畜牧微生物学第八章饲料微生物.ppt

第八章 饲料微生物,改善饲料的适口性和营养价值青贮饲料中的乳酸菌,饲料败坏，降低营养价值腐败性微生物,侵害饲料作物或使种子丧失发芽力饲料作物减产，毒素中毒,营养价值高的微生物微生物蛋白饲料,第一节 饲料中的微生物,第二节 粗饲料的加工与微生物的活动,第三节 青贮饲料的微生物,第四节 单细胞蛋白质饲料,第五节 饲料添加剂的微生物,第六节 微生物与饲料中毒,第一节 饲料中的微生物,一、植物体表的微生物及其来源 植物体表包括植物根系表面和植物地上茎叶表面两部分。 根际存在着很多微生物群，其中细菌中的99属于不形成芽孢的细菌，包括草生假单胞菌、荧光假单胞菌，还有能进行乳酸发酵的细菌，其中以异型乳酸发酵菌为主。真菌的数量也很多，主要有青霉菌、木霉菌、镰刀菌等。植物根际微生物群与植物形成互生或共生的关系。,植物地上部分(茎和叶等)也存在很多微生物，称为附生微生物。它们主要来源于土壤、根际和空气尘埃等，其中包括氨化细菌、乳酸菌、丁酸菌、大肠杆菌、硝化细菌、反硝化细菌、霉菌、酵母菌和芽孢杆菌等。 健康植物通常能产生杀菌素并具有表皮屏障作用，因此其表面的附生微生物的生长受到限制。,第一节 饲料中的微生物,第一节 饲料中的微生物,二、动物性饲料的微生物及其来源 动物性饲料富含蛋白质，且加工过程常需一定时间，因此，其中的微生物能有时间大量生长和繁殖。 在这类饲料成品中，微生物的种类和数量常很多其中特别富含腐败性细菌，常见的包括葡萄球菌、链球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、变形杆菌、需氧性芽孢杆菌和厌氧性梭菌等，另外还有多种霉菌。 动物性饲料一般都作干制或盐渍以利于贮存，这样微生物因缺乏可利用的水分而不能活动，但一旦遇湿或水，其中的微生物即可迅速生长和繁殖，引起饲料发霉变质，因此，在保藏和使用时应该注意。,饲草贮存选择 Options for Stored Forages,干草-多年生或一年生 Hay - Perennials or annuals 青贮饲料-多年生或一年生 Silage - Perennials or Annuals Both store forage in a form that will not spoil 两者都是贮藏牧草防止其变质的形式,饲草贮存的损失 Stored Forage Losses 刈割损失Harvest Losses 贮存损失Storage Losses 饲喂损失Feeding Losses,干草 Hay 多年生=年成本低 Perennials = Lower Annual Costs 较高的田间及饲喂损耗 Higher field and feeding wastage 低设备花费 Lower Equipment Costs 易于装运 Easily transported 第一次刈割后放牧利用再生草也是一个选择 Grazing regrowth after first cut is an option,青贮 Silage 多年生或一年生 Perennials or Annuals 受天气影响小 Less Weather Dependent 低的田间及饲喂损耗 Lower field and feeding wastage 高设备成本 Higher Equipment Costs 装运费用高且运输过程中腐变的可能性大 Costly to transport and more susceptible to spoilage in transport,第二节 粗饲料的加工与微生物的活动,一、干草的调制与微生物的活动 饲草在干制过程中都有一定的养分 损失。适当干制的干草仍保持一定的青 绿颜色，所以也称青干草。制备良好的干草能有效地保存青绿饲料的营养成分，是一种较高质量的粗饲料。 在我国普遍采用自然干燥法调制干草，也即田间自然晒制法。该法在于制过程中，常受气候和环境的影响。 有条件的地区使用机械强力通风的人工干燥法，使饲草的水分迅速降低。 畜牧业发达的国家都通过人工干燥法 大量制备优质的干草。我国一些有条件的 牧区和集约化经营牧场也可采用该法生产 品质优良的干草。,Options to determine moisture 测定水分含量的方法 Electronic moisture meters need to be used properly - test wet stems 需要正确使用电子水分测量 仪器测量草茎部分湿度 Micro Wave takes longer but more accurate 微波测量仪器花时间较长， 但精确度高 Hand method - “stems crack”人工测量弄碎草 茎观察,One has to wonder - how do you judge hay? Feed it to a cow and see which one they like the best, or eat it yourself?,第二节 粗饲料的加工与微生物的活动,一、干草的调制与微生物的活动 干草贮存时要防止过度发酵和自燃。一般而言，合格的干草要求含水量低于17，这样便于贮存。 在干草堆贮过程中 要控制含水量，当温度 上升到65以上时，应 立即穿堆降温或倒堆散 热。,SAFE STORAGE安全存储,第二节 粗饲料的加工与微生物的活动,二、秸秆饲料的微生物学处理 秸秆含有大量的有机物，其中粗 蛋白和粗脂肪含量少，而粗纤维含量 较高，因此粗纤维的利用率是决定秸 秆营养价值的主要因素。 粗纤维包括纤维素、半纤维素和木质素，三者交织在一起形成植物细胞壁。纤维素和半纤维素能被反刍家畜消化利用，而木质素是限制秸秆利用率的主要因素。 微生物学处理就是通过微生物发酵破坏秸秆饲料的植物细胞壁，从而提高秸秆饲料的营养价值，这在理论上具有很好的应用前景，关键问题是要找到合适的微生物。这种微生物应该是既能分解植物细胞壁或木质素，使有饲用价值的纤维素和半纤维素暴露出来被动物利用，但又不能消耗这些物质及其他可被动物消化利用的养分。,第三节 青贮饲料的微生物,青贮饲料是指青玉米秆、牧草等青绿饲料经切碎、填入、压实在青贮塔或窖中，密封，在密封条件下，经过微生物发酵作用而调制成的一种多汁、耐贮存、质量基本不变的饲料。这种调制饲料的方法称青贮。,青贮原理 在密闭的环境中通过微生物的厌氧发酵作用，使饲料的pH下降，抑制所有微生物的活动，从而保存饲料。,创造条件促使乳酸菌大量繁殖,圆捆青贮 Round Bale Silage,第三节 青贮饲料的微生物,一、青贮过程中的微生物： 乳酸菌 丁酸菌 腐败菌 醋酸菌 酵母菌 霉菌,乳酸菌：厌氧菌，少量为微需氧菌 分解碳水化合物，不分解蛋白质 碳水化合物 乳酸 好热性： 好温性： 最重要的是乳酸链球菌，乳酸杆菌。,第三节 青贮饲料的微生物,乳酸菌在发酵后产生乳酸 作用：为乳酸菌自身的生长繁殖创造条件； 其他微生物死亡（腐败菌、酪酸菌等） 当乳酸大量产生后，酸度增加，乳酸菌的生长被抑制。,第三节 青贮饲料的微生物,丁酸菌：厌氧菌，不耐酸 葡萄糖、乳酸 丁酸+CO2+H2 蛋白质 挥发性脂肪酸,挥发性臭味,使饲料发臭变黏,第三节 青贮饲料的微生物,腐败菌：好氧菌、厌氧菌、兼性厌氧菌 不耐酸 主要在青贮的开始阶段生长。,第三节 青贮饲料的微生物,醋酸菌：好氧菌 乙醇 醋酸 在青贮的早期发挥作用 好处：降低pH值，帮助厌氧环境的形成 坏处：产生过多时，因其具有刺鼻气味，影响适口性和饲料品质,第三节 青贮饲料的微生物,二、发酵过程Fermentation Process,Phase 1: production of C02, water and heat - lasts until all air is used up Phase 2: initial production of Acetic & Lactic acid by bacteria (24-72 hours) Phase 3: rapid increase in Lactic acid bacteria, stops when pH is low enough to limit bacteria growth - can last for several weeks Phase 4: Stable phase where pH has dropped to 4.5 or lower - silage can be kept for long periods provided air tight. Phase 5: Feed out phase - introduction of air can result in secondary fermentation,氧化阶段 Oxygen Phase,发酵阶段 Fermentation,平稳阶段 Stable,pH 6.0,pH 3.8 - 5.0,Lactic acid Bacteria,Phase 1: (aerobic): production of C02, water and heat lasts until all air is used up 第一阶段：产生CO2，水，热量直到用完所有空气,pH 6.0,pH 3.8 - 5.0,Lactic acid Bacteria,(Total ensiling time 14-21 days),Phase 2: initial production of Acetic & Lactic acid by bacteria (24-72 hours) 第二阶段：细菌开始产生乙酸和乳酸（2472小时）,pH 6.0,pH 3.8 - 5.0,Lactic acid Bacteria,(Total ensiling time 14-21 days),Phase 3: rapid increase in Lactic acid bacteria, stops when pH is low enough to limit bacteria growth - can last for several weeks 乳酸菌迅速增多，直到PH值足够低,从而限制细菌的生长 可以持续几周,pH 6.0,pH 3.8 - 5.0,Lactic acid Bacteria,(Total ensiling time 14-21 days),Phase 4: Stable phase where pH has dropped to 4.5 or lower - silage can be kept for long periods provided air tight. 第四阶段：稳定阶段是青贮饲料的PH值已经降到4.5或更低在不透气的条件下青贮料可以存储很长时间,pH 6.0,pH 3.8 - 5.0,Lactic acid Bacteria,(Total ensiling time 14-21 days),Phase 5: Feed out phase - introduction of air can result in secondary fermentation 第五阶段：喂养阶段空气介入可导致再次发酵,pH 6.0,pH 3.8 - 5.0,Lactic acid Bacteria,(Total ensiling time 14-21 days),青贮过程 1.植物呼吸（好氧菌活动阶段) 收割后，植物细胞保持1-3天的活性，进行呼吸作用 耗O2，放出CO2 损失糖类，同时大量产热 好氧菌活动加强,厌氧和温暖的环境为乳酸菌发酵创造条件,2.微生物作用（乳酸菌发酵阶段） pH 下降到4.2以下时，只有乳酸杆菌存在 pH为3.0时，乳酸杆菌停止活动 一般情况下，糖分适宜时发酵时间为5-7天，微生物数目最多（乳酸杆菌为主）,3.无菌过程（稳定阶段） 微生物停止活动，只有少量乳酸菌存在，养分不再损失。 玉米、高粱20-30天进入稳定阶段 豆科牧草3个月以上进入稳定阶段,青贮饲料中含有乳酸、乙酸、丁酸，其中丁酸含量越少越好,Important Issues in Fermentation发酵的几个重要问题： Lag phase: plant cells break down allowing juices to be available to the bacteria (importance of conditioning)最初无氧阶段：植物细胞破裂，供给细菌营养（条件的重要性） Fermentation phase: bacteria grow, using plant ugars to produce lactic and acetic acid (1 billion/gm of forage) 发酵阶段：细菌生长，利用植物中糖分发酵生成乙酸和乳酸 When pH reaches 3.8-5.0, bacteria die 当PH 值达3.85.0时，细菌死掉 Problems: Oxygen may extend respiration undesirable bacteria may cause spoilage问题：氧气可 能会延长呼吸阶段；有害细菌会造成饲草腐败 Buffering action of the crop (prevents lowering of pH) 作物的缓冲反应（阻止PH值的降低）,三、营养物质的变化 1.碳水化合物 CHO CO2+H2O CHO 乳酸+其它产物 纤维素不变，半纤维素部分水解产生乳酸,2.蛋白质 总氮中20-25%转化为非蛋白氮 pH小于4.2时，部分蛋白质分解为AA pH大于4.2时，AA分解成氨、胺等非蛋白氮 3.色素和维生素 绿色 黄绿色 维生素A的前体-胡萝卜素损失较多,脱镁叶绿素,养分的损失,田间损失：刈割和青贮的间隔 氧化损失：在氧气中暴露的时间 发酵损失：碳水化合物和蛋白质 流出液损失：含水量的高低,第三节 青贮饲料的微生物,四、青贮时促进乳酸菌增殖的条件 (一)原料的选择，糖分和水分的保证 适时收割， 2%左右最低需要含糖量 含水50%75%，过高过低的水分都不利于青贮 含水65-70%时，最适宜于乳酸菌繁殖 (二)创造厌氧条件 为乳酸菌提供生长繁殖的条件 原料切短 装实压紧 密封良好 (三)减少原料杂菌污染饲料 原料应保持新鲜，在切碎或在水分调节过程中，避免混入泥土、粪便或用污水处理，防止有害微生物污染。,第三节 青贮饲料的微生物,五、调控青贮发酵的饲料添加剂 添加剂包括发酵促进剂和发酵抑制剂，前者促进乳酸发酵，大量积累乳酸，使pH很快降至3842；后者抑制不良发酵，如抑制腐败菌、丁酸菌的生长。 (一)发酵促进剂 1乳酸菌制剂 同型发酵途径， 生长繁殖速度快 能利用原料中各种糖分 能耐受pH4的环境 较宽的适宜生长的温度范围 较广的渗透压耐受范围 胚芽乳酸杆菌、粪肠球菌、肠膜明串株菌和嗜酸性乳酸杆菌。,第三节 青贮饲料的微生物,五、调控青贮发酵的饲料添加剂 2糖蜜 糖蜜是甜菜和甘蔗制糖工业的副产品，添加糖蜜可有效促进青贮饲料中的乳酸产生，降低pH和氨的浓度，从而提高青贮饲料的质量。 (二)发酵抑制剂 甲酸、丙酸,单细胞蛋白质(single_cell protein，SCP)是指单细胞或具有简单构造的多细胞生物的菌体蛋白的统称。 由单细胞或简单多细胞生物组成、蛋白质含量较高的饲料，称为单细胞蛋白质饲料。 单细胞蛋白质饲料的微生物主要有酵母、真菌和藻类。 （一）酵母饲料：将酵母均繁殖在工农业副产品中。 （二）白地霉饲料：将白地霉培养在工农业副产品中。 （三）石油蛋白饲料 （四）藻体饲料,第四节 单细胞蛋白饲料,（一）酵母饲料：将酵母均繁殖在工农业副产品中。 饲料酵母中常用的有酵母属、球拟酵母属、假丝酵母属、红酵母属、圆酵母属等。 （二）白地霉饲料：将白地霉培养在工农业副产品中。 （三）石油蛋白饲料 （四）藻体饲料：小球藻属、栅藻属和螺旋藻属,第四节 单细胞蛋白饲料,第五节 饲料添加剂的微生