桑枝發(fā)酵飼料生產(chǎn)工藝研發(fā)進展*

黃雨晨 徐開遵 屈達才

(廣西大學農(nóng)學院，南寧 530004)

桑樹是桑科桑屬(MorusL.)落葉喬木或灌木。中國是蠶桑產(chǎn)業(yè)的發(fā)源地，擁有豐富的桑樹種質(zhì)資源，亦是目前世界上桑樹種植面積最大的國家。2019年，廣西蠶區(qū)的桑園面積占全國桑園總面積的25%[1]，已連續(xù)14年位于全國首位[2]。桑枝是蠶桑產(chǎn)業(yè)最大宗的副產(chǎn)物之一，通常1 hm2的桑園能產(chǎn)桑枝12.1 t左右[3]，僅廣西蠶區(qū)的鮮桑枝條年產(chǎn)量就可達到1 040萬t[4]。已有的研究證明桑枝作為飼料的營養(yǎng)價值極高，富含17種氨基酸、纖維素、粗蛋白及多種活性功能成分[5-6]，可滿足大多數(shù)畜禽動物的營養(yǎng)需求。此外，桑枝中含有的桑辛素、東莨菪內(nèi)酯等桑葉中相對缺少的成分可幫助禽畜更好地消化[7]。近年來，桑枝飼料在養(yǎng)殖業(yè)中的利用日趨受到重視，也具有了一定的規(guī)模，但桑枝飼料生產(chǎn)工藝種類繁多，缺乏規(guī)范性，難以提供行業(yè)性的科學指導。基于此，本文擬對桑枝飼料的發(fā)酵制作工藝研發(fā)進展進行梳理，并展望桑枝飼料發(fā)展方向和提出亟需解決的行業(yè)規(guī)范化問題，以期為桑枝飼料生產(chǎn)的規(guī)范化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供參考。

1 桑枝生物發(fā)酵飼料的種類

桑枝的飼料化利用方式多樣，可以將收獲的桑樹枝條經(jīng)粉碎后添加到禽畜飼料中，或直接將收獲的桑樹枝條喂養(yǎng)禽畜，由此拓展了傳統(tǒng)種桑養(yǎng)蠶的產(chǎn)業(yè)鏈。但目前桑枝在各類畜禽飼料中多以配料或添加物的形式應用，尚沒有研發(fā)出以桑枝為主料的飼料。因桑枝中的含糖量低于青貯標準，不能進行青貯，只能進行微貯發(fā)酵，為此聶良文[8]提出按照加工的難易程度，可將桑枝飼料分為鮮食、粗加工、微貯發(fā)酵3類，其中粗加工又可分為切碎利用、粉碎利用及制粒利用。

1.1 桑枝鮮飼料

新鮮桑枝營養(yǎng)豐富并有特殊的清香味，可與玉米、麩皮等簡單混合后直接飼喂畜牧類動物，例如牛能夠采食經(jīng)過切細的新鮮桑枝[9]。這種直接以新鮮桑枝投喂的方式操作簡單，成本低廉。但新鮮桑枝不易存儲，需進行加工才能達到使畜禽“四季有糧”的目的。此外，未經(jīng)處理的桑枝中含有大量木質(zhì)素，適口性較差，會導致禽畜對飼料的消化率降低，且如果采用過量的新鮮桑枝飼喂會造成大部分單胃動物拉稀或生長緩慢等不良影響，因而仍需對新鮮桑枝進行加工以改良其風味并增加保鮮效果[10]。

1.2 桑枝粗加工飼料

新鮮桑枝儲存困難，因此可將其粗加工成桑枝粉或桑枝顆粒。較常見的粗加工方式為粉碎，目前常用的粉碎方式有直接干燥粉碎、殺青后烘干粉碎、浸提后干燥粉碎3種方式[5]。相對特殊的飼料加工步驟則是將桑枝剝皮后壓榨，以木渣和木汁液作輔料，再與保鮮劑以及其他處理好的原料混合[11]。還可采用膨化設備將桑枝條膨化處理，使桑枝的枝條纖維變得柔軟，減少桑枝屑對動物食道的損傷，經(jīng)過膨化處理后其營養(yǎng)成分可達到一級粗飼料的標準[12]。

此外，粉碎的桑枝還可作為輔料或添加劑與其他中藥成分混合，加工成具有藥用價值的功能性飼料。其處理方法也較為簡單，可將桑枝磨粉后與其他原料混合制成飼料，也可將其與其他原料混合后煮沸過濾，然后將濾液做添加劑粗液[13]。桑枝作為輔料或添加劑多體現(xiàn)為藥用價值，用以提高禽畜的免疫力以及禽畜的肉質(zhì)風味。

1.3 桑枝微貯飼料

新鮮桑枝的含水率在75%～85%，不適合直接青貯，并且桑枝中的單寧、植物凝集素等物質(zhì)會影響非瘤胃動物的適口性甚至影響家禽的肉質(zhì)，因此新鮮桑枝最好是采取微貯飼料工藝進行加工，即采用微生物發(fā)酵加工，由此可獲得耐貯藏、適口性好、利用率高以及消除了上述不良物質(zhì)的粗飼料。

2 桑枝微貯飼料的加工工藝

已有研究表明，對桑枝微貯飼料的加工工藝大致相同，主要環(huán)節(jié)包括：(1)原料粉碎；(2)菌種復活；(3)菌液配置；(4)調(diào)節(jié)含水量；(5)封裝發(fā)酵等步驟。但是，加工工藝流程的設置有差異：顏笑天等[14]、吳世聰[15]是先將桑枝粉碎、膨化后再用菌種進行發(fā)酵；而聶良文等[16]是將菌種與原料混合后，先敞口靜置22～26 h后再密封發(fā)酵；肖正中等[17]則直接將桑枝條與碳酸鈣和硝酸銨混合、膨化后，再與發(fā)酵菌種和主料混合。加工工藝流程設置的差異對桑枝發(fā)酵效果的影響相對較小，影響發(fā)酵效果的主要因素仍是發(fā)酵菌種以及發(fā)酵條件。

2.1 菌種選擇

發(fā)酵是桑枝微貯飼料加工的核心步驟，發(fā)酵效果決定著精加工飼料的質(zhì)量，有研究表明采用多菌種發(fā)酵效果明顯優(yōu)于單菌種發(fā)酵效果[18]。在對發(fā)酵菌種的選擇上，通常采用的是秸稈發(fā)酵活桿菌[18]、乳酸菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌以及嗜熱細菌和放線菌等中低溫細菌[14-15]。鑒于自配菌種存在一定技術難度，因此目前生產(chǎn)上多采用成品菌種。黃世洋等[17]對目前我國市場上桑枝發(fā)酵使用較廣泛的幾種發(fā)酵菌種產(chǎn)品進行測試，結果發(fā)現(xiàn)使用新疆海星資環(huán)生物科技有限公司的“微貯王”菌種的發(fā)酵效果最佳，微貯發(fā)酵后桑枝飼料中的粗蛋白含量高于對照組339.31%，但中性洗滌纖維在各試驗組的含量最低；而采用加強型秸稈發(fā)酵專用劑對桑枝進行發(fā)酵后，其中的粗纖維、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維含量在各試驗組最高。

2.2 發(fā)酵條件

發(fā)酵條件因各設計方案而呈現(xiàn)多樣化，例如發(fā)酵溫度大多數(shù)研究者認為在20～30 ℃之間較合適，但也有少數(shù)研究者主張采取更高的發(fā)酵溫度，如50～60 ℃[19]。另有研究表明，利用側耳野生菌的馴化菌株PTY1進行桑枝纖維降解發(fā)酵，在32 ℃的最適溫度下可加速桑枝腐爛過程[20]；大多數(shù)乳酸菌的生長最適溫度在20～30 ℃之間[21]。關于發(fā)酵的濕度，普遍認為相對濕度應控制在70%～90%之間。對于發(fā)酵時間，大多數(shù)研究者認為應控制在10～20 d較為合適，少數(shù)研究者則認為發(fā)酵時間應控制在7～10 d或15～30 d[18]。此外，還有一些有特色的發(fā)酵條件優(yōu)化方案，如：有研究者直接利用桑枝本身含有的乳酸菌進行發(fā)酵，不額外添加菌種，或添加5%尿素以促進發(fā)酵[21，23]；還可通過添加蒸熱的酒曲、潿洲黃牛瘤胃液及硫酸亞鐵等作為發(fā)酵劑增強發(fā)酵效果[10，22]；也有直接添加酶類進行發(fā)酵的方法。綜上，桑枝飼料的發(fā)酵條件需要根據(jù)添加的菌種或使用目的來確定，目前并沒有明確統(tǒng)一的發(fā)酵標準工藝條件。

3 桑枝飼料加工生產(chǎn)存在的問題及建議

當前桑枝飼料加工工藝研究及生產(chǎn)應用均已受到業(yè)界的廣泛關注，但桑枝飼料的加工生產(chǎn)尚缺乏行業(yè)標準，雖然發(fā)酵生產(chǎn)工藝各有特色，但對發(fā)酵的菌種、配比以及發(fā)酵條件等缺乏規(guī)范的行業(yè)標準，嚴格來講這樣的生產(chǎn)方式更像是升級版的“作坊式”生產(chǎn)。受當前各種條件的限制，業(yè)內(nèi)尚未有一種適合于規(guī)模化、標準化生產(chǎn)桑枝飼料的方法被廣泛推廣應用。因此，針對飼養(yǎng)的畜禽動物種類，在兼顧營養(yǎng)均衡及經(jīng)濟效益的基礎上制定出相應的桑枝飼料加工生產(chǎn)的發(fā)酵技術規(guī)范，應是當務之急。

對于未來桑枝飼料的研發(fā)方向筆者認為有如下幾點。首先需進行一系列的加工工藝優(yōu)化研究。例如，為獲得最佳的發(fā)酵效果可針對發(fā)酵菌種的最適配比、最適溫度和濕度以及最佳發(fā)酵時長等發(fā)酵條件進行優(yōu)化試驗，探索出最優(yōu)的發(fā)酵工藝條件，為桑枝飼料的產(chǎn)業(yè)化奠定基礎。其次可針對飼養(yǎng)的畜禽動物種類及其發(fā)育階段等，進行個性化桑枝飼料配比設計，在充分利用桑枝飼料營養(yǎng)價值的同時提升畜禽動物飼養(yǎng)的經(jīng)濟效益。

此外，桑枝具有資源豐富和成本價格低廉，但運輸價格較高等特點，因而其飼料加工廠應靠近主要蠶桑產(chǎn)區(qū)建設，將本地桑枝飼料品牌化后通過電商等形式，開通與市場對接的渠道，以打造的桑枝飼料優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品形成產(chǎn)業(yè)扶貧鏈，助力鄉(xiāng)村振興。