动物微生态制剂制作工艺

奶牛养殖微生态

动物微生态工程就是运用动物微生态理论作指导，将有益微生物研制成为促进动物生长或生产性能，抗感染，促进免疫，提高饲料转化利用率，提高畜产品品质或降低环境污染等功效的复合或单一的微生态制剂。
微生态制剂是一种新型活菌制剂，广泛用于人类、动物和植物。利用动物体正常微生物群成员，通过鉴定、培养、干燥等系列工艺制成的一种活菌制剂。按其用途分为三类：①微生态调整（防病治病）；②微生态多功能制剂即微生物饲料添加剂；③微生态助长剂等。动物微生态制剂按其用途及作用分为三大类：
　　（1）微生态调整微生态调整是将不同的微生态制剂（包括需氧菌和厌氧菌制备的生态制剂）用以调整失去平衡的菌群达到治疗疾病的目的。
　　（2）微生态多功能制剂用于猪、鱼、禽的微生物饲料添加剂能发挥多种作用：①拮抗外袭菌，减少疾病发生；②帮助饲料的消化和吸收；③提供营养（有的细菌可提供18种以上的氨基酸）；④合成蛋白质和维生素；⑤刺激动物体免疫功能。
　　（3）微生态助长剂动物微生态制剂经过大量的试验研究包括普通动物、悉生动物和无菌动物试验，证明安全性强和效果确实，未表现任何副作用，且表现出显著的助长和增产作用。
目前国际上研究微生态制剂有以下几个发展趋势：一、尽量使用动物自身的原籍微生物，即菌种的同源性，如猪源菌种运用在猪身上，而牛源菌种运用于牛身上；二、尽量少用过路菌作为微生态菌种。
　　动物微生态制剂运用复合菌种效果优于单一菌种，也避免了用户自己复配单一菌种的麻烦，但单一菌种是研制和复配复合菌种的基础。目前单一菌种的研究注重某些特定性能的开发，如免疫、抗感染、营养、肠道菌群调控、拮抗特定病原、代谢途径改善、pH调节、环境调控、抗应激等。微生态菌种由数量型向质量型转变，就是尽量减少外源微生物菌种对肠道正常菌群平衡的干扰，数量越少而性能越高越好。微生态数量过高会造成菌群平衡的打破，会带来感染的发生及营养消耗的增加。
1.固体发酵
1.1固体发酵的概念
　　固体发酵是指微生物在潮湿不溶于水的基质中进行发酵，发酵过程中不含任何自由水，随着微生物产出的自由水的增加，固体发酵范围延伸至粘稠发酵以及固体颗粒悬浮发酵。
1.2固体发酵的优点
　　（1）固体发酵的原料来源广泛，价格低廉。
　　（2）发酵过程中不需严格执行无菌操作，固体颗粒间隙中存在的空气可为微生物生长提供氧气，通风量小，不需无菌空气。
　　（3）发酵工艺简单，投资少，能耗低，发酵后不需回收和纯化，无废弃物处理问题。
1.3固体发酵的缺点
　　（1）固体发酵慢，过程复杂且难于控制，易受多种因素影响，不易保证纯度。
　　（2）固体发酵限于低湿状态下的微生物生长，一般较适合于真菌。
　　（3）发酵过程中会产生代谢热，大量生产时代谢热的移除问题会限制其生产规模。
　　（4）发酵不均匀，发酵参数的检测和控制比较困难。
　　（5）发酵过程中物质的添加无法达到均匀，很难得到高含量的产品。
　　（6）固体发酵的劳动强度大、不便于机械化操作。
2.液体深层发酵
2.1液体深层发酵的概念
　　液体深层发酵是指在生化反应器中，模仿自然界将菌株在生育过程中所必需的糖类、有机和无机含有氮素的化合物、无机盐等一些微量元素以及其它营养物质溶解在水中作为培养基，灭菌后接入菌种，通入无菌空气并加以搅拌，提供适于菌体呼吸代谢所需要的氧气，并控制适宜的外界条件，进行菌丝大量培养繁殖的过程。根据操作方式不同分为连续发酵、分批发酵和补料分批发酵三种类型。
　　连续发酵是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，微生物在稳定状态下生长，可以有效地延长分批培养中的对数期。
　　分批发酵是指营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放出，中间除了空气进入和尾气排出，与外界没有物料交换。
　　补料分批发酵又称半连续发酵，是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统补加一定物料的培养技术。通过向培养系统中补充物料，可以使培养液中的营养物浓度较长时间地保持在一定范围内。既保证微生物的生长需要，又不造成不利影响，从而达到提高产率的目的。
2.2液体深层发酵的特点
　　（1）原料来源广泛，但价格相比固体发酵稍高。
　　（2）菌体生长迅速，发酵周期短。
　　（3）液体菌种接入固体培养料时，具有流动快、易分散、发菌点多、萌发快等特点，能有效降低发酵过程中的污染。
　　（4）工厂化生产、无季节性。
　　（5）液体发酵过程复杂，生产设备投资大，但液体发酵生产效率高，易自动化控制。
　　（6）液体发酵产品易于提取、精制，且产品质量稳定。
3.微胶囊包被技术
　　微胶囊包被技术是将微量物质包裹在聚合物薄膜中的技术，是用特殊手段将需要包被的物质（固体、液体或气体）包裹在微小封闭的胶囊内。微胶囊包括壁材和芯材两部分，被包被的物质称为芯材，如维生素、益生菌等；包埋物质称为壁材或囊材，如海藻酸钠、大豆分离蛋白等。采用微胶囊包被技术可以保护在加工、储藏过程中易失去活性的物质，使其保持原有的性状和性能。在适当条件下，通过某些外部刺激或缓释作用，使被包被的物质释放出来。微胶囊的直径一般为1~500μm，壁的厚度为0.5~150μm，目前已开发了粒径在1μm以下的超微胶囊。微胶囊的形状可为球形、谷粒状或块状。
4.喷雾干燥技术
　　喷雾干燥技术是以单一工序将溶液、乳液、悬浮液或浆状液加工成粉状干燥制品的一种干燥方法。其原理是将被干燥的液体通过雾化器的作用，喷成非常细微的雾滴，并依靠干燥介质（热空气或惰性气体）与雾滴均匀混合，通过热交换和质交换，使得溶剂汽化或熔融物固化。喷雾干燥法最适合于亲油性液体物料的微胶囊化，芯材的疏水性越强，包埋效果越好。目前用于喷雾干燥的材料主要有液体石蜡、醋酸纤维素、柠檬油和羟基化糊精。羟基化糊精较为常见，主要是因为该材料的干燥温度为38-65℃，比其他干燥材料的干燥温度低得多。喷雾干燥法随着排风温度的上升，微囊化颗粒温度也上升，芯材的生物活性可能会降低，如70-73℃是菌体喷雾干燥的敏感点。
　　喷雾干燥技术的主要优点是干燥速率高、时间短；产品纯度高，具有良好的分散性和溶解性；生产过程简单，操作控制方便，适于连续化生产；物料温度较低。对于喷雾干燥工艺来说，虽然采用较高温度的干燥介质，但是液滴中含有大量溶剂存在，物料的表面温度一般不超过热空气的湿球温度，因此非常适用于热敏性物质的干燥。缺点是单位产品的耗热量大，设备热效率低，介质消耗量大，干燥器的体积较大，基建费用较高。
5.真空冷冻干燥技术
　　真空冷冻干燥技术是真空技术与冷冻技术相结合的一种新型干燥脱水技术。此技术是先将湿物质冷冻到共晶点温度以下，使水分变成固态的冰，然后在适当的温度和真空度下，使冰直接升华成蒸汽的干燥方法。真空冷冻干燥技术的基本原理是基于水的三种相态（固态、液态和气态）的变化。这三种相态即可以相互转换也可以共存。三相点所对应的温度为0.0098℃、气压为610.5Pa，在这样的温度和气压下，水、冰、水蒸汽三者可共存且相互平衡。只有在三相点以下，冰才能由固相直接转变为气相，这个过程称为升华。在高真空状态下，利用升华原理，使预先冻结的物料中的水分(不经过冰的融化)直接以冰态升华为水蒸汽被除去，从而达到冷冻干燥的目的。
冷冻干燥的优点：①对不耐热的物质来说，其活力的破坏和损失最小；②形成一层有孔的脆性结构；③具有无菌过滤液体的能力。真空冷冻干燥技术的工艺流程为：预处理(原料→品选→清洗→分切)→冻结→升华干燥→真空包装→成品。其中冻结和升华干燥是加工的关键工序。
6.膜过滤技术
　　膜过滤技术是以压力为推动力使得溶液中的物质在通过半透膜时按分子大小进行机械性分离的膜分离技术，是一种高效分离、浓缩、提纯及净化技术。膜过滤技术具有操作简单、占地面积小，处理过程中无相变及不会产生新的污染物质、分离效果好等优点。
　　根据膜选择性的不同，可分为反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)等。反渗透是在浓溶液上外加压力，且该压力大于渗透压，则浓溶液中的水就会克服渗透压而通过半透膜流向稀溶液，使得浓溶液的浓度更大，主要应用于水处理脱盐、医药用水、纯净水制备和热敏感物质的浓缩。纳滤介于超滤和反渗透之间，对有机物截留分子量从200～1000Dalton，对二价离子特别是阴离子的截留率可达99%，特别适用于低分子量物质的浓缩、脱盐。超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜分离技术，对有机物截留分子量从3000～300000Dalton可选，适用于大分子物质与小分子物质分离、浓缩和纯化过程，涉及食品工业、医药工业、生物制剂和中药制剂等众多领域。微滤属于精密过滤，主要应用于制药工业的除菌过滤澄清、废水处理前的预处理。