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        發酵飼料概述及其在水產養殖中的應用

        發表時間:2024/01/22 13:28:13  作者:王勝,黃健,劉艷玲  瀏覽次數:1231  
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        當今社會隨著大眾飲食結構的轉變,水產動物產品需求量日益增加,促使水產養殖業逐漸走向規?;s化的發展道路,為了最大限度地追求生產效益,造成養殖密度和養殖頻率過高,各類化學性投入品及抗生素濫用,飼料中蛋白質水平遠遠超過動物自身的需求量,導致水體環境惡化,底質變差,疾病頻發,大量的養殖水體排放致使水體負荷濃度升高[1],引起養殖區域內環境、水質、土壤等自凈能力減弱,使水產養殖壓力越來越大,養殖成功率成了概率問題,給養殖者帶來嚴重經濟損失。隨著后抗生素時代的到來,生物發酵技術重新興起并得到廣泛關注,其中發酵飼料技術的快速發展與應用標志著飼料產業進入以“綠色、健康、高效、清潔”為主攻方向的4.0時代。與傳統飼料相比,發酵飼料具有其自身獨特優勢,不僅能調節水產動物體內的微生態平衡,促進動物健康生長,提高生產性能,降本增效,還能調控和保護水體生態環境。我國水產養殖面積巨大,發酵飼料的應用符合當前健康環保型漁業發展要求,具有廣闊的市場應用前景。

        1 發酵飼料定義

        根據蔡輝益等[2]北京生物飼料產業技術創新戰略聯盟發布的T/CSWSL 001—2018團體標準《生物飼料 產品分類》中的定義為:使用《飼料原料目錄(2013)》和《飼料添加劑品種目錄(2013)》等國家相關法規允許使用的飼料原料和微生物,通過發酵工程技術生產、含有微生物或其代謝產物的單一飼料和混合飼料,稱之為發酵飼料。

        2 發酵飼料分類

        按飼料原料組成不同,發酵飼料分為發酵單一飼料和發酵混合飼料。

        按菌種組成的不同,分為單菌種發酵飼料和多菌種發酵飼料。

        按照原料干物質的主要營養特性不同,可分為發酵蛋白飼料、發酵能量飼料和發酵粗飼料。

        發酵飼料根據生產工藝和飼料水分含量可分為固體發酵和液體發酵。固體發酵是指在幾乎沒有可以流動的水的固體基質表面上,微生物生長并產生代謝產物。液體發酵飼料是飼料與水以1∶1.5~1∶4比例混合,經過充分發酵后達到穩定狀態的飼料[3]。液體發酵飼料在國外應用廣泛,在國內因缺乏液體飼喂設備而限制了應用。國內目前以固體發酵為主。發酵工藝還可以根據不同耗氧需求,主要分為2種,一種是厭氧發酵,以接種菌種后密閉發酵的所有形式,如呼吸袋、發酵罐(桶)、地坑、噸袋式等。另一種是好氧、厭氧混合發酵,以接種菌種后,實現多輪次好氧、厭氧交替發酵過程的形式,如槽式、帶式等,這類發酵需要翻耙。

        3 發酵飼料在水產養殖業中的作用及效果

        3.1 發酵飼料在水產養殖中的作用[4]

        3.1.1 提高飼料利用率 發酵飼料中富含脂肪酶、蛋白酶等多種酶類、B族維生素、氨基酸、小肽等重要代謝產物,能降低腸道消化負擔,提高飼料消化吸收率,此外原料經過生物發酵后產生多種不飽和脂肪酸和有機酸,具有獨特發酵酸香味,能刺激水產動物食欲,適口性好,增加攝食量。

        3.1.2 改善水產動物腸道微生態平衡 發酵飼料中有益菌在代謝過程中產生有機酸,降低腸道pH值,可抑制有害菌的生長繁殖,同時生物飼料中可以產生如嗜酸菌素、溶菌酶、過氧化氫等抗菌物質,能直接殺滅或抑制病原菌;此外有益菌可以在腸道定植生長,形成優勢菌群,遏制病原菌并奪取病原菌在腸壁上的定植部位和營養物質,促進腸道微生態平衡。

        3.1.3 改善水質,凈化環境 發酵飼料能提高飼料消化率,有效減少水體中殘餌和動物糞便對水體影響,發酵飼料投喂到養殖水體后,各類有益菌可以通過氧化、氨化、硝化、反硝化以及固氮作用,快速降解水體中積累的有機物,降解后產生無機鹽等小分子物質被浮游藻類利用,水體藻類通過光合作用又為有機物的氧化分解、微生物及養殖動物提供溶解氧,從而形成一個良性生態循環,使水體菌藻趨于平衡,營造良好的水質條件。此外,水環境中的細菌會影響水生動物消化道微生物群的組成,病原微生物可通過動物攝食或呼吸進入動物體內,尤其是濾食性動物以很高的速率從水體中攝入細菌。因此,發酵飼料通過改善養殖水體中的微生物組成來增強動物健康[5]。

        3.1.4 提高水產動物免疫力 發酵飼料中有益微生物能在腸道中形成致密性菌膜群,阻止飼料中有害物質進入機體內,通過細菌本身或細胞壁成分刺激并激活宿主免疫細胞,激發吞噬細胞活力或作為免疫佐劑發揮作用。發酵飼料中的核苷酸、小肽等可以促進免疫器官發育,激發細胞和體液免疫,提高血淋巴中凝集素、抗菌肽等活性,增強機體免疫力[6]。

        3.2 發酵飼料在水產養殖中應用效果

        鐘小群[7]等研究表明,采用發酵飼料等蛋白替代5%菜粕,鯉魚餌料系數較低,腸道消化酶活性較高,且非特異性免疫機能較強,表明發酵飼料不僅可以提高魚體對飼料的利用率,還可以在一定程度上改善魚體的消化機能和免疫力。在實際生產中,使用這組飼料來飼喂鯉魚,將會在一定程度上降低飼料消耗量并改善魚體抗病力,進而降低養殖成本并改善養殖效益。許晨遠等研究發現[8],按日投喂量的5%-20%額外潑灑優質發酵飼料,各組中華絨螯蟹幼蟹的增重率和特定生長率均較對照組顯著升高(P<0.05),血淋巴中過氧化氫酶含量隨著額外潑灑發酵飼料量的增加呈現先升高后降低的趨勢,其中5%、10%和15%組較對照組顯著升高(P<0.05)。各處理組酸性磷酸酶活性高于對照組,但是差異無統計學意義(P>0.05)。各組總蛋白和球蛋白含量隨著發酵飼料額外潑灑量提高呈現先升高后降低的趨勢,但是各組間差異無統計學意義(P>0.05)。此外,額外潑灑不同比例發酵飼料,均可以提升胰蛋白酶、胃蛋白酶、谷草轉氨酶、谷丙轉氨酶活性。表明額外潑灑發酵飼料可以促進中華絨螯蟹幼蟹的生長,還可以提高其抗氧化能力、免疫機能和蛋白代謝能力。蔣國民[9]報道用生物飼料作為添加劑用于鯉魚池塘養殖、網箱養殖和甲魚的高密度室內養殖試驗,生長速度提高近30%,餌料系數降低近15%。而魚的體色接近于野生的體色。崔敏等[10]用生物飼料酵母替代飼料中約17%的魚粉可以使大菱鲆的生長、成活率、機體營養成分和免疫機能優于對照組。劉立鶴等[11]用酵母菌的生物飼料用于水產養殖,對水產動物的生長、免疫、誘食、品質,甚至對改善水產動物生活環境都有明顯作用。王熙濤[12]報道,用微生物發酵的海帶飼料來飼喂刺參,可以顯著提高其生長性能,可以促進刺參體腔液中多種非特異免疫相關酶的活性,并提高刺參抵御燦爛弧菌感染能力,可以顯著增加刺參腸道中具有降解褐藻膠能力的細菌數量,并能顯著降低潛在條件致病弧菌數量。趙朝陽等[13]報道生物飼料可促進蝦蟹免疫器官的發育,使抗病力和養殖成活率得到顯著提高,并可減少化學藥物的使用,降低水體污染,改善養殖生態環境。同時具有加快蝦蟹生長速度和改善品質的作用,生物飼料投喂后水質穩定,商品蝦蟹的養成規格大,口味也更加鮮美。徐增洪等[14]報道,通過對生物飼料和普通配合飼料養殖克氏原螯蝦的對比試驗,在主要生長和繁殖季節(5—10月)經5次抽樣測定,相對日均增重率生物飼料組均高于普通飼料組,體重增長較體長生長差異更為顯著,在性腺發育相關指標中,性腺成熟系數和相對懷卵量存在較為明顯的差異性。

        近2年生物發酵飼料在水產養殖生產實踐中得到廣泛應用,在不同養殖品種上都取得了明顯的應用效果,特別是優質發酵飼料的使用,能明顯提高動物生產性能,緩解動物亞健康,改善水體生態環境等作用顯著。如在螃蟹養殖中應用優質發酵飼料,能平衡水體菌相、藻相,對藍藻有較好的抑制作用,改善底泥,降低水體中的氨氮、亞硝酸鹽等有害物質含量,調控水體pH值,穩定水質,特別是在惡劣天氣如臺風、高溫或溫差較大時,能減少動物應激反應,顯著降低水投產品用量,平均單位面積產量提高15%~30%,提高養殖效益,同時有利于修復和保護生態環境,促進水體生物鏈的良性循環。龍蝦養殖中應用優質發酵飼料,前期蝦苗生長速度快,肥水效果好;在養殖中后期,能有效調控水體生態環境,水質穩定,腸道粗壯,整齊度好,同期對比發病率降低15%~20%,產量提高30%左右,特別是有養殖戶在種蝦苗塘使用優質發酵飼料后,蝦苗產量由150 kg/667 m2提高到300 kg/667 m2;全程按飼料投喂量的10%添加使用優質發酵飼料,蝦的活力強、體表干凈、耐運輸。在淡水魚養殖中應用優質發酵飼料,在高溫季節能明顯降低細菌性疾病發病率,同期相比,魚體增重提高20%左右,魚體色好。特別適合作為花白鰱的餌料,能在高密度養殖中實現增產增效。南美白對蝦養殖中應用優質發酵飼料,能保肝健腸,強化免疫,利于對蝦順利轉肝,苗種標粗期,成活率高,活力強,能抑制弧菌,補充有機碳源及有益菌,穩定水質,后期上料快,腸道好,提高養殖成功率,平均增產25%以上,實踐證明有養殖戶在蝦苗感染孢子蟲的情況下,不但沒有排塘,還實現了250 kg以上/667 m2的產量,能顯著降低養殖風險。

        4 發酵飼料存在問題[15-16]

        4.1 缺少規范管理體系

        國內的發酵飼料生產作為一個新興產業,目前還沒進入政府管理范圍。沒有針對生物飼料的產品標準,只能按配合飼料、單一飼料或飼料原料來制定企業標準,從而也難以突出生物飼料自身的產品特點。這樣就會導致魚龍混雜,不少企業缺乏發酵飼料核心技術,生產的發酵飼料品質參差不齊,極易出現發霉、變質等現象。

        4.2 發酵飼料評價標準不一致

        發酵飼料因含有活菌,外觀顏色及營養成分容易受到發酵時間、溫度和pH值的影響而發生變化。目前,現有的發酵飼料營養價值主要是通過飼料的標準如粗蛋白質、粗灰分、鈣、磷等來測定評判,除明確的飼料營養常規指標外,酸溶蛋白、乳酸、益生菌活菌數等有益指標和揮發性鹽基氮、霉菌和霉菌毒素等有害指標均應納入產品標準。

        4.3 發酵菌種安全檢測

        在發酵菌種生物安全方面,常見菌株來源不明、菌種退化,耐藥基因轉移、有害代謝產物、黏膜損傷、超敏反應等來自菌種的威脅不斷增加,發酵飼料生產中添加的微生物制劑,是否存在雜菌污染,產生有毒代謝產物,是否會影響動物的腸道菌群,影響動物健康,要對其進行安全性評估,建立可控的評價體系。

        4.4 發酵飼料基礎理論研究滯后

        在產品研究方面,發酵過程中小分子營養物質流失,總能下降,發酵菌種、菌劑的協同或拮抗還有待研究,產品質量標準存在爭議,產品質量和應用效果受菌種、工藝、養殖品種和飼喂模式的影響較大;在生產制備方面,存在菌種、原料的安全性、發酵工藝、發酵過程控制技術不成熟等問題;在應用技術方面,對動物營養和微生物營養的協同性和安全性認識需要提高,營養數據庫和適宜添加量尚需完善。

        5 發酵飼料的開發前景

        2016年8月,國務院發布《“十三五”國家科技創新規劃》,在“現代農業技術”中明確指出要以生物肥料、生物飼料為重點,開展相關研究,并實現產業化。2017年2月國家發改委發布《戰略性新興產業重點產品和服務指導目錄》2016版,其中生物飼料作為生物農業產業的6大重點產品之一,也將成為飼料產業供給側改革的重要突破口。2017年4月,科技部發布《“十三五”生物技術創新專項》,其中生物飼料添加劑新產品作為生物農業方向下專欄的重點任務之一,必將推動生物飼料產業的飛速發展。2018年7月農業部《農業綠色發展技術導則(2018—2030)》的主要任務中將“發酵飼料應用技術等”作為重點研發任務,特別是2020年的禁用抗生素,未來十年將會是生物飼料發展的春天。2019年9月在廣州召開的第七屆中國生物飼料科技大會上,蔡輝益研究員認為:生物飼料已基本被市場認可,市場導入階段基本完成,30%以上的飼料企業開始生產發酵飼料,或使用或銷售相關產品。據估測2019年1—8月發酵飼料比去年同期增加65%,總量已經超過2018年全年水平(不含添加劑和發酵單一原料)。其中豬用發酵飼料下降40%,禽用發酵飼料增加180%,反芻發酵飼料增加130%。集成化應用技術產品效果穩定,技術迭代能力增強,生物飼料產業鏈的核心技術逐步建立,生物發酵飼料增量顯著。亟需系統評價菌種或菌株特性,使生產工藝標準化:①提高傳統動物營養和微生物營養的協同性認識;②構建國內生物飼料學術體系保障;③建立發酵飼料基礎營養數據庫;④制定相關團體標準;⑤研究生物飼料生物學效價評價指標;⑥開展生物飼料質量安全實 施動態預警檢測,指導和推動產業健康和可持續發展。未來5年,發酵飼料和發酵原料有望占飼料總量25%以上,將在飼料禁抗、養殖減抗和動物健康高效養殖等方面發揮重要作用。

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