摘要：生物饲料科技是目前全世界研究开发的热点，是生产绿色、有机等高端畜产品的主要 手段，对开发我国饲料资源、保障饲料和畜产品安全、促进防污减排、解决环保问题等诸多方面 都显示了极大前景，具有重大战略意义。本文综述了生物饲料领域中重点产品生产与应用技术 的研究进展和未来发展趋势，并结合我国生物饲料发展现状和存在问题，总结提出了生物饲料 生产与应用技术未来的研究重点，为生物饲料的未来发展指明了方向
关键词：生物发酵饲料；发酵剂；应用
引言
近年来，随着饲料原料价格不断上涨，畜禽养 殖成本大幅提高，严重影响了我国饲料工业和畜 牧业的健康稳定发展。因此，如何提高饲料利用 率，改善饲料品质是当前饲料工业的研究重点之 一。其中，发酵饲料的生产与应用是近年来饲料工业和养殖业的研究热点。但对通过采用固态 发酵手段获得的发酵饲料的动物养殖评价较少，因此本研究尝试采用固态发酵获得的饲料对生长 猪进行饲喂，以期为发酵饲料对猪的生长作用提供科学依据。
1生物发酵的发展历程
固态发酵工程指在生物发酵过程 中发酵状态并未呈现出液态流动状态 的一种微生物发酵过程。固态发酵工 程的培养基底物以聚合物固态的形式 呈现，具有不溶于水、为微生物的滋 长培育温床等特点。固态发酵的技术至今已有逾千年 的历史，在新时代条件下，研究人员在 尊重传统发酵操纵原则的基础上，不断 进行改革创新，使得当前现代固态发酵工程研究与应用具有突破性发展。酶制剂最早采用固态发酵方式生 产，是真正意义酶制剂的“鸡尾酒”，尽管液态发酵发展迅速，但固态发酵 酶制剂在一些领域仍具有非常明显的 优势。固态发酵酶更适合在饲料、食品、燃料等领域应用。事实证明，固态发酵更适合于饲 料，因为我们要把复杂化学结构的天 然植物，经过一个复杂的酶系统，将 其分解为可以被微生物利用的氨糖或 者氨基酸。通过液态发酵所复配得到的复合。
2 生物发酵饲料的功能特性与机理
2.1 消除饲料原料中的抗营养成分、促进营养 物质消化吸收
有些原料中存在难以消化、对肠道粘膜有致敏 作用或抑制动物体内消化酶活性的成分，称为抗营 养因子，通过微生物发酵或酶解能消除原料中抗营 养特性，从而提高生物发酵饲料中营养成分的利用 率。豆粕是我国饲料的主要蛋白原料，年用量在 6000万t 以上，蛋白质含量高达 43%以上，但豆粕 存在一些抗营养因子，如抗原球蛋白诱导幼小动物 肠道发生过敏反应，不良寡糖引起动物消化不良胀 气、腹泻，胰蛋白酶抑制因子降低体内胰蛋白酶活 性，引起内源性氮大量流失和胰腺的分泌功能紊 乱。安徽希普生物科技有限公司采用物理加工结合 复合酶解法开发出水溶性羽毛蛋白肽，蛋白质含量 达 80%以上，小肽含量（占总蛋白比例）85%以上，体外消化率达到 98%以上，是一种优质蛋白源。Gao 等（2013）研究选用乳酸菌和曲霉发酵豆粕后，分别 使豆粕中胰蛋白酶抑制剂降低了 57.1%和 89.2%，而且米曲霉发酵的豆粕植酸含量也降低了 34.8%。杨玉娟等（2016）研究报道多家商品发酵豆粕抗营 养因子降解情况，豆粕经 发酵后球蛋白从 129.3mg/g 降 解 到 54.7mg/g，β- 伴 球 蛋 白 从 102.2mg/g 降解到 37.6mg/g，胰蛋白酶抑制因子从 18.4mg/g 降解到 7.5mg/g，水苏糖从 29.7mg/g 降解 到 5.19mg/g。胡瑞等（2013）研究报道，选用复合益 生菌（酿酒酵母∶米曲霉∶枯草芽孢杆菌 =5∶1∶ 2），总添加量 0.5%，蛋白酶添加量为 0.01%，料水比 1∶0.4，发酵 48h，结果是分子量小于 40kDa 的亚基 含量从 35.15%提高到 61.5%，降低其抗原蛋白的过 敏性。陈娟等（2010）研究表明，利用白地霉、产朊假 丝酵母、黑曲霉和热带假丝酵母混合发酵菜籽粕，可提高粗蛋白质含量为 46.6％，植酸、粗纤维的降 解率达到 43.9％和 9.8％。任晓静（2013）利用植物 乳杆菌结合蛋白酶和植酸酶对花生粕进行固态发酵，发酵后黄曲霉毒素 B1 的去除率为 44.61％，植 酸的降解率达到 80%以上。Jones 等（2010）将发酵豆 粕用于饲养保育猪，并与鱼粉相比较，发现在发酵豆 粕添加量达到 6%~7.5%时，保育猪的日增重量和饲 料转化率都显著提高，表明发酵豆粕在适量添加情 况下可替代鱼粉等昂贵动物性蛋白饲料用于保育猪 的生长发育。王赫等（2017）研究植物乳杆菌和嗜酸 乳杆菌发酵由玉米、菜籽粕、棉籽粕组成的混合饲 料，发酵至第 5 天，发酵饲料粗蛋白、代谢能、乳酸菌 数和乳酸含量分别为 20.42%、6.19MJ/kg、19.0× 107cfu/g 和 137.15mmol/kg，10 天分别为 19.57%、6.13 MJ/kg、12.67×107CFU/g和 147.29mmol/kg。
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2.2 补充有益菌，调节肠道的微生态平衡，提高 机体免疫力
动物消化道内微生态系统的平衡是维持机体 健康的重要保障，特别是定植于肠粘膜上的有益微 生物，有效防御病原菌的定植或对机体的侵害。发 酵饲料中的有益微生物通过多种途径发挥保护机 体作用，如通过肠道占位保护、耗尽氧气营造厌氧 肠道环境、产物抑菌等。发酵饲料使用的复合菌种 主要为乳酸菌、酵母菌和芽孢杆菌等，根据生物夺 氧学说，其中的酵母菌和芽孢杆菌等好氧菌的存 在，与好氧病原菌竞争氧气的同时也为乳酸菌创造 了厌氧环境，促使乳酸菌的快速繁殖，与病原菌竞 争肠粘膜的附着位点，乳酸菌产酸能力强，抑制病 原菌的生长；同时多种乳酸菌和链球菌可以产生细 菌素，如乳酸和链球菌肽等，这些多肽类物质能抑 制沙门氏菌、志贺氏菌、绿脓杆菌和大肠杆菌的生 长。在某些条件下，有些乳酸菌可以产生少量的过 氧化氢、溶菌酶，抑制许多细菌的生长，尤其是革兰 氏阴性病原菌。进而改善畜禽胃肠道微生态环境，提高动物机体免疫性能 饲料发酵过程中，大分子蛋白质降解为小肽物 质，部分小肽表现较强抗氧化性，保护机体免疫系 统，避免受到体内过量自由基的损伤。发酵饲料中 有益菌是良好的免疫激活剂，特别是酵母自溶后产 生的细胞壁，能刺激肠道免疫器官生长，激发机体 发生体液免疫和细胞免疫，从而提高动物对多种疾 病的抵抗力。
3饼粕生物发酵饲料发酵技术
3.1 发酵工艺技术
饼粕固态发酵可分为有氧发酵和无氧发酵两种工艺，固态有氧发酵在２０世纪８０～９０年代很流行，全国各地都有推广应用。随着发酵技术的不断发展，无氧发酵技术也在饲料中得到了广泛应用。有氧发酵的发酵速度快、周期短、物料转化率高，但耗损高；无氧发酵香味浓厚、诱食效果好、呼吸耗损小，但发酵周期长。固态厌氧发酵有较好的仿生效果，在我国较为成功的产品是袋装发酵饲料。农业部饲料工业中心的微生物发酵饲料课题组与一些公司合作研发了硅胶膜发酵袋，可以控制发酵气压，人工通过气孔排出的气味物质可以判断发酵情况，工艺简单，适合在广大农村推广。现在有些工厂采用两段式发酵，有效地结合了两种发酵工艺的优点。如上海源耀生物股份有限公司的勃乐蛋白是采用微生物发酵技术，通过两次发酵过程：一是枯草芽孢杆菌的好氧发酵过程（好氧发酵罐发酵６～１０ｈ）；二是乳酸菌和酵母菌的厌氧发酵过程（厌氧发酵罐发酵４８～６０ｈ）。饼粕饲料发酵完成后，为了保证饲料的保质期，一般采用低温气流干燥技术来降低饲料水分。
3.2发酵过程控制技术
生物发酵过程是一个非线性的非常复杂的生物化学变化过程，发酵过程中营养物质、抗营养因子、温度、需氧量和ｐＨ值等都在不断地变化。实现在线控制发酵过程，适时监控发酵条件，了解饲料成分变化显得十分重要。采用固态发酵方式发酵，相对于液态发酵物质分布更加不均匀，监控更加困难。近红外光谱检测近红外光谱快速检测技术为快速分析饲料成分及固态发酵过程状态的识别提供了依据。近红外光谱基于含氢基团振动光谱倍频和合频的吸收，利用化学计量学法处理光谱数据建立模型，可以快速准确地分析饲料中营养成分和抗营养因子含量[２５]。在欧洲及日本等国家，已将一些近红外分析法列为标准法[２６]。江辉[２７]利用近红外和电子鼻技术对秸秆进行固态发酵检测的研究，通过对数据进行筛选处理后可以有效对发酵过程进行状态识别。Ｌｉ等[２８]利用近红外光纤探头，直接插入麦秸固态发酵培养基中，对培养基中的水分、生物量、纤维素酶进行在线分析，预测值与实际理化测量值相比预测性良好，可以适时监控发酵过程。
结语
生物饲料涉猎的范围较广，难以全揽和逐一评述所有生物饲料科技内容。目前的研究主要集中在生物饲料添加剂和饲料原料及全价料的生物发酵菌种、工艺及其安全性和有效性的评价等方面。可以肯定的是，饲用酶制剂、微生物添加剂、益生元添加剂等生物饲料添加剂的生产技术和应用技术日趋完善，它们的集成应用为抗生素时代的终结积累了理论知识和实践经验。现代生物技术，尤其是基因工程技术和高密度发酵工程技术的应用，使饲料原料和部分动物特殊阶段全价料的生物发酵处理可以更好地实现，同时为全面彻底解决畜产品安全，提高肉蛋奶风味品质以及提升生态环境治理开辟了崭新的研究领域和巨大的产业前景。
参考文献：
[1]黄竹，姜丹，王丽娟，唐日益，曹岩峰，解桂香，李桂娟，丁毅.发酵饲料对海兰褐蛋鸡生产性能及蛋品质的影响[J].畜牧与饲料科学，2019，40（10）：14-18.
[2]玉霞，章永平，李果，汪良佐，吴端钦.“薪粮”发酵饲料对浏阳黑山羊生长性能及血清生化指标的影响[J].饲料研究，2019，42（10）：1-4.
[3]张钊.生物发酵技术在饲料加工中的应用[J].化工设计通讯，2019，45（10）：123-124.
论文作者:吕新行
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/13
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