微生物饲料

第一节单细胞蛋白（SCP）第二节青贮饲料第三节益生菌发酵饲料第二章微生物饲料微生物饲料：微生物饲料是指微生物及通过微生物加工调制的产品。就是利用微生物的新陈代谢和繁殖，生产和调制饲料，包括单细胞蛋白饲料、菌体饲科、发酵饲料、微生物秸秆发酵饲料，以及微生物添加剂(抗生素类添加剂、真菌添加剂、酶制剂)等。1、利用微生物处理难利用的大宗饲料原料.经过微生物处理，发酵原料增加适口性，提高消化率及营养价值；或解毒、脱毒，积累有益物质等。高粗纤维的秸杆、农副产品，如青贮饲料，喂牛羊等反刍动物.包括乳酸发酵（青贮饲料），粗饲料发酵，饼粕脱毒（发酵豆粕），担子菌发酵，有毒饲料解毒等。微生物饲料的分类2、利用广泛存在的废弃物，糖类和纤维素资源来生产菌体蛋白。如饲料酵母SCP用于猪、鸡；固态法菌体蛋白，食用菌，白地霉，光合细菌和微型藻等用于水生动物。3、利用微生物及其有益产物作饲料添加剂。微生态制剂、维生素，氨基酸，酶和微生物促长剂。而药物，维生素，氨基酸和纯酶类一般不称为微生物饲料。上述三种形式很难截然分开，多半是互相结合在一起的，各有侧重而已。第一节单细胞蛋白（SingleCellProtein，SCP）概念:微生物蛋白又称单细胞蛋白（SingleCellProtein,SCP），指的是从纯培养的微生物细胞中提取的总蛋白，它可以作为人或动物蛋白的补充。狭义的SCP主要指酵母菌体蛋白，有“人造肉”之称。广义的SCP，泛指微生物菌体蛋白，用各种基质大规模培养酵母菌、霉菌、藻类和担子菌而获得的微生物细胞蛋白。2013年中国进口大豆6000余万吨，国产大豆不足1000万吨！随着世界人口的急剧增长，食物缺乏日益显著，尤其是蛋白质资源短缺。解决途径微生物转化生产蛋白质的能力远高于植物；以酵母等生产单细胞蛋白饲料；我国每年产生的各种可利用工农业副产品数量以数亿吨计，这些废渣、废液大部分未被利用而直接排放，造成了环境的严重污染和资源的浪费。寻求利用微生物将可再生性生物资源及其他廉价资源转化成饲料资源是可持续发展的内容之一。（1）蛋白质含量很高按干重计，细菌40%-80%，酵母菌40%-60%，霉菌15%-50%，藻类60%-70%，所含人体8种必需氨基酸略高于大豆蛋白质。所含维生素有B2、B6以及β胡罗卜素，麦角固醇等，因此，可视其为一种理想的蛋白质资源。1、SCP的特点单细胞生物体与传统食品的各种营养成分含量比较水分%粗蛋白%粗脂肪%可消化碳水化合物%粗纤维%灰分BP正烷酵母4.554.17.823.93.67.1BP石油酵母4.568.51.515.02.17.9ESSO细菌62-7310-15106-12纸浆酵母6.046.02.335.44.65.7螺旋藻62-682-318-20大米13.78.131.2975.50.881.06小麦13.49.61.272.80.92.1大豆11.1936.9917.7624.854.74.6（2）微生物世代短，生长快根据计算，体重为500Kg的食用牛，每天能增加0.5Kg蛋白质，在相同的时间里，在理想的生长条件下，理论上同样重量的酵母菌可产生1000Kg以上的蛋白质。（3）微生物的培养不受季节、气候和地区的限制，它的生产环境可人为控制，所以微生物蛋白易于实现工业化生产。一个年产10万吨的单细胞蛋白工厂，如以蛋白质含量为45%的酵母菌计，可相当于3.67万hm2亩土地所生产的大豆蛋白。2、单细胞蛋白的缺陷（1）核酸含量很高。人体不容易消化核酸，核酸代谢会产生大量尿酸，人体没有尿酸酶，尿酸可能导致肾结实和痛风。（2）有毒性物质存在的可能性。如微生物从培养基中吸收重金属及自身代谢产生的毒素等，因此，必须投入大量资金、人力和物力进行质量检测。（3）不容易消化。由于微生物细胞在人类消化管中消化得较慢，还有些细胞壁组分不能被消化，因此可能会使一些食用者产生消化不良或过敏症状。（4）价格较高。单细胞蛋白的生产价格较其他来源的蛋白质如鱼粉、大豆蛋白等为高，尚难与之竞争，这依赖于生产工艺的改进和生产成本的降低。选择不同微生物生产SCP时应具体分析:细菌：生长快、蛋白质含量高；但个体小、分离困难，分离的蛋白质不易消化。酵母菌：酵母蛋白质构成理想，蛋白质较细菌易于消化；且菌体大，比细菌易于分离回收。目前生产上采用酵母菌较多。丝状真菌：易于回收，质地良好。但生产速度较慢，蛋白质含量低。藻类：其纤维质的细胞壁不易被人体消化。可富集重金属，作为食品需进行加工。酵母是一类广泛用于SCP生产的菌株，其蛋白质含量高达50%以上，氨基酸组成与牛肉相近，氨基酸齐全，具多种水解酶的活性，并含丰富的B族维生素，含有促进动物生长的生物活性物质，并且酵母细胞大、易培养，产品易分离回收。应用于SCP生产的常用酵母有酿酒酵母属、汉逊酵母属、毕赤酵母属和假丝酵母属中的产朊假丝酵母、热带假丝酵母、解脂假丝酵母、扣囊拟内孢霉和白地霉等.3、酵母SCP（1）酿酒酵母（S.cerevesiae）是工业最常用菌种之一，是生产食用、药用和饲料用单细胞蛋白的常见菌株。酵母可用于制作面包和酿造酒精、啤酒、葡萄酒等蛋白质含量高、麦角质醇、维生素C、辅酶A等活性因子等含量丰富。酿酒酵母：利用葡萄糖、蔗糖为碳源。（2）假丝酵母属可以利用农副产品和碳氢化合物生产菌体蛋白产朊假丝酵母热带假丝酵母解脂假丝酵母利用造纸废液（戊糖）利用食品行业废弃物利用农副产品利用工业废弃物分解脂肪和蛋白质的能力很强利用石油生产蛋白质白地霉属丛梗孢科，地霉属。生长最适温度为30℃，最高温度为33-37℃。白地霉的菌体蛋白营养价值很高，它的生理适应性强，生长速度快，耐高渗透压，菌体中含有丰富的维生素和蛋白营养素，生产的单细胞可供食用及饲料用，也可提取核酸。它可以利用糖厂、酒厂、淀粉厂、食品厂、饮料厂、豆制品厂和制药厂的废料、废水进行发酵生产菌体蛋白。（不能高密度堆积培养。）（3）白地霉属光合细菌（PSB）不仅能进行光合作用，也能进行呼吸、发酵或固氮，随环境条件的变化而改变其获得能量的方式。光合细菌菌体蛋白含量达60%以上，并富含多种维生素，特别是维生素B族、叶酸、生物素，此外，还有辅酶Q、抗病毒物质和生长促进因子。（4）光合细菌光合细菌又分红螺菌科、着色科和绿硫菌科3科19属。用作饲料添加剂，能改善动物营养、增强抗逆性、减少病害发生、提高成活率、促进生长，并能提高能量转换率和饲料转化率，同时，也能提高产品质量、品质和经济效益。4、单细胞蛋白生产的原料20世纪80年代中期，全世界的SCP年产量已达200万t，生产SCP已为全世界所关注，地球上的不可再生的和可再生的资源都可以作为生产SCP的原料，它对于解决人类面临的粮食短缺问题有着很重要的意义。生产SCP的原料来源广泛而丰富。单细胞蛋白SCP的生产包括液体深层发酵和固态发酵法。液体深层发酵一般利用淀粉原料和食品加工及发酵、造纸的废液为原料；固态发酵生产SCP则一般利用废渣糟。4.1糖蜜原料生产酵母SCP糖蜜是甜菜制糖、甘蔗制糖的主要副产品,甜菜、甘蔗糖蜜中含有多种可利用成分,其干物质含量在80%~90%之间,其中糖类物质占50%左右,是综合利用发酵生产酵母、酒精、核苷酸等副产品的宝贵资源,而且特别适用于生产SCP。以糖蜜为原料生产SCP,一般采用酵母菌,如热带假丝酵母、酿酒酵母等。4.2从发酵废液生产单细胞蛋白酒精厂、味精厂、豆腐厂、酱油厂等每天都排出大量废液，一些废液的排放已造成严重的环境污染。仅以酒精工业为例，我国酒精年产量为400万吨，而废液量高达4.0×103万吨，约为酒精产量的10倍。如果将这些废液加以利用，每年可制造出十万吨酵母。从经济、技术和环保角度看，利用含糖质和淀粉质的废液为原料生产单细胞蛋白是近期单细胞蛋白工业的主要发展方向。从发酵废液生产单细胞蛋白造纸厂、酒精厂、味精厂、豆腐厂、酱油厂等每天都排出大量废液，一些废液的排放已造成严重的环境污染。仅以酒精工业为例，1993年我国酒精产量为150万吨，而废液量高达1.51×103万吨，约为酒精产量的10倍。如果将这些废液加以利用，每年可制造出数万吨酵母。因此，从经济、技术和环保角度看，利用含糖质和淀粉质的废液为原料生产单细胞蛋白是近期单细胞蛋白工业的主要发展方向。4.3从淀粉质原料生产单细胞蛋白淀粉类物质是一种传统原料，甘薯、木薯以及马铃薯等淀粉质原料的最大特点是产量高，但蛋白质含量很低。据估计，1hm2马铃薯转化成的单细胞蛋白可以相当于3hm2土地生产的大豆蛋白质。因此，许多国家对利用淀粉质原料生产单细胞蛋白进行了深入研究。我国目前薯类原料产量约为1.57亿吨，若能通过微生物发酵将其中的一部分淀粉转化为单细胞蛋白，将在很大程度上缓解人类蛋白食品的不足。淀粉质原料生产SCP的优点：碳水化合物转化率高；无毒性嫌疑；可采用固态发酵工艺生产。SCP生产过程是通过发酵技术，利用微生物将原料中不可利用的营养成分富集，转化成人或动物可利用的细胞生物量的过程。根据选用原料及生产菌种的不同，采用不同的生产工艺。生产工艺可分为液体发酵和固体发酵两种。5、SCP的生产工艺液体发酵工艺利用通风控温的罐式发酵法，属于深层液态发酵。优点机械化程度高产品细胞数多杂菌污染少产品质量稳定在发酵过程中可对参数进行自动化控制缺点耗能高设备投资大有工业废水污染等发酵液中干物含量低饲用高活性干酵母利用加工废水生产SCP存在的问题尽管一再呼吁利用各种有机废液生产单细胞蛋白其有原料来像广泛、取材方便、成本低廉的特点，而且还具有变废为宝使资源得以充分利用的优点，但是利用废液生产单细胞蛋白的厂家仍然屈指可数，产量不大，主要原因在于:首先设备投资大，能耗高，利用废液生产SCP规模过小；其二，虽然废液成本不高，但由于废液有机物浓度不高等多种原因，使得单细胞蛋白的成本并不低；其三，尽管通过单细胞蛋白的生产,废液BOD、COD值得到降低，但仍存在着二次废水污染，达不到国家要求的排放标准。挑战与机遇各种资源的紧缺以及环保标准要求的提高可能是SCP进一步发展的挑战与机遇。（2）固态发酵工艺•固态发酵又称固体发酵，指微生物在没有或几乎没有游离水的固态培养基上的发酵过程，培养基一般含水量为50%-60%左右，无游离水溢出，此培养基通常是“手握成团，落地能散”。固态发酵特别适宜发酵废糟，淀粉质原料等饲料的发酵，已成为生产SCP的首选。与液态法相比具有以下优点：（1）设备投资少、工艺简单、生产成本低；（2）生产过程中无废水产生，无二次污染；（3）发酵产物中活性细胞比例高；固体发酵罐1一输送带2一高位料斗3一送料小车4一曲料室5一进出料机6一料斗7一输送带8一鼓风机9一空调室10一循环风道11-室闸门固态发酵生产SCP的原料我国糟渣资源十分丰富，种类多、数量大，每年度可产生的糟渣约6000万吨，这类糟渣资源综合利用能高效地转化为营养价值高、附加值高的优质酵母白饲料并有利于资源节约型工业体系和循环经济的建立和发展。•酒糟、啤酒糟；•甘蔗渣、甜菜渣；•红薯渣、马铃薯渣•豆制品加工废渣•柠檬酸发酵渣•苹果渣、木薯渣固态发酵生产SCP的菌种选择微生物蛋白饲料的生产菌种采用多菌种组合发酵.以霉菌和酵母菌的组合发酵为多数。这是由于霉菌同化淀粉、纤维素的能力强，可将工业废渣中的淀粉和纤维素降解为酵母能利用的单糖、双糖等简单糖类物质，使酵母得以良好地生长繁殖，实现生物转化蛋白饲料的效果。第二节青贮饲料青贮饲料是指在密闭的青贮设施中，将青绿饲料经乳酸菌发酵制备出适口性好、营养物质消化率高青饲料，广泛使用于奶牛等饲养。青贮的原理：其实质是选择适宜的原料，调节原料的水分，将其切碎、压实、密封在设施（窖、壕、塔、袋）中，创造厌氧环境，通过乳酸菌的发酵，使饲料中的糖类（一般应占饲料干物质的8%～10%）转变为乳酸。当乳酸在青贮原料中积累到一定浓度时，即pH值下降到3.8~4.2时，抑制了包括乳酸菌在内的各种微生物的繁衍，从而达到长期保存饲料的目的。一、青贮目的与意义1、有效保存青绿饲料的营养成份青贮还产生了有机酸、菌