时间更长、更彻底。这些都是长期摸索、实验过程中形成的技术积累。
  
  所以,投喂我们发酵饲料的对虾,从肠道、胃、肝脏、长速、肌肉、和诱食性方面,都体现出了明显的优势。
  
  下一个我们要考虑的问题是,如何具体实施。有了发酵饲料专用发酵剂,具体怎么做发酵饲料?做什么样的发酵饲料?做什么样的发酵饲料才能发挥最好的效果?
  
  目前我们谈论的发酵饲料可以分为三种类型。第一类是,在常规配合饲料中加入了一部分发酵原料,这带来了消化率的提升,抗营养因子的消除,并且获得了部分热稳定性较好的代谢产物。缺点是,益生菌在高温制粒时被杀死。第二类是,粉末型发酵饲料,相比于第一种,它保留了活性的益生菌,但是,由于是粉末形态,投入水中后活性成分溶失很多,并且吃得少,浪费多。还有一点,正因为吃的少,所以这类产品一般营养成分做的不高,以防止发生污染水质的现象。第三类是,软颗粒型全价发酵饲料,他是目前为止最理想的水产发酵饲料产品。
  
  要实现这一产品,有两条可选的技术路线。第一条是,先把原料发酵,再用冷制粒技术制造活性颗粒。这是一条符合传统思维的技术路线,很多年前就有这个提法。但是技术难度很大,没有专用设备,目前还没有看到完美的解决方案。主要问题是,制粒温度很难控制,即使模具里加上水冷系统也没有明显的效果。还有压缩比的问题,生料不经过调质熟化灭菌,直接发酵容易失败的问题等等。另一条技术路线是,先制粒熟化后发酵。思路一变天地宽,按照这个思路,问题就变得简单的多。饲料经过了调质、熟化灭菌,一来利用率提高,二来杂菌被消灭,发酵成功有保障。我们只需要考虑如何把发酵剂快速地、均匀地喷涂到饲料表面即可。为了实现这一目的,我们自主研发了专用的设备。这套设备集合了上料、混合接种、打包等功能,效果完全满足需要。您可能会考虑到发酵后颗粒水中稳定性的问题,这一点大可放心,我们试验了很多合作伙伴的虾料,只要原来的制粒工艺过关,稳定性都不成问题。个别需要调整的,我们也能提供指导和建议。
  
  很多人说,固态发酵饲料产品质量不稳定。其实,更准确的说是“固态不控温生料发酵的产品质量不稳定”。
  
  固态发酵饲料产品质量确实不好控制。如果发酵条件控制的不好,质量确实容易波动,不稳定。问题的根源在于:一是看是否灭菌熟料发酵,二是看发酵条件的控制,主要是温度、pH、氧气等等。如果条件控制的好,又是灭菌熟料发酵,产品质量就会很稳定。
  
  所以说,要想获得质量稳定的固态发酵饲料产品,要贯彻以下措施:
  
  1、采用控温措施。这一点尤其重要。
  
  2、采用熟料发酵,杀死霉菌等杂菌和致病菌。
  
  3、采用有保障的发酵剂,有条件的企业要执行菌种复活复壮工序,没条件复活复壮的也最好使用温水接种发酵剂。
  
  4、工艺流程关键点的控制,这涉及到非常多的方面。发酵用水的选择,包括水温、水质,35-40℃的温水有助于快速启动发酵,而有的地区自来水中氯气残留严重,如果用这种水发酵,会抑制益生菌繁殖,从而导致发酵失败;如发酵室条件的控制,温度要恒定,避免温差过大产生泠凝水、避免阳光直射,阳光直射同样会在发酵袋内表面产生冷凝水,容易霉变;发酵液的喷涂接种要均匀,随机取样水分误差要在1个点以内;发酵袋供应商的遴选,甚至发酵袋封口的方法方式等等,都会影响到最终产品质量的稳定性。
  
  5、严格品控制度,品管部要检测pH、活菌数、小肽含量等等,确认达标后出厂。
  
  总结起来,有了专用的发酵剂,有了专用的设备,有了专业的工艺指导和贴合市场的产品定位,您就可以定制属于您自己的颗粒型水产全价发酵饲料。
  
  发酵饲料是一种替代品,具有替代品属性。它不同于动保产品,动保不能替代饲料。而发酵饲料可以,从目前的数据来看,它能替代10-30%的普通饲料,并且能减少动保产品的使用。更直白的说,发酵饲料并没有把蛋糕做大,它抢的是你手里的那块蛋糕。所以,在发酵饲料这件事情上,没有哪家饲料企业能置身事外。(本文转自【青岛玛斯特生物技术有限公司 王磊】。如有版权问题,敬请联系wx@fishfirst.cn。)
 
  
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