文│蔡輝益（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所研究員、生物飼料開(kāi)發(fā)國(guó)家工程研究中心主任）

一、我國(guó)生物發(fā)酵飼料概況

2018年1月1日發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《生物飼料產(chǎn)品分類(lèi)》（T/CSWSL001-2018）將生物飼料定義為：使用農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料原料目錄和飼料添加劑品種目錄等國(guó)家相關(guān)法規(guī)允許使用的飼料原料和添加劑，通過(guò)發(fā)酵工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和基因工程等生物工程技術(shù)開(kāi)發(fā)的飼料產(chǎn)品總稱，包括發(fā)酵飼料、酶解飼料、菌酶協(xié)同發(fā)酵飼料和生物飼料添加劑等。

根據(jù)原料組成、菌種或酶制劑組成、原料干物質(zhì)的主要營(yíng)養(yǎng)特性，生物飼料可分為4個(gè)主類(lèi)、10個(gè)亞類(lèi)、17個(gè)次亞類(lèi)、50個(gè)小類(lèi)和112個(gè)產(chǎn)品類(lèi)別。

根據(jù)目前我國(guó)生物飼料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，從事生物飼料或者是相關(guān)業(yè)務(wù)的企業(yè)數(shù)量達(dá)1000余家。從近三年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，2019年我國(guó)發(fā)酵飼料產(chǎn)量預(yù)計(jì)達(dá)到1000萬(wàn)噸左右，再過(guò)5年產(chǎn)量還會(huì)翻幾倍。

推動(dòng)我國(guó)生物飼料產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵因素是技術(shù)，其中菌種篩選技術(shù)是最關(guān)鍵的技術(shù)。我國(guó)飼料原料種類(lèi)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。菌種篩選主要有三個(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。所以菌種的篩選成為我們首要任務(wù)。

關(guān)于發(fā)酵原料的選擇方面，已從豆粕、棉粕、菜粕等的發(fā)酵以提供高品質(zhì)蛋白質(zhì)飼料，發(fā)展到聚焦鮮糟渣、果渣和蔬菜等非常規(guī)飼料原料發(fā)酵以提供優(yōu)質(zhì)的發(fā)酵能量、蛋白飼料和粗飼料等。

發(fā)酵工藝方面，目前固態(tài)發(fā)酵飼料的工藝比較常見(jiàn)。我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，豆粕、菜籽粕、玉米、小麥四種原料經(jīng)微生物發(fā)酵，肉雞表觀代謝能較發(fā)酵前分別達(dá)到顯著水平。因?yàn)榻?jīng)過(guò)發(fā)酵，豆粕、菜籽粕、玉米、小麥中的蛋白質(zhì)、氨基酸、小肽含量顯著提高，同時(shí)在肉雞體內(nèi)不同腸道內(nèi)的小肽釋放也有了顯著的提升。

“豬腸道短，如果原料預(yù)消化處理后再飼喂，飼料利用率是否會(huì)更好？”這問(wèn)題激發(fā)了原料預(yù)消化處理的興起。飼料預(yù)消化技術(shù)是指在動(dòng)物機(jī)體外，根據(jù)不同原料的具體特性進(jìn)行特定的系列加工處理，以達(dá)到提高飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在動(dòng)物體內(nèi)的利用率和促進(jìn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)保健的新型飼料加工技術(shù)。所以在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，我們所談到的發(fā)酵、酶解、膨化等等對(duì)原料預(yù)先進(jìn)行處理的過(guò)程，確實(shí)起到了提高或加速利用的效果。

將小麥的酶解蛋白添加在仔豬飼料中后，采食量、料重比、日增重等方面都有很顯著的效果?！懊钢苿楹卧谟谢罹嬖诘那闆r下發(fā)揮的作用效果才最佳？”這個(gè)問(wèn)題引出了菌酶協(xié)同的概念。原先，制備發(fā)酵飼料主要是利用微生物的作用降解原料中的大分子物質(zhì)、抗?fàn)I養(yǎng)因子或者直接利用外源酶的作用，將原料進(jìn)行酶解，從而達(dá)到發(fā)酵的目的。近年來(lái)，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。多年的研究結(jié)果表明，菌酶協(xié)同處理的結(jié)果優(yōu)于酶和菌單獨(dú)作用的結(jié)果。在發(fā)酵過(guò)程中，微生物與酶有一個(gè)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。

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(guò)產(chǎn)品中含有的大量芽孢桿菌、乳酸菌、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。

在發(fā)酵飼料領(lǐng)域，菌酶協(xié)同的技術(shù)將成為核心技術(shù)，因而很多科研院所，以及一些大型企業(yè)的研發(fā)中心在做菌酶協(xié)同技術(shù)的研究工作。

我們?cè)趲啄昵疤岢隽说卦葱燥暳系母拍?，地源飼料是指?jīng)過(guò)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)等地理范圍特點(diǎn)。在我國(guó)畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中，地源性飼料資源研究與應(yīng)用進(jìn)展有重大意義，是打造中國(guó)特色配方體系的基礎(chǔ)。

糟渣、果渣和凈菜等資源豐富但開(kāi)發(fā)利用率低，針對(duì)這種情況，近年來(lái)我國(guó)畜牧業(yè)中出現(xiàn)了一些高水分飼料發(fā)酵后采用濕喂或液體飼喂模式。比如山東繁育母豬發(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)育肥豬固體發(fā)酵地源飼料液體飼喂模式等，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

為避免玉米漿、淀粉渣和酒糟等烘干帶來(lái)的成本增加，降低其抗?fàn)I養(yǎng)因子或毒性成分，開(kāi)展地源飼料的有效應(yīng)用集成，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所、生物飼料開(kāi)發(fā)國(guó)家工程研究中心提出了以下幾項(xiàng)技術(shù)：第一，針對(duì)不同地源飼料的菌+酶發(fā)酵菌劑集成技術(shù)；第二，針對(duì)不同產(chǎn)地的發(fā)酵設(shè)備和工藝技術(shù)；第三，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)；第四，針對(duì)不同養(yǎng)殖規(guī)模的自動(dòng)化液態(tài)飼料及濕料飼喂設(shè)備和工藝技術(shù)；第五，畜禽糞污氮磷減排生物處理技術(shù)。通過(guò)以上五大技術(shù)集成，地源飼料發(fā)酵濕喂和液體飼喂模式，飼料成本降低，飼料浪費(fèi)降低，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，液體飼喂對(duì)配方調(diào)整和飼養(yǎng)員精細(xì)度要求高，料線設(shè)備成本高等不容忽視的問(wèn)題。因此，地源飼料安全有效的應(yīng)用研究和技術(shù)推廣任重而道遠(yuǎn)。

在發(fā)酵飼料對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能的影響方面，近年來(lái)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)酵飼料配合飼料中添加量在2%～50%，也有全發(fā)酵日糧的應(yīng)用，飼養(yǎng)動(dòng)物涵蓋了豬、禽、羊、牛。在生產(chǎn)性能方面，總體表現(xiàn)為日增重增加，料肉比降低，育肥動(dòng)物每千克增重的飼料成本降低，養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效應(yīng)增加。在畜產(chǎn)品品質(zhì)方面，肌肉氨基酸和肌間脂肪有所增加，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，肉蛋奶品質(zhì)得到改善。

發(fā)酵飼料和全發(fā)酵飼料在養(yǎng)殖中的應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和社會(huì)效益。近年來(lái)，通過(guò)對(duì)動(dòng)物腸道微生態(tài)與形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響方面研究逐漸深入，微生物活菌發(fā)酵飼料對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物的腸道微生態(tài)和血清生化指標(biāo)產(chǎn)生很大影響，可以促進(jìn)有益活性菌在宿主腸道的定殖，改善腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)腸道發(fā)育，從而提高生產(chǎn)性能。對(duì)動(dòng)物免疫機(jī)能的影響：發(fā)酵飼料的作用機(jī)理研究表明了，動(dòng)物腸道微生物菌群與宿主腸道代謝、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。對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的影響：發(fā)酵飼料的應(yīng)用可提高飼料利用率，降低鋅、銅等重金屬的添加，緩解畜禽養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境的污染。

二、意見(jiàn)與措施

針對(duì)我國(guó)生物飼料亟待解決的問(wèn)題，本人提出以下幾點(diǎn)意見(jiàn)：

第一，研究方面亟須系統(tǒng)評(píng)價(jià)菌種特性并提出統(tǒng)一的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)酵飼料主要以改善原料品質(zhì)為目標(biāo)，生產(chǎn)富含高活性益生菌及其代謝產(chǎn)物的生物飼料產(chǎn)品。因此，菌種來(lái)源規(guī)范性、確保菌種安全性和明確應(yīng)用菌種的特性居首要地位。發(fā)酵過(guò)程中不僅需要深入研究菌和底物的配伍相宜，也需要深入研究不同菌劑、菌種、菌株之間的協(xié)同或拮抗。發(fā)酵的目的不僅是獲得有代表性的代謝產(chǎn)物（酸溶蛋白、乳酸、甘露寡糖等），還需要正確評(píng)估發(fā)酵過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損耗（揮發(fā)性有機(jī)酸和氨氮等小分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失和總能下降等）。這些項(xiàng)目在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)制定中不可或缺。

第二，制備方面亟須重視工藝標(biāo)準(zhǔn)化和工藝質(zhì)量的穩(wěn)定。發(fā)酵飼料產(chǎn)品質(zhì)量直接受菌種特性、工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備性能的影響。當(dāng)前我國(guó)發(fā)酵飼料的工藝設(shè)計(jì)已呈現(xiàn)相似情況，對(duì)應(yīng)的設(shè)備性能已得到逐步提高，但工藝的安全性保證、標(biāo)準(zhǔn)化措施、設(shè)備配套性和工藝質(zhì)量的檢測(cè)、監(jiān)控亟須加強(qiáng)。

第三，應(yīng)用方面亟須提高對(duì)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和微生物營(yíng)養(yǎng)的協(xié)同性認(rèn)識(shí)。養(yǎng)殖生產(chǎn)中，日糧首先必須滿足不同養(yǎng)殖品種對(duì)飼料營(yíng)養(yǎng)的需求。缺乏營(yíng)養(yǎng)或營(yíng)養(yǎng)不平衡情況下，發(fā)酵飼料替代配合飼料的量受限。微生態(tài)制劑的研究也證明：過(guò)多地添加微生態(tài)制劑日增重和飼料報(bào)酬反而下降。發(fā)酵飼料的應(yīng)用中，對(duì)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和微生物營(yíng)養(yǎng)的協(xié)同性和安全性認(rèn)識(shí)需要提高，營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和適宜添加量還需完善。

第四，行業(yè)支撐方面亟須建立基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)。隨著發(fā)酵飼料產(chǎn)量和用量的加大，生產(chǎn)者和應(yīng)用者均不能忽略動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需要，發(fā)酵飼料的基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)建立尤為重要。發(fā)酵功能性物質(zhì)和安全指標(biāo)的標(biāo)識(shí)需要形成標(biāo)準(zhǔn)，這樣有利于市場(chǎng)健康發(fā)展。發(fā)酵飼料有益于動(dòng)物健康和養(yǎng)殖環(huán)境的科學(xué)評(píng)估系統(tǒng)。

第五，行業(yè)管理中亟須加強(qiáng)安全預(yù)警工作。菌種和發(fā)酵工藝的選擇與飼料發(fā)酵質(zhì)量息息相關(guān)。生產(chǎn)過(guò)程中，常見(jiàn)菌株來(lái)源不明、不純和菌種退化等現(xiàn)象。耐藥基因轉(zhuǎn)移、有害代謝產(chǎn)物、黏膜損傷、超敏反應(yīng)等來(lái)自菌種的威脅也增加。與此同時(shí)，控制雜菌污染、確保發(fā)酵均勻和降低損耗是固態(tài)發(fā)酵過(guò)程質(zhì)量控制的主要關(guān)鍵點(diǎn)。在行業(yè)管理中，生物安全防控和生物飼料評(píng)價(jià)體系的安全預(yù)警平臺(tái)工作力度需要繼續(xù)加強(qiáng)。

第六，行業(yè)發(fā)展亟須建立相關(guān)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。隨著發(fā)酵飼料生產(chǎn)企業(yè)、品種和產(chǎn)量的增加，統(tǒng)一的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)的規(guī)范可持續(xù)發(fā)展中至關(guān)重要。除明確的營(yíng)養(yǎng)常規(guī)指標(biāo)外，酸溶蛋白、乳酸、益生菌活菌數(shù)等有益指標(biāo)和揮發(fā)性鹽基氮、霉菌和霉菌毒素等有害指標(biāo)均直接反應(yīng)發(fā)酵效果，均需在制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)時(shí)權(quán)衡參考。從菌種、工藝、原料、產(chǎn)品和應(yīng)用等方面系統(tǒng)而全面的建立相關(guān)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)刻不容緩。因此我們專(zhuān)門(mén)成立了中國(guó)生物飼料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，并陸續(xù)發(fā)布了《生物飼料產(chǎn)品分類(lèi)》《發(fā)酵飼料技術(shù)通則》《飼料原料、釀酒酵母培養(yǎng)物》《飼料原料 釀酒酵母發(fā)酵白酒糟》《飼料添加劑、植物乳桿菌》等五項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。目前生物飼料團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的制定和發(fā)布在加速進(jìn)行中，將在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起到重要的引領(lǐng)作用。

三、生物飼料產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

第一，特色功能菌株的篩選仍然是生物飼料研究的核心。針對(duì)餅粕類(lèi)原料中存在的抗?fàn)I養(yǎng)因子、玉米深加工副產(chǎn)物中的霉菌毒素和含硫物質(zhì)，篩選高效降解菌；針對(duì)不同畜種的腸道特點(diǎn)及同一畜種不同發(fā)育時(shí)期的腸道特點(diǎn)等，篩選適應(yīng)性好、定植能力強(qiáng)的菌株；根據(jù)其他特定功能性代謝產(chǎn)物，篩選高效表達(dá)菌株。

第二，菌株的組合效果。目前很多生物飼料的菌種應(yīng)用組合比較粗糙，多停留在種的層面，甚至是屬的層面。隨著菌株篩選及功能研究的不斷深入，菌株的功能不斷明確，菌株之間的組合研究將開(kāi)啟一個(gè)新的發(fā)展局面，并實(shí)現(xiàn)與腸道微生物組學(xué)、代謝組學(xué)等前沿研究的同步發(fā)展。

第三，發(fā)酵飼料業(yè)態(tài)變化帶來(lái)的影響。發(fā)酵飼料的逐步發(fā)展，將引入大量非常規(guī)原料及地源飼料的使用，必將發(fā)展出新的飼料配方體系，飼料配方將更加多樣化。也將推動(dòng)上游原料供應(yīng)商或食品加工企業(yè)，適當(dāng)改善加工工藝流程，不斷提高副產(chǎn)物的質(zhì)量。

第四，生物飼料的生物學(xué)效價(jià)評(píng)價(jià)指標(biāo)。未來(lái)生物飼料的功能將更進(jìn)一步明確，其對(duì)原料的預(yù)消化程度、對(duì)飼料利用率的提高程度、對(duì)畜體腸道健康的改善程度、對(duì)畜產(chǎn)品品質(zhì)的改善效果、對(duì)畜禽糞污資源化利用中限制因子的去除程度，以及對(duì)畜禽舍內(nèi)氨氣的去除程度等都將進(jìn)一步量化，評(píng)價(jià)方法將進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化。

第五，生物飼料質(zhì)量安全實(shí)施動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)。生物飼料的質(zhì)量安全性，要依據(jù)飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)生物飼料的微生物學(xué)屬性和微生物安全性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括所用菌種是否合法合規(guī)，防止發(fā)酵工藝控制不嚴(yán)而導(dǎo)致致病菌污染；利用新一代測(cè)序技術(shù)，通過(guò)宏基因組測(cè)序等手段，對(duì)生物飼料的全部微生物組成進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此外，生物飼料往往還具有動(dòng)態(tài)變化的性質(zhì)，所以生物飼料安全監(jiān)測(cè)也應(yīng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的過(guò)程。（此文為生物飼料開(kāi)發(fā)國(guó)家工程研究中心主任蔡輝益博士在2019中國(guó)生物飼料產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上的主題報(bào)告）