3.1 發(fā)酵菌種研究進(jìn)展

我國(guó)飼料原料種類繁多，物理、化學(xué)性質(zhì)差異較大，而不同的菌種又具備不同的生理特性，在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)不同的飼料原料以及不同的生產(chǎn)目的選擇適當(dāng)?shù)木N組合以生產(chǎn)合格的生物發(fā)酵飼料。例如，新鮮馬鈴薯渣含水量高達(dá)90%以上，適合利用黑曲霉和啤酒酵母等微生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)飼料。

目前菌種篩選主要有3 個(gè)方向: 一是改變飼料原料的理化性質(zhì)，包括提高消化吸收率、延長(zhǎng)貯存時(shí)間和解毒脫毒等; 二是獲得微生物中間代謝產(chǎn)物，包括酶制劑、氨基酸和維生素等; 三是培養(yǎng)繁殖飼用的微生物體，用于制備活菌制劑。李如珍等以中文專利數(shù)據(jù)庫(kù)中的檢索結(jié)果為樣本，對(duì)微生物發(fā)酵飼料領(lǐng)域進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)在588 件申請(qǐng)中，涉及菌種23 種，使用較多的菌種有枯草芽孢桿菌、黑曲霉、釀酒酵母和地衣芽孢桿菌。Missotten 等報(bào)道在歐洲發(fā)酵液體飼料中經(jīng)常使用的菌種有乳酸菌和酵母菌。侍寶路等研究表明，以豆渣為原料，添加麩皮作為輔料，以植物乳桿菌與釀酒酵母菌混合接種發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物降低了中性洗滌纖維含量，并提高了總酸含量，產(chǎn)品耐貯存。解淀粉芽孢桿菌具有繁殖速度快、穩(wěn)定性好、生命力強(qiáng)、富含多種酶的特點(diǎn)，在固態(tài)發(fā)酵飼料中取得了較好的效果。

3.2 生物發(fā)酵原料與工藝研究進(jìn)展

3.2.1 發(fā)酵原料

發(fā)酵飼料原料的選擇已從豆粕、棉籽粕、菜籽粕等的發(fā)酵以提供高品質(zhì)蛋白質(zhì)飼料，發(fā)展到聚焦鮮糟渣、果渣和蔬菜尾菜等非常規(guī)飼料原料發(fā)酵，以提供優(yōu)質(zhì)、優(yōu)價(jià)的發(fā)酵能量飼料和粗飼料等。

3.2.2 主要原料發(fā)酵工藝研究進(jìn)展

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，根據(jù)菌種特性主要分為耗氧、厭氧和兼性厭氧發(fā)酵。根據(jù)菌種數(shù)量選擇，主要分為單一菌種、多菌種、菌酶協(xié)同發(fā)酵等種類。飼用酶制劑的生產(chǎn)以單一菌種液體深層發(fā)酵為主，發(fā)酵飼料原料和混合飼料的生產(chǎn)以復(fù)合菌種發(fā)酵為主。吝常華研究了淀粉芽孢桿菌單菌固態(tài)發(fā)酵豆粕的最佳工藝，發(fā)現(xiàn)豆粕經(jīng)過微生物發(fā)酵后小肽含量得到顯著提高，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到明顯改善; 蛋白質(zhì)分子質(zhì)量顯著下降; 酸堿度也發(fā)生了明顯變化，且單菌與混菌發(fā)酵效果存在顯著差異; 提出了枯草芽孢桿菌單菌固態(tài)發(fā)酵玉米的最佳工藝，玉米經(jīng)過微生物發(fā)酵后，可溶性糖含量顯著增加，淀粉總量和支鏈淀粉含量顯著下降，直鏈淀粉含量顯著升高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量發(fā)生明顯變化，總酸含量顯著提高，pH 發(fā)生明顯變化，單菌發(fā)酵和混菌發(fā)酵效果具有差異性; 提出了多黏類芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵小麥的最佳工藝，與未發(fā)酵相比，經(jīng)單菌、混菌發(fā)酵后，小麥提取液黏度均顯著降低，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生顯著變化，粗蛋白質(zhì)、粗纖維、粗灰分、粗脂肪含量有升高趨勢(shì)，酸堿度發(fā)生明顯變化，且單菌和混菌發(fā)酵效果差異顯著; 此外，豆粕、菜籽粕、玉米、小麥4 種原料發(fā)酵后肉雞表觀代謝能較發(fā)酵前分別顯著提高了19. 21%、19. 13%、6.90%和7.03%。

吳正可以硫甙降解率、多肽增加率、總酸增加率為目標(biāo)研究提出了菜籽粕最佳發(fā)酵工藝; 在玉米－豆粕型飼糧中添加15%的發(fā)酵菜籽粕對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能無(wú)顯著影響，但添加10%發(fā)酵菜籽粕組生長(zhǎng)性能、免疫指標(biāo)、腸道發(fā)育狀況要優(yōu)于玉米－豆粕型飼糧對(duì)照組，同時(shí)還提高肉雞屠宰率、全凈膛率、胸肌率、腿肌率、十二指腸和空腸的絨毛高度/隱窩深度。

3.3 酶解飼料研究進(jìn)展

酶解飼料已被廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖中，加酶飼料預(yù)消化的工藝參數(shù)及處理效果已被證實(shí)。無(wú)機(jī)磷、酸性洗滌纖維和還原糖含量是反映加酶飼料體外預(yù)消化效果的重要指標(biāo)。在體外條件下，根據(jù)飼用酶制劑反應(yīng)需要的條件，對(duì)飼料進(jìn)行酶解預(yù)消化可以大幅提高飼料利用率，降低配方成本，提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能。

研究表明，加酶預(yù)消化飼料能顯著改善飼料品質(zhì)，提高斷奶仔豬對(duì)飼料養(yǎng)分的消化率，進(jìn)而促進(jìn)其生長(zhǎng); 提高蛋雞的產(chǎn)蛋率，降低料蛋比，改善蛋品質(zhì)，提高能量的表觀代謝率; 提高肉雞飼糧中養(yǎng)分的表觀消化率，極顯著改善肉雞的采食量、增重和料重比; 顯著提高綿羊飼糧中養(yǎng)分的表觀消化率，顯著減少羊糞中養(yǎng)分的排泄量，提高了綿羊日增重，減少了料重比，提高了經(jīng)濟(jì)效益;顯著提高奶牛的標(biāo)準(zhǔn)乳量、平均乳脂率、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的排出量和表觀消化率。

3.4 菌酶協(xié)同發(fā)酵飼料研究進(jìn)展

近年來研究結(jié)果表明，菌酶協(xié)同處理的結(jié)果優(yōu)于菌和酶單獨(dú)作用的結(jié)果。在發(fā)酵過程中，微生物與酶有很好的協(xié)同作用，能使大分子物質(zhì)降解更加徹底，微生物的發(fā)酵效率更高。所以利用微生物和酶的協(xié)同作用制備發(fā)酵飼料的相關(guān)報(bào)道逐漸增多。利用菌酶協(xié)同作用，既能縮短發(fā)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(chǎn)成本，還能通過產(chǎn)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(dòng)物腸道內(nèi)的微生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)動(dòng)物對(duì)疾病的抵抗能力，減少抗生素的使用。

3.5 地源飼料發(fā)酵應(yīng)用技術(shù)研究進(jìn)展

3.5.1 地源飼料興起

地源飼料成為當(dāng)前農(nóng)副產(chǎn)物飼料資源利用化的熱門概念，是指經(jīng)過飼料化加工處理后可規(guī)模化飼用的地方性飼料資源的總稱，具有特色的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、不易加工處理、流通成本高、易變質(zhì)、季節(jié)性強(qiáng)和有一定地理范圍等特點(diǎn)。地源飼料發(fā)酵后采用濕喂或液體飼喂的代表性應(yīng)用模式誕生，如山東繁育母豬發(fā)酵飼料濕喂技術(shù)模式、山東中裕酒糟液體飼喂模式和重慶榮昌生長(zhǎng)肥育豬固體發(fā)酵地源飼料液體飼喂模式等，創(chuàng)新性地加強(qiáng)了飼料資源利用效率。在當(dāng)今我國(guó)畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中，地源性飼料資源研究與應(yīng)用具有重大意義。

3.5.2 地源飼料應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展

近年來生物飼料開發(fā)國(guó)家工程研究中心就地源飼料的有效應(yīng)用提出了5 個(gè)關(guān)鍵集成技術(shù): 針對(duì)不同地源飼料的菌 酶發(fā)酵菌劑集成技術(shù); 針對(duì)不同產(chǎn)地的發(fā)酵設(shè)備和工藝技術(shù); 地源飼料營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和以某一地源飼料為核心的不同養(yǎng)殖品種的飼料配方技術(shù); 針對(duì)不同養(yǎng)殖規(guī)模的自動(dòng)化液體及濕料飼喂設(shè)備和工藝技術(shù); 針對(duì)畜禽糞污氮磷減排生物處理技術(shù)( 參考生物飼料開發(fā)國(guó)家工程中心編寫的內(nèi)部資料《生物飼料百項(xiàng)技術(shù)和產(chǎn)品匯編》) 。通過以上5 大技術(shù)集成，降低了飼料成本、豬群整齊度好。但地源飼料存在質(zhì)量不穩(wěn)定、營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)不完善、液體飼喂料線設(shè)備成本高等不容忽視的問題，同時(shí)安全有效地應(yīng)用研究和技術(shù)推廣任重而道遠(yuǎn)。

3.6 發(fā)酵飼料在動(dòng)物養(yǎng)殖中的應(yīng)用

3.6.1 發(fā)酵飼料對(duì)畜禽生長(zhǎng)性能的影響

近年來酒糟、尾菜、桑葉和棉菜粕等飼用資源發(fā)酵后飼用效果的研究報(bào)道不少，發(fā)酵飼料在配合飼糧中添加量在2% ～ 50%，也有全發(fā)酵飼糧的應(yīng)用，飼養(yǎng)動(dòng)物涵蓋了豬、禽、羊、牛。在生長(zhǎng)性能方面，總體表現(xiàn)為日增重增加、料重比降低、育肥動(dòng)物每千克增重的飼糧成本降低、養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益增加。多數(shù)研究證實(shí)，發(fā)酵豆粕均可提高斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能，也有研究發(fā)現(xiàn)，飼喂10%和15%濕發(fā)酵豆粕仔豬平均日增重分別提高了16.6%和23. 0%，料重比分別降低了9. 7% 和11.4%; 另有研究表明，發(fā)酵豆粕可替代魚粉等動(dòng)物性蛋白質(zhì)飼料應(yīng)用于保育豬的生長(zhǎng)發(fā)育，早在1975 年就報(bào)道了米曲霉發(fā)酵豆粕可提高肉雞生長(zhǎng)性能和飼料轉(zhuǎn)化效率。諸多研究結(jié)果表明，4. 5%發(fā)酵豆粕顯著提高肉雞21和35 日齡體重，其效果優(yōu)于魚粉; 在肉雞前7 天飼糧中添加3%乳酸菌或枯草芽孢桿菌發(fā)酵豆粕的研究表明，前7 天飼糧中使用發(fā)酵豆粕可顯著提高后期肉雞的平均日增重、飼料轉(zhuǎn)化率和35 日齡體重，說明前期飼喂發(fā)酵飼糧有后續(xù)效應(yīng)且可促進(jìn)后期生長(zhǎng)。在畜產(chǎn)品品質(zhì)方面，飼喂發(fā)酵飼料畜禽肌肉氨基酸和肌間脂肪含量有所增加，抗氧化水平提高; 蛋殼品質(zhì)提高，蛋白哈夫單位和蛋黃顏色增加，蛋黃中膽固醇含量降低; 胸肌肌苷酸含量提高。

3.6.2 發(fā)酵飼料對(duì)動(dòng)物腸道微生態(tài)與形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

近年來，發(fā)酵飼料的作用機(jī)理研究漸趨深入。諸多文獻(xiàn)報(bào)道，微生物活菌發(fā)酵飼料對(duì)豬、雞、鴨、奶牛、對(duì)魚等養(yǎng)殖動(dòng)物的腸道微生態(tài)和血清生化指標(biāo)產(chǎn)生多種影響，總體具有促進(jìn)有益活性菌在宿主腸道的定植、改善腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)腸道發(fā)育、促進(jìn)生產(chǎn)性能的效果。

3.6.3 發(fā)酵飼料對(duì)動(dòng)物免疫機(jī)能的影響及其機(jī)理

關(guān)于發(fā)酵飼料對(duì)動(dòng)物免疫性能的影響研究報(bào)道較少，大多數(shù)研究集中在血漿免疫球蛋白、腸道分泌型免疫球蛋白含量等表觀指標(biāo)測(cè)定。有研究表明在保持粗蛋白質(zhì)和代謝能一致的情況下采用脂多糖刺激攻毒試驗(yàn)，結(jié)果表明，10%的發(fā)酵豆粕可顯著降低脂多糖刺激后血漿皮質(zhì)酮的含量，DNA 芯片檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，10%的發(fā)酵豆粕通過降低白細(xì)胞熱休克蛋白70 ( HSP70 ) 、新生兒受體( NFcR) 等基因的表達(dá)提高免疫性能。也有研究證明，大豆發(fā)酵可提高脾臟自然殺傷細(xì)胞的活性，上調(diào)干擾素－ γ ( IFN-γ ) 、免疫球蛋白G2a( IgG2a) 、白細(xì)胞介素－4( IL-4) 和免疫球蛋白G1( IgG1) 基因表達(dá)。Zhu 等添加10%和15%的發(fā)酵豆粕顯著提高了仔豬血漿免疫球蛋白G( IgG ) 、免疫球蛋白A ( IgA ) 、免疫球蛋白M( IgM) 含量，同時(shí)顯著降低空腸和回腸自我吞噬因子( LC3B) 的表達(dá)，LC3B 的表達(dá)是細(xì)胞損傷的標(biāo)志。Roubos 等和朱麗慧等進(jìn)一步研究了發(fā)酵豆粕提高免疫性能的機(jī)理: 霉菌和芽孢菌發(fā)酵豆科籽實(shí)可以產(chǎn)生一種與大腸桿菌相結(jié)合的小分子活性物質(zhì)，從而降低大腸桿菌與腸道上皮細(xì)胞的黏附，而這種小分子活性物質(zhì)是被微生物分泌的酶從大豆細(xì)胞壁果膠多糖的阿拉伯糖或阿拉伯半乳聚糖側(cè)鏈上分解下來的，可以抵制病原菌的侵襲; 此外，在短鏈脂肪酸( SCFAs) 中的丁酸可誘導(dǎo)杯狀細(xì)胞黏蛋白( MUC2) 的分泌和T 細(xì)胞的分化，同時(shí)可抑制核因子－κB( NF-κB) 表達(dá)，進(jìn)而提高動(dòng)物機(jī)體的免疫性能。飼喂發(fā)酵豆粕提高了動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的利用效率，降低了回腸、盲腸、結(jié)腸中殘留蛋白質(zhì)的含量，進(jìn)而降低后腸道與蛋白質(zhì)分解相關(guān)菌群豐度和蛋白質(zhì)發(fā)酵的代謝產(chǎn)物，后腸道微生物發(fā)酵腸道殘余的蛋白質(zhì)可產(chǎn)生吲哚、組胺、硫化氫、糞臭素等有害物質(zhì)，破壞腸道細(xì)胞結(jié)構(gòu)，引發(fā)機(jī)體免疫反應(yīng)。發(fā)酵飼料的作用機(jī)理研究還表明，動(dòng)物腸道微生物菌群與宿主腸道代謝軸、腸道免疫功能存在相互作用并對(duì)機(jī)體健康產(chǎn)生影響。

3.6.4 發(fā)酵飼料對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)性能影響

近年來，很多學(xué)者就發(fā)酵豆粕替代魚粉對(duì)魚蝦類生長(zhǎng)發(fā)育免疫等方面的影響做了諸多研究。Ding 等用25%、50%、75%和100%的混菌發(fā)酵豆粕替代日本沼蝦中的魚粉，結(jié)果表明，發(fā)酵豆粕替代魚粉不會(huì)影響日本沼蝦的生長(zhǎng)性能。Lee等用發(fā)酵豆粕替代許氏平鲉飼料中10%、20%、30%和40%的魚粉，結(jié)果表明，發(fā)酵豆粕替代20%的魚粉對(duì)許氏平鲉的生長(zhǎng)性能和體組成沒有顯著影響，但會(huì)降低飼料轉(zhuǎn)化效率。Novriadi運(yùn)用Meta 分析方法深入分析了14 篇發(fā)酵豆粕替代魚粉對(duì)魚類生長(zhǎng)性能和飼料轉(zhuǎn)化效率影響的研究文章數(shù)據(jù)，分析結(jié)果表明，發(fā)酵豆粕替代40%以上的魚粉會(huì)顯著降低魚類生長(zhǎng)性能，得出發(fā)酵豆粕中未消除的抗?fàn)I養(yǎng)因子和不同種類的魚類對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)因子的耐受性依然是影響發(fā)酵豆粕替代魚粉比例的主要因素。

3.6.5 發(fā)酵飼料對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的影響

由于發(fā)酵飼料的應(yīng)用可提高飼料利用率，減少氨氣排放，降低鋅、銅等重金屬的添加，因此可緩解畜禽養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境的污染。

4生物發(fā)酵飼料發(fā)展趨勢(shì)