微生物发酵的基础知识

微生物发酵的基础知识

微生物发酵的基础知识

微生物是指那些单个个体非常微小，肉眼看不到的（微生物生长堆积成的菌落则可以看到，如霉菌菌丝），需要借助于显微镜才能看到的微小生物体。这里我们介绍饲料发酵中所用到的微生物菌种和发酵的相关基础知识。

发酵饲料中常用的微生物主要有：细菌（如乳酸菌、芽孢杆菌等）、酵母菌、丝状真菌、放线菌等。绝大多数细菌的直径大小在0.5~5微米之间。可根据形状分为三类，即：球菌、杆菌和螺旋菌（包括弧形菌），它们需要在光学显微镜下用油镜放大至少5000倍才能看得清楚。所以，一般的普通光学显微镜是看不到的，需要使用电子显微镜，或借助于染色技术（如结晶紫染色切片），或使用油镜。

发酵饲料中使用比较多的菌种是乳酸菌、干酪乳杆菌；植物乳杆菌；粪链球菌；屎链球菌；乳酸片球菌；枯草芽孢杆菌；纳豆芽孢杆菌；嗜酸乳杆菌；乳链球菌；戊糖片球菌、两歧双歧杆菌、地衣芽孢杆菌；沼泽红假单胞菌（光合细菌）。这些有益细菌在发酵饲料中所起的作用：主要是动物肠道有益菌的作用，及发酵糟渣中抑制有害细菌等作用，改善饲料和糟渣的消化吸收率和适口性，并可长期保存糟渣等。

酵母菌的大小则在1～5微米宽,5～30微米长。一般呈卵圆形、球形、圆柱形,有些酵母菌的亲代与子代细胞互相连接,形似菌丝,称为假菌丝（如产朊假丝酵母菌，扣囊拟内孢霉酵母菌等都有假菌丝）。可见，酵母菌的大小是细菌的5～10倍以上，只需要在500倍左右的普通光学显微镜下就可以看到酵母菌或丝状真菌，如果想看到细菌，则必须使用高倍显微镜如1600倍以上的显微镜视野，同时再使用油镜为宜。

常用发酵饲料中的酵母菌有产朊假丝酵母、啤酒酵母等。酵母菌在动物肠道中的作用（指微生态平衡和抑制有害细菌等方面）不如细菌，酵母菌起的主要作用还是营养上的作用，酵母菌含有丰富的B族维生素，几乎可以产生所有的B族维生素，并且酵母中的B族维生素一般都以磷酸酯类形式存在，故很易被动物吸收利用，是B族维生素的绝对载体，尤其是B12 和B6，这两种B族维生素是普通植物饲料中极为少见的维生素品种，所以很重要，在无鱼粉配方中，使用少量的酵母菌，可以明显提高饲料的转化率和饲料报酬。

维生素B12（也叫钴胺素 氰钴胺），主要功能防治恶性贫血，促进幼小动物的生长发育和食欲，促进机体的新陈代谢作用。维生素B6（也叫：吡哆素），几乎在任何可知的动植物中存在极少，只有酵母菌中含量非常丰富。B6为动物体内辅酶的组成成分，参与多种代谢反应，尤其是和氨基酸代谢有密切关系。维生素B6长期缺乏会导致皮肤、中枢神经系统和造血机构的损害。动物缺乏维生素B6的症状为皮炎、痉挛、贫血和饲料利用率低下等。

酵母菌中含有的其他B族维生素中的生物素（维生素B7，也叫维生素H），也比较重要，虽然生物素广泛存在于各种蛋白质饲料和青绿植物中，但近年来还是在养鸡业中不断得到重视，因为生物素较容易在集约化养鸡场中缺乏，一旦鸡缺乏生物素，则雏鸡生长缓慢、羽毛干燥、变脆、易患皮炎或骨短粗症、喙及趾部皮炎。种禽的蛋孵化率降低，胚胎发育过程中出现骨畸形。毛皮动物可能患湿疹、角化过度症（脱毛症）以及搔痒病，影响毛皮质量。对雄性动物可能出现被称为“湿腹”的症状。同时，在毛皮动物饲养中，生物素对毛皮的质量起到至关重要的作用。这也是为什么喂了发酵饲料的动物，皮毛非常好的原因之一。

至于酵母菌中含有的其他B族维生素如硫胺素（B1），核黄素（B2），尼克酸或叫烟酰胺（B3），氨基嘌呤（B4），叶酸等，则一般饲料中含量都比较丰富，但仍然以酵母菌中的含量最为丰富。酵母中还含有谷类食品中缺乏的麦甾醇120mg/kg左右，它是维生素D的前体，促进动物骨骼发育。

酵母菌比较容易与金属离子结合，促进它们的利用效率，这一点在发酵糟渣中可以缓解特殊糟渣中的有害金属离子的毒性，另一方面，酵母菌是微量元素的有效载体和有机结合体，酵母菌结合的元素（如富锌酵母、富硒酵母、富铬酵母、富铁酵母）都具体副作用小，效率高的特点。酵母菌本身也是一种促进消化的物质如酵母片等，也是促进羽毛皮肤生长的好东西。

放线菌和丝状真菌在饲料发酵中使用较少，因为它们都是好氧菌，在好氧的条件下才能有生长优势，而饲料发酵常用的发酵方式都是厌氧发酵方式，所以，这两类菌使用较少。

我们使用的益富源粗饲料发酵剂和秸秆降解剂中都含有发酵力极强的细菌和酵母菌，用它们所发酵的糟渣中也含有丰富的细菌和酵母菌，举例说明：使用益富源粗饲料发酵剂制作的保健液中，就含有有益细菌3～6亿/亳升，含有酵母菌4～7亿个/毫升。

有益细菌和酵母对猪等动物的作用机理有如下几点：

① 迅速造成肠道内的厌氧环境，从而抑制有害细菌繁殖生长，并促进消化吸收。

② 迅速酸化肠道，从本质上抑杀有害细菌，同时维护肠道内的微生态平衡，增加饲料的消化吸收率，增强抵抗疾病的能力。

③ 竞争性地与有害细菌争夺小肠绒毛上的附着点，从而抑制了有害细菌和病原菌的附着点，使小肠微生态中保持有益菌的绝对优势。

④ 增强免疫力，由于有益细菌在诱发动物产生抗体上有着相似的地方，但有益细菌不会使动物发病，又能常激发动物产生抗体，所以，也就锻炼和提高了动物的免疫抗病能力。

⑤ 有益细菌本身在动物肠道中进行新陈代谢时，会产生较多的维生素（A、D、E、K、C、B1、B2、B6、泛酸、烟酸、生物素、肌醇和叶酸等）、氨基酸、有机酸、消化酶等，并合成菌体蛋白，这些东西本身是营养物质，能增中动物的生长速度，提高营养供给。

⑥ 防止有害物质的产生，由于上述说的微生物制剂可以提高饲料的消化吸收率，所以也就减少了消化道中氨味的产生，和防止的其他腐败物质的产生，研究表明：喂了微生物制剂后可以减少肠道内容物、粪便、门静脉中的氨含量及肠内容中的对甲酚、吲哚、3-甲基吲哚等腐败物质的含量，同时缓解粪便臭味、净化畜禽舍环境，另外，直接喂微生物有益菌，可以在肠道内生长形成致密的膜菌群，形成生物菌屏障，阻止有害物质和废物的吸收。

上述的有益细菌和酵母菌在发酵各种糟渣的时候，也会产生在动物肠道中类似的作用，抑制或杀死糟渣中的有害细菌，创造出一个有利于有益细菌的健康环境，同时也就改善了糟渣的营养状况和卫生状况。

关于对数生长期发酵料产热的问题：伴随对数生长期旺盛的生长过程，发酵物料也产生了大量热量，物料温度开始上升，一般可以升到30～50度，具体温度上升到多少，这与物料的性质（如是否疏松物料，含能量多少，是否有粘性等有关）有关，特别是与物料疏松度有关，如果物料比较疏松，里面含有大量的空气，如秸秆占有一定比例的物料，则由于有氧气的参与发酵，产热就比较多，温度就比较高，但我们发酵糟渣的目的是为了喂猪鸡等动物，所以，不希望有太高的温度，以利于尽量保存物料中的能量，如消化能代谢能，保证能量不被损耗，又能有充足的发酵过程，这又是益富源粗饲料发酵剂的一个独到之处，原因在于益富源粗饲料发酵剂中含有丰富的酶的类底物酶诱导物，以及非常高的微生物细胞含量，以保证有益微生物一开始就在物料中占优势地位，而不需要太多的能量来繁殖微生物，或者说没有必要再繁殖增殖微生物数量，产品中已经含有非常多的有效活细胞了；（这里要指出的是，传统的发酵剂或菌曲，由于本身含菌量小，所以，开始时，需要进行适当的好氧发酵来繁殖增加发酵剂的菌种细胞数量，以至于物料开始发热量非常的大，物料能量损耗也大，对于养殖动物来讲，这其实是一种损失。我们的养殖户也千万不要以为，发酵不升温就不好，其实以喂动物为目的的发酵糟渣，没有必要，也不应该产生大量的热量，温度不需要很高，20～40度内发酵都很好。

有害细菌在温度的作用和酸性环境下，以及有益细菌如乳酸菌产生的生物抗菌素如乳酸链球菌素、过氧化氢、嗜酸菌素等作用下，大量有害细菌死亡或全部死亡。有益细菌在这个环境中相对耐受高温的影响，而大量保存下来。这也就是发酵杀死有害细菌的机制，而且只有经过了发酵这一过程，才能把难以杀灭的有害细菌的芽孢杀死，肯定会有人认为，有害细菌的芽孢在121度，一公斤大气压下，保持1个小时，都杀不死，凭什么，你发酵一下就死亡了呢？道理就在这里了，因为我们杀死的不是有害细菌的芽孢体，而是有害细菌的营养体，在糟渣中，尤其是鸡粪中，存在大量的有害细菌的芽孢体，它们是很难杀灭的，如上所述121度温度也耐何不了它，但在发酵中，这些有害细菌的芽孢先是萌发，生成营养体，而营养体是最不耐高温的，也不耐乳酸（乳酸也是一种有效的杀菌剂），也不耐生物杀菌素的，在60度就大量死亡了，何况是在有益细菌营造的一个厌氧，和乳酸酸性，及含大量生物抗生素的环境中，加上生物抗菌素的作用呢？所以，这样一个先萌发，后杀死的过程，其实也就是“间歇式巴斯德低温灭菌法”的原理，即低温长时间灭菌法，在50～80度温度下，这个过程可能会持续1～4小时不等。

达到发酵旺盛期，和产热高峰期的时间，不同的物料时间不一样，如发酵鸡粪需要三四天以后才会达到高温期，发酵豆渣，木薯渣等可能只在两天内发生，发酵秸秆则时间更长一些（如果只是直接用粗饲料降解剂来分解秸秆，则只要一天内就可以喂养，加上秸秆并不存在大量有害细菌，所以不必等高温期来到就可喂养了），发酵棉菜粕大约在三天左右。温度在24度以上时，一天内可以制作完成。

当然，这个过程不可能全部杀死有害细菌，可能会残存部分有害细菌，但实践证明，这也是在可控制的范围内，或对动物无害化的范围内，经过多例喂养试验，并没有发现动物感染细菌性疾病的例子，如广东惠州等发酵潲水养猪的，其喂养的猪只，甚至比喂全价饲料的猪还健康好看。

需要补充一点的是：发酵鸡粪中，由于鸡粪中有害细菌比较复杂，数量也比较多，所以建议在密封发酵四五天以后，再次把所有的物料进行翻耙一次，目的是增加物料中的氧气，然后，再次密封起来进行发酵，让物料再次进入第二个对数生长期，产生第二次的高温期，以期望全部杀死鸡粪中的有害细菌，这样做效果要好很多。

这一过程中微生物的生理特点是：不断地分解发酵物料，胞外酶分泌旺盛，但是，在自然条件下，微生物分泌胞外酶的特点是由易到难的，也就是说，物料中如果有微生物“最喜欢吃的食物”如葡萄糖、氨基酸等，则它就不分泌胞外酶，直接利用这些小分子有机营养物质，如果物料中的能量物质中有淀粉、和粗纤维，则它肯定是最先吃最好吃的淀粉，则选择分泌淀粉酶，而不是纤维素酶，这样就造成如果是处理秸秆物料的话，发酵的时间会要很长才能达分解的目的，所以，对于纤维素酶、非淀粉多糖酶类等，我们则在粗饲料降解剂产品中直接添加了专业的外源性的纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、甘露聚糖酶、戍聚糖酶等，以弥补这个不足这处，所以，即使处理粗纤维含量很高的秸秆类物料，也能迅速完成降解发酵过程。