发酵工艺在水产饲料中的应用

2023-12-25逯云召李明泽马林崔宽宽蔡超李楠

江西水产科技 2023年5期

关键词：发酵饲料

逯云召李明泽马林崔宽宽蔡超李楠

文章编号：1006-3188（2023）05-040-05

摘要：文章简述了发酵工艺在水产行业应用的基本情况，描述在饲料资源、饲料制作、中草药添加剂中的应用情况。

关键词：发酵工艺；发酵饲料；发酵中草药

中图分类号：S963.5 文献标识码：A

发酵一般是指利用微生物的发酵作用，对原材料进行处理的技术，是一项古老的技艺。在早期的生产生活中，都是对食物进行处理，利用发酵技术进行酿酒、储存及调味品的制作，积累了丰富的生产经验。但是早期发酵技术受限于知识及技术手段，发酵过程都是参考以往的经验进行生产，产品的质量和数量都无法保证。随着科技的发展，技术的进步，人民对发酵技术的掌握程度不断加深，工艺水平也一直优化，实现了工业化的规模生产。

以发酵技术生产动物饲料、动物饲料添加剂，在农业生产中已得到广泛应用，其中猪料、禽料、反刍料等已开展广泛的研究，并取得显著效果。水产养殖是农业的一个重要分支，近些年以发酵技术开展的鱼类饲料及添加剂的研究也取得广泛成果，尤其是农业部开展的“五大行动”特别指出要“水产养殖用药减量、配合饲料替代幼杂鱼”，为发酵技术的研究提供有利的政策保障。发酵技术经过近些年研究，已经形成较完善的工艺体系，在水产养殖中应用也取得丰富的科研成果及较好使用效果。

1 发酵工艺

发酵过程根据发酵基质不同一般分为固态发酵和液态发酵［1］。固态发酵指的是在有一定湿度的固体培养基上接种一种或多种菌种进行发酵的过程，固体发酵具有投资少，固体培养基来源广泛，处理方便，生产效率高的特点。液态发酵指的是在液态环境中，添加培养基及菌种，进行的一种发酵过程。液态发酵的优势是发酵条件易于控制，在液态环境中发酵均匀，发酵效率高。在水产养殖生产过程中，受限于水产饲料投喂方式，一般多用固态发酵。发酵过程中影响较大的因素有含水量、温度、含氧量、ph值、发酵时间等［2］。

2 发酵菌种

益生菌种类繁多，功效也各自不同，在水产应用中可以用作水质改良剂、饲料添加剂、发酵饲料等。在水产饲料发酵工艺中常用的益生菌包括：酵母菌、芽孢杆菌、乳酸菌、光合细菌和曲霉菌等。不同的菌种有不同的功用，在生产中可以根据需要选择的使用一种或多种菌种进行发酵。与单一菌种相比，复合菌种的发酵效果明显优于单一菌种。如霉菌、酵母菌和乳酸菌的复合，充分发挥各个菌种的优势，其中霉菌具有较强的分解淀粉、纤维素的能力，可以将淀粉和纤维素充分降解为简单糖类直接供给酵母菌和乳酸菌使用，酵母菌和乳酸菌在此环境下的性能发挥更加出色，提高产出物的蛋白质含量，营养功能也更加丰富，在这个条件下，一种细菌发酵的产物促进另外细菌的生产，一方面对底物的分解更加彻底，另一方面提高了发酵率［3］。

3 发酵技术在水产养殖中的应用

3.1 发酵产物作为饲料资源

鱼粉是水产饲料中重要的蛋白源，但是近些年由于鱼粉的稀缺造成价格不断上涨，急需寻求鱼粉的替代品。以发酵工艺对植物性蛋白源进行预处理，作为鱼粉的替代品，是目前发酵原材料方向研究的热点。

植物性蛋白源主要有豆粕、棉籽粉和菜籽粕，其产量大、价格低、蛋白含量高，可以作为鱼粉的替代物。但是由于植物性原料普遍存在抗营养因子，养殖品种对这些植物性蛋白消化吸收利用率低，且还可能因为抗原反应而造成养殖动物的损伤。经过复合菌群的发酵，降低抗营养因子的含量，同时在发酵过程中，大分子蛋白被降解为多肽等易于吸收的形态，可有效提高原材料利用率［4-5］。豆粕是鱼粉替代蛋白的主要选择，针对豆粕发酵的研究也较多，如曲霉可降解植酸，乳酸菌可降低脲酶抑制剂和棉籽糖含量，复合菌群产生的效果则更加显著，纤维含量、抗原蛋白都可得到有效降解［6-7］。李莹［8］比较了几种豆粕与发酵豆粕的营养成分，结果显示，发酵过程有效的降低了抗营养因子的含量，提高了蛋白和氨基酸的含量。发酵可以促进小肽和风味物质的增加，使得制成的饲料更具风味，提高诱食效果。多项研究表明［9-10］，豆粕经芽孢杆菌发酵后，抗氧化活性提高，多肽增加。棉籽粉是棉籽经过榨油后的副产物，也具有较高的蛋白含量，如果能部分替代饲料中的鱼粉，也将具有巨大的市场价值。棉籽粉中抗营养因子主要有棉酚、单宁和环丙烯脂肪酸，其中棉酚的危害最大。而经微生物发酵后的棉籽粉，则可全部或部分替代豆粕及鱼粉。聂宇燕［11］用筛选的菌株对棉籽饼进行发酵后，经过投喂试验，发现对生产性能无影响，可完全替代豆粕。王冬梅［12］以EM发酵棉籽粕，4 d时棉酚含量已降低至国家标准的50%，与此同时，发酵过程还提高了粗蛋白、氨基酸等营养成分的含量。

以发酵产物代替鱼粉制作饲料，应用于水产养殖动物，是鱼粉替代研究的主要方向。豆粕经乳酸菌和酵母菌混合发酵后可提高鲫鱼［13］肌肉品质，改善肠道与肝脏健康状况。以发酵豆粕替代鱼粉投喂黄河鲤鱼［14］，结果表明替代量在10～30%之间时，可促进黄河鲤鱼的生长，增强肠道消化酶活力。发酵豆粕可替代大菱鲆饲料中45%的鱼粉而不会对鱼的生长造成影响［15］，此外，发酵豆粕替代鱼粉在大口黑鲈［16］、牛蛙［17］对虾［18-20］等水产经济品种的研究中，均发现发酵豆粕可部分替代鱼粉且还会对养殖品种的生长起促进作用，不同的养殖品种替代水平有所差异。张秀敏［21］和金红春［22］分别探讨以不同微生物对棉籽粕发酵解毒的工艺，结果表明，通过发酵，棉籽粕中的游离棉酚含量得到有效降解，粗蛋白、游离氨基酸含量提高显著。张秀敏［21］在鲫鱼饲料中以发酵棉籽粕部分替代豆粕进行养殖试验，结果表明，发酵棉籽粕提高营养物质的消化吸收率，降低养殖水體中氨氮和亚硝酸盐的含量，发酵棉籽粕替代率为11%。金红春［22］则以棉籽粕和鱼粉作为蛋白源，比较未发酵棉籽粕和发酵棉籽粕对青鱼生长的影响，结果表明，发酵棉籽粕组的青鱼存活率、增重率显著高于未发酵组，饵料系数、肝脏和血清中的谷草转氨酶显著低于未发酵组（P<0.05）。发酵棉籽粕在卵形鲳鲹［23］替代鱼粉的试验中发现，发酵棉籽粕高水平替代鱼粉会影响卵形鲳鲹的肠道菌群组成，表现为有益菌丰度下降、有害菌丰度上升，从而影响了肠道菌群功能，适宜替代水平为25%。在其他养殖品种的鱼粉替代实验中，红鲷［24］替代水平为56.25%，亚洲鲈［25］的替代水平为50%，黑鲷［26］替代水平为16%，中华绒螯蟹［27］不超过40%，表明了棉籽粕替代鱼粉的可行性。

3.2 发酵产物作为饲料直接投喂

对原材料或全价饲料添加复合益生菌，在适当的条件下进行发酵，制成的产品即为发酵全价饲料。发酵全价饲料在畜牧业中研究较多，如以益生菌发酵的全价饲料可提高肉猪、奶牛和禽类的饲料利用率，有效提高养殖动物生长［27-30］。发酵全价饲料在生产中，可对饲料先发酵再制粒，也可先制粒再发酵［31］。但是不论哪种制作工艺，都存在一定的缺陷。先发酵后制粒，就要求在制粒过程中只能使用冷制粒技术，该技术不会因为制粒过程中的高温对饲料中益生菌造成灭杀，但是生产成本高，生产效率低。先制粒后发酵，则会因为对饲料的二次处理而造成饲料的损失，且发酵工艺不易控制，发酵后的饲料在储藏过程中容易发生霉变。张亚兰等［32］用乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢杆菌按照3%：2%：1%的比例联合发酵全价饲料，以饲料中乳酸产量为评价因素，测得最佳发酵工艺为：发酵时间3 d，发酵温度35℃，料水比1：0.8，PH6.5。乌兰等［33］枯草芽孢杆菌与酿酒酵母（接种比例为3：7）联合发酵鲤鱼幼鱼粉状配合饲料，以发酵产物中真蛋白含量为标准，得出试验条件下最佳发酵条件为：接种量5.00%、水分含量50.0%、发酵时间48 h、发酵温度34℃。姜燕［34］以酿酒酵母、产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌和白地霉四种菌株为发酵菌，对刺参饲料进行发酵，通过发酵效果的对比研究，发现酿酒酵母为发酵的最佳菌种，并进一步探讨了酿酒酵母发酵刺参饲料的工艺参数。

在水产行业，益生菌一般被用作水质调节的作用，发酵全价饲料的使用经过专家学者验证后逐渐得到普及。张来荣［35］以克氏原螯虾为研究对虾，用微生物对全价饲料进行发酵处理，经60 d生长试验，结果表明发酵饲料可有效提高克氏原螯虾肠道的消化酶活力，提高肠道有益菌属的比例，增强菌群的丰富度和多样性，促进虾的生长。陈启亮等［36］以枯草芽孢杆菌发酵基础饲料制成发酵饲料，并在斑点叉尾鮰上开展发酵饲料部分替代基础饲料的养殖试验，结果表明，发酵饲料替代组在终末体质量、体质量增加率、特定生长率和蛋白质效率均有统计学意义上的上升。赵何勇［37］则是以麦麸、米糠等农作物副产品与蚯蚓粪、鸽子粪作为原料添加不同益生菌制成3种发酵饲料，在红罗非鱼上开展与普通饲料的养殖对比试验，结果显示3种发酵饲料养殖组在肥满度上都比基础饲料要好，特定生长率和饲料成本上各有优劣。蔡润佳［38］比较发酵饲料、普通饲料及混合饲料（50%发酵：50%普通）对吉富罗非鱼的投喂试验，魏逸峰［39］在鳙鱼养殖中开展发酵饲料部分替代基础饲料的饲养试验，郑浩然［40］在青虾“太湖2号”上也进行了发酵饲料的投喂试验，这些试验结果均表明发酵饲料投喂组在生长速度、饲料系数、成活率等指标上均表现出一定的优势。

3.3 发酵中草药作为添加剂

中草药作为添加剂在水产行业中使用，用以替代抗生素、化学药品等其他化合物，是水产行业绿色、无公害发展的重要改革。中草药种类繁杂，成分多样，但随着技术的进步，其有效成分也被逐渐熟知，包括多糖、有机酸、生物碱、氨基酸、矿物质和维生素等，其在水产上主要用法多是以复方药剂打成粉末状，拌料投喂。但是由于细胞壁的存在，养殖动物无法很好的消化吸收其中的有效成分。在这种情况下，以益生菌發酵中草药制作发酵药剂，成为新的研究热点。

发酵中草药不仅可以消化细胞壁，加速有效成分的释放，而且还会对大分子进行分解，生成多肽有利于吸收［41］。不同的发酵工艺、不同的发酵菌种得到的发酵效果也不一致。李嘉懿［42］以益生菌发酵复方中药，多糖得率为1.13%，是未发酵的2.51倍。彭英杰［43］在自然堆积腐烂的中草药提取渣中分离到1株能发酵并提高复方中草药中总黄酮的芽孢杆菌，被鉴定为贝莱斯芽孢杆菌，并优化发酵条件，结果表明总黄酮含量较发酵前提高了68.99%。

发酵中药的效果在多种养殖模式下得到印证。解旭东［44］以鳜鱼饵料鱼为媒介，通过投喂饵料鱼发酵中药的方式，应用鳜鱼养殖，结果表明实验组的肝体比优于对照组，且实验组肝脏颜色鲜红，没有出现肝脏病变，说明发酵中药可以通过饵料鱼富集进入鳜鱼体内，对肝脏起到保护作用。谢炎福［45］以四种菌发酵中草药，探索发酵工艺，并测定不同比例中药及发酵中药对嗜水气单胞菌引起的彭泽鲫出血病的防治效果，结果表明均有明显的预防和治疗效果，且发酵中药效果优于未发酵中药。复方发酵中草药在黑鲷［46］养殖中也表现出较好的效果，4‰的添加量可显著提高黑鲷的特定生长率和增重率，对免疫和抗氧化性也有提高。复方中药材发酵制剂添加至饲料中用于大口黑鲈的养殖，结果表明实验组免疫力，抗氧化能力均得到提高［47］。赵倩［48］以芽孢菌和酵母菌发酵中草药投喂鲤鱼幼鱼，并用嗜水气单胞菌进行攻毒试验，结果表明添加发酵中草药可显著降低死亡率。

4 小结

发酵工艺在水产养殖中的应用越来越广泛，也越来越得到大众的认可。以发酵豆粕、棉籽粕等植物性蛋白部分替代鱼粉的研究是研究的主要方向，具有巨大的市场前景和价值，发酵全价饲料养殖效果明显，但在工艺上存在一定差距。发酵复方中草药用于替代抗生素类药品，既可以达到预防治疗的效果，也是符合“五大行动”的重要举措。经过专家学者的大量研究，发酵工艺的不断优化，发酵这一古老技艺在水产行业应用更加广泛。

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