我國(guó)是畜禽養(yǎng)殖大國(guó)，飼料是畜禽養(yǎng)殖業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。植物餅粕中多含有抗?fàn)I養(yǎng)因子，如豆粕中的胰蛋白酶抑制因子，菜籽粕中的植酸和硫苷，棉籽粕中的游離棉酚等，都不利于畜禽消化吸收。因此，如何清除或減少植物餅粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子是一直以來(lái)的研究方向。此外，在傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)中，抗生素的濫用不僅增加病菌的耐藥性，還會(huì)引起人體內(nèi)抗生素富集，更對(duì)環(huán)境造成污染。當(dāng)今我國(guó)畜牧行業(yè)還面臨著諸多不確定因素，如豆粕等優(yōu)質(zhì)飼料原料價(jià)格較高且過(guò)分依賴進(jìn)口、血漿蛋白粉等動(dòng)物源性飼料引起的同源污染、飼用抗生素全面禁用等，尋找和開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)飼料原料及飼用抗生素替代品是我國(guó)飼料行業(yè)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。生物飼料通過(guò)基因工程、蛋白質(zhì)工程、發(fā)酵工程和生物提取等手段能夠提高植物餅粕利用率，改善畜禽產(chǎn)品品質(zhì)，降低抗生素使用，能夠達(dá)到降低養(yǎng)殖成本的目的，從而較大程度地提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1、生物飼料定義

2018年1月1日由生物飼料開(kāi)發(fā)國(guó)家工程研究中心起草發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn) T/CSWSL 001-2018《生物飼料產(chǎn)品分類》將生物飼料定義為：使用農(nóng)業(yè)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。本文主要就發(fā)酵類飼料進(jìn)行闡述。

2、生物飼料對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)的作用

2.1 提高動(dòng)物生產(chǎn)性能

生物飼料經(jīng)發(fā)酵后，能大大降低底物中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，將不易被消化吸收的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子肽、游離氨基酸和低聚糖等，此外，生物飼料中的有益菌能產(chǎn)生許多促進(jìn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)吸收的產(chǎn)物，如蛋白酶，脂肪酶、淀粉酶、乳酸、維生素、氨基酸等，產(chǎn)生的酸類物質(zhì)能降低消化道ph，刺激內(nèi)源酶的分泌，較低的pH能夠促進(jìn)動(dòng)物對(duì)鈣、磷、鐵的吸收與利用。有研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)植物乳桿菌和枯草芽孢桿菌發(fā)酵后的棉籽粕，其酸溶蛋白含量顯著提高，游離棉酚含量及pH顯著降低。生物飼料發(fā)酵后產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)能改善飼料適口性，提高采食量。使用生物飼料后飼料轉(zhuǎn)化率可提高5%~10%，同時(shí)在使用生物飼料后，商品豬的成活率提高5%，母豬繁殖性能提高5%。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)可知，對(duì)母豬飼喂生物飼料，仔豬平均日增重提高了2.32%；對(duì)保育豬飼喂生物飼料，仔豬成活率提高1.39%，每頭仔豬凈增重增加1.47kg、日增重增加35g。對(duì)育肥豬飼喂生物飼料，平均增重及日增重上分別提高了10.02%、10.01%。且各階段豬只的死亡率均有所降低。有研究表明，發(fā)酵豆粕可替代魚粉等動(dòng)物性蛋白質(zhì)飼料應(yīng)用于保育豬的生長(zhǎng)發(fā)育，飼喂10%和15%濕發(fā)酵豆粕仔豬平均日增重分別提高了16.6%和23.0%，料重比分別降低了9.7%和11.4%；在肉雞前7天飼糧中添加3%乳酸菌或枯草芽孢桿菌發(fā)酵豆粕的研究表明，前7天飼糧中使用發(fā)酵豆粕可顯著提高后期肉雞的平均日增重、飼料轉(zhuǎn)化率和35日齡體重，說(shuō)明前期飼喂發(fā)酵飼糧有后續(xù)效應(yīng)且可促進(jìn)后期生長(zhǎng)。Nie等研究發(fā)現(xiàn)，在肉雞飼糧中添加6%的熱帶假絲酵母發(fā)酵棉籽粕，與添加6%的未發(fā)酵棉籽粕相比，可顯著降低肉雞腹部脂肪和甘油三酯含量，改善肉品質(zhì)。當(dāng)發(fā)酵底物為全價(jià)料、豆粕或棉籽粕時(shí)，其與對(duì)照組相比生長(zhǎng)性能有較大提高。近年來(lái)，很多學(xué)者就發(fā)酵豆粕替代魚粉對(duì)魚蝦類生長(zhǎng)發(fā)育免疫等方面的影響做了諸多研究。Ding等用25%、50%、75%和100%的混菌發(fā)酵豆粕替代日本沼蝦中的魚粉，結(jié)果表明，發(fā)酵豆粕替代魚粉不會(huì)影響日本沼蝦的生長(zhǎng)性能。

2.2 降低養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境的污染

近年來(lái)，隨著畜牧養(yǎng)殖的不斷擴(kuò)大，養(yǎng)殖污染已經(jīng)成為環(huán)境污染問(wèn)題的重點(diǎn)對(duì)象，生物飼料是環(huán)境友好型飼料，推廣使用生物飼料，符合我國(guó)對(duì)各行各業(yè)提出的環(huán)境保護(hù)要求，在生態(tài)環(huán)境受到足夠重視的大前提下，生物飼料是必然趨勢(shì)。生物飼料具有減少飼用抗生素、銅和鋅使用量，降低畜禽氮、磷和有害氣體排放量，達(dá)到減少畜牧場(chǎng)污染的作用。使用生物飼料能夠促進(jìn)動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，減少排泄物中有害物質(zhì)的含量，降低糞便臭味對(duì)養(yǎng)殖效果的影響，改善養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)的飼養(yǎng)環(huán)境。生物飼料中乳酸菌等發(fā)酵菌可在動(dòng)物腸道中代謝產(chǎn)生過(guò)氧化氫和有機(jī)酸等物質(zhì)，從而抑制腐敗菌生長(zhǎng)，減少內(nèi)毒素物質(zhì)的產(chǎn)生；飼料中的枯草芽孢桿菌也可產(chǎn)生氨基轉(zhuǎn)移酶、氨基氧化酶和硫化物分解相關(guān)酶，將吲哚和硫化物氧化分解為無(wú)毒無(wú)臭物質(zhì)，降低糞便中的氨、吲哚和硫化氫等有害物質(zhì)排放量。劉志云等用乳酸菌和地衣芽孢桿菌混合發(fā)酵的全價(jià)料飼喂平均體重22kg的生長(zhǎng)豬，發(fā)現(xiàn)生物飼料組與抗生素組在糞便菌群結(jié)構(gòu)、平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率上均無(wú)顯著差異，但生物飼料組顯著降低糞便臭味物質(zhì)中的吲哚含量。廖云瓊等發(fā)現(xiàn)給奶牛飼喂有效微生物群生物飼料能夠顯著降低牛糞中氮磷含量及牛舍中硫化氫和氨氣濃度，從而降低養(yǎng)殖污染。

2.3 減少有害物質(zhì)的殘留

目前，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平逐年增高，人民群眾對(duì)肉蛋奶的需求量和品質(zhì)要求也在逐漸提高，含有抗生素殘留的食品受到了越來(lái)越多消費(fèi)者的抗拒，食品安全問(wèn)題亟待解決，生物飼料的使用不僅能夠改善產(chǎn)品風(fēng)味，提高其品質(zhì)，生物飼料發(fā)酵過(guò)程中還能產(chǎn)生酸，作用于動(dòng)物體內(nèi)起到一定的抑菌作用，從而可以降低抗生素和藥物的使用，減少豬肉中的藥物殘留。

2.4 提高機(jī)體免疫力

生物飼料能提高機(jī)體免疫力，主要通過(guò)以下方面調(diào)節(jié)：

1）生物飼料中有益菌激活宿主免疫細(xì)胞，提高吞噬細(xì)胞活力，促進(jìn)體液免疫，激活腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞和自然殺傷性細(xì)胞；

2）生物飼料中益生菌在腸道定植，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用抑制有害菌生長(zhǎng)；

3）益生菌制造的厭氧環(huán)境可抑制致病菌的生長(zhǎng)與繁殖。研究表明，21日齡斷奶仔豬飼喂發(fā)酵中藥渣后能顯著提高其血液中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶活性，同時(shí)血液免疫球蛋白G、免疫球蛋白M和免疫球蛋白A含量均顯著提高，這表明經(jīng)發(fā)酵后的中藥渣能夠提高斷奶仔豬的抗氧化及免疫能力。

飼料中的枯草芽孢桿菌能夠提高虹鱒魚的血清溶菌酶活性，使其免疫力增強(qiáng)，滅活的乳酸菌能夠增強(qiáng)動(dòng)物T細(xì)胞活性，促進(jìn)干擾素和白細(xì)胞介素等活性物質(zhì)的產(chǎn)生，并且乳酸菌分泌的過(guò)氧化氫也可作為誘導(dǎo)腸道上皮細(xì)胞過(guò)氧化氫酶分泌增加的信號(hào)分子，進(jìn)而引發(fā)過(guò)氧化物酶體增殖物活化受體y（PPAR-y）激活，調(diào)節(jié)腸道上皮細(xì)胞對(duì)腸道炎癥的免疫應(yīng)答。

2.5 調(diào)節(jié)腸道菌群平衡保護(hù)腸道健康

健康動(dòng)物的腸道內(nèi)有多種微生物群落，各個(gè)微生物群落之間存在著相互依存、相互制約的關(guān)系，使腸道內(nèi)微生態(tài)系統(tǒng)處于一個(gè)平衡的狀態(tài)，在健康狀況下對(duì)抵御病原體的侵襲具有積極的作用。生物飼料發(fā)酵菌種多為乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌等，生物飼料中的活菌及其代謝產(chǎn)物是調(diào)節(jié)動(dòng)物腸道菌群平衡、改善腸道健康的主要物質(zhì)。益生菌在腸道內(nèi)能形成微生物屏障，抑制有害菌繁殖，維持菌落生態(tài)平衡，保證腸道健康。例如生物飼料中的乳酸菌利用與小腸更高的親和性與有害菌競(jìng)爭(zhēng)小腸上的結(jié)合位點(diǎn)，其代謝產(chǎn)物乳酸能降低小腸pH，且可以合成細(xì)菌素和過(guò)氧化氫等抑菌物質(zhì)來(lái)抑制有害菌生長(zhǎng)，使腸道微生物區(qū)系更加健康穩(wěn)定；芽孢桿菌可分解腸道中碳水化合物并產(chǎn)生短鏈脂肪酸，促進(jìn)腸道發(fā)育，其產(chǎn)生的抗菌肽還有抗菌作用。

3、生物飼料在應(yīng)用中存在的問(wèn)題與建議

3.1 菌種選擇

菌種對(duì)于生物飼料來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，是生物飼料的核心。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。所以，我們首先要保證菌種的安全性，確保菌種及其產(chǎn)物對(duì)動(dòng)物、人體及環(huán)境無(wú)害。再者，我們要保證菌種的有用性，針對(duì)不同的原料篩選出高效降解菌，針對(duì)動(dòng)物不同消化階段刪選適應(yīng)性好，定植能力強(qiáng)的菌株，針對(duì)特定功能性代謝產(chǎn)物，篩選高效表達(dá)菌株。菌種不僅要在原料中發(fā)揮降解、代謝作用，在加工、運(yùn)輸中保證活性，還要在消化道內(nèi)有較強(qiáng)適應(yīng)性，保證能在腸道內(nèi)發(fā)揮作用。

研究方面亟需系統(tǒng)評(píng)價(jià)菌種特性。并且需要提出統(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)范性以確保菌種、菌株安全性和明確應(yīng)用菌種/菌株的特性居首要地位。

3.2 菌株的組合

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。生物飼料發(fā)酵菌種組合研究還在探索階段，不同菌種按不同比例組合后發(fā)酵效果不同，所以要根據(jù)原料特點(diǎn)，菌種的生存條件、代謝途徑、發(fā)酵產(chǎn)物和混合菌種之間可能存在的相互關(guān)系并根據(jù)發(fā)酵目的，結(jié)合菌種發(fā)酵效果，選用菌種的種類和添加比例。

3.3 雜菌污染

我國(guó)生產(chǎn)生物飼料多采用敞開(kāi)式發(fā)酵床固體發(fā)酵技術(shù)，其在增大發(fā)酵體積、加快發(fā)酵效率的同時(shí)，也加大了雜菌污染的幾率。生物飼料發(fā)酵是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，雜菌污染不僅會(huì)影響生物飼料品質(zhì)，在后續(xù)運(yùn)輸保存中也會(huì)造成發(fā)霉、結(jié)塊等問(wèn)題。所以我們要加強(qiáng)質(zhì)量控制，建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

4、小結(jié)

生物飼料對(duì)提高飼料利用率，提高動(dòng)物生長(zhǎng)性能方面有較好的效果，還有減少抗生素使用及替代優(yōu)質(zhì)原料的潛力。但是生物飼料在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中還存在許多問(wèn)題與不足，生物飼料質(zhì)量的控制，菌種選擇與組合方面還需進(jìn)一步建立與研究。