发酵粕饲料产品生产技术发展趋势分析

第一节 产品生产技术发展现状

菌种和发酵工艺的选择与饲料发酵质量息息相关｡农业部2014年2月实施的《饲料添加目录》（2013）中有34种微生物可以添加，目前采用的发酵菌种主要有酵母菌､乳酸菌､霉菌､芽孢杆菌｡采用的发酵工艺按照饲料发酵形式的不同大体可分为固态发酵和液态发酵｡固态发酵指体系在没有或几乎没有自由水存在下，微生物在固态物质上生长的过程，过程中维持微生物活性需要的水主要为结合水或与固体基质结合的状态。固态发酵有着发酵量大，无需在严格无菌条件下，发酵设备简单，排污少等优点，在传统功能食品和酒类酿造方面得到了广泛应用。液态发酵物料交换充分，发酵均一度高，质量稳定，益生菌活性高，但是保质期短，不利于储存和长距离运输，并且设备投资较大，技术要求高，Missoten等对液态发酵饲料在养猪行业使用做了全面介绍。我国在饼粕生物发酵饲料上采用固态发酵较为普遍。

第二节 产品生产工艺特点

1、发酵工艺技术

饼粕固态发酵可分为有氧发酵和无氧发酵两种工艺，固态有氧发酵在20世纪80~90年代很流行，全国各地都有推广应用｡随着发酵技术的不断发展，无氧发酵技术也在饲料中得到了广泛应用｡有氧发酵的发酵速度快､周期短､物料转化率高，但耗损高；无氧发酵香味浓厚､诱食效果好､呼吸耗损小，但发酵周期长｡固态厌氧发酵有较好的仿生效果，在我国较为成功的产品是袋装发酵饲料｡农业部饲料工业中心的微生物发酵饲料课题组与一些公司合作研发了硅胶膜发酵袋，可以控制发酵气压，人工通过气孔排出的气味物质可以判断发酵情况，工艺简单，适合在广大农村推广｡现在有些工厂采用两段式发酵，有效地结合了两种发酵工艺的优点｡如上海源耀生物股份有限公司的勃乐蛋白是采用微生物发酵技术，通过两次发酵过程：一是枯草芽孢杆菌的好氧发酵过程（好氧发酵罐发酵6~10h）；二是乳酸菌和酵母菌的厌氧发酵过程（厌氧发酵罐发酵48~60h）｡饼粕饲料发酵完成后，为了保证饲料的保质期，一般采用低温气流干燥技术来降低饲料水分｡

2、发酵过程控制技术

生物发酵过程是一个非线性的非常复杂的生物化学变化过程，发酵过程中营养物质､抗营养因子､温度､需氧量和pH 值等都在不断地变化｡实现在线控制发酵过程，适时监控发酵条件，了解饲料成分变化显得十分重要｡采用固态发酵方式发酵，相对于液态发酵物质分布更加不均匀，监控更加困难｡

2.1 近红外光谱检测

近红外光谱快速检测技术为快速分析饲料成分及固态发酵过程状态的识别提供了依据｡近红外光谱基于含氢基团振动光谱倍频和合频的吸收，利用化学计量学法处理光谱数据建立模型，可以快速准确地分析饲料中营养成分和抗营养因子含量｡在欧洲及日本等国家，已将一些近红外分析法列为标准法｡江辉利用近红外和电子鼻技术对秸秆进行固态发酵检测的研究，通过对数据进行筛选处理后可以有效对发酵过程进行状态识别｡Li等利用近红外光纤探头，直接插入麦秸固态发酵培养基中，对培养基中的水分､生物量､纤维素酶进行在线分析，预测值与实际理化测量值相比预测性良好，可以适时监控发酵过程｡

2.2 质谱仪分析

通过质谱仪对固态发酵所产生的尾气分析进行定性和定量分析，从而反馈发酵信息，是目前另一种监控方法｡Wang等通过过程质谱仪检测控制氧气输送率和氧气消耗率，进而研究氧含量对脱氮假单胞杆菌产生维生素B12的影响｡张鑫在甲醇诱导型毕赤酵母发酵过程中，将过程质谱仪与电子鼻结合起来，通过尾气数据监控菌体的生理代谢强度以及甲醇的残留量，从而实现了更加精确的控制补料速率｡

     2.3 新型发酵反应器

中科院过程工程研究所陈洪章等研制的新型态发酵反应器，由于该设备所具备的密封式､流动性等一系列特点，为发酵过程中某些重要参数的精确调控提供了可能｡该课题初步研究认为，该设备除可控制脉动频率外，还可进行温度､湿度､光照O2和CO2浓度等参数的监控､从而为维持罐内O2和CO2以及呼吸熵稳定提供参考｡

第三节 国内外生产技术发展趋势分析

 酵母菌，一种传统食品酿造工业的主要生产菌株，如今已成为现代生物饲料最具吸引力的微生物细胞工厂。这类单细胞真核微生物，其细胞及细胞内容物，如蛋白、氨基酸、多糖、有机酸、核酸、维生素等活性物质，都可参与生物饲料的绿色生产。而随着现代生物技术、微生物育种技术、酶工程和发酵工程技术的发展，酵母菌生物饲料的开发和应用更是呈现出良好势头。

优良特性获青睐如今，饲料蛋白的结构性短缺压力是制约我国畜牧业发展的主要瓶颈。国家也愈发重视利用生物发酵技术等手段挖掘新的饲料蛋白资源，提高现有饲料资源的蛋白含量和营养价值。

酵母菌是一种来源广、价格低、氨基酸比较全面的单细胞蛋白，蛋白质含量高达45%以上，且富含生物体所必需的多种维生素和微量元素。

酵母菌可以产生谷胱甘肽、金属硫蛋白、超氧化物歧化酶等多种生物活性物质，能够增强生物机体免疫力和提高抗病力，对防治生物体消化道系统疾病起到有益作用。

其中，GSH能参与体内氧化还原反应及氨基酸向细胞内的转运、能清除自由基，具有维持干细胞正常功能、促进胆酸代谢等作用；MT是一类低分子量的金属结合蛋白，能参与微量元素的代谢、转运和贮存，具有重金属解毒等功能；SOD则能够专一清除生物体内多余的超氧阴离子，平衡体内的氧自由基，增强机体抗辐射损伤等。

不仅如此，酵母菌与芽孢杆菌、乳酸菌、霉菌等微生物配伍，发酵饼粕能分解有害因子，去除饼粕中的抗原蛋白等抗营养因子，通过发酵产生的消化酶类还可以分解一些难消化的多糖和蛋白，提高饲料成分的生物转化率。

选育新菌种如今，国内外都开始在饲料菌种选育方面展开探索。例如采用筛选、诱变、杂交、融合等常规育种技术，以及代谢工程、微生物育种等新技术、新方法，来选育具有重大生产应用价值的优良酵母菌种。

从印尼荔枝中分离出来的布拉氏酵母菌，其制剂应用于畜牧业，可以有效降低病原菌和有关毒素的质量浓度，加强微生物平衡，刺激免疫系统，作为饲料添加剂也得到很多国家的认可，但在我国却还尚未展开应用。

另外，虾青素是一种酮式类胡萝卜素，具有极强的抗氧化功能，并能促进抗体的产生，增强机体免疫功能。红法夫酵母则是唯一可天然生产虾青素的酵母菌，这种酵母菌可利用多糖进行快速异氧代谢，培养时间短且不需要光照就可实现高密度培养，具有良好的应用前景。张博润称，目前这种菌株的研究主要集中在高产菌株的筛选和培养条件的优化等方面。

目前，我国在利用优良饲用酵母菌株生产饲用酶制剂、氨基酸、抗菌肽等方面取得进展，针对具有抗逆性、耐受性、高生物量的酵母益生菌菌剂，以及可用于生产高含量活性肽，如乳链菌肽、细菌防御素等相关酵母菌的开发，也在不断进行中。

未来发展趋势

如今，国内外开发的酵母生物饲料产品已有数十个品种，包括单细胞蛋白、活性酵母、生物活性寡肽、功能寡糖、酵母提取物、发酵粕类、生物色素和其他饲用生物制品等。
酵母菌生物饲料由于作用广泛且效果明显，未来的发展空间十分乐观。而在酵母菌生物饲料研究开发方面，也将呈现出4种发展趋势。

首先要建立和发展微生物育种的新方法和新技术，开展饲用微生物资源发掘领域，获得一批具有自主知识产权、有应用价值的新菌种资源。

其次是针对动物种类、生长发育阶段及益生功能的不同，研制差异化、个性化混菌配伍技术和制剂产品。

三是要发展和完善饲用微生物发酵工程技术，开发安全、高效、稳定的新型微生物蛋白质和能量饲料。

四是要突破目前存在于无菌模式动物和多种标记示踪等技术中存在的瓶颈，推进饲用微生物对宿主微生物和生命活动的微观影响研究，探索其对畜禽的内分泌及免疫机能产生影响的作用机制。
在积极促进技术发展的同时，国家也应该重视饲用微生物的生物安全性评价研究，规避具有应用潜力的新的饲用微生物对人类健康和生态环境可能存在的风险。


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