生物發酵飼料研究與應用技術發展趨勢

蔡輝益

（中國農業科學院飼料研究所、生物飼料開發國家工程研究中心，北京 100000）

1 生物飼料的定義與分類

1.1 中國飼料發展歷程

70～80年代是第一代飼料——混 合 飼料；80～90年代是第二代飼料——配合飼料；90至今是第三代飼料——全價配合飼料；2010以后是第四代新型飼料——生物發酵飼料。活的飼料——生物活性飼料：含有活的有益微生物和生物活性代謝產物的飼料。

發酵飼料的作用意義：去除抗營養因子；提高動物生產性能；提高動物免疫性能；提高營養物質消化率；改善動物腸道結構。

發酵飼料的意義：提高消化性，改善適口性，降低毒副性，賦予功能性。

1.2 生物飼料的定義與分類

1.2.1生物飼料的定義

2018年1月1日發布的團體標準T/CSWSL 001-2018《生物飼料產品分類》將生物飼料定義為：使用農業農村部飼料原料目錄和飼料添加劑品種目錄等國家相關法規允許使用的飼料原料和添加劑，通過發酵工程、酶工程、蛋白質工程和基因工程等生物工程技術開發的飼料產品總稱，包括發酵飼料、酶解飼料、菌酶協同發酵飼料和生物飼料添加劑等。

菌酶協同發酵飼料：使用農業農村部飼料原料目錄和飼料添加劑品種目錄等國家相關法規允許使用的飼料原料、酶制劑和微生物，通過發酵工程和酶工程技術協同作用生產的單一飼料和混合飼料。

活的飼料：即生物活性飼料：含有活的有益微生物和生物活性代謝產物的飼料。

1.2.2分類

根據原料組成、菌種或酶制劑組成、原料干物質主要營養特性，生物飼料分為4個主類，10個亞類，17個次亞類，50個小類，112個產品類別。

2 生物飼料發展的必然與意義

2.1發展的歷史機遇

消費升級換代：吃飽—吃好—吃健康—吃營養—吃安全，對農牧業提出更高要求。

三抗時代來臨：無抗必須用生物技術來解決。

2.2發展生物飼料成為必然選擇

集成替抗綜合解決方案，改善動物腸道健康，保障動物食品安全。

高效利用特色飼料資源，構建中國特色養殖模式。

提高飼料消化率，減少污染物排放，保護生態環境。

2.3我國配方技術和配方體系發生變革的需要

2.4生物飼料市場空間巨大

我國非常規飼料資源豐富，種類多，全國有各類雜粕、糟渣、農副產品等資源超過20億噸，但開發利用率低，造成巨大的資源浪費。歐洲一些國家液體飼喂普及率達到30%以上，我國發酵飼料普及率還很低，液體飼喂模式才剛剛起步，但未來10年內，發酵飼料總量將超過飼料總量的10%～20%。根據中國肉奶蛋和水產產量計算，中國飼料實際產量應該在4億噸左右，未來5年，發酵飼料產值將超過1000億元。

2.5中國未被利用的副產品高達23億噸

2.6發酵飼料未來

2025年中國發酵飼料達到4000萬噸，2030年中國發酵飼料達到8000萬噸，其中：50%的豬場會使用液體發酵飼料；50%的特種水產膨化料將被先進生物發酵飼料所代替。

3 生物飼料產業現狀

3.1市場高度認可發酵飼料

市場從了解階段逐漸到認知和認可階段，尤其是水分超過35%的產品已經被市場認可。發酵原料、發酵伴侶、發酵濃縮料等產品多樣化明顯。

30%以上的飼料企業開始生產發酵飼料，使用或銷售相關產品。

集成化應用技術產品效果穩定，技術迭代能力強，備受市場推崇。

3.2快速發展發酵飼料產業

發酵飼料將成為減抗替抗的重要途徑，成為農副產物高值化利用的主要途徑，養殖降本增效的有效途徑。

目前我國從事生物飼料的企業達1000多家，但經營分化較為明顯。

其中，微生物制劑和酶制劑趨于飽和，而發酵蛋白飼料，發酵能量飼料和發酵粗飼料產品將有快速增量。

3.3生物飼料產業鏈核心技術逐步體系化建立

3.4生物飼料團體標準制定與發布

3.5生物飼料團體標準

隨著發酵飼料生產企業、品種和產量的增加，統一的產品標準在行業的規范可持續發展中至關重要。除明確的營養常規指標外，酸溶蛋白、乳酸、甘露寡糖、益生菌活菌數等有益指標和揮發性鹽基氮、霉菌和霉菌毒素等有害指標均直接反應發酵效果，均需在制定產品標準時權衡參考。從菌種、工藝、原料、產品和應用等方面系統而全面的建立相關團體標準刻不容緩。

4 生物飼料研究進展

4.1 生物飼料菌種研究進展

我國飼料原料種類繁多，物理化學性質差異較大，而不同的菌種又具備不同的生理特性，在生產實踐中應根據不同原料以及不同的生產目的選擇適當的菌種組合。

菌種篩選主要有三個方向：改變飼料原料的理化性質，包括提高消化吸收率、延長貯存時間和解毒脫毒等；獲得微生物中間代謝產物，包括酶制劑、氨基酸和維生素等；培養繁殖飼用的微生物體，用于制備活菌制劑。

4.2 原料發酵過程變化的研究

發酵過程我們關注的問題：不同菌株對抗原蛋白因子降解率差異較大，亟待篩選高效降抗原蛋白菌株；發酵豆粕改善其營養價值的機制缺乏研究報道；混菌或菌酶協同發酵工藝數據缺乏；代謝產物。

4.3 發酵原料研究進展

發酵原料的選擇已從豆粕、棉粕、菜粕等的發酵以提供高品質蛋白飼料，發展到聚焦鮮糟渣、果渣和蔬菜尾菜等非常規飼料原料發酵以提供優質的發酵能量、蛋白飼料和粗飼料等。

4.4 發酵工藝研究進展

芽孢桿菌單菌固態發酵豆粕的最佳工藝；以硫甙降解率為目標固態發酵菜籽粕的最佳工藝；芽孢桿菌單菌固態發酵玉米的最佳工藝條件；芽孢桿菌菌固態發酵小麥的最佳工藝條件；豆粕、菜籽粕、玉米、小麥四種原料經微生物發酵肉雞表觀代謝能較發酵前分別提高了19.21%、19.13%，6.90%和7.03%，且均達到顯著水平。

4.5 菌酶協同發酵飼料研究進展

4.5.1菌酶結合機理

微生物與酶有很好的協同作用,能使大分子物質降解更加徹底，微生物發酵效率更高。菌酶協同處理的結果優于酶和菌單獨作用的結果。

4.5.2菌酶協同發酵飼料應用效果

利用菌酶協同作用，既能縮短發酵周期，又能利用芽孢桿菌或乳酸菌抵抗其他雜菌的影響，提高效率，降低生產成本，還能通過產品中含有的大量的芽孢桿菌、乳酸菌和酵母菌等活菌體改變動物腸道內的微生態環境，增強動物對疾病的抵抗能力，減少抗生素的使用。

4.6 地源飼料發酵應用技術研究進展

“地源飼料”—基于生態循環養殖應用模式提出，是指農副產品資源經過飼料化加工處理后可規模化飼用的地方性特色飼料資源的總稱，具有特色的營養價值、不易加工處理、流通成本高、易變質、季節性強和有一定地理范圍等特點。

簡而言之，地源飼料就是產地局限于某個地區，不適合長距離運輸，烘干或其他處理措施會造成營養效價損失和成本增加的具有特色營養價值的農副產品。在當今我國畜牧業轉型升級過程中，地源性飼料資源研究與應用有重大意義，是打造中國特色配方體系的基礎。

為避免漿、渣和糟類等烘干帶來的成本增加，降低其抗營養因子或毒性成分，地源飼料應用集成以下五大關鍵技術：針對不同地源飼料的菌+酶發酵菌劑集成技術；針對不同產地的發酵設備和工藝技術；地源飼料營養數據庫技術和以某一地源飼料為核心的不同養殖品種的飼料日糧配方技術；針對不同養殖規模的自動化液態飼料及濕料飼喂設備和工藝技術；畜禽糞污氮磷減排生物處理技術。

5 生物飼料未來研究趨勢

5.1系統評價菌種特性并提出統一的產品質量標準

發酵飼料主要以改善原料品質為目標，生產富含高活性益生菌及其代謝產物的生物飼料產品。因此，菌種來源規范性以確保菌種、菌株安全性和明確應用菌種/菌株的特性居首要地位。

5.2生產工藝標準化和工藝質量的穩定

發酵飼料產品質量直接受菌種特性、工藝設計和設備性能的影響。

當前我國發酵飼料的工藝設計已呈現趨同，對應的設備性能已得到逐步提高，但工藝的安全性保證、標準化措施、設備配套性和工藝質量的檢測或監控亟需加強。

發酵過程中菌劑、菌種、菌株和底物的配伍相宜，菌種活化、滅菌與否、烘干程度等也需要深入研究。

5.3提高對傳統動物營養和微生物營養的協同性認識

養殖生產中，日糧首先必需滿足不同養殖品種對飼料營養的需求。缺乏營養或營養不平衡，發酵飼料替代配合飼料的量受限。研究表明：過多添加微生態制劑，日增重和飼料報酬反而下降。

5.4生物飼料學術體系保障

梳理生物發酵飼料產業鏈已有的理論與技術；提出尚需深入研究的理論與技術；推廣傳播新知識與新技術。

5.5建立發酵飼料基礎營養數據庫

隨著發酵飼料產量和用量的加大，發酵飼料的基礎營養數據庫建立尤為緊急。而發酵功能性物質和安全指標的標識，也需要形成標準以利于市場健康發展，發酵飼料有益于動物健康和養殖環境的科學評估系統急需建立。

5.6建立相關團體標準

5.7研究生物飼料生物學效價評價指標

未來生物飼料的功能將更進一步明確，其對原料的預消化程度、對飼料利用率的提高程度、對畜體腸道健康的改善程度、對畜產品品質的改善效果，甚至對畜禽糞污資源化利用中限制因子的去除程度，以及對畜禽舍內氨氣的去除程度等都將進一步量化，評價方法將進一步標準化。

5.8生物飼料質量安全實施動態預警監測

生物飼料的質量安全性，首先要依據飼料衛生標準；因其微生物學屬性，還應對其微生物安全性進行監測。所用菌種是否合法合規，發酵工藝等控制不嚴而導致的有害菌，甚至是致病菌的污染；

通過宏基因組測序等手段，對生物飼料全部微生物組成進行監測。生物飼料往往還具有動態變化的性質，所以生物飼料安全監測也應是一個動態監測的過程。

5.92021重要工作任務

5.9.1起草《生物發酵類飼料生產許可管理辦法》及《生物發酵類飼料質量安全管理規范》相關管理規定；

5.9.2開展發酵飼料用菌種菌株合規性調查評估和菌株安全性風險分析；

5.9.3構建發酵飼料用菌種菌株數據庫和鑒別評價技術平臺；

5.9.4確定發酵菌種評價技術標準，制定菌株安全性評價技術規程團體標準。