動物微生態(tài)制劑制作工藝

奶牛養(yǎng)殖微生態(tài)

動物微生態(tài)工程就是運用動物微生態(tài)理論作指導(dǎo)，將有益微生物研制成為促進(jìn)動物生長或生產(chǎn)性能，抗感染，促進(jìn)免疫，提高飼料轉(zhuǎn)化利用率，提高畜產(chǎn)品品質(zhì)或降低環(huán)境污染等功效的復(fù)合或單一的微生態(tài)制劑。
微生態(tài)制劑是一種新型活菌制劑，廣泛用于人類、動物和植物。利用動物體正常微生物群成員，通過鑒定、培養(yǎng)、干燥等系列工藝制成的一種活菌制劑。按其用途分為三類：①微生態(tài)調(diào)整（防病治?。?；②微生態(tài)多功能制劑即微生物飼料添加劑；③微生態(tài)助長劑等。動物微生態(tài)制劑按其用途及作用分為三大類：
　?。?）微生態(tài)調(diào)整微生態(tài)調(diào)整是將不同的微生態(tài)制劑（包括需氧菌和厭氧菌制備的生態(tài)制劑）用以調(diào)整失去平衡的菌群達(dá)到治療疾病的目的。
　　（2）微生態(tài)多功能制劑用于豬、魚、禽的微生物飼料添加劑能發(fā)揮多種作用：①拮抗外襲菌，減少疾病發(fā)生；②幫助飼料的消化和吸收；③提供營養(yǎng)（有的細(xì)菌可提供18種以上的氨基酸）；④合成蛋白質(zhì)和維生素；⑤刺激動物體免疫功能。
　?。?）微生態(tài)助長劑動物微生態(tài)制劑經(jīng)過大量的試驗研究包括普通動物、悉生動物和無菌動物試驗，證明安全性強(qiáng)和效果確實，未表現(xiàn)任何副作用，且表現(xiàn)出顯著的助長和增產(chǎn)作用。
目前國際上研究微生態(tài)制劑有以下幾個發(fā)展趨勢：一、盡量使用動物自身的原籍微生物，即菌種的同源性，如豬源菌種運用在豬身上，而牛源菌種運用于牛身上；二、盡量少用過路菌作為微生態(tài)菌種。
　　動物微生態(tài)制劑運用復(fù)合菌種效果優(yōu)于單一菌種，也避免了用戶自己復(fù)配單一菌種的麻煩，但單一菌種是研制和復(fù)配復(fù)合菌種的基礎(chǔ)。目前單一菌種的研究注重某些特定性能的開發(fā)，如免疫、抗感染、營養(yǎng)、腸道菌群調(diào)控、拮抗特定病原、代謝途徑改善、pH調(diào)節(jié)、環(huán)境調(diào)控、抗應(yīng)激等。微生態(tài)菌種由數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變，就是盡量減少外源微生物菌種對腸道正常菌群平衡的干擾，數(shù)量越少而性能越高越好。微生態(tài)數(shù)量過高會造成菌群平衡的打破，會帶來感染的發(fā)生及營養(yǎng)消耗的增加。
1.固體發(fā)酵
1.1固體發(fā)酵的概念
　　固體發(fā)酵是指微生物在潮濕不溶于水的基質(zhì)中進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵過程中不含任何自由水，隨著微生物產(chǎn)出的自由水的增加，固體發(fā)酵范圍延伸至粘稠發(fā)酵以及固體顆粒懸浮發(fā)酵。
1.2固體發(fā)酵的優(yōu)點
　?。?）固體發(fā)酵的原料來源廣泛，價格低廉。
　?。?）發(fā)酵過程中不需嚴(yán)格執(zhí)行無菌操作，固體顆粒間隙中存在的空氣可為微生物生長提供氧氣，通風(fēng)量小，不需無菌空氣。
　　（3）發(fā)酵工藝簡單，投資少，能耗低，發(fā)酵后不需回收和純化，無廢棄物處理問題。
1.3固體發(fā)酵的缺點
　?。?）固體發(fā)酵慢，過程復(fù)雜且難于控制，易受多種因素影響，不易保證純度。
　?。?）固體發(fā)酵限于低濕狀態(tài)下的微生物生長，一般較適合于真菌。
　　（3）發(fā)酵過程中會產(chǎn)生代謝熱，大量生產(chǎn)時代謝熱的移除問題會限制其生產(chǎn)規(guī)模。
　?。?）發(fā)酵不均勻，發(fā)酵參數(shù)的檢測和控制比較困難。
　?。?）發(fā)酵過程中物質(zhì)的添加無法達(dá)到均勻，很難得到高含量的產(chǎn)品。
　?。?）固體發(fā)酵的勞動強(qiáng)度大、不便于機(jī)械化操作。
2.液體深層發(fā)酵
2.1液體深層發(fā)酵的概念
　　液體深層發(fā)酵是指在生化反應(yīng)器中，模仿自然界將菌株在生育過程中所必需的糖類、有機(jī)和無機(jī)含有氮素的化合物、無機(jī)鹽等一些微量元素以及其它營養(yǎng)物質(zhì)溶解在水中作為培養(yǎng)基，滅菌后接入菌種，通入無菌空氣并加以攪拌，提供適于菌體呼吸代謝所需要的氧氣，并控制適宜的外界條件，進(jìn)行菌絲大量培養(yǎng)繁殖的過程。根據(jù)操作方式不同分為連續(xù)發(fā)酵、分批發(fā)酵和補料分批發(fā)酵三種類型。
　　連續(xù)發(fā)酵是指以一定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)添加新鮮培養(yǎng)基，同時以相同的速度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵罐內(nèi)的液量維持恒定，微生物在穩(wěn)定狀態(tài)下生長，可以有效地延長分批培養(yǎng)中的對數(shù)期。
　　分批發(fā)酵是指營養(yǎng)物和菌種一次加入進(jìn)行培養(yǎng)，直到結(jié)束放出，中間除了空氣進(jìn)入和尾氣排出，與外界沒有物料交換。
　　補料分批發(fā)酵又稱半連續(xù)發(fā)酵，是介于分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵之間的一種發(fā)酵技術(shù)，是指在微生物分批發(fā)酵中，以某種方式向培養(yǎng)系統(tǒng)補加一定物料的培養(yǎng)技術(shù)。通過向培養(yǎng)系統(tǒng)中補充物料，可以使培養(yǎng)液中的營養(yǎng)物濃度較長時間地保持在一定范圍內(nèi)。既保證微生物的生長需要，又不造成不利影響，從而達(dá)到提高產(chǎn)率的目的。
2.2液體深層發(fā)酵的特點
　?。?）原料來源廣泛，但價格相比固體發(fā)酵稍高。
　?。?）菌體生長迅速，發(fā)酵周期短。
　?。?）液體菌種接入固體培養(yǎng)料時，具有流動快、易分散、發(fā)菌點多、萌發(fā)快等特點，能有效降低發(fā)酵過程中的污染。
　　（4）工廠化生產(chǎn)、無季節(jié)性。
　?。?）液體發(fā)酵過程復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備投資大，但液體發(fā)酵生產(chǎn)效率高，易自動化控制。
　　（6）液體發(fā)酵產(chǎn)品易于提取、精制，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
3.微膠囊包被技術(shù)
　　微膠囊包被技術(shù)是將微量物質(zhì)包裹在聚合物薄膜中的技術(shù)，是用特殊手段將需要包被的物質(zhì)（固體、液體或氣體）包裹在微小封閉的膠囊內(nèi)。微膠囊包括壁材和芯材兩部分，被包被的物質(zhì)稱為芯材，如維生素、益生菌等；包埋物質(zhì)稱為壁材或囊材，如海藻酸鈉、大豆分離蛋白等。采用微膠囊包被技術(shù)可以保護(hù)在加工、儲藏過程中易失去活性的物質(zhì)，使其保持原有的性狀和性能。在適當(dāng)條件下，通過某些外部刺激或緩釋作用，使被包被的物質(zhì)釋放出來。微膠囊的直徑一般為1~500μm，壁的厚度為0.5~150μm，目前已開發(fā)了粒徑在1μm以下的超微膠囊。微膠囊的形狀可為球形、谷粒狀或塊狀。
4.噴霧干燥技術(shù)
　　噴霧干燥技術(shù)是以單一工序?qū)⑷芤?、乳液、懸浮液或漿狀液加工成粉狀干燥制品的一種干燥方法。其原理是將被干燥的液體通過霧化器的作用，噴成非常細(xì)微的霧滴，并依靠干燥介質(zhì)（熱空氣或惰性氣體）與霧滴均勻混合，通過熱交換和質(zhì)交換，使得溶劑汽化或熔融物固化。噴霧干燥法最適合于親油性液體物料的微膠囊化，芯材的疏水性越強(qiáng)，包埋效果越好。目前用于噴霧干燥的材料主要有液體石蠟、醋酸纖維素、檸檬油和羥基化糊精。羥基化糊精較為常見，主要是因為該材料的干燥溫度為38-65℃，比其他干燥材料的干燥溫度低得多。噴霧干燥法隨著排風(fēng)溫度的上升，微囊化顆粒溫度也上升，芯材的生物活性可能會降低，如70-73℃是菌體噴霧干燥的敏感點。
　　噴霧干燥技術(shù)的主要優(yōu)點是干燥速率高、時間短；產(chǎn)品純度高，具有良好的分散性和溶解性；生產(chǎn)過程簡單，操作控制方便，適于連續(xù)化生產(chǎn)；物料溫度較低。對于噴霧干燥工藝來說，雖然采用較高溫度的干燥介質(zhì)，但是液滴中含有大量溶劑存在，物料的表面溫度一般不超過熱空氣的濕球溫度，因此非常適用于熱敏性物質(zhì)的干燥。缺點是單位產(chǎn)品的耗熱量大，設(shè)備熱效率低，介質(zhì)消耗量大，干燥器的體積較大，基建費用較高。
5.真空冷凍干燥技術(shù)
　　真空冷凍干燥技術(shù)是真空技術(shù)與冷凍技術(shù)相結(jié)合的一種新型干燥脫水技術(shù)。此技術(shù)是先將濕物質(zhì)冷凍到共晶點溫度以下，使水分變成固態(tài)的冰，然后在適當(dāng)?shù)臏囟群驼婵斩认?，使冰直接升華成蒸汽的干燥方法。真空冷凍干燥技術(shù)的基本原理是基于水的三種相態(tài)（固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)）的變化。這三種相態(tài)即可以相互轉(zhuǎn)換也可以共存。三相點所對應(yīng)的溫度為0.0098℃、氣壓為610.5Pa，在這樣的溫度和氣壓下，水、冰、水蒸汽三者可共存且相互平衡。只有在三相點以下，冰才能由固相直接轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀啵@個過程稱為升華。在高真空狀態(tài)下，利用升華原理，使預(yù)先凍結(jié)的物料中的水分(不經(jīng)過冰的融化)直接以冰態(tài)升華為水蒸汽被除去，從而達(dá)到冷凍干燥的目的。
冷凍干燥的優(yōu)點：①對不耐熱的物質(zhì)來說，其活力的破壞和損失最??；②形成一層有孔的脆性結(jié)構(gòu)；③具有無菌過濾液體的能力。真空冷凍干燥技術(shù)的工藝流程為：預(yù)處理(原料→品選→清洗→分切)→凍結(jié)→升華干燥→真空包裝→成品。其中凍結(jié)和升華干燥是加工的關(guān)鍵工序。
6.膜過濾技術(shù)
　　膜過濾技術(shù)是以壓力為推動力使得溶液中的物質(zhì)在通過半透膜時按分子大小進(jìn)行機(jī)械性分離的膜分離技術(shù)，是一種高效分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)。膜過濾技術(shù)具有操作簡單、占地面積小，處理過程中無相變及不會產(chǎn)生新的污染物質(zhì)、分離效果好等優(yōu)點。
　　根據(jù)膜選擇性的不同，可分為反滲透(RO)、納濾(NF)、超濾(UF)和微濾(MF)等。反滲透是在濃溶液上外加壓力，且該壓力大于滲透壓，則濃溶液中的水就會克服滲透壓而通過半透膜流向稀溶液，使得濃溶液的濃度更大，主要應(yīng)用于水處理脫鹽、醫(yī)藥用水、純凈水制備和熱敏感物質(zhì)的濃縮。納濾介于超濾和反滲透之間，對有機(jī)物截留分子量從200～1000Dalton，對二價離子特別是陰離子的截留率可達(dá)99%，特別適用于低分子量物質(zhì)的濃縮、脫鹽。超濾是介于微濾和納濾之間的一種膜分離技術(shù)，對有機(jī)物截留分子量從3000～300000Dalton可選，適用于大分子物質(zhì)與小分子物質(zhì)分離、濃縮和純化過程，涉及食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、生物制劑和中藥制劑等眾多領(lǐng)域。微濾屬于精密過濾，主要應(yīng)用于制藥工業(yè)的除菌過濾澄清、廢水處理前的預(yù)處理。