生物发酵饲料研究与应用技术发展趋势

2021-11-28周增太

中国科技纵横 2021年18期

周增太

（武汉维恩生物科技有限公司，湖北武汉 430000）

0.引言

随着新时代的到来，人们对农牧业产品质量标准要求也有所提升。其中生物发酵饲料的应用正是建立在这一要求基础上的，具有改善动物肠道健康、提高饲料消化率、减少污染物排放等诸多优势，成为饲料发展中的必然。下面就对生物发酵饲料研究及应用情况进行研究和介绍。

1.生物发酵饲料的应用优势

1.1 提升饲料营养水平及饲料利用率

传统的饲料生产工艺生产的饲料内部含有大量的不易消化的物质，实际饲料使用时很多营养成分不能被动物完全吸收，造成了一定的营养浪费问题。但是经过生物发酵工艺获得的饲料中，原本的蛋白质、纤维素、果胶会经过发酵过程分解或降解成为更容易被动物吸收、消化的小分子肽、单糖、寡糖等。发酵过程中同时会产生多种消化酶、氨基酸、抑菌物质、免疫增强因子等营养物质，这些物质都可以作为营养物质来给动物提供生长所需的营养物质[1]。因此生物发酵饲料的使用，可以帮助提升饲料的营养价值，提升动物对饲料的吸收率，减少饲料及营养物质浪费。

1.2 提高动物消化及免疫力

生物发酵饲料生产后，内部会有微生物的存在，其中很多有益的微生物会跟随饲料进入到动物肠道内部。而这些有益的微生物不仅会在肠道内存在，还会迅速繁殖增多，数目甚至会多余肠道中原本具有的有害菌类，进而产生抑制不良菌类生长繁殖的作用，对肠道起到一定的保护作用。同时有益菌在肠道中生长繁衍的过程中不免会有代谢，其代谢时能够产生乳酸和乙酸等产物，这些产物可以起到降低肠道乃至整个消化系统的pH的作用，而低pH则也可以抑制一些病菌生长，进而起到维持肠道内微生物菌群生态平衡的目的，提升了肠道的抵抗力，使动物的整体消化能力和免疫力得到提升。

1.3 降低有毒有害物质含量，提升饲料安全性

随着社会科技的进步，人们对生物发酵饲料的研究也逐年深入，其中也包括了对生物发酵整个过程中的微生物的研究。研究发现，生物发酵过程中使用的一些菌类具有抑制某些不良菌种生长及有毒有害物质产生的作用，可以在一定程度上降低饲料中的有毒有害物质含量，提升饲料的安全性[2]。比如某些乳酸菌能够抑制霉菌生长和产毒、嗜酸乳杆菌能够抑制寄生曲霉孢子萌发、曲霉属菌株能够降低发酵棉粕中游离棉酚含量。

2.生物发酵饲料研究现状

我国生物饲料产业发展迅速，其中最需要关注的就是饲料原料、菌种组合选择。生物发酵饲料应用面较为广泛，具体的发酵方式和种类也很多，常见的生物发酵饲料过程类别可依据获得产品类别、使用生物种类及培养基种类、发酵身边等4种方式进行分类。其中按照获得产品类别的不同进行的分类，包括微生物酶发酵、微生物菌体发酵、微生物代谢产物发酵、微生物转化发酵、生物工程细胞发酵5类。而依据微生物对氧气的喜好，可以将生物发酵过程分为厌氧发酵和好氧发酵两类。同时按照培养基的状态的不同，将生物发酵过程分为固体发酵和液体发酵两类。最后，还可以按照发酵设备的不同，分为敞口发酵饲料、密闭发酵饲料、浅盘发酵饲料和深层饲料发酵4类。

常见的生物发酵饲料的原料种类很多，有木薯渣、秸秆、动物下脚料、果渣、酒糟等，不同原料的理化性质存在很大差异，选择时必须根据使用菌种及生产目的的不同来进行原料选择。同时发酵可用的微生物种类也很多，其中常见的3类微生物包括细菌、酵母菌和霉菌3种，具体的种类可以查看2010年农业部公告发布的《食品添加剂品种目录》。目前实际生物发酵饲料使用的菌类也包括乳酸菌、酵母等在内的益生菌类。菌种选择是生物发酵饲料生产过程中的核心技术，其中菌种筛选技术是最关键的技术。进行菌种筛选必须从以下3个方面着手开展工作，即提升饲料原料的消化吸收率及解毒脱毒效率等理化性质、生产出想要的酶制剂和氨基酸等微生物中间代谢产物、获取可以制备活菌制剂的微生物体。

具体的生物发酵过程，就是在粗饲料中放入粗饲料降解剂，然后再往里面加入对应比例的清水，将粗饲料搅拌均匀放入到发酵容器中。然后将其压实压紧后用塑料膜密封好，再用皮筋扎实进行发酵[3]。为了预防发酵爆炸问题出现，要避免使用旋盖。一般而言，冬季发酵需要在半月以上，夏季发酵用时要短，一般在5d以上即可。如果不需要使用，则可以放置保存数年。发酵过程中也要注意发酵容器和方法的选择，避免采用打堆发酵，宜采取发酵池、罐等容器发酵。实际使用时可以全部使用，也可以分批使用，但是每次取用完成以后，需要按之前提到的密封标准重新进行密封。当然发酵好以后可以直接使用，也可以就地保存。

实际生物发酵饲料生产过程中用到的设备种类也比较多，常见的设备种类包括固态发酵设备、静态式固态发酵设备和混合设备。其中混合设备往往在原料接种过程中使用，是用于各类原料、菌种及其他添加剂混合的容器，常见的混合设备有间断式混合设备和连续式混合设备两类。而固态发酵设备则是发酵饲料生产过程中的最关键环节，对产品质量具有决定性的影响，因此需要重点关注固态设备内微生物生产环境的管理[4]。最后，静态式固态发酵设备一般由平地堆放式、池式、槽式3种类型。可以按照即时需求进行选择。当前生物发酵饲料生产过程中应用的较为先进的工艺技术，包括菌+酶发酵菌剂集成技术、自动化液态饲料及湿料饲喂设备和工艺技术、畜禽粪污氮磷减排生物处理技术等。这些技术研究发展过程中较之前的技术有了很大的突破，很多时候在降低成本投入、应用效果提升上取得了一定的效果，但是每一种技术都有其不足之处，需要进一步研究和推广。

3.生物发酵饲料研究现状及研究发展趋势

（1）重视菌株筛选过程研究。目前在菌株筛选过程中有一个较大的问题，就是菌株的特色功能性不够突出，应用效果不能满足需求。因此实际过程中，必须有针对性地根据原料中的营养成分、有毒有害物质等来进行特定菌株筛选，提升菌株筛选的效率。（2）继续深入研究，通过菌株不同种类及数目的搭配研究来达到最佳组合，推动生物发酵饲料质量提升。当前的生物饲料菌种组合过程都不够精细，不同菌株的组合都以种类为主要计量方式，并不够精准。新时代应该深入筛选和组合研究，明确菌株的功效，推动菌株组合研究发展。（3）推动发酵饲料行业的发展。因为生物发酵饲料的研发过程是不断进行的，不仅仅停留在现有菌种选择和原料选择搭配方面，还会体现在不同原料的研发和培育方面，进而推动原料生产和研究行业的发展，同时推动微生物科学研究的进一步发展，使得生物发酵过程原料及菌种选择组合更加丰富多样。（4）对应生物发酵饲料评价指标体系的形成。目前生物发酵饲料评价指标还不够明确和科学，往往选择和研发过程都靠经验及主观需求去判断和获取，具有很大的不科学性，因此实际生产发酵饲料的生产过程中具有不统一性。下一步需要将对应的原料及菌种种类、用量，及生物发酵饲料使用后的吸收率、利用率、肠道改善程度等进行量化，综合考虑获取较为科学的评价管理体系，实现评价方法的标准化，为生物发酵饲料研究奠定基础[5]。（5）建立和落实对应的生物饲料质量安全预警监测体系。一方面要依据对应的卫生、安全标准要求对饲料的实际质量进行检测，保证饲料质量满足需求；另一方面要采取合理的手段保证监测过程的实时性及动态性，并采取手段进行预警，提升生物发酵饲料的安全性。