微生物發(fā)酵飼料的生產(chǎn)及其應(yīng)用

黃 波，趙 斌，陳 鵬，邱元華，樊學(xué)良

（成都大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，四川成都 610106）

0 引言

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)是支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展的基礎(chǔ)。飼料產(chǎn)業(yè)是聯(lián)系種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)等產(chǎn)業(yè)的樞紐，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。伴隨著改革開(kāi)放和社會(huì)分工，我國(guó)飼料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)量已超過(guò)美國(guó)，躍居為世界第一大飼料生產(chǎn)國(guó)。《全國(guó)飼料工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》把“推動(dòng)微生物發(fā)酵技術(shù)在飼料產(chǎn)品中的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)全發(fā)酵配合飼料產(chǎn)品”列入了“十三五”發(fā)展重點(diǎn)。

我國(guó)微生物發(fā)酵飼料技術(shù)起步較晚，在1987年國(guó)內(nèi)才首次提出關(guān)于菌類(lèi)發(fā)酵制備飼料的專(zhuān)利申請(qǐng)，在隨后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，相關(guān)研究在國(guó)內(nèi)都處于比較沉寂的狀態(tài)。從2010年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)企業(yè)和科研單位對(duì)微生物發(fā)酵飼料技術(shù)的研究才逐漸興起。目前，我國(guó)微生物發(fā)酵飼料普及率低，并沒(méi)有形成機(jī)械化、規(guī)模化生產(chǎn)，還存在著配料精度低、原料混合不均勻、發(fā)酵程度難掌握等工藝問(wèn)題，優(yōu)化現(xiàn)有微生物發(fā)酵飼料發(fā)酵工藝、推進(jìn)發(fā)酵技術(shù)的理論創(chuàng)新、提高微生物發(fā)酵飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、改善微生物發(fā)酵飼料適口性等，能有效促進(jìn)我國(guó)飼料產(chǎn)業(yè)規(guī)模化、自動(dòng)化、智能化發(fā)展。

1 微生物發(fā)酵飼料的生產(chǎn)

1.1 微生物發(fā)酵飼料

微生物發(fā)酵飼料是指在人工控制條件下，飼料原料中大分子物質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)因子經(jīng)過(guò)微生物新陳代謝和菌體繁殖而被分解或轉(zhuǎn)化的飼料。微生物發(fā)酵飼料以微生物發(fā)酵技術(shù)為核心，其實(shí)質(zhì)是飼料原料和微生物經(jīng)發(fā)酵作用，再通過(guò)干燥、制粒等飼料加工工藝，最終制成富含活性益生菌，安全、無(wú)污染、無(wú)藥物殘留的優(yōu)質(zhì)飼料[1]。微生物發(fā)酵飼料能有效改善動(dòng)物胃腸道微生態(tài)平衡、補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)成分、提高飼料利用率、提高動(dòng)物機(jī)體免疫力。

1.2 飼料原料

我國(guó)微生物發(fā)酵飼料原料種類(lèi)非常多，除了一些較常規(guī)的糧食飼料原料外，其他非糧飼料原料也可應(yīng)用在微生物發(fā)酵飼料的生產(chǎn)中。目前，我國(guó)微生物發(fā)酵飼料原料主要分為植物類(lèi)、廢渣類(lèi)、混合原料、餐余類(lèi)等。植物類(lèi)是目前使用量最大的飼料原料，約占52.04%，其中又以秸稈最為常見(jiàn)；廢渣類(lèi)的使用僅次于植物類(lèi)，約占28.23%，以粕類(lèi)原料（如棉粕、豆粕等）使用最多；混合原料是指將植物類(lèi)與廢渣類(lèi)混合在一起生產(chǎn)微生物發(fā)酵飼料的飼料原料；餐余類(lèi)是指將餐飲業(yè)產(chǎn)生的餐余廢棄物作為飼料原料；另外，一些使用極少的其他飼料原料（如工業(yè)廢水、羽毛、淤泥等）仍可作為微生物發(fā)酵飼料生產(chǎn)的飼料原料。

1.3 發(fā)酵菌種

發(fā)酵菌種的選用是微生物發(fā)酵飼料技術(shù)的首要環(huán)節(jié)，其安全性和有效性是保證發(fā)酵質(zhì)量的重要前提。根據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)部在《飼料添加劑品種目錄》中的規(guī)定，可在微生物發(fā)酵飼料中使用的微生物菌株共計(jì)35種。目前，我國(guó)微生物發(fā)酵飼料生產(chǎn)常使用乳酸菌、芽孢菌、酵母菌和霉菌等。乳酸菌可提高飼料品質(zhì)、改善動(dòng)物消化道微生態(tài)環(huán)境、調(diào)節(jié)消化道免疫系統(tǒng)，可直接促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)[2]。芽孢菌具有較強(qiáng)的蛋自酶、淀粉酶、脂肪酶活性，可明顯促進(jìn)動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收[3]。酵母菌可改善動(dòng)物胃腸道環(huán)境和菌群結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)機(jī)體的免疫力和抗病力，并且使飼料具有酵母香味，改善飼料適口性[4]。霉菌可以分泌多種消化酶，促進(jìn)飼料中的養(yǎng)分被消化和吸收利用，提高飼料利用率[5]。

1.4 生產(chǎn)工藝

除了發(fā)酵菌種的選用外，生產(chǎn)工藝也是決定微生物發(fā)酵飼料發(fā)酵質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。發(fā)酵類(lèi)型根據(jù)微生物對(duì)氧氣的需求分為好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵，根據(jù)水分的含量分為固體發(fā)酵和液體發(fā)酵。液體發(fā)酵在國(guó)外應(yīng)用較多，主要是將液化的飼料原料經(jīng)發(fā)酵后直接飼喂動(dòng)物。在國(guó)內(nèi)，液體發(fā)酵主要應(yīng)用于酶制劑、微生態(tài)制、微量元素和藥物等微生物制劑的生產(chǎn)。到目前為止，國(guó)內(nèi)關(guān)于微生物發(fā)酵飼料生產(chǎn)方式主要為厭氧固體發(fā)酵，具體生產(chǎn)工藝主要包括青貯、塑料密封袋發(fā)酵和呼吸閥袋內(nèi)發(fā)酵等。

青貯是指將青綠多汁的青儲(chǔ)料在人為創(chuàng)造條件下，經(jīng)微生物發(fā)酵作用，用于微生物發(fā)酵飼料生產(chǎn)的一種生產(chǎn)工藝。一般有收割、運(yùn)輸、切短、裝窖、踩實(shí)、密封等加工環(huán)節(jié)，每個(gè)加工環(huán)節(jié)需連續(xù)進(jìn)行，一次性完成。青貯的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、制作簡(jiǎn)便、保存時(shí)間長(zhǎng)，缺點(diǎn)是季節(jié)性強(qiáng)、不便于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、開(kāi)封后需要在較短時(shí)間內(nèi)飼喂完。塑料密封袋發(fā)酵是指將飼料原料接種后裝入塑料密封袋中，再將袋口密封，經(jīng)微生物發(fā)酵作用，用于微生物發(fā)酵飼料生產(chǎn)的一種生產(chǎn)工藝。一般有配料、接種、混合、密封、發(fā)酵等加工環(huán)節(jié)。其優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡(jiǎn)便、設(shè)置投資投資少、生產(chǎn)成本較低，缺點(diǎn)在配料精度低、發(fā)酵品質(zhì)不穩(wěn)地、對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)依懶性較高。呼吸閥袋內(nèi)發(fā)酵是在傳統(tǒng)密封發(fā)酵袋上設(shè)置有可調(diào)節(jié)氣壓的硅膠膜，當(dāng)飼料原料接種裝入后熱合封口。在發(fā)酵初期，好氧菌快速繁殖產(chǎn)生大量氣體可通過(guò)呼吸閥排出，當(dāng)氧氣耗盡，呼吸閥關(guān)閉開(kāi)始厭氧發(fā)酵作用。加工環(huán)節(jié)一般包括配料、接種、混合、密封、發(fā)酵等，其優(yōu)點(diǎn)在于可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化流水線(xiàn)生產(chǎn)，且只要包裝袋完好，保質(zhì)期可達(dá)3年以上。

2 微生物發(fā)酵飼料的應(yīng)用

2.1 改善原料適口性，提升動(dòng)物生產(chǎn)性能

飼料原料的物理性狀經(jīng)微生物發(fā)酵作用而得到改變，在微生物生長(zhǎng)和繁殖的過(guò)程中會(huì)分泌部分胞外酶，并產(chǎn)生維生素、酸、醇、酯等物質(zhì)，從而改進(jìn)原料口味，提升原料品質(zhì)，改善原料適口性，提升動(dòng)物生產(chǎn)性能。彭忠利等人[6]通過(guò)用微生物發(fā)酵飼料飼喂山羊研究表明，試驗(yàn)I組、II組相比于對(duì)照組平均日增重極顯著提高（p＜0.01）。張紅軍等人[7]對(duì)蛋雞飼料進(jìn)行多種微生物菌種發(fā)酵處理，通過(guò)飼喂蛋雞試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組相比對(duì)照組料蛋比明顯降低（p＜0.01），產(chǎn)蛋率提高了5.5%。

2.2 降解原料有毒成分和抗?fàn)I養(yǎng)因子

植物性飼料原料、廢渣類(lèi)飼料原料中一般含有有毒成分和抗維生素因子、蛋白酶抑制因子、非淀粉多糖、植物凝集素和多酚類(lèi)化合物等抗?fàn)I養(yǎng)因子，對(duì)動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生毒害作用，并影響動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。利用微生物發(fā)酵技術(shù)對(duì)飼料進(jìn)行發(fā)酵處理，可有效降解原料中的有毒成分和抗?fàn)I養(yǎng)因子。喬曉艷等人[8]采用干酪乳桿菌和熱帶假絲酵母對(duì)棉粕發(fā)酵后，棉酚脫毒率為48.1%，植酸降低了1.54%，氨基酸提高10.81%，小肽含量提高10.97%。孫林等人[9]采用多菌種固態(tài)發(fā)酵菜籽粕，使其硫苷降解率達(dá)85.19%，硫苷降解率達(dá)53.11%，粗蛋白質(zhì)含量提高了4.37%。

2.3 提高機(jī)體免疫力，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡

飼料原料經(jīng)微生物發(fā)酵作用后，有益微生物的免疫調(diào)節(jié)因子會(huì)刺激動(dòng)物腸道免疫系統(tǒng)，從而提高動(dòng)物細(xì)胞免疫和體液免疫應(yīng)答效率，顯著提高動(dòng)物血清中免疫球蛋白的含量，增強(qiáng)機(jī)體免疫力和抗體水平，降低疾病發(fā)生的概率。同時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)性抑制消化道有害菌體的生長(zhǎng)與繁殖，調(diào)節(jié)并維持動(dòng)物腸道微生態(tài)平衡。大量試驗(yàn)研究表明，飼喂微生物發(fā)酵飼料可顯著降低動(dòng)物腸道內(nèi)致病性大腸桿菌、沙門(mén)氏菌等有害微生物的繁殖[10]。

3 發(fā)展趨勢(shì)及存在的問(wèn)題

我國(guó)農(nóng)副產(chǎn)品、輕工業(yè)副產(chǎn)業(yè)等非糧飼料原料豐富，具有發(fā)展微生物發(fā)酵飼料的資源優(yōu)勢(shì)，積極推進(jìn)微生物發(fā)酵飼料向技術(shù)含量高、規(guī)模化、自動(dòng)化與智能化方向發(fā)展，以提升成品品質(zhì)、提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、改善適口性為目標(biāo)，將是微生物發(fā)酵飼料發(fā)展的一大趨勢(shì)。目前主要存在著以下幾個(gè)問(wèn)題。

（1）微生物發(fā)酵飼料種類(lèi)繁多，尚未建立微生物發(fā)酵飼料評(píng)價(jià)體系。對(duì)不同菌種、不同飼料原料、不同發(fā)酵程度的微生物發(fā)酵飼料，未從營(yíng)養(yǎng)成分、衛(wèi)生條件等方面建立完善的、科學(xué)的、安全的微生物發(fā)酵飼料評(píng)價(jià)體系。

（2）發(fā)酵過(guò)程難掌握，發(fā)酵品質(zhì)不穩(wěn)定。采用青貯、密封發(fā)酵袋和呼吸閥袋內(nèi)發(fā)酵等生產(chǎn)工藝，原料發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵過(guò)程中的溫度、濕度等工藝參數(shù)受環(huán)境因素影響大，致使發(fā)酵品質(zhì)不穩(wěn)定。

（3）設(shè)備自動(dòng)化程度低，企業(yè)生產(chǎn)效率低、成本高。微生物發(fā)酵飼料生產(chǎn)過(guò)程中的原料配料、混合攪拌、發(fā)酵控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)都是人工控制，致使原料配料精度較低，混合不均勻或過(guò)度混合，造成微生物發(fā)酵飼料生產(chǎn)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力差。

4 結(jié)語(yǔ)

飼料產(chǎn)業(yè)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中占有舉足輕重的地位，積極推進(jìn)飼料產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，可有效促進(jìn)現(xiàn)代畜牧水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。微生物發(fā)酵飼料作為工業(yè)飼料的重要組成部分，在我國(guó)具有巨大市場(chǎng)潛力，建立完善的、科學(xué)的、安全的微生物發(fā)酵飼料評(píng)價(jià)體系，改進(jìn)現(xiàn)有微生物發(fā)酵飼料生產(chǎn)工藝、開(kāi)發(fā)新飼料原料，促進(jìn)微生物發(fā)酵飼料規(guī)模化、自動(dòng)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，從而提升飼料品質(zhì)，提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，改善適口性，具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。