發(fā)酵飼料的現(xiàn)狀及發(fā)展前景

王 曼，敖 翔，張立泰，周 婷，李元鳳，，何 健

（1.四川鐵騎力士集團(tuán)馮光德實(shí)驗(yàn)室，四川 綿陽 621006；2.西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，綿陽 621010）

1 發(fā)酵飼料的概況

發(fā)酵飼料是以微生物發(fā)酵為核心，將飼料原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子和大分子物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化和分解，產(chǎn)生適口性好、富含大量活性益生菌及其代謝產(chǎn)物的飼料原料[1]。經(jīng)過發(fā)酵處理后的飼料含有豐富的有機(jī)酸、消化吸收酶、維生素、游離氨基酸、活性小肽、促生長因子等物質(zhì)，不僅能提高動(dòng)物對(duì)飼料的吸收與利用，降低生產(chǎn)成本，所含有的有益菌還能調(diào)節(jié)腸道菌群，促進(jìn)腸道健康，減少畜禽疾病的發(fā)生[2]。

1.1 發(fā)酵飼料的生產(chǎn)工藝

發(fā)酵飼料根據(jù)含水量的差異分為液體發(fā)酵飼料和固體發(fā)酵飼料。液體發(fā)酵飼料在國外應(yīng)用廣泛，通常采用的是全價(jià)飼料發(fā)酵或發(fā)酵飼料中的谷物原料部分再與維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)素混合進(jìn)行飼喂，發(fā)酵過程中一般是以天然存在的乳酸菌、酵母菌進(jìn)行發(fā)酵，采用“back-slopping”方式進(jìn)行發(fā)酵，只需幾小時(shí)便可完成發(fā)酵，效率高且質(zhì)量穩(wěn)定，具有適用于工業(yè)化生產(chǎn)和易于控制等優(yōu)勢(shì)[3-5]。國外液體發(fā)酵飼料方式由于投資過高并不適用于國內(nèi)飼料發(fā)酵，國內(nèi)由于人工成本低，一般采用的是固體發(fā)酵飼料技術(shù)，只需要在飼料原料中額外添加乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢桿菌等菌株后進(jìn)行混合再將飼料裝入發(fā)酵桶或發(fā)酵袋中進(jìn)行發(fā)酵，但存在發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、發(fā)酵工藝難以控制和過程參數(shù)難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確化等缺點(diǎn)[6]。

1.2 我國發(fā)酵飼料的發(fā)展現(xiàn)狀

我國發(fā)酵飼料的發(fā)展同我國的國情和資源短缺緊密相關(guān)。近年來，我國畜牧養(yǎng)殖總量不斷上升，每年產(chǎn)生約38億噸畜禽糞便，有效處理率卻不足50%，且我國在2014年1月1日起開始實(shí)施《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》，畜禽污染受到高度重視。大量研究表明，將微生物發(fā)酵技術(shù)運(yùn)用到養(yǎng)殖業(yè)上，如微生物發(fā)酵飼料、微生物除臭消毒和微生物糞便處理等等，可以有效處理畜禽糞便污染[7-9]。同時(shí)，我國于2016年開始了抗生素禁用歷程，2017年4月30日之后禁止硫酸黏桿菌素添加到飼糧中作為生長促進(jìn)劑；2019年5月1日起，停止經(jīng)營、使用喹乙醇、氨苯胂酸、洛克沙胂等3種獸藥的原料藥及各種制劑。我國飼料行業(yè)已經(jīng)開啟禁抗時(shí)代，而飼料禁抗給畜牧行業(yè)帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，飼料禁止使用抗生素不僅面臨著生產(chǎn)成本會(huì)大幅度的提高，而且養(yǎng)殖過程中治療用的抗生素也會(huì)大量增加，也就是說在禁抗時(shí)代前期，抗生素在畜牧行業(yè)的使用總量有可能并不會(huì)減少。為了更快適應(yīng)無抗時(shí)代的來臨，學(xué)術(shù)界和企業(yè)將飼料研發(fā)重心轉(zhuǎn)向了抗生素替代品。有大量研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加發(fā)酵飼料替代抗生素的使用不僅可以顯著提高動(dòng)物的生長性能，還可以減少疾病的發(fā)生[10-12]。加之，我國目前依然存在著人畜爭(zhēng)糧情況，優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)資源如豆粕和魚粉對(duì)外依存度依舊很高，大部分飼料原料仍然依靠進(jìn)口，其原料價(jià)格受到市場(chǎng)波動(dòng)影響較大。微生物發(fā)酵飼料不僅可以對(duì)飼料原料進(jìn)行深度加工，提高飼料本身的營養(yǎng)價(jià)值，還有助于開發(fā)地源性飼料和利用農(nóng)作物副產(chǎn)物，減少飼料成本，提高生產(chǎn)效益[13-15]。蘇家宜等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加發(fā)酵的中藥渣與對(duì)照組相比可以顯著提高斷奶仔豬的生長性能和養(yǎng)分消化率[16]。高俊峰（2013）發(fā)現(xiàn)在黑山羊的飼糧中添加20%發(fā)酵木薯渣，能夠顯著提高黑山羊的生長性能和養(yǎng)分消化率[17]。胡永娜等（2012）發(fā)現(xiàn)用固態(tài)發(fā)酵后的菜籽粕等氮替代基礎(chǔ)飼糧中25%的豆粕，能夠顯著提高肉仔雞的生長性能、免疫功能和消化酶活性[18]。因此，發(fā)酵非常規(guī)原料對(duì)于緩解我國飼料原料緊缺和環(huán)境污染有著重要意義。

2 發(fā)酵飼料的作用與意義

2.1 提高動(dòng)物生長性能，保障動(dòng)物健康

飼料原料經(jīng)過有益菌發(fā)酵后會(huì)產(chǎn)生多種不飽和脂肪酸和芳香酸，且適口性較好，能夠促進(jìn)動(dòng)物的采食，提高養(yǎng)分消化率，減少料重比。金樁等（2010）研究發(fā)現(xiàn)在飼糧中添加50%的乳酸菌發(fā)酵飼料與對(duì)照組相比能夠極顯著提高生長豬的平均日采食量[19]。Chen等（2009）發(fā)現(xiàn)用枯草芽孢桿菌和釀酒酵母菌結(jié)合發(fā)酵的飼糧可以顯著提高肉雞日采食量、日增重和總能利用率[20]，發(fā)酵飼料中含有的雙歧桿菌、芽孢桿菌和乳酸菌等有益菌進(jìn)入消化道后會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，調(diào)節(jié)腸道pH，抑制病原微生物生長繁殖，調(diào)節(jié)腸道免疫功能，減少腹瀉的產(chǎn)生，促進(jìn)腸道健康。張錚等（2018）研究發(fā)現(xiàn)在飼糧中添加20%乳酸菌發(fā)酵飼料可以顯著提高仔豬糞便中的乳酸菌數(shù)量和降低大腸桿菌的數(shù)量[21]。Canibe等（2003）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵菌液組與對(duì)照組相比能顯著增加動(dòng)物的采食量，同時(shí)降低胃液的pH和大腸桿菌的數(shù)量[22]。夏素銀等（2010）研究發(fā)現(xiàn)用發(fā)酵蛋白飼料替代豆粕30%能顯著降低直腸內(nèi)大腸桿菌數(shù)量和腹瀉率[23]。余淼等（2013）研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵飼料組與對(duì)照組相比，肉牛血清中血清總蛋白、白蛋白、免疫球蛋白濃度顯著提高，谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶及丙二醛濃度顯著下降，總抗氧化能力和超氧化物歧化酶的活性極顯著增強(qiáng)[24]。

2.2 開發(fā)地域性資源，減少飼料成本

飼料資源短缺且價(jià)格波動(dòng)較大，是制約我國畜牧業(yè)發(fā)展的重要瓶頸之一，菜籽粕、啤酒糟和棉粕蛋白質(zhì)含量高，但適口性較差和抗?fàn)I養(yǎng)因子過高，在配方上無法使用或使用量較少。傳統(tǒng)的飼料加工模式處理非常規(guī)飼料原料投入成本過高且無法達(dá)到預(yù)期效果，從而導(dǎo)致這些非常規(guī)飼料原料資源的附加值較低，造成資源浪費(fèi)嚴(yán)重。我國可飼料化利用的生物質(zhì)廢棄物資源總量達(dá)到23億噸，其中各類雜粕、糟渣和其他低廉的非常規(guī)飼料原料，經(jīng)過發(fā)酵處理可以部分替代玉米、豆粕和魚粉等常規(guī)飼料，減少飼料成本，并且還可以額外給動(dòng)物體補(bǔ)充有益菌、有機(jī)酸和各種酶。張金龍等（2017）研究發(fā)現(xiàn)在基礎(chǔ)飼糧中添加2%發(fā)酵桑葉粉可以顯著提高肉雞的日增重和日采食，改善腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)腸道健康[25]。殷海成等（2015）研究發(fā)現(xiàn)在飼糧中添加苜蓿草粉或發(fā)酵苜蓿草粉與對(duì)照組相比可以顯著提高鵝的生長性能，提高血清抗氧化酶和消化酶活性，且飼糧中添加發(fā)酵苜蓿草粉比未發(fā)酵苜蓿草粉效果更佳[26]。仲偉光等（2019）研究發(fā)現(xiàn)用膨化玉米秸稈發(fā)酵飼喂肉羊，可以顯著提高肉羊的干物質(zhì)采食量，凈增重比對(duì)照組提高14.16%，血液中的總蛋白顯著增高，尿素氮顯著降低[27]。

2.3 開發(fā)生態(tài)特色畜產(chǎn)品

近年來，隨著人們生活消費(fèi)水平的提高，原生態(tài)、無添加的綠色安全食品越來越受到消費(fèi)者的歡迎。人們對(duì)食品的需求不再單單只是為了生存，而是要求更為營養(yǎng)和健康的保健食品。動(dòng)物食品的安全性，依賴于健康的養(yǎng)殖，首先需要保證的是飼料的安全，發(fā)酵飼料的作用來源于微生物的生長及其產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，需保證飼料中未添加抗生素，符合綠色養(yǎng)殖這一定義。朱坤等（2018）研究發(fā)現(xiàn)用20%發(fā)酵料等量替代基礎(chǔ)飼糧可以改變機(jī)體代謝，增加肥育豬背最長肌肉色評(píng)分及嫩度，改善肉品質(zhì)[28]。Cao等（2012）研究發(fā)現(xiàn)在飼糧中添加發(fā)酵銀杏葉可以改善肉雞抗氧化能力，從而提高血清中α-生育酚的含量和雞肉品質(zhì)[29]。Engberg等（2009）發(fā)現(xiàn)給蛋雞飼喂發(fā)酵飼料可以提高雞蛋的重量、蛋殼質(zhì)量，提升雞蛋品質(zhì)[30]。因此，發(fā)酵飼料對(duì)于開發(fā)特色畜產(chǎn)品有重要的意義。

2.4 有益于環(huán)境保護(hù)

發(fā)酵飼料簡(jiǎn)單來講是微生物將飼料進(jìn)行預(yù)消化處理，微生物可以將飼料中不能被動(dòng)物吸收的大分子和有毒物質(zhì)進(jìn)行消化分解，提高營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率。動(dòng)物吸收的越多，排出來的就越少，對(duì)環(huán)境的污染也就越小。孫汝江等（2012）在基礎(chǔ)飼糧中添加10%微生物發(fā)酵飼料飼養(yǎng)海蘭褐蛋雞發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組的氮排泄率顯著下降[31]。廖云瓊等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，在基礎(chǔ)飼糧中加入20%的EM發(fā)酵液，試驗(yàn)組的全氮和速效氮含量均顯著低于對(duì)照組，且試驗(yàn)組有害氣體H2S、NH3和CO2質(zhì)量濃度也顯著低于對(duì)照組[32]。Yi等（2017）研究發(fā)現(xiàn)在仔豬飼糧中添加發(fā)酵豆粕可以減少糞便中氨氣的排放，但添加濕發(fā)酵豆粕效果相比干發(fā)酵豆粕效果更佳[33]。Cheng等（2017）也研究發(fā)現(xiàn)在仔豬飼糧中添加8%的發(fā)酵豆粕可以促進(jìn)微生物固氮且尿素排放途徑由血液到尿轉(zhuǎn)變成血液到糞，從而顯著降低豬圈中氨氣、PM2.5和PM10的濃度[34]。Li等（2011）發(fā)現(xiàn)在生長豬飼糧中加入發(fā)酵土豆渣可以顯著提高飼料轉(zhuǎn)化率從而顯著降低糞便氨濃度[35]。在飼料中加入一定量的發(fā)酵飼料不僅可以促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，還可以促進(jìn)無機(jī)氮轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮，從而降低畜禽氨氣的排放，有益于環(huán)境保護(hù)和畜禽健康。

3 發(fā)酵飼料面臨的問題

發(fā)酵飼料現(xiàn)已經(jīng)在國外許多國家普遍使用，目前，荷蘭有60%以上規(guī)模化豬場(chǎng)在使用發(fā)酵料，丹麥有30%以上的母豬使用發(fā)酵料，法國約有15%的豬場(chǎng)使用發(fā)酵料[36]。在我國，發(fā)酵飼料已經(jīng)成為飼料企業(yè)新利潤的來源，對(duì)發(fā)酵飼料的研發(fā)和運(yùn)用力度也在逐漸加大。然而，發(fā)酵飼料產(chǎn)業(yè)在迅猛發(fā)展的同時(shí)，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用中所暴露的問題也逐漸被人們所重視。

3.1 沒有嚴(yán)格的發(fā)酵飼料監(jiān)測(cè)體系

國內(nèi)的發(fā)酵飼料生產(chǎn)，缺乏專業(yè)的發(fā)酵設(shè)備或者是設(shè)備投入經(jīng)費(fèi)過少，發(fā)酵中飼料的數(shù)據(jù)監(jiān)控不足，生產(chǎn)出來的發(fā)酵飼料品質(zhì)參差不齊，甚至原本品質(zhì)較好的飼料在經(jīng)過發(fā)酵后受到霉菌污染，無法在生產(chǎn)中使用，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。有些發(fā)酵飼料的生產(chǎn)采用的是純手工進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵人員未經(jīng)過培訓(xùn)，發(fā)酵后的飼料產(chǎn)品甚至無法辨別其品質(zhì)差異，直接在生產(chǎn)中使用，造成動(dòng)物疾病的產(chǎn)生，影響畜禽生長健康。

3.2 發(fā)酵飼料評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不一致

21世紀(jì)初，生物發(fā)酵飼料、生物蛋白和發(fā)酵豆粕的興起，不少發(fā)酵飼料企業(yè)一味地炒作自身的發(fā)酵飼料，但是由于其發(fā)酵批次不一致，發(fā)酵品質(zhì)也參差不齊，發(fā)酵飼料中所含的菌數(shù)量甚至隨著發(fā)酵時(shí)間的不同也有不同。目前，現(xiàn)有的發(fā)酵飼料營養(yǎng)價(jià)值主要是通過測(cè)定粗蛋白質(zhì)、氨基酸、小肽、鈣、磷等含量進(jìn)行評(píng)價(jià)，很少有企業(yè)去測(cè)定發(fā)酵飼料中不同菌種和菌種蛋白的含量。發(fā)酵飼料含有活菌，營養(yǎng)成分容易受到發(fā)酵時(shí)間、溫度和pH的影響。發(fā)酵飼料相比于傳統(tǒng)飼料的特殊性，用傳統(tǒng)飼料的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是無法區(qū)分發(fā)酵飼料的優(yōu)劣性的。為了加快發(fā)酵飼料在市場(chǎng)上的推廣與應(yīng)用，需統(tǒng)一發(fā)酵飼料的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 發(fā)酵菌種安全檢測(cè)

在發(fā)酵飼料迅猛發(fā)展的今天，我們更應(yīng)該對(duì)“發(fā)酵”存在敬畏之心。人類對(duì)于微生物的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，對(duì)微生物發(fā)酵機(jī)制了解甚少。發(fā)酵飼料生產(chǎn)中添加的微生物制劑，是否會(huì)產(chǎn)生有毒代謝產(chǎn)物，是否會(huì)影響動(dòng)物的腸道菌群，是否會(huì)影響動(dòng)物健康，這些問題我們?cè)谑褂们氨仨毾冗M(jìn)行確認(rèn)。為了確保發(fā)酵飼料可持續(xù)健康發(fā)展，我們?cè)u(píng)價(jià)一種發(fā)酵劑的功效前，更應(yīng)該先對(duì)其安全性進(jìn)行檢查，建立完整的菌種安全檢測(cè)方法。對(duì)于生產(chǎn)中使用的菌種要先進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)安全性評(píng)估，再大面積投入使用。

3.4 發(fā)酵飼料儲(chǔ)存

發(fā)酵飼料水分含量高，儲(chǔ)存過程中很容易因?yàn)槊芊獠患褜?dǎo)致發(fā)酵不良產(chǎn)生霉變。發(fā)酵飼料放置時(shí)間越長，微生物所消耗的能量越多，飼料的營養(yǎng)價(jià)值也在不斷下降?，F(xiàn)如今，我國發(fā)酵飼料發(fā)酵方式主要是固體發(fā)酵，采用堆積發(fā)酵、發(fā)酵池、塑料袋、發(fā)酵桶和呼吸袋來進(jìn)行發(fā)酵，塑料袋和呼吸閥飼料袋都是一次性使用的，容易破損，影響成本。而發(fā)酵桶，一次投資，可以反復(fù)使用，每次使用完需要清洗消毒，人工成本較高。

4 發(fā)酵飼料前景展望

當(dāng)前人民消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化、環(huán)保壓力不斷的上升、常規(guī)原料價(jià)格的上漲和禁抗限抗的歷史使命等諸多因素為發(fā)酵飼料的快速發(fā)展提供巨大的歷史機(jī)遇。低成本、高營養(yǎng)的發(fā)酵飼料成為了飼料行業(yè)的新寵兒。與此同時(shí)，我國對(duì)生物飼料這一塊的監(jiān)督力度也越來越大，2018年1月1日發(fā)布了我國生物飼料第一份團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSWSL001—2018《生物飼料產(chǎn)品分類》，在《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部畜牧業(yè)司開展2018年飼料質(zhì)量安全預(yù)警工作的通知》（農(nóng)牧飼便函〔2018〕第34號(hào)）中也介紹了關(guān)于“生物飼料質(zhì)量預(yù)警監(jiān)測(cè)”工作的安排，這些文件都在確保著發(fā)酵飼料可持續(xù)健康的發(fā)展。有報(bào)道稱，未來10年，我國發(fā)酵飼料將占飼料總量的10%~20%，達(dá)到3 000萬~6 000萬噸，其產(chǎn)值也將達(dá)到1 000億元以上[37]。發(fā)酵飼料突飛猛進(jìn)，打造中國特色生物飼料配方指日可待。