微生物發(fā)酵飼料的應(yīng)用已經(jīng)有很長(zhǎng)歷史,形式多種多樣。但有關(guān)微生物發(fā)酵飼料的定義至今仍不統(tǒng)一。筆者經(jīng)過(guò)多研究,結(jié)合前人研究成果,針對(duì)微生物發(fā)酵飼料定義、特征及發(fā)酵菌種作一初步歸納總結(jié)。
1、微生物發(fā)酵飼料的定義
在人為可控制的條件下,以植物性農(nóng)副產(chǎn)品為主要原料,通過(guò)微生物代謝作用,降解部分多糖、蛋白質(zhì)和脂肪等大分子物質(zhì),生成有機(jī)酸、可溶性多肽等小分子物質(zhì),形成營(yíng)養(yǎng)豐富、適口性好、活菌含量高的生物飼料或飼料原料。
2、微生物發(fā)酵飼料的主要特征
飼料具有天然發(fā)酵香味,良好誘食效果,能顯著提高適口性。
含有大量有益菌,有害菌(大腸桿菌、沙門(mén)氏菌和金黃色葡萄球菌等)數(shù)量極低,不超過(guò)10cfu/g。
發(fā)酵成品pH值較低,在4.5左右,含有較多乳酸和乙酸等有機(jī)酸。
3、生產(chǎn)微生物發(fā)酵飼料的菌種
生產(chǎn)菌種是發(fā)酵過(guò)程的靈魂。生產(chǎn)發(fā)酵飼料的菌種很多,主要有以下四類(lèi):乳酸菌、芽孢菌、酵母菌和霉菌等。
3.1 乳酸菌
目前生產(chǎn)中使用的乳酸菌至少有30多種。按乳酸代謝途徑,大致可以歸納為4種類(lèi)型:同型乳酸發(fā)酵、專(zhuān)性異型乳酸發(fā)酵、兼性乳酸發(fā)酵和雙歧桿菌異型乳酸發(fā)酵。
1) 同型乳酸發(fā)酵
C6H12O6 →2 CH3CH(OH)COOH
一分子葡萄糖分解成二分子乳酸,整個(gè)過(guò)程不產(chǎn)氣。這種轉(zhuǎn)化是很理想,產(chǎn)物最合適,效率也最高,典型菌種主要有:德氏乳桿菌(Lactobacillus delbruekii)、嗜酸乳桿菌(Lactobacillus acidophilum)、唾液乳桿菌(Lactobacillus salivarius)、嗜熱乳桿菌(Lactobacillus thermophilus)、糞腸球菌(Enterococcus faecalis)、乳酸乳球菌(Lactococcuslactics)
2) 專(zhuān)性異型乳酸發(fā)酵
C6H12O6→ CH3CH(OH)COOH + CH3COOH + CO2
一分子葡萄糖轉(zhuǎn)化成一分子乳酸和一分子乙酸。與同型乳酸發(fā)酵相比,這種發(fā)酵轉(zhuǎn)化效率要低得多,而且還有產(chǎn)氣損失。典型菌種主要有:發(fā)酵乳桿菌(Lactobacillus fermentum)、高加索酸奶乳桿菌(Lactobacillus kefir)、短乳桿菌(Lactobacillus brevis)、巴氏乳桿菌(Lactobacillus pastorianus)。
3) 兼性異型乳酸發(fā)酵
C6H12O6→ 2 CH3CH(OH)COOH ; C6H12O6 →CH3CH(OH)COOH+ CH3COOH + CO2
同時(shí)進(jìn)行同型乳酸發(fā)酵和異型乳酸發(fā)酵,這2種代謝進(jìn)行程度和比例取決于菌種性質(zhì)和外界培養(yǎng)條件。典型菌種主要有:植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)、干酪乳桿菌(Lactobacillus casei)鼠李糖乳桿菌(Lactobacillus rhamnosus)、清酒乳桿菌(Lactobacillus sake)。
4) 異型雙歧桿菌乳酸發(fā)酵
2C6H12O6→ 2CH3CH(OH)COOH + 3 CH3COOH
比較典型菌種是動(dòng)物雙歧桿菌(Bifidobacterium animal),雙歧桿菌培養(yǎng)要求很?chē)?yán)格,對(duì)厭氧的要求極高,目前還很難應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中。
3.2 芽孢菌
目前在生產(chǎn)中應(yīng)用的有近10種,以桿菌為主,主要為以下3種:地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)和蠟樣芽孢桿菌(Bacillus cereus)。芽孢桿菌能耐受高溫,在有氧和無(wú)氧條件下都能存活。在營(yíng)養(yǎng)缺乏、干旱等條件下形成芽孢,在條件適宜時(shí)又可以重新萌發(fā)成營(yíng)養(yǎng)體。利用芽孢桿菌發(fā)酵飼料的目的主要是為了消耗培養(yǎng)體系中殘留的氧氣,為乳酸菌創(chuàng)造厭氧環(huán)境。另外,近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),有些芽孢桿菌能產(chǎn)生殺滅大腸桿菌和沙門(mén)氏菌等有害微生物的細(xì)菌素(也稱(chēng)抗菌肽),這些抗菌物質(zhì)針對(duì)性很強(qiáng),只對(duì)某些類(lèi)型微生物細(xì)胞有破壞作用,對(duì)酵母菌和乳酸菌沒(méi)有影響。
3.3 酵母菌
目前在生產(chǎn)中應(yīng)用的有20多種,主要是以下3種:釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、熱帶假絲酵母(Candida tropicalis)、產(chǎn)朊假絲酵母(Candida utilis)。
啤酒酵母和面包酵母是最常用的釀酒酵母。熱帶假絲酵母和產(chǎn)朊假絲酵母的生長(zhǎng)速度很快,在適宜的溫度和營(yíng)養(yǎng)條件下,它們的世代倍增時(shí)間不超過(guò)3小時(shí),特別適合處理食品加工產(chǎn)生的廢水。
3.4 霉菌
目前在生產(chǎn)中應(yīng)用的有近10種,主要是以下3種:米曲霉(Aspergillusoryzae)、黑曲霉(Aspergillusniger)和白地霉(Geotrichumcandidum)。
一般來(lái)說(shuō),利用霉菌發(fā)酵,基本上都是有氧發(fā)酵,發(fā)酵過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的代謝熱,生產(chǎn)過(guò)程中料曲的溫度控制往往是生產(chǎn)成敗的關(guān)鍵。霉菌發(fā)酵目前主要采用淺盤(pán)發(fā)酵,料曲厚度不超過(guò)5厘米。如果采用厚層發(fā)酵,需要采用強(qiáng)通風(fēng)裝置,生產(chǎn)能耗很大,從這一點(diǎn)上說(shuō),霉菌發(fā)酵不適合用于生產(chǎn)飼料或者飼料原料。
目前,實(shí)際生產(chǎn)中利用霉菌主要是利用它能合成纖維素酶、半纖維素酶和蛋白酶的特性,利用廉價(jià)的粗蛋白原料作為發(fā)酵底物,生產(chǎn)高活性的蛋白飼料,或者就是粗酶制劑。(來(lái)源:中廣微生物)