by新飼君

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梁運祥 教授

華中農(nóng)業(yè)大學生命科學技術(shù)學院

華中農(nóng)業(yè)大學教授、博士生導師，微生物農(nóng)藥國家工程研究中心主任。研究方向為微生物產(chǎn)品及發(fā)酵工藝學。湖北省真菌學會委員，生物工程雜志理事，武漢環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會理事，安琪酵母股份有限公司獨立董事。

專家開講啦

生物飼料的發(fā)展趨勢

眾所周知，生物飼料是近年來的研究熱點，行業(yè)內(nèi)的每個人都很關(guān)注，下面就和大家共同探討一下生物飼料未來的發(fā)展趨勢。

第

1

則

-THE FIRST-

我們?yōu)槭裁匆l(fā)展發(fā)酵飼料

01

人類發(fā)酵食品

發(fā)酵飼料源于人類發(fā)酵食品。擁有現(xiàn)代食品加工保藏技術(shù)之前，發(fā)酵差不多是人類食品加工、保藏的主導方式。

發(fā)酵食品是指人們利用有益微生物加工制造的一類食品。

第一類為谷物發(fā)酵制品如饅頭、面包、酒、發(fā)酵米粉、甜面醬及米醋等食品；

第二類為豆類發(fā)酵制品如豆瓣醬、豆豉、醬油、腐乳等；

第三類為乳類發(fā)酵制品如酸牛奶和奶酪；

第四類為發(fā)酵果蔬如酸菜、泡菜、果醋、果酒等；

第五類為發(fā)酵肉制品如腌魚、香腸等。因此，發(fā)酵食品在人類的生活中非常普遍。

02

發(fā)酵食品作用

①具有特殊風味及口感。比如奶酪、臭豆腐。

②有益人體健康。比如酸奶、酸菜。

③營養(yǎng)價值提高。比如米酒（發(fā)奶）、豆豉（肽與氨基酸）。

④促進食欲。比如醬油、食醋。⑤食物保存與保鮮。比如奶酪、泡菜。

03

發(fā)酵食品生產(chǎn)

發(fā)酵技術(shù)起源于自然發(fā)酵過程關(guān)注與利用。發(fā)酵食品是歷史悠久食品加工技術(shù)，利用“天然食材”與“大自然中的好菌”進行發(fā)酵加工。事實上，無論是哪一個國家的發(fā)酵食物，制作原理基本上都差不多，主要是利用包括乳酸菌、酵母菌、醋酸菌、根霉菌、毛霉、米曲霉等微生物，把原料加以分解、代謝后，產(chǎn)生對身體有益的營養(yǎng)物質(zhì)。

現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展，推動了食品加工保藏技術(shù)的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用，發(fā)酵食品及其發(fā)酵技術(shù)不再是主導地位。但發(fā)酵技術(shù)并沒有停滯，一樣在與時俱進。

04

熟食的作用——如果動物飼料全是熟食？

人猿相揖別，為何只有人類邁步走上了進化大道？這一切是怎樣發(fā)生的？分子生物學研究表明，人與猿的基因有98%相同。這不到2%的差異竟造成人與猿的巨大差別。其中，1%為語言，1%為抽象思維。

人之所以能夠進化成人，飲食結(jié)構(gòu)、制備和行為方式的改變對于進化起到了關(guān)鍵的重要作用。人類的覓食和食物生產(chǎn)手段在自然界獨一無二。學會用火、特別是用火來制備食物是人類有別于其他生物的特殊才能，也是人類從自然界區(qū)分出來的偉大推進器。這一行為對人類適應(yīng)環(huán)境、體質(zhì)進化、腦容量擴張和社會化等都具有重大的作用。學會用火與熟食是人類進化的一個根本原因。

早期的人類與猿猴沒有太大的區(qū)別，其食物主要是植物的葉莖、果子與種子、貝殼、魚類等，絕大部分時間處于饑餓的狀態(tài)。之后人類具有了種植植物的能力，這時人類處于素食少葷、半饑半飽的狀態(tài)。再之后，人類又學會了種植植物、養(yǎng)殖動物，處于素昏各半、食物充足的狀態(tài)。

從整體的進化過程來看，人類之所以能夠從隊伍中脫穎而出，主要是因為熟食的作用，人類學會了使用火來加熱食物，才獲得了充足的能量和養(yǎng)分保障，所以人才有了更多的時間來做別的事情。

第

2

則

-THE SECOND-

飼料熟食化？

——能夠解決養(yǎng)殖業(yè)面臨問題？

2016年工業(yè)飼料總量達到2.9億t，肉產(chǎn)量8,364萬t，其中豬肉產(chǎn)量5,299萬t，禽蛋產(chǎn)量3,095萬t，牛奶產(chǎn)量3,602萬t。肉蛋奶總量約1億5千萬t。飼料養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模均為世界第一面臨主要問題：生產(chǎn)成本高、安全問題突出、養(yǎng)殖污染嚴重。

成本問題主要是飼料轉(zhuǎn)化率問題，飼料轉(zhuǎn)化率有很大的提升空間；腸道健康問題是養(yǎng)殖業(yè)面臨的一個大問題，腸道不健康飼養(yǎng)效率就上不去；污染問題和動物的消化吸收有關(guān)系。而熟食化似乎能解決上述問題！

第

3

則

-THE THIRD-

飼料能做到熟食化？

——成本與保鮮限制？

01

現(xiàn)代飼料加工

我們?yōu)槭裁匆ゼ庸わ暳希?/p>

①為了更加全面、平衡的營養(yǎng)，各種飼料原料通過加工變成動物所需要的各種營養(yǎng)。

②飼料進行粉化后，有助于動物消化吸收。③適度熟化（加熱、膨化等），令飼料一定程度的熟化。

④藥化，進行疾病預防。

⑤通過加工方式提高飼料的適口性。

⑥防霉抗氧化，保證飼料在儲存過程中不變質(zhì)。

⑦酸化，提高飼料消化率，促健康，促消化。

⑧酶化，通過添加酶制劑促飼料消化。

⑨菌化，通過加益生菌促進腸道健康。

⑩防分散，將飼料制粒。以上這些是現(xiàn)代飼料加工要實現(xiàn)的作用。

02

發(fā)酵飼料

發(fā)酵飼料的優(yōu)點：

● 加工能耗低

水+發(fā)酵熱+生物侵蝕=機械粉碎+膨化+高溫熟化。

● 減少添加劑使用

現(xiàn)在的飼料加工都是在“做加法”，所用的添加劑越來越多，可能會有上百種添加的物質(zhì)。而發(fā)酵飼料則可以大量的減少添加劑的使用，因為發(fā)酵產(chǎn)生維生素、有機酸、分解酶等物質(zhì)。

● 減少礦物質(zhì)添加

發(fā)酵產(chǎn)生酸、肽、氨基酸可以螯合礦物質(zhì)，能提高礦物質(zhì)利用率。因為目前飼料中添加的礦物質(zhì)真正能被動物吸收利用的只有10%左右，其余的都排放到環(huán)境中了。而發(fā)酵飼料可以提高礦物質(zhì)的利用率，添加量能至少減少一半。

● 減少抗生素和藥物添加

發(fā)酵能產(chǎn)生益生菌和代謝產(chǎn)物，促進健康腸道。

● 提高飼料利用率

發(fā)酵實際上是預消化的過程，只要配方合理，發(fā)酵的過程會對飼料進行提前消化，減少動物消化過程中能量的損耗。

●擴大飼料范圍和實現(xiàn)飼料定向轉(zhuǎn)化

提高非常規(guī)飼料的利用率，比如酵母浸出物替代血漿蛋白、秸稈高值飼料化、羽毛生物肽化。

發(fā)酵飼料提供了出路！

發(fā)酵飼料提供了當今飼料養(yǎng)殖業(yè)所面臨的問題的正確解決方案。今后行業(yè)發(fā)展的主要推動力量就是以發(fā)酵技術(shù)為主的生物技術(shù)。

● 國外經(jīng)驗

國外從20世紀80年代中期開始使用發(fā)酵過的濕飼料，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。早期的做法主要是通過微生物發(fā)酵使一些工農(nóng)業(yè)下腳料(廢渣、廢水、高纖維素、雜粕類等)得到充分利用，擴大飼料資源后期逐漸開始發(fā)酵飼料原料(玉米、大豆等)然后進行配合使用。與發(fā)酵單一原料相比，現(xiàn)階段比較普遍的做法是將全價料直接進行發(fā)酵然后直接飼喂，效果較好。如今，荷蘭至少占50%的豬都使用微生態(tài)發(fā)酵飼料,丹麥有30%以上的母豬使用發(fā)酵飼料，70%以上的母豬在泌乳期也使用。歐盟國家，主要發(fā)酵要傾向于發(fā)酵全價料和飼料的主要成分發(fā)酵。

● 中國現(xiàn)狀

如今，中國的發(fā)酵飼料產(chǎn)業(yè)也得到了較大的發(fā)展。①發(fā)酵豆粕。華中農(nóng)業(yè)大學、北京金泰得、武漢邦之德、上海漁機所等推動發(fā)酵豆粕產(chǎn)業(yè)化，超能100萬t左右，技術(shù)產(chǎn)品成熟，為行業(yè)廣泛接受。②發(fā)酵酒糟：湖北高生生物、四川盛和、武漢路德等企業(yè)在做，產(chǎn)能超過30萬t。③發(fā)酵麥麩：產(chǎn)能5~10萬t。④發(fā)酵米糠：產(chǎn)能5~10萬t。⑤發(fā)酵木薯渣：產(chǎn)能3~5萬t。⑥酵母培養(yǎng)物：產(chǎn)能2~3萬t。⑦發(fā)酵全價料：產(chǎn)能3~5萬t，北京維嘉公司等。⑧發(fā)酵料+微生態(tài)制劑：基本無抗養(yǎng)殖，年出欄20萬頭，超過5年，海南大牧人集團。

發(fā)酵飼料關(guān)鍵技術(shù)

①菌種及其組合。首先，要使用安全的菌種；其次，想要做好發(fā)酵飼料，取得良好的養(yǎng)殖效果，一般要使用組合菌種來發(fā)酵。②發(fā)酵菌株與原料的匹配性。發(fā)酵的目的是多種多樣的，所以發(fā)酵的菌株和原料一定要具有匹配性。③原料配伍。發(fā)酵的原料就是微生物的食物，如果用單一的原來發(fā)酵，微生物可能就會長不好，因此需要配合微生物需要的養(yǎng)分，發(fā)酵才能更快，效果更好。④發(fā)酵工藝。選擇適合的工藝很重要，發(fā)酵目的需要和發(fā)酵工藝相匹配。⑤發(fā)酵條件（水分、溫度、pH、溶氧等）。⑥發(fā)酵裝備與智能化。這是發(fā)酵飼料走向生產(chǎn)實踐最主要的障礙。發(fā)酵菌種

● 發(fā)酵菌種

國家允許使用的微生物菌種。地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、兩歧雙歧桿菌、糞腸球菌、屎腸球菌、乳酸腸球菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、乳酸乳桿菌、植物乳桿菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌、產(chǎn)朊假絲酵母、釀酒酵母、沼澤紅假單胞菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌、短雙歧桿菌、青春雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌、羅伊氏乳桿菌、動物雙歧桿菌、黑曲霉、米曲霉、遲緩芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、纖維二糖乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、保加利亞乳桿菌、產(chǎn)丙酸丙酸桿菌、布氏乳桿菌、副干酪乳桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、側(cè)孢芽孢桿菌。

● 發(fā)酵工藝

發(fā)酵工藝分為液體發(fā)酵和固體發(fā)酵。①液體發(fā)酵工藝：歐洲等地區(qū)普遍使用，投資相對較大，但自動化程度高，產(chǎn)品穩(wěn)定。②固體發(fā)酵工藝：是中國的特色與傳統(tǒng)，能耗低，投資相對較小，但生產(chǎn)控制有難度，相對液體發(fā)酵，在發(fā)酵飼料上更有優(yōu)勢。中國如果能把固態(tài)發(fā)酵做好，在國際發(fā)酵產(chǎn)業(yè)中也會很有競爭力。

發(fā)酵飼料突出問題

●發(fā)酵程度與有效能量損失

發(fā)酵一定會伴隨著產(chǎn)熱，伴隨著能量的損失，所以發(fā)酵究竟到什么程度比較合適，是否存在有效能量的損失，一般不太容易把握。

●發(fā)酵產(chǎn)品評價與標準

如何評判發(fā)酵飼料的好壞，現(xiàn)在都是通過養(yǎng)殖效果來體現(xiàn)的。但是從商品的生產(chǎn)要求來說，這個評判標準是不太適合的。我認為，可以以熟化的程度來作為一項評判標準。其他的指標（比如含菌量和代謝產(chǎn)物等）也可以作為輔助的指標?？梢杂眠@些指標來做一個科學的、可監(jiān)測的評價標準，推動發(fā)酵飼料的發(fā)展。

●發(fā)酵裝備的自動化與管道的物料殘留與霉變

發(fā)酵飼料裝備自動化程度和管道的防霉都是大家比較關(guān)注的問題，這些工程方面的問題也是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大障礙。

發(fā)酵飼料類型

● 蛋白發(fā)酵飼料

蛋白飼料發(fā)酵酶解技術(shù)：通過發(fā)酵酶解方法消除各種抗營養(yǎng)因子、破除植物類蛋白細胞壁、將大分子蛋白降解為小分子蛋白。如發(fā)酵豆粕、發(fā)酵棉菜粕、發(fā)酵血粉、發(fā)酵羽毛粉、其他發(fā)酵蛋白。

● 能量發(fā)酵飼料

能量飼料發(fā)酵技術(shù)：利用精心選育配比的菌種將能量飼料發(fā)酵，提高飼料適口性和能量利用率，消除各種毒素對動物的影響。如發(fā)酵玉米、發(fā)酵麥麩、發(fā)酵小麥、發(fā)酵米糠、其他能量發(fā)酵飼料。

● 礦物質(zhì)發(fā)酵飼料

以蛋白飼料和能量飼料的發(fā)酵產(chǎn)物螯合礦物質(zhì)或發(fā)生元素的取代作用。如有機鈣發(fā)酵飼料、有機硒發(fā)酵飼料。

● 功能性發(fā)酵飼料

酵母培養(yǎng)物飼料、多糖發(fā)酵飼料、益生菌發(fā)酵飼料、其他發(fā)酵飼料、秸稈發(fā)酵飼料、木薯渣發(fā)酵飼料等。

● 秸稈發(fā)酵飼料

中國農(nóng)作物秸稈的產(chǎn)生量約為9億t/年，占全球的1/3。缺乏有效利用途徑，處置被動，低效；秸稈焚燒屢禁不絕，隨意堆放損壞村容村貌。成為嚴重的社會問題。秸稈的飼料化利用有很多積極的意義：促進我國草食動物產(chǎn)業(yè)發(fā)展，突破草場有限、優(yōu)質(zhì)草料供應(yīng)不足自然條件與資源對我國草食動物行業(yè)的限制；解決北方草食動物飼料冬季季節(jié)性短缺；秸稈過腹后還田，增加秸稈的改土效果；提高農(nóng)民收入的一種途徑；提供秸稈更好的出路。

圖1 秸稈資源化利用方向

由于秸稈很堅硬、不易消化，很難作為飼料原料使用，也很難被微生物利用。因此采用秸稈作為飼料使用的資源化利用，可以采用如下途徑：①非生物手段進行預處理，使其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。②建立高校的酶解體系，保證纖維素和半纖維素的高效酶解。③發(fā)酵微生物的篩選，保證六碳糖和五碳糖的高效利用。因此，秸稈的利用是一系列生物學、工藝學和工程學的問題。

秸稈的飼料化利用目前已經(jīng)取得了很好的進展。①從田間收獲后，通過低成本、易操作的氨預處理后，秸稈糖的釋放率大大提高。每克秸稈酶解后還原糖釋放量由0.2g提高到0.5g以上，相當于糧食原料的70%~75%。②經(jīng)過厭氧發(fā)酵后，則變成青貯飼料。1t玉米秸稈可以轉(zhuǎn)化為與3t青貯飼料價值相當?shù)膬?yōu)質(zhì)草料。③多菌種混合發(fā)酵，發(fā)酵周期5~6d，飼料蛋白質(zhì)含量提高到15%以上，養(yǎng)分指達到優(yōu)質(zhì)牧草的70%左右。

圖2 秸稈飼料化路線

因此，從秸稈發(fā)酵飼料的進展可以看出發(fā)酵飼料還有很多“成長空間”！

第

4

則

-THE FOURTH-

生物飼料催生產(chǎn)業(yè)升級

發(fā)酵飼料將如何改變飼料養(yǎng)殖業(yè)？如今飼料養(yǎng)殖行業(yè)傳統(tǒng)的模式為，飼料加工企業(yè)采購飼料原料加工成飼料，飼料在賣給養(yǎng)殖場，由此而產(chǎn)生的二次運輸、加工、銷售、包裝、損耗、利潤等增加養(yǎng)殖成本500~1,000元/t。而現(xiàn)代的模式為，飼料加工的場地由飼料廠轉(zhuǎn)移到養(yǎng)殖場，一次運輸、生物加工、減少銷售、包裝、損耗、能耗、添加劑等將使飼料成本下降300~500元/t。

以上是我和大家交流的內(nèi)容，發(fā)酵飼料的前景十分光明，希望大家能共同探索、共同實踐，共同開拓中國飼料養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

來源：新飼料根據(jù)2017第二屆中國畜牧生物科技大會梁運祥老師講稿整理。

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