1.微生物發(fā)酵飼料

微生物發(fā)酵飼料是指在人工控制條件下，通過微生物的新陳代謝和菌體繁殖，將飼料中的大分子物質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)因子分解或轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生更有利于動(dòng)物采食和利用的富含高活性益生菌及其代謝產(chǎn)物的飼料或原料。狹義方面微生物發(fā)酵飼料是指利用某些具有特殊功能的微生物與原料及輔料混合發(fā)酵，經(jīng)干燥或制粒等特殊工藝加工而成的含活性益生菌安全、無污染、無藥物殘留的優(yōu)質(zhì)飼料。微生物發(fā)酵技術(shù)為飼料工業(yè)提供了氨基酸、維生素、酶制劑、有機(jī)酸和活菌制劑等大量產(chǎn)品，不僅具有改善飼料營(yíng)養(yǎng)吸收水平，降解飼料原料中可能存在的某些毒素，還能大幅減少抗生素等藥物添加劑在動(dòng)物生產(chǎn)中的使用。

2.微生物發(fā)酵飼料發(fā)展背景

2.1 飼料資源缺乏

近年來，飼料資源的制約逐漸成為世界飼料行業(yè)甚至畜牧生產(chǎn)發(fā)展的瓶頸。精飼料資源（如玉米、豆粕、魚粉等）緊缺并且價(jià)格較高，而廉價(jià)的粗飼料卻因無法充分被動(dòng)物利用而被大量廢棄或燒毀，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。目前，我國飼糧約占糧食總產(chǎn)量的35%，預(yù)計(jì)到2020 和2030年，比重將分別達(dá)到45%和50%，但糧食預(yù)期年增量約有1%，飼糧缺口在所難免，其中優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料資源將更加緊張。因此，嘗試?yán)�用新型飼料原料來代替日漸緊缺的常規(guī)飼料原料將會(huì)成為未來飼料發(fā)展的必然趨勢(shì)。而其中糧食深加工所得的一些副產(chǎn)物（麩皮等）、農(nóng)副產(chǎn)品的廢棄物（農(nóng)作物秸稈、果渣等）以及工業(yè)有機(jī)廢水、廢渣等將會(huì)是一個(gè)重要的研究趨勢(shì)。

糧食深加工的副產(chǎn)物、農(nóng)副產(chǎn)品的廢棄物以及工業(yè)有機(jī)廢水、廢渣等含量豐富并且其富含膳食纖維和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分。目前我國對(duì)于這些資源的利用還不充分，從而導(dǎo)致這些資源的附加值較低，造成資源的浪費(fèi)。尤其對(duì)于農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物的利用存在的問題比較嚴(yán)重，有的直接丟棄，有的進(jìn)行焚燒。這不僅會(huì)造成資源的浪費(fèi)同時(shí)對(duì)環(huán)境構(gòu)成破壞。因此，通過微生物發(fā)酵的方式來利用這些資源進(jìn)行飼料生產(chǎn)的研究，不僅可以實(shí)現(xiàn)資源的再利用，還能緩解我國飼料資源緊缺的問題。

2.2 抗生素的危害

動(dòng)物腸道內(nèi)的病原菌直接危害動(dòng)物自身的健康同時(shí)也是食品污染的主要來源。自20世紀(jì)50年代開始，在動(dòng)物飼糧中添加抗生素能顯著促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，并對(duì)集約化畜牧業(yè)的發(fā)展有巨大的促進(jìn)作用。然而隨著科技的發(fā)展，抗生素的負(fù)面作用逐漸被發(fā)現(xiàn)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：抗生素在消滅病原微生物的同時(shí)也消滅了動(dòng)物體內(nèi)的有益微生物，破壞了動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的菌群平衡，會(huì)導(dǎo)致更多感染或更大疾病的發(fā)生；長(zhǎng)期使用抗生素，會(huì)導(dǎo)致病原微生物產(chǎn)生抗藥性，致使有害人類健康的病原菌產(chǎn)生抗藥性，進(jìn)而影響到人類公共衛(wèi)生與安全；抗生素在動(dòng)物體內(nèi)殘留和富集，在食用畜禽產(chǎn)品后會(huì)通過食物鏈直接威脅人類健康和生命安全。基于抗生素的負(fù)面作用，歐洲已經(jīng)于2006年1月1日禁止使用抗生素。我國也逐漸禁止對(duì)抗生素的使用。因此尋找能夠替代抗生素并能發(fā)揮抑制病原菌生長(zhǎng)，促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)作用的新型飼料變得越來越重要。

2.3 環(huán)境污染

目前，我國對(duì)于畜禽糞便的排放和利用方式都存在一些問題。大量的畜禽糞便不經(jīng)處理便直接排放或者露天堆砌，造成土壤和大氣的污染。而在使用方面多直接作為肥料，使其不能得到充分利用，附加值較低。研究表明，動(dòng)物將飼料中的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為畜產(chǎn)品的效率只有20%~35%，而65%~80% 的攝入養(yǎng)分都隨糞便排入了環(huán)境。畜禽糞便不但造成土地承載力超標(biāo)，糞便中的重金屬滲入地下，造成土地及地下水污染。此外，糞便分解的硫化氫、甲烷和氨氣等危害人類健康的空氣污染物，容易形成酸雨，造成大量土壤酸化，并加重了土壤污染和水體污染。

精飼料資源短缺，而豐富的粗飼料資源未被合理利用，使得廢棄物資源再生成為研究的熱點(diǎn)。同時(shí)飼用抗生素的濫用，畜禽糞便不合理的排放，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)集約化、集團(tuán)化的出現(xiàn)，導(dǎo)致畜禽養(yǎng)殖疾病風(fēng)險(xiǎn)增加，養(yǎng)殖成本上升，環(huán)境污染，食品安全壓力增大。這些使得健康、環(huán)保、安全的養(yǎng)殖逐步成為共識(shí)，而發(fā)展微生物發(fā)酵飼料產(chǎn)業(yè)是解決上述問題的重要途徑之一。

3.國外微生物發(fā)酵飼料的研究

國外從20世紀(jì)60年代初開始研發(fā)微生物發(fā)酵飼料。最初用于生產(chǎn)微生物發(fā)酵飼料的原料主要是一些富含纖維素的固體殘?jiān)�（稻草、秸稈、甘蔗渣等）。隨著科技的發(fā)展，所采用的原料也越來越廣泛。而國外用于微生物發(fā)酵飼料或添加劑的益生菌種也主要經(jīng)歷兩個(gè)發(fā)展階段，第一階段是在20世紀(jì)50年代~1993年，這一階段對(duì)微生物菌種缺乏監(jiān)管和科學(xué)的認(rèn)識(shí)，并對(duì)其產(chǎn)品的生產(chǎn)模式缺乏認(rèn)識(shí)以及對(duì)產(chǎn)品的安全性和有效性缺乏評(píng)估。在當(dāng)時(shí)只認(rèn)識(shí)到益生微生物可以作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑，因此在飼料生產(chǎn)和畜牧養(yǎng)殖過程中只是盲目的追求畜禽的生長(zhǎng)狀況，并沒有認(rèn)識(shí)到其可能存在的不利影響，一些不利的影響逐漸開始顯現(xiàn)。1993年以后開始進(jìn)入第二階段，這一時(shí)期要求對(duì)微生物菌種要有全面的認(rèn)識(shí)，并開始了對(duì)所采用的微生物菌株進(jìn)行全面監(jiān)管，對(duì)于初次采用的菌株要經(jīng)過嚴(yán)格申請(qǐng)和審批等步驟。要求對(duì)菌株的安全性和有效性等進(jìn)行全面評(píng)估，同時(shí)對(duì)于益生菌發(fā)揮作用的機(jī)理以及與宿主的作用方式等都需要逐步研究掌握。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，國外微生物發(fā)酵飼料的發(fā)展迅速。用于發(fā)酵的原料越來越廣泛，但還是主要集中于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄物，趨向于資源的綜合利用和環(huán)境治理。而所采用的益生菌菌株數(shù)量也在不斷增加。2009年美國聯(lián)邦食品藥品管理局和美國飼料控制官員協(xié)會(huì)允許46種微生物菌種可作為飼料添加劑使用。未來允許使用的菌種將會(huì)更多。

在微生物發(fā)酵飼料的應(yīng)用方面，目前，歐美等國家和地區(qū)微生物發(fā)酵飼料的使用比例已經(jīng)>50%；德國已有>15％的豬場(chǎng)采用生物液體飼料；荷蘭、芬蘭規(guī)�；�豬場(chǎng)應(yīng)用生物飼料飼喂達(dá)到60%；在丹麥生物飼料養(yǎng)豬的比例達(dá)到80%；在法國使用流體生物飼料設(shè)備的豬場(chǎng)約占豬場(chǎng)總數(shù)的15％。

4.我國微生物發(fā)酵飼料的研究現(xiàn)狀

4.1 發(fā)展歷程

我國微生物發(fā)酵飼料的研究起步較晚，但經(jīng)過不斷的發(fā)展，生物飼料行業(yè)得到了較快的發(fā)展，產(chǎn)品效果得到了養(yǎng)殖者的廣泛認(rèn)可�？偨Y(jié)微生物發(fā)酵飼料在我國的發(fā)展，大體可以概括為以下3 個(gè)階段。第一階段，糖化飼料、青貯飼料等；第二階段，將益生菌菌株先進(jìn)行培養(yǎng)然后經(jīng)過離心、洗滌和干燥等步驟制成菌劑作為飼料添加劑摻在基礎(chǔ)日糧中，如單細(xì)胞蛋白（酵母粉）等；第三階段，即今天的微生物發(fā)酵飼料，其主要是利用高活性的有益微生物發(fā)酵廉價(jià)的農(nóng)業(yè)或工業(yè)廢棄物生產(chǎn)高質(zhì)量的蛋白質(zhì)飼料，不僅能實(shí)現(xiàn)資源的再利用，同時(shí)生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)也有很大提高。

4.2 微生物發(fā)酵飼料所用菌種及應(yīng)用方式

生產(chǎn)微生物發(fā)酵飼料的首要問題是選擇合適的菌種。2013年我國農(nóng)業(yè)部2045號(hào)公告《飼料添加劑品種目錄》中規(guī)定在飼料以及飼料添加劑中可用的微生物菌株共計(jì)35種。但目前微生物發(fā)酵飼料最常使用的菌種為酵母菌、乳酸菌、芽孢桿菌、鏈球菌屬及部分霉菌等。

飼料用酵母菌主要分為熱帶假絲酵母、產(chǎn)阮假絲酵母、釀酒酵母、紅酵母、畢赤酵母等。飼料酵母因其含有較高的粗蛋白質(zhì)、氨基酸及多種維生素，同時(shí)含有多種動(dòng)物所需的消化酶（α-淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶等），對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收起著重要作用。酵母細(xì)胞還可以直接和腸道中的病原體結(jié)合，中和胃腸中的毒素。同時(shí)酵母菌具有濃烈的酵母香味，對(duì)家畜增加食欲、增強(qiáng)消化吸收等有一定作用。

乳酸菌可提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，直接促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，改善消化道微生態(tài)環(huán)境，調(diào)節(jié)消化道免疫系統(tǒng)。其作用機(jī)理是乳酸菌進(jìn)入腸道后會(huì)形成優(yōu)勢(shì)菌種，從而抑制病菌的繁殖，并且自身可以產(chǎn)生多種抑菌物質(zhì)，抑制或殺死病原微生物，從而增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，提高機(jī)體抵抗力，最終改善畜禽的生長(zhǎng)性能和飼養(yǎng)環(huán)境。乳酸菌還可以提高飼料的品質(zhì)，提升家禽對(duì)飼料的利用率，與傳統(tǒng)的抗生素、化學(xué)添加劑相比，具有無污染、高效、安全的優(yōu)點(diǎn)。

芽孢桿菌具有較強(qiáng)的淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶活性，同時(shí)還可降解植物性飼料中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等，可明顯促進(jìn)動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，進(jìn)而提高飼料利用率。芽孢桿菌還可以消耗大量的氧，維持腸道厭氧環(huán)境，抑制致病菌的生長(zhǎng)，維持腸道正常生態(tài)平衡，增強(qiáng)機(jī)體免疫力。我國已應(yīng)用于生產(chǎn)的需氧芽孢桿菌主要有蠟樣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌。

鏈球菌屬主要包括糞鏈球菌和乳酸鏈球菌。可以產(chǎn)生各種抗菌物質(zhì)和過氧化氫，起到抑制有害菌生長(zhǎng)繁殖的作用以及消除有毒、有害代謝產(chǎn)物的作用，起到調(diào)節(jié)腸道菌群的效果。其他常用于微生物發(fā)酵飼料的菌株還包括光合細(xì)菌、擬桿菌、木霉等。

目前可用于微生物發(fā)酵飼料生產(chǎn)的菌種數(shù)量多并且趨向菌株的協(xié)同發(fā)酵。兩種或兩種以上微生物協(xié)同發(fā)酵，體現(xiàn)了微生物之間協(xié)同作用，功能互補(bǔ)等關(guān)系。因此混合發(fā)酵效果要優(yōu)于單菌發(fā)酵。但菌種配伍時(shí)要求混合菌種少而精，并要求在同一保存體系下能有協(xié)同作用可形成共同的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，從而保證每株菌都能發(fā)揮作用。從多菌種的使用情況分析，霉菌和酵母菌的組合發(fā)酵占多數(shù)。研究表明，采用黑曲霉、綠色木霉、枯草芽孢桿菌、熱帶假絲酵母和釀酒酵母的單一菌種和組合菌種固態(tài)發(fā)酵農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)蛋白質(zhì)飼料，結(jié)果表明，黑曲霉和熱帶假絲酵母的混合發(fā)酵后蛋白質(zhì)含量最高約達(dá)到37%。由于霉菌同化淀粉和纖維素的能力強(qiáng)，可以將其降解為酵母能利用單糖、二糖等簡(jiǎn)單糖類物質(zhì)，使酵母得以良好的生長(zhǎng)繁殖，實(shí)現(xiàn)生物轉(zhuǎn)化蛋白飼料的效果。

4.3 微生物發(fā)酵飼料的生產(chǎn)工藝及優(yōu)化

微生物發(fā)酵飼料的生產(chǎn)工藝可采用多種發(fā)酵形式，例如固體發(fā)酵、厭氧發(fā)酵、液體表面發(fā)酵、液體深層發(fā)酵、吸附在固體載體表面的膜狀發(fā)酵以及其他形式的固定化細(xì)胞發(fā)酵等。但應(yīng)用最多的還是固態(tài)發(fā)酵和液體深層發(fā)酵。固態(tài)發(fā)酵多數(shù)情況下是指在沒有或幾乎沒有自由水存在的條件下，在有一定濕度的水不溶性固態(tài)基質(zhì)中，用一種或多種微生物發(fā)酵的一個(gè)生物反應(yīng)過程。在發(fā)酵過程中受物料碳氮比、營(yíng)養(yǎng)成分、含水量、pH和發(fā)酵溫度等多種因素的影響，應(yīng)在試驗(yàn)基礎(chǔ)上根據(jù)不同菌種、不同工藝及不同發(fā)酵目的進(jìn)行確定。孫付保等利用康寧木霉和熱帶假絲酵母混合固態(tài)發(fā)酵玉米皮成功生產(chǎn)發(fā)酵飼料，其真蛋白質(zhì)含量>20%。此法具有工藝粗放、技術(shù)簡(jiǎn)單、投資少、產(chǎn)率高、污染環(huán)境少等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著勞動(dòng)強(qiáng)度大、易染雜、工藝控制和過程參數(shù)難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)定與不適于工業(yè)化批量生產(chǎn)等問題。

液體深層發(fā)酵是現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的主要發(fā)酵形式。其主要有連續(xù)發(fā)酵和分批發(fā)酵兩種形式，需要根據(jù)不同的菌種選擇不同的發(fā)酵條件，同樣營(yíng)養(yǎng)成分、溫度、pH、時(shí)間等是決定發(fā)酵成功與否的關(guān)鍵因素。趙海峰等在黑曲霉液體深層發(fā)酵產(chǎn)纖維二糖酶的研究中發(fā)現(xiàn)，主要限制因素為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供給和溫度控制，培養(yǎng)基中添加麩皮1.0%對(duì)纖維二糖酶的形成有明顯的促進(jìn)作用。另外對(duì)黑曲霉進(jìn)行變溫培養(yǎng)可以縮短產(chǎn)酶周期。因?yàn)榕?/span>養(yǎng)初期黑曲霉利用培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充分生長(zhǎng)，還原糖基本被消耗，纖維二糖酶的活力也較低，隨后溫度降低，黑曲霉的生長(zhǎng)放緩，由于葡萄糖的耗盡，纖維二糖酶的活力得到較大提高，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，纖維二糖酶的活力逐漸提高。此法的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)酵時(shí)間短，效率高，適合于工業(yè)化生產(chǎn)和便于無菌操作等，但存在著投資大，生產(chǎn)成本較高等缺點(diǎn)。

微生物發(fā)酵工藝過程復(fù)雜，受培養(yǎng)基成分、溫度、pH以及培養(yǎng)時(shí)間等多種因素綜合影響。因此在優(yōu)化發(fā)酵工藝的研究中，如何有效開展培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)條件的單獨(dú)或者組合式優(yōu)化試驗(yàn)，從而高效、系統(tǒng)地獲得微生物目標(biāo)產(chǎn)物已引起國內(nèi)外許多學(xué)者的廣泛重視。經(jīng)過不懈的努力，優(yōu)化方法已經(jīng)由最初簡(jiǎn)單的單因素法發(fā)展到統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)方法，如正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和均勻設(shè)計(jì)等。隨著計(jì)算機(jī)的廣泛普及和數(shù)據(jù)庫及其系統(tǒng)軟件的發(fā)展，越來越多的研究者開始應(yīng)用統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬和優(yōu)化。目前很多學(xué)者多是依據(jù)Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案通過多因素二水平試驗(yàn)快速有效的從眾多的考察因素中篩選出對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響顯著的幾個(gè)因素，然后在Box-Behnken設(shè)計(jì)或者中心組合設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上采用響應(yīng)面分析法達(dá)到優(yōu)化目的。這種工藝優(yōu)化方法不僅可以減少工作量，提升工作效率，同時(shí)還具有形象直觀，可信度高等優(yōu)點(diǎn)。

4.4 微生物發(fā)酵飼料的研究與應(yīng)用

研究表明，肉雞飼料中添加發(fā)酵飼料，飼養(yǎng)42 d 后體重增加百分比（低溫干燥/高溫干燥）為9.0%和7.5%，肉雞體重的增加以及更高的飼料轉(zhuǎn)化率可能是由于更高的粗蛋白質(zhì)含量。丁酸梭菌作為膳食益生菌具調(diào)節(jié)肉雞腸道菌群平衡的功能，家禽飼養(yǎng)42 d后體重增加3.7%。益生菌有助于增加養(yǎng)分的消化率并能改善腸道環(huán)境，添加不同劑量的混合益生菌，家禽飼養(yǎng)35 d體重增加分別為4.87%、8.28%和8.53%[31]。10% 微生態(tài)發(fā)酵蛋白飼料替代肉雞基礎(chǔ)日糧中的等量豆粕分別飼喂1~21日齡和1~42日齡階段的肉雞平均日增重分別提高9.6%和11.5%，料肉比分別降低10.2%和12.1%，大腸桿菌數(shù)量分別降低5.26%和12.6%。這可能是通過發(fā)酵，蛋白飼料的抗?fàn)I養(yǎng)因子95% 被降解，并產(chǎn)生多種生物活性肽，小肽含量>22%，發(fā)酵過程中微生物分泌大量的蛋白酶，產(chǎn)生乳酸等物質(zhì)，有助于消化和促進(jìn)生長(zhǎng)等因素有關(guān)。

微生物發(fā)酵飼料有助于產(chǎn)生多種維生素，調(diào)節(jié)腸道菌群或改善免疫功能。在生長(zhǎng)肥育豬飼糧中添加20% 的無抗發(fā)酵飼料，能提高其生長(zhǎng)性能，改善腸道微生物平衡，提高對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化能力，育肥豬日糧中添加發(fā)酵玉米秸稈粉10%，料肉比下降8.06%，價(jià)格下降6.73%，增重成本降低14.10%。微生物發(fā)酵飼料能提高仔豬生長(zhǎng)性能，節(jié)約飼料成本，增加養(yǎng)豬的經(jīng)濟(jì)效益。仔豬試驗(yàn)組較對(duì)照組平均日增重提高22%，日均采食量差異不明顯，料肉比相對(duì)減少38%，增重成本每kg減少0.78元。

微生物對(duì)飼料在瘤胃中的發(fā)酵有促進(jìn)作用。牛犢飼料中添加納豆芽孢桿菌不會(huì)刺激免疫系統(tǒng)產(chǎn)生過敏反應(yīng)，但能夠刺激血清分泌免疫球蛋白和Th1型細(xì)胞因子，因此有助于激活牛犢免疫系統(tǒng)提高免疫力并促進(jìn)其生長(zhǎng)。飼料轉(zhuǎn)化效率增加15.5%，平均日增重增加12.9%，斷奶時(shí)間約提前7.3 d，牛犢最終體重增加4%。

微生物發(fā)酵飼料氣味酸甜，羊只喜歡采食。對(duì)動(dòng)物具有抗病防病、增強(qiáng)肌體免疫力、促進(jìn)生長(zhǎng)、提高成活率、日增重、改善肉的品質(zhì)和風(fēng)味等功效�；�礎(chǔ)精料替換為50% 的發(fā)酵飼料，羊只平均日增重比對(duì)照組提高了19.06%，羊只血清尿素氮含量降低33.55%。

2 kg微生物發(fā)酵飼料等質(zhì)量替代泌乳奶牛原基礎(chǔ)精料，試驗(yàn)組全期產(chǎn)奶量比對(duì)照組高4.40%，各乳成分含量及乳密度、飼糧各養(yǎng)分的表觀消化率都顯著高于對(duì)照組（P<0.05）�？赡苁侵挥凶銐蛄康挠�益菌群才能很好地刺激瘤胃微生物的生長(zhǎng)，進(jìn)而影響奶牛的生產(chǎn)性能和養(yǎng)分的消化率。

枯草芽孢桿菌定植于凡納濱對(duì)蝦腸道中，可以抑制病原菌在腸道定植，減少腸道中的副溶血弧菌；同時(shí)能誘導(dǎo)消化酶的產(chǎn)生并刺激宿主的自然消化酶活性，進(jìn)而提高食欲。

豆粕經(jīng)過釀酒酵母發(fā)酵后粗蛋白、糖類等有用物質(zhì)含量增加，抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)減少，基本能滿足幼蝦的生長(zhǎng)需求。用發(fā)酵豆粕替代50%基礎(chǔ)日糧（魚粉）飼喂幼蝦90 d后，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比幼蝦的成活率、最終重量和比生長(zhǎng)速率等差異不明顯，但卻能降低成本約16.51%。

豆粕、棉粕、菜粕等植物蛋白原料中添加0.3%的復(fù)方中草藥共同發(fā)酵，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)用草魚增重率提高37.8%， 餌料系數(shù)降低了17.2%。植物蛋白原料經(jīng)發(fā)酵后棉酚、硫苷等抗?fàn)I養(yǎng)因子大幅降低，并產(chǎn)生了乳酸等有益魚類生長(zhǎng)的物質(zhì)。

在豆渣、木薯渣和菌糠羅非魚飼糧中添加復(fù)合微生物發(fā)酵飼料15%，試驗(yàn)組羅非魚日增重提高22.14% ， 成活率提高98.07% ， 飼料系數(shù)下降15.14%。在羅非魚基礎(chǔ)餌料中添加復(fù)合微生物發(fā)酵飼料能有效提高羅非魚免疫能力，減少羅非魚鏈球菌病的發(fā)病率，促進(jìn)生長(zhǎng)，提高飼料轉(zhuǎn)化率。

歐美等發(fā)達(dá)國家對(duì)微生物發(fā)酵飼料的研究較早，經(jīng)過不斷的發(fā)展完善，無論對(duì)于生產(chǎn)的原料和益生菌的選用，還是生產(chǎn)的技術(shù)都比較成熟，應(yīng)用的也比較廣泛。我國微生物發(fā)酵飼料工業(yè)從起步至今，也得到了較快的發(fā)展，產(chǎn)品效果得到了養(yǎng)殖者的廣泛認(rèn)可。其適用對(duì)象不斷擴(kuò)大，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于畜禽和水產(chǎn)飼料中。但我國微生物發(fā)酵飼料的研究與應(yīng)用還需要進(jìn)一步完善和發(fā)展。

4.5 微生物發(fā)酵飼料的作用機(jī)理

微生物發(fā)酵飼料的作用機(jī)理，目前還沒有完全清楚，但一般認(rèn)為是綜合作用的結(jié)果，現(xiàn)在得到普遍觀點(diǎn)認(rèn)可的有以下幾點(diǎn)。

4.5.1 改善動(dòng)物胃腸道微生態(tài)環(huán)境

微生物發(fā)酵飼料含有乳酸菌、酵母菌、芽胞桿菌、鏈球菌等各種有益菌，動(dòng)物采食后，占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的有益菌群就會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸（如乳酸和乙酸）使消化道內(nèi)pH降低，抑制其他病原性微生物生長(zhǎng)。

同時(shí)許多乳酸菌和鏈球菌可以產(chǎn)生細(xì)菌素，如乳酸和鏈球菌肽等，這些多肽類物質(zhì)能抑制沙門氏菌、志賀氏菌、綠膿桿菌和大腸桿菌的生長(zhǎng)。在某些條件下，有些乳酸菌可以產(chǎn)生少量的過氧化氫，過氧化氫可以抑制許多細(xì)菌的生長(zhǎng)，尤其是革蘭氏陰性病原菌。另外有些有益微生物可以產(chǎn)生溶菌酶，也可起到抑制病原菌的生長(zhǎng)作用。進(jìn)而改善畜禽胃腸道微生態(tài)環(huán)境。

4.5.2 補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)成分提高飼料利用率

微生物飼料經(jīng)發(fā)酵后能產(chǎn)生多種不飽和脂肪酸和芳香酸，具有特殊的芳香味和良好的適口性，可明顯提高動(dòng)物采食量。微生物飼料在動(dòng)物體內(nèi)代謝可產(chǎn)生大量的蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、植酸酶等酶類及多種促生長(zhǎng)因子，還可產(chǎn)生一定量的B族維生素和氨基酸以及其他一些代謝產(chǎn)物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被畜禽機(jī)體吸收利用，從而促進(jìn)畜禽的生長(zhǎng)發(fā)育和增重。使動(dòng)物能夠最大限度地利用飼料，提高飼料利用率。

4.5.3 防止有害物質(zhì)產(chǎn)生

微生物發(fā)酵飼料不含任何抗生素，無毒副作用，有益菌可降低畜禽舍內(nèi)氨氣、硫化氫等有毒氣體的濃度，凈化畜禽養(yǎng)殖環(huán)境，此外，直接飼用微生態(tài)制劑，有益菌在腸道內(nèi)能形成致密性膜菌群，形成生物屏障，防止有害物質(zhì)和廢物的吸收。

4.5.4 提高機(jī)體免疫功能

微生態(tài)制劑中的有益菌是良好的免疫激活劑，能刺激腸道免疫器官生長(zhǎng)，激發(fā)機(jī)體發(fā)生體液免疫和細(xì)胞免疫。直接飼用微生物發(fā)酵飼料可以提高畜禽抗體水平或提高巨噬細(xì)胞的活性，增強(qiáng)機(jī)體免疫能力，及時(shí)消滅侵入體內(nèi)的致病菌，從而提高動(dòng)物對(duì)多種疾病的抵抗力。

4.6 微生物發(fā)酵飼料存在的問題及未來發(fā)展趨勢(shì)

雖然微生物發(fā)酵飼料具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是其發(fā)展都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)逐步完善的過程。微生物發(fā)酵飼料同樣也存在諸多不足之處并在應(yīng)用過程中有所體現(xiàn)。目前，在我國養(yǎng)殖環(huán)境下，微生物發(fā)酵飼料的發(fā)展存在以下問題：微生物發(fā)酵飼料產(chǎn)品的穩(wěn)定性不高；菌種在飼料制作中的培養(yǎng)、接種、干燥、分裝、保存過程和加工中的高溫、機(jī)械、制粒等過程都有可能減少菌種的活性；對(duì)于菌種的作用機(jī)理的研究還不明確；在飼料的制作工藝上還需要進(jìn)一步完善；對(duì)微生物發(fā)酵飼料還缺乏完善的科學(xué)評(píng)價(jià)體系等。

針對(duì)目前微生物發(fā)酵飼料發(fā)展過程中存在的問題以及進(jìn)一步促進(jìn)微生物發(fā)酵飼料的發(fā)展，需要明確未來微生物發(fā)酵飼料發(fā)展的主要方向。

微生物發(fā)酵飼料不應(yīng)在功能上單一，不僅要起到增重促生長(zhǎng)的效果，還應(yīng)同時(shí)具有如防治疾病、消除糞便臭味、控制氮、磷對(duì)環(huán)境的污染等多重效果。

要研發(fā)針對(duì)不同動(dòng)物、不同生長(zhǎng)階段、不同疾病的微生物發(fā)酵飼料。使其作用更具有針對(duì)性，效果更加顯著。如適用于單胃動(dòng)物的微生物發(fā)酵飼料等。所用菌株一般為乳酸菌、芽抱桿菌、酵母等，而適于反芻動(dòng)物的卻是真菌酵母。而在菌種的使用方面，以后將更傾向于根據(jù)菌種的不同特點(diǎn)設(shè)計(jì)不同的飼料產(chǎn)品，如乳酸菌的產(chǎn)酸能力強(qiáng)，但不耐高溫，與一些微量元素等物質(zhì)易產(chǎn)生頡頏，因此不宜在飼料，特別是顆粒料中添加，但可做成水劑直接飲喂。而芽孢桿菌及糞鏈球菌等耐受性強(qiáng)，可在飼料中直接添加，方便實(shí)用。

注重新菌種的培育和應(yīng)用。除目前使用的部分生理性細(xì)菌作為生產(chǎn)菌種外，尚有許多優(yōu)勢(shì)菌群未得到開發(fā)利用。目前世界許多國家的生物學(xué)家正在對(duì)飼用微生物進(jìn)行基礎(chǔ)研究，以培育和開發(fā)出比現(xiàn)有菌種更好的新菌種。

充分利用微生物的生物學(xué)特性和代謝產(chǎn)物，如生產(chǎn)氨基酸、抗生素等生理活性物質(zhì)；從微生物中分離有用物質(zhì)，如利用一些廉價(jià)廢棄物作為底物生產(chǎn)豐富且種類繁多的微生物發(fā)酵飼料。

微生物發(fā)酵飼料優(yōu)良菌種的篩選和分子育種，可應(yīng)用基因工程、細(xì)胞工程的一些原理或方法，通過不斷篩選和改造，滿足對(duì)微生物菌種的需求。進(jìn)而使微生物發(fā)酵飼料產(chǎn)量增加、質(zhì)量改善、功能加強(qiáng)、酶活性提高、效益增多。

加大對(duì)發(fā)酵工藝的應(yīng)用研究，盡可能的減少發(fā)酵成本，提高發(fā)酵產(chǎn)物的發(fā)酵率。運(yùn)用新的科技手段，對(duì)發(fā)酵下游產(chǎn)品進(jìn)行再利用，以便提高微生物發(fā)酵飼料的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

研究天然植物的抗菌與免疫增強(qiáng)有效成分和結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行分離、提取和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，以替代飼料中的抗生素和化學(xué)合成藥物。

研究建立飼用微生物的分子克隆體系也將會(huì)是未來微生物發(fā)酵飼料發(fā)展的一個(gè)方向。

4.7 微生物發(fā)酵飼料在我國的發(fā)展前景

4.7.1 國家政策支持和指引促進(jìn)生物飼料產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展

為了促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)和飼料行業(yè)的發(fā)展，國家制定了一系列相關(guān)政策并提出了未來飼料行業(yè)的總體目標(biāo)。即逐步實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、高效、協(xié)調(diào)發(fā)展，確保飼料產(chǎn)品供求平衡和質(zhì)量安全；實(shí)現(xiàn)飼料工業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化；提高科技對(duì)飼料工業(yè)的貢獻(xiàn)率，飼料企業(yè)的國際競(jìng)爭(zhēng)能力顯著增強(qiáng)；進(jìn)一步健全和完善飼料工業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)的法律體系，保障飼料工業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展，逐步將飼料大國轉(zhuǎn)變為飼料強(qiáng)國。而為了完成這個(gè)目標(biāo)，發(fā)展微生物發(fā)酵飼料將是未來飼料行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。其中在《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》《飼料工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》就明確提出：未來生物技術(shù)與生物飼料在保障飼料安全與食品安全、促進(jìn)飼料產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的方向及產(chǎn)業(yè)布局模式等方面具有重要意義；是促進(jìn)我國畜牧業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的必要條件和物質(zhì)基礎(chǔ)；是我國今后飼料工業(yè)發(fā)展的長(zhǎng)期戰(zhàn)略。

4.7.2 下游行業(yè)需求是畜牧業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)

人們消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化，促使畜牧業(yè)較快發(fā)展，從而帶動(dòng)了飼料市場(chǎng)的繼續(xù)擴(kuò)張。隨著工業(yè)飼料普及率的提高，養(yǎng)殖業(yè)中利用工業(yè)飼料比例的逐步攀升，必然進(jìn)一步拉動(dòng)對(duì)飼料的需求。我國飼料產(chǎn)品市場(chǎng)將呈不斷擴(kuò)大態(tài)勢(shì)。其中微生物發(fā)酵飼料在進(jìn)幾年發(fā)展的較為迅速。目前，微生物發(fā)酵飼料在我國畜牧業(yè)已得到了廣泛應(yīng)用。隨著人們對(duì)微生物發(fā)酵飼料、畜產(chǎn)品質(zhì)量的認(rèn)識(shí)和重視程度的加強(qiáng)以及生物技術(shù)的迅速發(fā)展，將會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)微生物發(fā)酵飼料的發(fā)展。

4.7.3 技術(shù)進(jìn)步和傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式的轉(zhuǎn)變

隨著科學(xué)技術(shù)水平的快速進(jìn)步，農(nóng)戶的養(yǎng)殖觀念與養(yǎng)殖方式開始轉(zhuǎn)變，規(guī)�；�、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化養(yǎng)殖模式發(fā)展較快，工業(yè)飼料普及率逐年提高，土地、人力、糧食的產(chǎn)出率逐步提高，這為我國飼料工業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。尤其是在農(nóng)業(yè)部“三大戰(zhàn)略”“九大行動(dòng)”的部署下，生態(tài)養(yǎng)殖理念得到推廣，為構(gòu)建資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保的養(yǎng)殖業(yè)奠定了良好的基礎(chǔ)，發(fā)展飼料工業(yè)和規(guī)范養(yǎng)殖將從整體上提高資源綜合利用效率。其中，生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，將進(jìn)一步促進(jìn)微生物發(fā)酵飼料的發(fā)展。隨著基因工程的發(fā)展，可以定向的對(duì)微生物菌株進(jìn)行改造。謝光蓉等將枯草芽孢桿菌a-淀粉酶基因與穿梭表達(dá)載體pP43C相連并導(dǎo)入8種蛋白酶缺陷枯草芽孢桿菌WB800，獲得高效分泌表達(dá)a-淀粉酶的工程菌，酶活力高達(dá)960U，具有良好的應(yīng)用潛力，可促進(jìn)α-淀粉酶的工業(yè)化生產(chǎn)。

5.結(jié)語

長(zhǎng)期以來，我國存在著人多糧少、能源匱乏等隱患，但這也表明微生物發(fā)酵飼料在我國具有巨大的市場(chǎng)潛力。同時(shí)，隨著我國高效率、規(guī)�；�、集約化的畜牧生產(chǎn)體系逐漸形成，也為微生物發(fā)酵飼料的推廣帶來了巨大的商業(yè)契機(jī)。微生物發(fā)酵飼料也得到了我國科學(xué)工作者的深入研究和企業(yè)界的大力推廣。在菌種、工藝、設(shè)備、加工等方面，已研究了一些方法，如包埋、微囊化，制粒技術(shù)也取得了很大進(jìn)步，這些都必將大力推動(dòng)發(fā)酵飼料在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用。