發酵飼料生產工藝控制要點分析

賴水明

（1.福建傲農生物科技集團股份有限公司，福建 漳州 363000；2.福建省生豬營養與飼料重點實驗室，福建 漳州 363000）

發酵飼料一直以來都是國內外研究的熱點課題，其在解決飼料資源短缺、降低環境污染、畜食品安全等問題都具有廣闊的前景，特別是即將到來2020年飼料禁抗時代，又將發酵飼料的研究與開發推上了新浪潮。發酵飼料在國外工業化生產時間比較早、技術相對成熟，主要以液態發酵或酶解技術為主，我國發酵飼料的生產以固態發酵工藝為主，固體發酵對設備及技術要求比較低，比較符合當前的形式[1]。

發酵飼料又分單一原料發酵與復合原料發酵，其中單一原料發酵中的豆粕發酵是目前最為成熟的飼料發酵技術，不僅工藝技術比較成熟，而且行業里評價指標也比較統一，利于生產質量的監控[2]。由于復合原料發酵底物原料多，成分比較復雜，復合原料發酵目前并未形成比較合理的評估體系，很多評價指標都是參考發酵豆粕而來。復合原料發酵飼料生產一般不進行烘干處理，不僅降低了能耗成本，而且保存了發酵料中的活性物質，提高的發酵料飼喂的保健效果。目前我國固體發酵飼料生產普遍存在專業技術人員缺乏、生產設備落后、技術水平不完善、評價方法不足等問題，本文就發酵飼料生產工藝控制要點控制進行闡述與分析。

1 發酵設備

我國發酵飼料的生產以固態發酵工藝為主，發酵工藝大多采用傳統的堆放式發酵方法，常見的發酵方式有池子發酵、槽式發酵、帶式發酵、箱式發酵，這些生產設備適合大規模生產發酵飼料。這些設備由于設備大，死角多，發酵過程中無法避免要與外界接觸，局部發霉的現象無法避免，產品的穩定性相對較差。此類設備發酵關鍵是在發酵前做好沖洗消毒的工作，發酵過程中盡量減少物料與外界環境接觸，減少污染幾率，發酵成熟的物料盡快進行烘干處理，這樣才能保證產品的穩定性[3]。

發酵飼料還存在比較簡易的發酵方式，如噸袋發酵、發酵桶發酵、塑料袋發酵、呼吸袋發酵等。這些發酵方式設備投入小，污染容易控制，密封情況下能夠長期保存。此類發酵方式由于發酵單元較小，蓄熱能力較差，在環境溫度比較低的情況下需要在保溫房進行發酵，不然發酵很難進行。呼吸袋技術是近年來興起的一種發酵技術，該技術的核心在于發酵產生的氣體可以通過一個單項透氣閥排到袋子外面，當袋內壓力過大時可以通過平衡閥排到外界，不至于破袋。由于平衡模是單向的，只有壓力超過臨界值時才會開啟，外界的氣體始終沒有機會進入發酵袋中，徹底解決了固體發酵雜菌污染難以控制的技術難題[4]。

2 發酵菌種

目前應用于生產發酵飼料的菌株主要有乳酸菌、芽孢菌、酵母菌，其中應用于發酵飼料中最為常見的有植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、糞腸球菌、屎腸球菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、釀酒酵母、雙歧桿菌等。發酵飼料多以復合菌發酵為主，即好氧菌與厭氧菌的協同發酵，發酵前期通過酵母菌或芽孢桿菌消耗原料中的氧氣，在氧氣消耗完后厭氧乳酸菌進行繁殖與代謝，整體發酵還是以厭氧發酵起主導作用，這大大降低了有害好氧菌污染的可能性，使得發酵飼料更為安全。

發酵飼料菌種自身的安全性是亟需引起重視的問題，這不僅關系到動物的福利，還關乎人類的健康。菌種的選擇應該遵循以下幾個原則：不存在潛在的致病性；菌種本身不產生有毒有害物質；菌種的使用不會破壞內外界生態平衡的穩定；不會攜帶或轉移耐藥基因[5]。在眾多菌種中，厭氧菌中乳酸桿菌類與雙歧桿菌類是機理研究最為深入、安全性也最高的菌株，但因其生產加工比較困難，且保質期也比較短，未能得到很好的推廣使用。除了安全性，發酵劑中菌種的穩定性也是需要重點關注的問題，因為隨著時間的延長，菌種的活力及活菌數都會對應的降低，所以對發酵劑的保存顯得非常重要，盡量選擇陰涼或者冷藏的方式保存，或者是盡量減少庫存量，做到先進先出，必要時對其進行對應的活菌檢測[6]。

3 底物原料

發酵飼料在選擇底物原料時，需要兼顧動物營養與微生物營養兩個方面，既要考慮能量、氨基酸、維生素、微量元素等，又要考慮微生物增殖所需要的含水量、碳氮比、酸堿度、可利用碳水化合物等，另外出于生產或者應用方面考慮，還需要注意物料發酵后的松散性、顆粒度等[7]。最常見的發酵飼料主要包括木薯渣、秸稈加工飼料、餅粕類飼料、動物下腳料、醬醋渣、果渣、酒糟、青飼料、米糠、統糠等。有些原料本身飼用價值低，或者含有某些有毒物質，通過微生物發酵處理可以提高劣質原料的飼用價值，減少資源的浪費。

微生物生長代謝都有其適合的C/N，使用劣質原料進行發酵時必須加入一些能量飼料，如玉米粉、木薯粉、麩皮等，以玉米粉為例，添加量＞10%為宜。考慮到發酵后物料的黏性增加的問題，所以在底物原料選擇與使用比例方面要格外注意，如玉米粉、木薯粉、次粉等物質淀粉含量高，添加量過高會增加黏性，建議添加量為10%～40%，又如豆粕、花生粕、大米蛋白粉等高蛋白質含量的物質，發酵后小肽含量增加，使得物料黏性增加。

4 發酵工藝控制

4.1 菌種活化

菌種活化就是將發酵菌粉投入溫糖水中復蘇的過程，使用的糖類包括葡萄糖、蔗糖、糖蜜等，糖水中含糖量為1%～2%、活化溫度在30～40 ℃、活化時間在2～12 h為宜。發酵菌種是否需要活化取決于發酵的菌種及發酵物料組成，當菌種活性低或者原料底物比較差時，活化后的菌種接種后能夠迅速進行占位增殖，從而抑制物料中的雜菌生長。菌種除了活化之外，有些廠家或者養殖戶還會對菌種進行擴培，主要是在活化菌種時不僅加入糖類碳源，而且還加入一些氮源，目的是降低菌種的成本。其實菌種隨意擴培是非常危險的，易造成雜菌污染，甚至被大腸桿菌、沙門氏菌等致病菌污染。發酵劑菌種并不是純菌種，里面或多或少會夾帶一些雜菌，擴培過程中也容易被環境中的雜菌污染，另外擴培后菌種中各菌的比例將被改變，最終影響發酵飼料的質量。因此，條件允許時進行菌種活化是非常有必要的，但是危險的菌種擴培工藝是不可取的。

4.2 發酵水分

發酵的水分是發酵飼料至關重要的因素之一，固體發酵飼料水分含量跨度比較大，水分太高或者太低都不利于發酵，一般在30%～60%[8]。水分的設定與菌種組成、物料組成、生產工藝等因素有關系，以乳酸菌為主的發酵容易發酵比較濕的物料，因為物料中存留的氧氣少，比較適合乳酸菌厭氧發酵；以芽孢桿菌或者酵母菌為主的發酵，物料水分低，物料間隙中存留的氧氣多，適合好氧發酵。發酵水分的選擇與發酵原料組成關系也是比較大的，有些原料比較差或者吸水性比較大，都需要在較高的含水量下進行發酵，水能夠溶解物料中的營養物質，使得微生物容易吸收與利用其中的營養物質進行增殖；在發酵某些高蛋白的物料，可以通過減少物料水分的方式來降低發酵程度，從而降低發酵料的黏度，便于烘干或者拌料使用。

4.3 粉碎細度

發酵原料是否需要粉碎并沒有嚴格的要求，根據不同的情況而定，發酵單一原料，如豆粕發酵前并不做粉碎處理，烘干后再根據不同的要求進行粉碎處理，而復合原料發酵飼料大多時候是不進行烘干的，直接拌料使用，所以在發酵前都根據飼喂對象進行不同的粒度的粉碎處理。就微生物發酵而言，對原料進行粉碎處理是非常有意義的。對物料進行粉碎能夠增加物料表面積，促進營養物質溶解，有利于微生物的增殖及物料的降解。粉碎后的物料之間的間隙少，存留的氧氣比較少，有利于縮短好氧發酵時間，促進厭氧乳酸菌盡快進入生長狀態，抑制原料中雜菌的生長。粉碎的物料直接拌料使用，更容易被畜禽消化吸收。

4.4 發酵pH

微生物生長都有其適宜pH，比如枯草芽孢桿菌適宜生長pH 為6.0～7.5，釀酒酵母適宜生長pH為5.0～6.5，嗜酸乳桿菌的最適pH 為5.5～6.0[9]。不同菌株對酸堿的耐受程度也不一樣，枯草芽孢桿菌在pH＜5.0 的情況下基本不生長，嗜酸乳桿菌在pH＜4.0 的情況下仍能生長。綜上所述復合菌發酵飼料對起始pH 的設置比較關鍵，一般起始pH 為6.0～7.5 是比較合理的。在發酵物料中如果大比例使用熟麥皮、DDGS、噴漿玉米胚芽粕等比較酸的物料時，應該在底物配方中添加小蘇打0.5%～2%或者輕質碳酸鈣中和部分的酸，使得起始發酵pH不至于太低，保證耐酸性差的菌的發酵不受影響。

4.5 接種量

液體發酵的接種量是指移入種子液的體積和培養液體積的比例，固體發酵接種量如果單純的用體積或者質量比來表示接種量不太恰當，按照接種后底物原料中活菌的數量級更為合適。接種量的多少與諸多因素相關，比如菌種、底物原料的雜菌數、底物營養、發酵水分等。一般來說，芽孢桿菌、酵母菌生長繁殖快，乳酸菌生長增殖慢，所以乳酸菌要求接種量大些。發酵飼料選擇生料發酵的比較多，如果原料中的雜菌比較多，而接種量又相對比較低的話，益生菌接種后就很難達到菌群優勢，從而不能抑制原料雜菌生長。常規原料中雜菌含量一般＜105cfu·g-1，所以發酵前要求接種量＞106cfu·g-1為宜，或者根據原料的實際情況進行適當的調整[10]。

4.6 發酵溫度

菌株生長必須在適合的溫度才具有生長增殖的活性，不同菌株對應的生長溫度不一樣，對溫度的耐受范圍也不一樣。一般酵母菌、霉菌能夠在低溫條件下生長，發酵溫度＞25 ℃就能夠生長，而細菌一般要＞30 ℃才具有生長的活性[11]。菌株繁殖周期與溫度也是息息相關的，溫度越高，繁殖的速度就越快，生長周期也就越短，所以發酵時間的長短與環境溫度有關。在環境溫度比較低的情況下，發酵飼料發酵需要一個起始的溫度，一般可以通過使用熱水混合物料來提高物料的起始溫度；在高溫的夏天，盡量縮小發酵單元，不宜大量堆積，便于散熱，不至于物料發酵過度。好氧菌通過好氧發酵是產熱的，而厭氧菌發酵產熱就比較少，所以選擇厭氧菌發酵的時候更應該關注發酵的溫度，當環境溫度達不到發酵要求的時候需要建設保溫房進行發酵，這有利于保證發酵質量的穩定。

5 評價指標

發酵飼料產品比較多，發酵目的也不盡相同，暫時并沒有統一的評價指標，比較常見的指標有pH、酸溶蛋白、總酸、活菌數、大腸桿菌、沙門氏菌、霉菌毒素等[12]。復合菌發酵飼料活菌量檢測包括芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌的含量檢測。活菌數受儲存時間的影響比較大，儲存時間越長，活菌數就越低，但是死菌體仍然具有益生功效，對發酵飼料的飼喂效果不會造成太大的影響。活菌量的檢測最好是在發酵成熟10 d內進行檢測為宜，這樣檢測的結果才能反應發酵效果，從而指導發酵工藝的調整。除發酵產品監測外，其實原料的質量監測也是非常必要的，盡量要選擇新鮮、無霉變的飼料進行發酵，再者還需要對原料的總菌數、大腸桿菌、沙門氏菌、霉菌毒素等微生物指標進行檢測，這樣發酵飼料的質量與穩定性才有保障。

目前大多數廠家都不具備這些指標的檢測條件，所以非常不利于發酵飼料質量的監測。在這些指標中，pH 檢測對設備及技術要求比較低，而且pH 的變化能夠比價直觀反應發酵的水平，即發酵的進程及產品的穩定性。發酵pH 檢測應該落實到每一批發酵料，這樣才能保證產品質量的穩定性，另外，對其他指標的定期抽樣進行檢測也是非常必要的，這樣對發酵產品質量有個清楚的認識。

6 小 結

發酵飼料生產是一項系統工程，與菌種、配方、工藝、質量檢測都密切相關，應該合理利用好現有的技術資源和先進理念，不斷優化與升級各個生產環節，做好過程的監控及產品的監測，這是生產高效穩定的生物飼料的關鍵。發酵飼料評價方法的開發是一項非常重要的工作，需要結合先進的技術與設備，尋找一些新的指正指標來評估發酵飼料。近年來，隨著微生物測序技術的成熟，微生物組學的研究有了較大的進展，這對發酵飼料的發展具有重大的意義。