2.1 固態(tài)發(fā)酵技術(shù)簡介

固態(tài)發(fā)酵（Solid-State Fermentation，SSF）是一種生物加工技術(shù)，是指微生物在濕固體顆粒上的生長，顆粒間的空隙存在少量液態(tài)水和連續(xù)氣相。SSF在食品發(fā)酵工業(yè)和飼料發(fā)酵工業(yè)中有著悠久的應(yīng)用歷史。在亞洲，SSF用于生產(chǎn)面包、奶酪、曲酒、醬油、豆豉和腐乳等食品。此外，利用SSF技術(shù)已經(jīng)生產(chǎn)了許多重要的產(chǎn)品，如氨基酸、酶、有機酸、紡織和生物燃料等。近幾年來，SSF技術(shù)以其優(yōu)于液態(tài)發(fā)酵（Submerged Fermentation，SmF）的諸多優(yōu)勢而獲得了廣泛的應(yīng)用。SSF相較于SmF有許多優(yōu)點，在SSF過程中，很少有廢棄物產(chǎn)生，靠固體顆粒間隙中存留的空氣向微生物提供氧氣，有產(chǎn)量高、投資低、耗能低、污染小等一系列優(yōu)點。芽孢桿菌在SSF中的生長過程中，芽孢的積累往往伴隨著基質(zhì)的消化和生物活性代謝物的釋放。因此，SSF可以降低抗營養(yǎng)因子（如豆粕、棉籽粕和菜籽粕中），提高飼料的營養(yǎng)價值。

2.2 固態(tài)發(fā)酵的主要步驟

一般來說，SSF的主要步驟和SmF基本相同，SSF的主要步驟如圖1所示。

3.1 枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵飼料的作用

3.1.1 在機體內(nèi)產(chǎn)生酶類和營養(yǎng)物質(zhì)

芽孢桿菌能夠分泌大量的胞外酶，正是因為枯草芽孢桿菌在發(fā)酵時產(chǎn)生的各種酶類使蛋白質(zhì)、多糖、脂肪等一些大分子營養(yǎng)物質(zhì)可被枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵飼料所降解，促進動物腸道吸收，提高消化率。

史艷麗等利用枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵豆粕，結(jié)果表明，抗原蛋白殘留率、粗蛋白均顯著高于空白對照組（P<0.05）。Dai等用枯草芽孢桿菌，通過SSF提高豆粕（SBM）的營養(yǎng)價值和生物活性，粗蛋白質(zhì)、可溶性蛋白質(zhì)、總酚、黃酮類化合物含量均有所增加。閆亞婷等以玉米為飼料原料，通過正交試驗優(yōu)化其發(fā)酵條件，優(yōu)化后玉米粉淀粉含量下降，分解率達到37.76％，可溶性糖含量提高了1.72倍。豆渣是大豆工業(yè)產(chǎn)生的主要農(nóng)業(yè)廢棄物。為了水解豆渣并釋放營養(yǎng)物質(zhì)，Mok等采用枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵法發(fā)酵豆渣，研究表明，用枯草芽孢桿菌發(fā)酵豆渣提高了其營養(yǎng)含量。用枯草芽孢桿菌發(fā)酵的豆渣，總氨基酸含量由未發(fā)酵的（3.04±0.14）mg/g增加到（5.41±1.21）mg/g。發(fā)酵后，總脂肪酸含量從（153.04±5.10）mg/g增加到（166.78±2.41）mg/g，發(fā)酵后的抗氧化劑含量（DPPH）也提高了6.4倍。由此可見，枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵飼料可產(chǎn)生豐富的酶、多肽、有機酸、氨基酸等益生性物質(zhì)。

3.1.2 抑菌作用

枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)生多種生物活性肽，包括抗菌肽、免疫活性肽和抗氧化肽。李萌等用枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵豆粕產(chǎn)抗菌脂肽以提高脂肽產(chǎn)量。結(jié)果表明，在最優(yōu)條件下，抗菌脂肽的抑菌率的實際值為（75.62±0.36）%，抑菌率提升了將近一半。

3.2 枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵飼料在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.2.1 枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵飼料在仔豬中的應(yīng)用

枯草芽孢桿菌中的有益菌可產(chǎn)生多種生物活性物質(zhì)，如消化酶、維生素、有機酸、小肽和促生長因子等，可顯著提高仔豬的生產(chǎn)性能。洪文探究了枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵工藝的條件，并以不同劑量的枯草芽孢桿菌對斷奶仔豬生長性能、腹瀉發(fā)病率等情況進行研究，結(jié)果表明，高劑量組仔豬的平均日增重和飼料效率比陰性對照組高，而抗生素組，中劑量組和高劑量組之間則無顯著差異（P<0.05）。所有益生菌組和抗生素組腹瀉指數(shù)低于陰性對照組（P<0.05）。張煜用新型枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵豆粕降解豆粕抗原蛋白，中試發(fā)酵豆粕確定發(fā)酵條件，在仔豬日糧中添加10％的發(fā)酵豆粕，促進仔豬對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，提高仔豬生長性能。

3.2.2 枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵飼料在畜禽中的應(yīng)用

歐榮娣等利用枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵米糠，拌入日糧中飼喂臨武鴨，試驗結(jié)果表明，與對照組相比，日糧中添加枯草芽孢桿菌可有效提高臨武鴨平均日增重，降低料肉比和死亡率。文靜等研究肉雞日糧中添加枯草芽孢桿菌對其生長性能的影響，結(jié)果表明，在基礎(chǔ)日糧中添加0.75g/kg的枯草芽孢桿菌制劑肉雞的日增重顯著高于基礎(chǔ)日糧（P<0.05）。

3.2.3 枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵飼料在水產(chǎn)動物中的應(yīng)用

水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)一直在穩(wěn)步增長，特別是水產(chǎn)養(yǎng)殖中的蝦。然而，對蝦養(yǎng)殖中病害的爆發(fā)阻礙了對蝦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用抗生素或化療藥物來控制疾病，導(dǎo)致了耐藥性和消費者不接受的問題。枯草芽孢桿菌作為益生菌，可成為預(yù)防對蝦養(yǎng)殖病害爆發(fā)的良好替代物。

在人工飼養(yǎng)條件下，Zuenko等研究了鯉魚腸道食糜中消化酶活性、細菌屬比，結(jié)果表明，加入活菌枯草芽孢桿菌對鯉魚腸道食糜中微生物群落的大小和結(jié)構(gòu)、某些消化酶的活性、消化率和增重都有積極的影響。鯉魚腸道食糜中微生物總數(shù)比對照組高13%，胸骨中微生物總數(shù)是對照組的3.5倍。在所研究的魚類中，消化酶活性的提高的同時會使氮、氨和尿素含量的減少。這可能是因為腸道微生物對蛋白質(zhì)有更好的吸收，更多地利用氮代謝物來合成自己的生物量。試驗組鯉魚平均日增重比對照組高25%，平均日增重35%。

4結(jié) 論