摘要：本文綜述了利用發酵工程發酵粕類、秸稈以及果渣生產微生物飼料，提高了飼料的利用率，改善飼料品質，消除了環境污染，有利于緩解了中國蛋白質飼料原料緊缺的問題，以及微生物發酵飼料在動物中的應用，并提出了發酵飼料存在的問題和發展前景。
關鍵詞：發酵工程;粕類原料;果渣;微生物發酵飼料
發酵工程又稱為微生物工程，是指利用現代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或者直接把微生物應用于工業生產過程的一種技術[1]。發酵工程的主體是微生物，特別是經過DNA重組改造的微生物。目前發酵工程在飼料和動物飼養中應用有了良好的效果。近年來，飼料原料價格不斷上漲，畜禽養殖成本大幅度提高，嚴重影響了我國畜牧業和飼料工業的發展。因此，提高飼料利用率，改善飼料品質是當前飼料工業的研究重點之一[2]。本文主要概述發酵工程在飼料原料中的應用。
1.微生物發酵作用
消除抗營養因子，積累有益的代謝產物，提高飼料的利用率和動物的消化能力，主要有：對豆粕。棉粕、菜籽粕和花生粕等蛋白質飼料降解其抗營養因子，如豆粕的抗原蛋白、棉粕的棉酚和菜籽粕的硫甙，并進行蛋白質的體外消化，發酵可以改變粕類原料的理化性狀，減少抗營養因子，產生促進動物生長的有益成分，提高飼料的消化率，增加適口性，延長儲存時間，并且可以解毒脫毒，將有毒粕類轉變為無毒、低毒的優質飼料，提高氮的利用率，降低糞便中的氮污染，減少畜牧環境污染，積累小肽和乳酸等有益代謝產物，抑制病原微生物的滋生，大幅度減少或完全替代抗生素的使用;對大麥、秸稈等飼料原料進行非淀粉多糖的體外消化，使其易于動物的消化吸收，提高飼料的代謝能力和適口性[4]。
2.發酵飼料原料
2.1 發酵粕類原料
豆粕為大豆榨油的副產物，含有豐富蛋白質，氨基酸含量豐富，是動物飼料中常用的植物性蛋白質原料。馬文強等[5]通過枯草芽孢桿菌、釀酒酵母菌、乳酸菌對豆粕進行發酵后，粗蛋白提高了13.48%，粗脂肪提高了18.18%、磷含量提高了55.56%，氨基酸提高了11.49%，胰蛋白酶抑制因子和其他抗營養因子得到了徹底消除。莫重文等[6]利用米曲霉和啤酒酵母混合菌株發酵豆粕，使粗蛋白含量增加了12.1%;楊旭[7]等利用釀酒酵母對豆粕進行固態發酵，使蛋白含量增加了9.55%;
棉粕中氨基酸含量高且粗蛋白含量僅次于豆粕，是一種優質的植物性蛋白飼料。但其中的游離棉酚對動物體具有一定的毒害作用，限制了其在飼料中的使用。近年來，通過發酵處理棉粕，降低游離棉酚含量，提高蛋白利用率，改善棉粕品質，具有廣闊的應用前景。諸葛斌等[8]利用混菌發酵棉粕使小肽含量提高至18.36%，體外消化率提高至88.59%，顯著提高了棉粕蛋白。喬曉艷等[9]利用熱帶假絲酵母和干酪乳桿菌發酵棉粕后棉酚脫毒率達48.1%，小肽含量提高了10.97%，氨基酸提高了10.81%，植酸降低了1.54%;聶蓬勃[10]利用蠟狀芽孢桿菌發酵棉粕使蛋白提高 了3.79%，游離棉酚脫毒率53.4%;金紅春[11]以復合芽孢桿菌發酵棉粕使游離棉酚去除率達96.52%。
菜籽粕中含有硫甙、芥酸、單寧、植酸和芥子堿等抗營養因子，嚴重限制了其在飼料中的應用，所以通過發酵對菜籽粕進行脫毒已經得到了比較廣泛的營養。王剛[12]通過混合固態發酵菜籽粕使其硫甙降解率為53.4%，粗蛋白提高了5.58%，菜籽肽提高了8.1%，蛋白質體外消化率提高了1.94;陸豫等[13]通過固體混菌發酵使硫甙脫除率達到97%;孫林等[14]通過乳酸菌、枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、酪酸梭狀芽孢桿菌進行固態發酵使菜籽粕硫甙去除率達85.19%，粗蛋白含量提高4.37%。
我國是農業大國，農作物秸稈資源很豐富，秸稈中大約有65%-80%的干物質能夠為動物提供能量，而目前用于飼料的不足10%，絕大部分秸稈直接還田或者當作燃料使用，造成了很大資源浪費，更加污染了環境[15]。所以利用發酵法處理秸稈成飼料具有很強的現實意義。黃茜等[16]利用混合菌發酵秸稈，其木質素降解率達到44.77%，纖維素降解率達到41.48%。李日強等[17]通過固態發酵將玉米秸稈的真蛋白含量提高了129.6%，粗蛋白提高了29.59%。王儀明[18]混菌發酵后秸稈纖維素降解為38.5%,降解率為28.2%;半纖維素降解為13.7%,降解率為27.5%;蛋白含量提高到15.43%,比發酵前提高12.32%。
2.2.果渣
作為農業大國，每年產生大量的農副產品的廢棄物，比如秸稈，果渣等。如何合理并科學的利用這些廢棄物轉化為飼料原料。利用發酵法處理這些廢棄物生產蛋白飼料，不僅提高資源的利用率，而且消除環境污染，改善環境。廣西金麥克生物科技有限公司用甘蔗、木薯渣為原料生產單細胞蛋白飼料原料。可以開發多種蛋白質飼料原料，緩解飼料工業對糧食的依賴，促進養殖業的發展[19]。蔗渣是糖廠的主要副產品，僅含1.5%-3.0%的粗蛋白，營養價值低，適口性差。為了緩解我國飼料糧供需矛盾，進行了蔗渣飼料生料發酵工藝的研究。胡詠梅等[20]實驗結果表明，采用黑曲霉、綠色木霉和產朊假絲酵母三種菌種，蔗渣、糖蜜按8:2配料，料水比1:3,添加6%(NH4)2SO4,自然pH值，發酵溫度30℃，混菌發酵36h,發酵后的飼料粗蛋白含量提高到11.48%,香味、適口性較蔗渣大為改觀，可用做牛、羊等的飼料。徐雅飛[21]根據微生物學及發酵工程理論，采用微生物固態發酵技術，研究利用甘蔗渣、甘蔗糖蜜生產發酵飼料，獲得具有較高飼用價值的甘蔗渣、甘蔗糖蜜發酵飼料，生產過程中不產生“三廢”，為甘蔗渣、甘蔗糖蜜的綜合利用開辟了一條新的途徑，對甘蔗糖業、畜牧業、飼料行業以及環境可持續發展意義重大。張長霞[22]混菌固態發酵蘋果渣后真蛋白含量為13.0%，比發酵前提高了40%，比原始果渣提高了500%。果膠酶、蛋白酶和纖維素酶活力分別為126.2U，2.9U，55.2U，并對果膠酶的酶學性質進行了初步的研究。油茶籽濕渣是油茶籽提油后的副產物，如果不能充分利用將其丟棄，即浪費資源，也污染環境。王小蓉[23]研究了以油茶籽濕渣為原料經微生物固態發酵生產菌體蛋白飼料的可行性，并對發酵工藝及發酵產物進行了研究和分析。發酵后的產物經烘干后粗蛋白質含量可由接種發酵前的22.54%增加到39.34%,提高率為74.53%,粗纖維由46.18%降到42.12%降解率為8.79%,所檢測出17種氨基酸含量均有不同程度的提高，增加最多的為酪氨酸，其次是谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸和賴氨酸。
3.微生物發酵飼料特征以及在養殖上的作用
微生物發酵飼料具有天然的發酵香味，較好的適口性，具有良好的誘食效果;含有大量的有益菌;有害菌(大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌為典型代表)數量極低，不超過10cfu/g;發酵成品的pH值較低，在4.5左右，含有大量的有機酸(以乳酸和乙酸為主)。
微生物發酵飼料可以抑制有害菌的繁殖，使腸內菌叢保持正常。1.抑制和阻止腸內有害菌的發生，使有益菌增加，恢復維持健康的腸內菌叢。主要是抑制病原大腸菌、梭狀芽孢桿菌、沙門氏菌、β溶血性類細菌等的繁殖。2.產生消化酶，合成維生素可以產生淀粉酶和蛋白酶等消化酶以及維生素B群，另外維生素A的合成也已被證實。3.增強免疫作用，通過刺激腸道內免疫細胞，增加局部抗體的形成，從而增力。巨噬細胞活性。微生物飼料添加劑中有增強免疫作用的維生素A。4.產生過氧化氫，過氧化氫對幾種潛在的病原微生物均有損害作用，它是由一些特殊的物質在一些基質上形成的。
4.微生物發酵飼料的應用
彭忠利[24]，微生物發酵飼料飼喂山羊，與對照組相比，試驗Ⅰ組和Ⅱ組平均日增重極顯著提高(P<0.01);粗蛋白、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維的表觀消化率顯著提高(P<0.05);發病率極顯著降低(P<0.01)，但總蛋白、白蛋白、丙氨酸氨基轉移酶和天門冬氨酸氨基轉移酶含量各組間差異不顯著(P>0.05);每只山羊每天分別比對照組多增收0.33元和0.15元。林標聲[25]試驗證明，為斷奶仔豬飼喂微生物發酵飼料組比常規飼料組平均日增重提高了5.56%,而料重比降低了3.53%。此外，試驗組糞便中有益菌群增多，pH值下降，與對照組結果差異顯著(P<0.05)。金樁[26]利用乳酸菌發酵飼料飼喂規模化豬場，結果表明飼喂乳酸菌發酵飼料的豬的采食量、平均日增重增長顯著，料肉比和發病率下降。翟恒孝[27]發現，飼喂發酵飼料比常規飼料的生長育肥豬平均日增重提高了5.02%，但日增重、采食量和料肉比無顯著差異(P<0.05)。經濟效益分析表明，發酵飼料組比普通配合飼料組平均每頭豬增加收入17.09元。邱涓[28]試驗結果表明，為仔豬飼喂發酵飼料比對照組平均日增重10.19%,差異顯著(P<0.05);采食量和料肉比沒有出現明顯差異(P>0.05)，但表現出一定優勢。說明日糧中添加生物發酵飼料對仔豬的生長性能有一定的促進作用。黃世金[29]與對照相比，投喂添加10%、15%、20%微生物發酵飼料的商品羅非魚日增重分別提高1.75%、22.14%和21.36%;成活率明顯提高，分別為(96.10±0.60)%、(98.07±0.81)%和(97.67±0.63)%;飼料系數明顯下降，分別降低了5.51%、15.14%和15.60%;其飼養經濟效益均有提高，且以添加15%復合微生物發酵飼料所產生的單位利潤最高。李惠等[30]以發酵豆粕25%、50%、75%和100%的比例分別等量替代基礎日糧中的魚粉，研究了發酵豆粕對斑點叉尾?(Ictalurus punctatus)生長和飼料表觀消化率的影響;斑點叉尾日糧中發酵豆粕可以100%替代魚粉，其中以25%的比例替代效果更佳。吳妍妍[31]通過研究嗜酸乳桿菌發酵棉粕對AA肉仔雞生長性能、血液理化指標和免疫指標的影響，試驗得出日糧中添加6%的嗜酸乳桿菌發酵棉粕能夠提高肉雞的生長性能、血液理化指標及免疫性能。徐興軍[32]利用馬鈴薯發酵飼料飼喂肉兔發現，該飼料可以促進肉兔增重，降低飼料消耗，提高肉兔日糧中蛋白質的利用率和兔肉的脂肪含量。楊葆春[33]發現，飼喂發酵飼料的幼兔日增長明顯高于對照組(P <0 .0 5 )。
5.存在的問題以及研究熱點
目前，生產發酵飼料存在的主要問題有：1.不同的菌種的發酵特性和發酵工藝不一樣，其得到的發酵飼料的營養特性的研究不充分， 2.不同菌種發酵飼料飼喂不同種類動物的機理研究不明確。3.未建立發酵飼料安全性評價體系。因此，生產發酵飼料需要建立完善的科學評價體系，從營養成分、衛生等綜合評價發酵飼料，并且針對不同的動物的生長需要飼喂不同菌種和發酵工藝的發酵飼料需要更加深入的研究，為動物尋求更加可靠、安全的飼料，也提升了飼料的原料利用率。
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(作者：成都大帝漢克生物科技有限公司生物技術部孔凌 DDC副總經理包清彬)
