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人們一直探索如何解決動(dòng)物生產(chǎn)產(chǎn)量偏低這一難題，直至20世紀(jì)50年代，人們發(fā)現(xiàn)在動(dòng)物飼料中添加抗生素(antibiotics)可以顯著提高動(dòng)物的生產(chǎn)率，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)推進(jìn)畜牧業(yè)的集約化發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。近年來，飼喂含有抗生素飼料的危害受到社會(huì)各界的日益關(guān)注。

我國畜牧業(yè)受耕地資源的制約，其發(fā)展使人畜共糧的矛盾日益突出，因此研究與開發(fā)新型飼料資源己成為畜牧業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，其中利用微生物與酶制劑發(fā)酵飼料這一途徑日益受到重視。21世紀(jì)，我國糧食問題本質(zhì)上就是解決畜牧業(yè)飼料資源的短缺問題，而發(fā)酵飼料不僅能夠提高原料中的淀粉、蛋白質(zhì)等成分的消化利用率，改善適口性，提高營養(yǎng)價(jià)值，調(diào)節(jié)動(dòng)物腸道的微生態(tài)平衡，減少抗生素的添加，提高畜產(chǎn)品的食品安全性，還能降解非常規(guī)原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子和有害成分，改善動(dòng)物的機(jī)體健康，擴(kuò)大飼料原料的適用范圍。發(fā)酵飼料不但具有質(zhì)量好、安全性高和效果穩(wěn)定的特點(diǎn)，而且具有原料來源廣泛和生產(chǎn)成本較低的優(yōu)勢(shì)引起世界飼料行業(yè)的重視，并已開始產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)嘲。因此，開發(fā)新型飼料資源，對(duì)推動(dòng)畜牧養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

1.1  發(fā)酵飼料

發(fā)酵飼料是指在人工控制條件下，微生物通過自身代謝活動(dòng)或者添加酶制劑將植物性、動(dòng)物性和礦物性飼料原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子分解轉(zhuǎn)化為易被牲畜消化、吸收且無毒害的飼料。經(jīng)過微生物與酶制劑發(fā)酵處理的飼料，品質(zhì)得到提高，對(duì)動(dòng)物不僅無毒害、易吸收，同時(shí)能起到促生長、維持體內(nèi)微生態(tài)的平衡、增強(qiáng)免疫力和防病治病的作用。

1.2  發(fā)酵飼料生產(chǎn)中的有益微生物

近年來，微生物和酶制劑在畜牧養(yǎng)殖業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，用于發(fā)酵飼料生產(chǎn)的微生物主要包括細(xì)菌、酵母菌及部分單細(xì)胞藻類等。美國已批準(zhǔn)40多種微生物添加劑的生產(chǎn)，1999年我國農(nóng)業(yè)部公布了12種飼料級(jí)微生物添加劑的微生物菌種名單。2013年農(nóng)業(yè)部再次發(fā)布《飼料添加劑品種目錄(2013)》(公告第2045號(hào))，允許可用于飼料生產(chǎn)的微生物增加到了34種，包括芽孢桿菌屬(Bacillus sp.)6種(地衣芽孢桿菌B.licheniformis、枯草芽孢桿菌B.subtills、遲緩芽孢桿菌B.lentus、側(cè)孢短芽孢桿菌Brevibacillus laterosporu、短小芽孢桿菌B.pumilus、凝結(jié)芽孢桿菌B.coagulans)，雙歧桿菌屬(Bifidobactenum sp.)6種(長雙歧桿菌B.longum、短雙歧桿菌B.breve、動(dòng)物雙歧桿菌B.animalis、嬰兒雙歧桿菌B.infantis、青春雙歧桿菌B.adolestentis、兩歧雙歧桿菌B.bifidum)，乳桿菌屬(Lactobacillus sp.)10種(羅伊氏乳桿菌L.reuterii、嗜酸乳桿菌L.acjdophilu、干酪乳桿菌L.casei、乳酸乳桿菌L.delbruckii、植物乳桿菌L.plantarum、纖維二糖乳桿菌L.cellobisus、發(fā)酵乳桿菌L.fermentium、保加利亞乳桿菌L.ulgaricus、布氏乳桿菌L.buchneri、副干酪乳桿菌L.paracasei)，腸球菌屬(Enterococcus sp.)2種(糞腸球菌E.faecalis、屎腸球菌E.faecium)，片球菌屬(Pediococcus sp.)2種(乳酸片球菌P.acidilactici、戊糖片球菌P.pentosaceus)，酵母屬(Saccharomyces sp.)1種(釀酒酵母S.cerevisiae)，假絲酵母屬(Candida sp.)1種(產(chǎn)朊假絲酵母C.utilis)，紅假單胞菌屬(Rhodopseudomonas sp.)1種(沼澤紅假單胞菌R.palustris)，丙酸桿菌屬PropionibacteHurn sp.)1種(產(chǎn)丙酸丙酸桿菌P.acidipropionici)，鏈球菌屬(Streptococcus sp.)2種(乳酸腸球菌S.faecalis、嗜熱鏈球菌S.thermophilus)，曲霉屬(Aspergillus sp.)2種(黑曲霉A.niger、米曲霉A.oryzae)，其中芽孢桿菌科梭菌屬(Clostridium sp.)的丁酸梭菌(C.butyricum)為監(jiān)測期內(nèi)的新飼料添加劑。目前，市場上用于飼料發(fā)酵的益生菌主要包括乳酸菌(lactic acidbacteria，LAB)、芽孢桿菌(Bacillus)、鏈球菌(Streptococcus)和霉菌(mold)等。

1.2.1  乳酸菌

乳酸菌作為微生物飼料添加劑中研究報(bào)道得最多的一類微生物，是可以轉(zhuǎn)化碳水化合物產(chǎn)生乳酸的一類細(xì)菌的總稱。乳酸菌(LAB)在腸道內(nèi)通過代謝可產(chǎn)生多種抑菌物質(zhì)，如細(xì)菌素(bacteriocin)、類細(xì)菌素(bacteriocin.like)、有機(jī)酸(organic acid)和過氧化氫((H₂O₂))等。乳酸菌產(chǎn)生的細(xì)菌素對(duì)許多革蘭氏陽性菌(G⁺)具有抑制作用，產(chǎn)生的(H₂O₂)能夠抑制革蘭氏陰性(G^-)病原菌的生長。

1.2.2  芽孢桿菌

芽孢桿菌作為零星存在于動(dòng)物腸道微生物菌群中的一類好氧性生長菌，具有抗逆性強(qiáng)、耐高溫、耐高壓、易貯存，且能夠維持厭氧環(huán)境等特性，促進(jìn)乳酸菌(LAB)、雙歧桿菌(Bifidobactenum sp.)等厭氧益生菌的生長，抑制需氧致病菌的生長，維持腸道菌群平衡。目前主要應(yīng)用在飼料添加劑生產(chǎn)中，且作為發(fā)酵飼料生產(chǎn)的芽孢桿菌屬中的微生物包括枯草芽孢桿菌(B.subtilis)和地衣芽孢桿菌(B.licheniformis)等。蠟狀芽孢桿菌(B.cereus)在飼料生產(chǎn)中應(yīng)用研究有相關(guān)報(bào)道，但在《飼料添加劑品種目錄(2013)》中未列出，而據(jù)報(bào)道B.cereus能產(chǎn)生一種嘔吐毒素和多種腸毒素(enterotoxin)，主要引發(fā)嘔吐和腹瀉型食物中毒舊，因此其在飼料中應(yīng)用的安全性有待考證。

1.2.3  鏈球菌

鏈球菌主要包括乳酸腸球菌(S.lactis)和屎腸球菌(S.faecalis)，可產(chǎn)生多種抗菌物質(zhì)和H₂O₂而起到抑制病原菌、消除代謝過程中的有毒、有害物質(zhì)，從而起到整腸的效果。

1.2.4  霉菌

常用的霉菌有曲霉屬(Aspergillus sp.)的黑曲霉(A.niger)和米曲霉A.oryzae)等舊，主要用于分解飼料原料中一些動(dòng)物難以消化的的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和淀粉等大分子物質(zhì)。根霉屬(Rhizopus sp.)霉菌在《飼料添加劑品種目錄(2013)》中未列出，但實(shí)際生產(chǎn)中根霉屬(Rhizopus sp.)的黑根霉(R.nigrican)和米根霉(R.oryzae)廣泛應(yīng)用于食品加工和飼料生產(chǎn)。

1.3  發(fā)酵飼料生產(chǎn)中的有益酶制劑

我國對(duì)飼料酶制劑的應(yīng)用有嚴(yán)格的規(guī)定，1999年，我國農(nóng)業(yè)部公布允許使用飼料級(jí)酶制劑12類；2013年，農(nóng)業(yè)部發(fā)布《飼料添加劑品種目錄(2013)》可用于飼料生產(chǎn)的酶制劑歸并增加為13類，包括淀粉酶(amylase)、α-半乳糖苷酶(α-galactosidase)、纖維素酶(cellulase)、β-葡聚糖酶(β-glucanase)、葡萄糖氧化酶(glucose oxidase)、脂肪酶(lipase)、麥芽糖酶(maltase)、β-甘露聚糖酶(β-mannanase)、果膠酶(pectinase)、植酸酶(phytase)、蛋白酶(protease)、角蛋白(keratinase)和木聚糖酶(xylanase)。溶菌酶(lysozyme)和黃曲霉毒素B₁分解酶(aflatoxin B₁ decomposition enzyme)為監(jiān)測期內(nèi)的新飼料添加劑。

2.1  微生物類飼料

微生物飼料就是對(duì)微生物在自身生長繁殖和新陳代謝過程中利用原料產(chǎn)生的對(duì)動(dòng)物有用的菌體、酶、維生素和抗菌素等代謝產(chǎn)物，并進(jìn)一步加工和調(diào)制的飼料。根據(jù)其來源和性質(zhì)大致可分為4類：

(1)固態(tài)發(fā)酵飼料

微生物在固體狀態(tài)下發(fā)酵，使原料原有的理化性能發(fā)生改變，如將秸稈、秕殼等殘?jiān)D(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)酵飼料，或?qū)⒂卸镜娘炂擅摱尽⒔舛緸闊o毒、低毒的優(yōu)質(zhì)飼料等，這樣不僅能夠提高動(dòng)物對(duì)飼料的消化吸收率，還能延長飼料的貯存期限。這一類型的飼料主要包括：微貯飼料、發(fā)酵粗飼料、擔(dān)子菌發(fā)酵飼料、下腳料發(fā)酵飼料、餅粕脫毒飼料、發(fā)酵菌體飼料(如酵母飼料等)，固態(tài)發(fā)酵酶制劑、微生態(tài)制劑等。

(2)菌體蛋白飼料

微生物在液態(tài)培養(yǎng)基質(zhì)中大量繁殖生長出的菌體單細(xì)胞蛋白(single cell protein，SCP)，如酵母、菌體培養(yǎng)液、食用菌茵絲、藻類等。

(3)代謝產(chǎn)物飼料

利用生物技術(shù)積累微生物發(fā)酵過程中的有益代謝產(chǎn)物或特殊代謝物質(zhì)，如氨基酸、酶、抗生素、維生素等。

(4)活菌制劑飼料

生產(chǎn)可直接用來飼喂的微生物，又叫微生態(tài)制劑、益生素等。

2.2  酶制劑類

酶制劑作為新型高效的飼料添加劑，既提高了畜禽生產(chǎn)的性能，又為減小飼料的生產(chǎn)成本提供了有效的途徑。根據(jù)飼料中的所含酶的種類，將酶制劑分為消化性酶(digestive enzymes)和非消化性酶(non-digestive enzymes)。消化性酶主要包括α-淀粉酶(α-amylase)、糖化酶(amyloglucosidase)、酸性和中性蛋白酶(acidic and neutralprotease)，能夠輔助動(dòng)物消化，降解淀粉和蛋白質(zhì)，使之成為易被消化吸收的小分子物質(zhì)。

非消化性酶主要包括木聚糖酶(xylanase)、果膠酶(pectinase)、甘露聚糖酶(mannanase)、β-葡聚糖酶(β-glucanase)、纖維素酶(cellulase)等非淀粉多糖酶和植酸酶(phytase)，添加外來酶系的手段促進(jìn)動(dòng)物特別是單胃動(dòng)物對(duì)這類大分子營養(yǎng)物質(zhì)的消化。植酸酶具有解除植酸抗?fàn)I養(yǎng)作用的能力，在肉食仔雞、產(chǎn)蛋鴨、鵝和豬的飼料中補(bǔ)充植酸酶，具有良好的增值效果㈣。