發酵工藝在水產飼料中的應用

逯云召 李明澤 馬林 崔寬寬 蔡超 李楠

文章編號：1006-3188（2023）05-040-05

摘要：文章簡述了發酵工藝在水產行業應用的基本情況，描述在飼料資源、飼料制作、中草藥添加劑中的應用情況。

關鍵詞：發酵工藝；發酵飼料；發酵中草藥

中圖分類號：S963.5??? 文獻標識碼：A

發酵一般是指利用微生物的發酵作用，對原材料進行處理的技術，是一項古老的技藝。在早期的生產生活中，都是對食物進行處理，利用發酵技術進行釀酒、儲存及調味品的制作，積累了豐富的生產經驗。但是早期發酵技術受限于知識及技術手段，發酵過程都是參考以往的經驗進行生產，產品的質量和數量都無法保證。隨著科技的發展，技術的進步，人民對發酵技術的掌握程度不斷加深，工藝水平也一直優化，實現了工業化的規模生產。

以發酵技術生產動物飼料、動物飼料添加劑，在農業生產中已得到廣泛應用，其中豬料、禽料、反芻料等已開展廣泛的研究，并取得顯著效果。水產養殖是農業的一個重要分支，近些年以發酵技術開展的魚類飼料及添加劑的研究也取得廣泛成果，尤其是農業部開展的“五大行動”特別指出要“水產養殖用藥減量、配合飼料替代幼雜魚”，為發酵技術的研究提供有利的政策保障。發酵技術經過近些年研究，已經形成較完善的工藝體系，在水產養殖中應用也取得豐富的科研成果及較好使用效果。

1 發酵工藝

發酵過程根據發酵基質不同一般分為固態發酵和液態發酵［1］。固態發酵指的是在有一定濕度的固體培養基上接種一種或多種菌種進行發酵的過程，固體發酵具有投資少，固體培養基來源廣泛，處理方便，生產效率高的特點。液態發酵指的是在液態環境中，添加培養基及菌種，進行的一種發酵過程。液態發酵的優勢是發酵條件易于控制，在液態環境中發酵均勻，發酵效率高。在水產養殖生產過程中，受限于水產飼料投喂方式，一般多用固態發酵。發酵過程中影響較大的因素有含水量、溫度、含氧量、ph值、發酵時間等［2］。

2 發酵菌種

益生菌種類繁多，功效也各自不同，在水產應用中可以用作水質改良劑、飼料添加劑、發酵飼料等。在水產飼料發酵工藝中常用的益生菌包括：酵母菌、芽孢桿菌、乳酸菌、光合細菌和曲霉菌等。不同的菌種有不同的功用，在生產中可以根據需要選擇的使用一種或多種菌種進行發酵。與單一菌種相比，復合菌種的發酵效果明顯優于單一菌種。如霉菌、酵母菌和乳酸菌的復合，充分發揮各個菌種的優勢，其中霉菌具有較強的分解淀粉、纖維素的能力，可以將淀粉和纖維素充分降解為簡單糖類直接供給酵母菌和乳酸菌使用，酵母菌和乳酸菌在此環境下的性能發揮更加出色，提高產出物的蛋白質含量，營養功能也更加豐富，在這個條件下，一種細菌發酵的產物促進另外細菌的生產，一方面對底物的分解更加徹底，另一方面提高了發酵率［3］。

3 發酵技術在水產養殖中的應用

3.1 發酵產物作為飼料資源

魚粉是水產飼料中重要的蛋白源，但是近些年由于魚粉的稀缺造成價格不斷上漲，急需尋求魚粉的替代品。以發酵工藝對植物性蛋白源進行預處理，作為魚粉的替代品，是目前發酵原材料方向研究的熱點。

植物性蛋白源主要有豆粕、棉籽粉和菜籽粕，其產量大、價格低、蛋白含量高，可以作為魚粉的替代物。但是由于植物性原料普遍存在抗營養因子，養殖品種對這些植物性蛋白消化吸收利用率低，且還可能因為抗原反應而造成養殖動物的損傷。經過復合菌群的發酵，降低抗營養因子的含量，同時在發酵過程中，大分子蛋白被降解為多肽等易于吸收的形態，可有效提高原材料利用率［4-5］。豆粕是魚粉替代蛋白的主要選擇，針對豆粕發酵的研究也較多，如曲霉可降解植酸，乳酸菌可降低脲酶抑制劑和棉籽糖含量，復合菌群產生的效果則更加顯著，纖維含量、抗原蛋白都可得到有效降解［6-7］。李瑩［8］比較了幾種豆粕與發酵豆粕的營養成分，結果顯示，發酵過程有效的降低了抗營養因子的含量，提高了蛋白和氨基酸的含量。發酵可以促進小肽和風味物質的增加，使得制成的飼料更具風味，提高誘食效果。多項研究表明［9-10］，豆粕經芽孢桿菌發酵后，抗氧化活性提高，多肽增加。棉籽粉是棉籽經過榨油后的副產物，也具有較高的蛋白含量，如果能部分替代飼料中的魚粉，也將具有巨大的市場價值。棉籽粉中抗營養因子主要有棉酚、單寧和環丙烯脂肪酸，其中棉酚的危害最大。而經微生物發酵后的棉籽粉，則可全部或部分替代豆粕及魚粉。聶宇燕［11］用篩選的菌株對棉籽餅進行發酵后，經過投喂試驗，發現對生產性能無影響，可完全替代豆粕。王冬梅［12］以EM發酵棉籽粕，4 d時棉酚含量已降低至國家標準的50%，與此同時，發酵過程還提高了粗蛋白、氨基酸等營養成分的含量。

以發酵產物代替魚粉制作飼料，應用于水產養殖動物，是魚粉替代研究的主要方向。豆粕經乳酸菌和酵母菌混合發酵后可提高鯽魚［13］肌肉品質，改善腸道與肝臟健康狀況。以發酵豆粕替代魚粉投喂黃河鯉魚［14］，結果表明替代量在10～30%之間時，可促進黃河鯉魚的生長，增強腸道消化酶活力。發酵豆粕可替代大菱鲆飼料中45%的魚粉而不會對魚的生長造成影響［15］，此外，發酵豆粕替代魚粉在大口黑鱸［16］、牛蛙［17］對蝦［18-20］等水產經濟品種的研究中，均發現發酵豆粕可部分替代魚粉且還會對養殖品種的生長起促進作用，不同的養殖品種替代水平有所差異。張秀敏［21］和金紅春［22］分別探討以不同微生物對棉籽粕發酵解毒的工藝，結果表明，通過發酵，棉籽粕中的游離棉酚含量得到有效降解，粗蛋白、游離氨基酸含量提高顯著。張秀敏［21］在鯽魚飼料中以發酵棉籽粕部分替代豆粕進行養殖試驗，結果表明，發酵棉籽粕提高營養物質的消化吸收率，降低養殖水體中氨氮和亞硝酸鹽的含量，發酵棉籽粕替代率為11%。金紅春［22］則以棉籽粕和魚粉作為蛋白源，比較未發酵棉籽粕和發酵棉籽粕對青魚生長的影響，結果表明，發酵棉籽粕組的青魚存活率、增重率顯著高于未發酵組，餌料系數、肝臟和血清中的谷草轉氨酶顯著低于未發酵組（P<0.05）。發酵棉籽粕在卵形鯧鲹［23］替代魚粉的試驗中發現，發酵棉籽粕高水平替代魚粉會影響卵形鯧鲹的腸道菌群組成，表現為有益菌豐度下降、有害菌豐度上升，從而影響了腸道菌群功能，適宜替代水平為25%。在其他養殖品種的魚粉替代實驗中，紅鯛［24］替代水平為56.25%，亞洲鱸［25］的替代水平為50%，黑鯛［26］替代水平為16%，中華絨螯蟹［27］不超過40%，表明了棉籽粕替代魚粉的可行性。

3.2 發酵產物作為飼料直接投喂

對原材料或全價飼料添加復合益生菌，在適當的條件下進行發酵，制成的產品即為發酵全價飼料。發酵全價飼料在畜牧業中研究較多，如以益生菌發酵的全價飼料可提高肉豬、奶牛和禽類的飼料利用率，有效提高養殖動物生長［27-30］。發酵全價飼料在生產中，可對飼料先發酵再制粒，也可先制粒再發酵［31］。但是不論哪種制作工藝，都存在一定的缺陷。先發酵后制粒，就要求在制粒過程中只能使用冷制粒技術，該技術不會因為制粒過程中的高溫對飼料中益生菌造成滅殺，但是生產成本高，生產效率低。先制粒后發酵，則會因為對飼料的二次處理而造成飼料的損失，且發酵工藝不易控制，發酵后的飼料在儲藏過程中容易發生霉變。張亞蘭等［32］用乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢桿菌按照3%：2%：1%的比例聯合發酵全價飼料，以飼料中乳酸產量為評價因素，測得最佳發酵工藝為：發酵時間3 d，發酵溫度35℃，料水比1：0.8，PH6.5。烏蘭等［33］枯草芽孢桿菌與釀酒酵母（接種比例為3：7）聯合發酵鯉魚幼魚粉狀配合飼料，以發酵產物中真蛋白含量為標準，得出試驗條件下最佳發酵條件為：接種量5.00%、水分含量50.0%、發酵時間48 h、發酵溫度34℃。姜燕［34］以釀酒酵母、產朊假絲酵母、枯草芽孢桿菌和白地霉四種菌株為發酵菌，對刺參飼料進行發酵，通過發酵效果的對比研究，發現釀酒酵母為發酵的最佳菌種，并進一步探討了釀酒酵母發酵刺參飼料的工藝參數。

在水產行業，益生菌一般被用作水質調節的作用，發酵全價飼料的使用經過專家學者驗證后逐漸得到普及。張來榮［35］以克氏原螯蝦為研究對蝦，用微生物對全價飼料進行發酵處理，經60 d生長試驗，結果表明發酵飼料可有效提高克氏原螯蝦腸道的消化酶活力，提高腸道有益菌屬的比例，增強菌群的豐富度和多樣性，促進蝦的生長。陳啟亮等［36］以枯草芽孢桿菌發酵基礎飼料制成發酵飼料，并在斑點叉尾鮰上開展發酵飼料部分替代基礎飼料的養殖試驗，結果表明，發酵飼料替代組在終末體質量、體質量增加率、特定生長率和蛋白質效率均有統計學意義上的上升。趙何勇［37］則是以麥麩、米糠等農作物副產品與蚯蚓糞、鴿子糞作為原料添加不同益生菌制成3種發酵飼料，在紅羅非魚上開展與普通飼料的養殖對比試驗，結果顯示3種發酵飼料養殖組在肥滿度上都比基礎飼料要好，特定生長率和飼料成本上各有優劣。蔡潤佳［38］比較發酵飼料、普通飼料及混合飼料（50%發酵：50%普通）對吉富羅非魚的投喂試驗，魏逸峰［39］在鳙魚養殖中開展發酵飼料部分替代基礎飼料的飼養試驗，鄭浩然［40］在青蝦“太湖2號”上也進行了發酵飼料的投喂試驗，這些試驗結果均表明發酵飼料投喂組在生長速度、飼料系數、成活率等指標上均表現出一定的優勢。

3.3 發酵中草藥作為添加劑

中草藥作為添加劑在水產行業中使用，用以替代抗生素、化學藥品等其他化合物，是水產行業綠色、無公害發展的重要改革。中草藥種類繁雜，成分多樣，但隨著技術的進步，其有效成分也被逐漸熟知，包括多糖、有機酸、生物堿、氨基酸、礦物質和維生素等，其在水產上主要用法多是以復方藥劑打成粉末狀，拌料投喂。但是由于細胞壁的存在，養殖動物無法很好的消化吸收其中的有效成分。在這種情況下，以益生菌發酵中草藥制作發酵藥劑，成為新的研究熱點。

發酵中草藥不僅可以消化細胞壁，加速有效成分的釋放，而且還會對大分子進行分解，生成多肽有利于吸收［41］。不同的發酵工藝、不同的發酵菌種得到的發酵效果也不一致。李嘉懿［42］以益生菌發酵復方中藥，多糖得率為1.13%，是未發酵的2.51倍。彭英杰［43］在自然堆積腐爛的中草藥提取渣中分離到1株能發酵并提高復方中草藥中總黃酮的芽孢桿菌，被鑒定為貝萊斯芽孢桿菌，并優化發酵條件，結果表明總黃酮含量較發酵前提高了68.99%。

發酵中藥的效果在多種養殖模式下得到印證。解旭東［44］以鱖魚餌料魚為媒介，通過投喂餌料魚發酵中藥的方式，應用鱖魚養殖，結果表明實驗組的肝體比優于對照組，且實驗組肝臟顏色鮮紅，沒有出現肝臟病變，說明發酵中藥可以通過餌料魚富集進入鱖魚體內，對肝臟起到保護作用。謝炎福［45］以四種菌發酵中草藥，探索發酵工藝，并測定不同比例中藥及發酵中藥對嗜水氣單胞菌引起的彭澤鯽出血病的防治效果，結果表明均有明顯的預防和治療效果，且發酵中藥效果優于未發酵中藥。復方發酵中草藥在黑鯛［46］養殖中也表現出較好的效果，4‰的添加量可顯著提高黑鯛的特定生長率和增重率，對免疫和抗氧化性也有提高。復方中藥材發酵制劑添加至飼料中用于大口黑鱸的養殖，結果表明實驗組免疫力，抗氧化能力均得到提高［47］。趙倩［48］以芽孢菌和酵母菌發酵中草藥投喂鯉魚幼魚，并用嗜水氣單胞菌進行攻毒試驗，結果表明添加發酵中草藥可顯著降低死亡率。

4 小結

發酵工藝在水產養殖中的應用越來越廣泛，也越來越得到大眾的認可。以發酵豆粕、棉籽粕等植物性蛋白部分替代魚粉的研究是研究的主要方向，具有巨大的市場前景和價值，發酵全價飼料養殖效果明顯，但在工藝上存在一定差距。發酵復方中草藥用于替代抗生素類藥品，既可以達到預防治療的效果，也是符合“五大行動”的重要舉措。經過專家學者的大量研究，發酵工藝的不斷優化，發酵這一古老技藝在水產行業應用更加廣泛。

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