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我國是一個傳統的農業大國，畜牧業一直在我國農業經濟中占有重要的地位。隨著國民經濟實力的快速增加，人均收入的不斷提升，動物性食品的需求也在不斷擴大。目前我國養殖行業中飼料成本約占養殖成本的７０％，因此新型高效飼料的研發，對降低飼料成本與提高養殖業經濟效益有重要意義。生物發酵飼料有節約糧食，減緩人畜爭糧現狀，提高飼料轉化效率和適口性等特點。我國擁有著豐富的餅粕資源，餅粕中含有豐富的蛋白質，利用餅粕研發生物發酵飼料可提高飼料質量，改善蛋白質飼料原料短缺等現狀。

我國生物發酵飼料有著悠久的生產和應用史，主要經歷過青貯飼料、單細胞蛋白、微生物發酵飼料這幾個時期，并且在１９６５年廣西定容推廣使用黑曲霉糖化飼料后，全國出現了發酵飼料使用高潮。但對生物發酵飼料的定義沒有具體統一，而且隨著科技和實踐認識的不斷發展，其定義和內涵也在不斷變化，廣義認為生物發酵飼料是指在人為可控制的條件下，以植物性農副產品為主要原料，通過微生物的代謝作用，降解部分多糖、蛋白質和脂肪等大分子物質，生成有機酸、可溶性多肽等小分子物質，形成營養豐富，適口性好，活菌含量高的生物飼料或飼料原料。生物飼料是指以飼料和飼料添加劑為對象，以基因工程、蛋白質工程、發酵工程等高新生物技術為手段，利用微生物發酵工程開發的新型飼料資源和飼料添加劑。

飼料行業工業化在我國起步較晚，但發展很快，２００７～２０１２年我國的飼料總量在不斷增加，２０１３年商品總飼料略有下滑（１.９３億ｔ），２０１４年又增加至１.９７億ｔ，飼料總產量位居全球第一。但我國在飼料企業規模、種類、發酵技術上和國際領先水平有著一定的差距。２０１４年全球飼料企業排行榜顯示，年產千萬噸級大規模飼料企業我國只有新希望集團，而美國擁有３家；飼料添加劑在促進動物生長、抗免疫方面有顯著效果，２０１３年我國添加劑預混合飼料的用量為６３４萬ｔ，只占飼料總產量的３.２９％，其中蛋氨酸生產不足，據海關統計數據，２０１４年１～１１月蛋氨酸進口量就已達到１.１９萬ｔ；荷蘭、美國是兩個飼料出口大國，其原因之一就是對釀酒、淀粉等工程中副產物的利用率高，荷蘭１年中就有５５０萬ｔ副產物經過發酵處理后變為優質動物飼料，并且在生產中管理嚴格，運用計算機監控技術提高生產率。

利用農產品副產物生產生物發酵飼料，可擴大飼料生產規模，提高飼料質量和資源利用率，對飼料行業的發展具有重大意義。目前我國蛋白質飼料原料嚴重短缺，大豆和魚粉進口量居世界第一，２０１０年進口大豆５４８０萬ｔ，對進口依存度達７５％，魚粉進口依存度也在７０％以上，但我國擁有著豐富的富含蛋白質的餅粕資源，２０１２年菜籽粕產量就達到９２３萬ｔ，棉粕產量達４４８萬ｔ，利用發酵技術降解這些餅粕中的抗營養因子，分解蛋白產生小肽，生產餅粕生物發酵飼料，能夠有效保障我國養殖業的健康、平穩發展。

２.１　餅粕生物發酵飼料原料

我國餅粕類資源十分豐富，主要有：大豆餅粕、菜籽餅粕、棉籽餅粕、花生粕、芝麻餅粕、油茶餅粕、葵花籽餅粕、亞麻籽餅粕、紅花籽粕等。這些原料都富含植物蛋白，其蛋白質含量一般都在３０％以上。

２.２　餅粕生物發酵飼料營養價值

餅粕雖然含有豐富的蛋白質，但一些餅粕所含蛋白質品質不佳，氨基酸組成不理想，不能全面滿足動物生長需求，例如花生粕中賴氨酸和蛋氨酸含量都很低，油茶粕中色氨酸和蛋氨酸含量較低；更重要的是許多餅粕還含有很多抗營養因子，動物食用之后會產生腹瀉，影響營養吸收等負面效應，從而限制了餅粕資源在動物飼料中廣泛應用。這些餅粕原料經過生物發酵后，飼料外觀蓬松變軟，氣味芳香，抗營養因子降解，營養價值顯著提高，是非常優良的微生物飼料。

２.２.１　豆粕生物發酵飼料

大豆粕是大豆經浸出制油后的副產物，含有很高的蛋白質，但大豆含有胰蛋白酶抑制因子、植物凝聚素等多種抗營養因子。國內外許多研究表明，微生物發酵法可以顯著降低或者徹底消除豆粕中的抗營養因子，并且相對于未經處理的豆粕其常規營養成分也發生了有益變化，可以部分替代魚粉。馬文強等通過枯草芽孢桿菌、釀酒酵母菌、乳酸菌對豆粕進行發酵，結果表明：發酵后豆粕中粗蛋白質含量比發酵前提高了１３.４８％，氨基酸含量比發酵前提高了１１.４９％，胰蛋白酶抑制因子和豆粕中的其他抗營養因子得到了徹底消除。尹慧君等通過不同菌種對豆粕進行發酵處理，也發現豆粕發酵后主要抗營養因子得到有效去除，可作為優質飼料。另外豆粕經過發酵，粗纖維素這些難消化吸收物質會被酶分解降低，酸度升高改善適口性，礦物質也相對增加。

２.２.２　菜籽粕生物發酵飼料

菜籽粕中含有的植酸、硫苷、芥酸、單寧這些抗營養因子制約了菜籽粕在飼料中的應用。利用生物發酵法可以有效的降解，并提高菜籽粕蛋白質含量。目前菜籽粕發酵采用的菌種多為芽孢桿菌、乳酸菌和霉菌，發酵方式有單菌發酵和混菌發酵兩種。陳娟等研究表明，利用白地霉、產朊假絲酵母、黑曲霉和熱帶假絲酵母對菜籽粕混菌發酵，可提高粗蛋白質含量４６.６％，植酸、粗纖維的降解率達到４３.９％和９.８％。何榮海等利用枯草芽孢桿菌單菌固態發酵菜籽粕，發現發酵時間為７０ｈ，液料比為１.３∶１，接種量為１５％，發酵溫度為３１℃時，多肽得率、硫苷降解率分別可達１５.９４％、６２.１４％。孫林等研究表明，混菌發酵效果優于單菌發酵，植物乳酸菌∶蠟樣芽孢桿菌∶酪酸梭狀芽孢桿菌∶枯草芽孢桿菌為６％∶６％∶２％∶６％，液料比為１.５∶１，ｐＨ 值６.０，３４℃發酵４８ｈ，菜籽粕硫苷含量從１０７.７５μｍｏｌ／ｇ（干基）降至１５.９５９μｍｏl／ｇ，降解率達８５.１９％，單寧降解率達９８.１７％，植酸降解率達９０.１５％ 粗蛋白質含量提高４.３７個百分點（干基），小肽含量２.９１％；采用含１０％發酵菜籽粕飼料飼喂鯽魚，與對照組（普通菜籽粕）相比可明顯提高鯽魚的生產性能，發現發酵菜籽粕營養價值明顯優于普通菜籽粕。

２.２.３　棉籽粕生物發酵飼料

棉籽粕在我國粕類飼料利用量中僅次于豆粕，其蛋白質含量也僅次于豆粕，但棉籽粕中含有的游離棉酚一般在７００ｍｇ／ｋｇ以上，動物食用后，會對其生長，發育，繁殖產生不良的影響。張文舉等利用熱帶假絲酵母和黑曲霉，在３０℃下靜態復合固態發酵棉籽粕４８ｈ，棉粕中游離棉酚降低極顯著（Ｐ＜０.０１），降解率達９１.６４％。棉籽粕在經過發酵脫毒的同時其營養成分也發生了變化，顧賽紅通過黑曲霉單菌固態發酵棉籽粕，發現發酵后棉籽粕除粗蛋白質含量提升１０.９％外，氨基酸組成也發生改變，一些必需氨基酸如賴氨酸、蛋氨酸和蘇氨酸分別提高了１２.７３％、２２.３９％和５２.００％，并且在體外消化吸收實驗中發現，這些營養物質的消化率也明顯提高。馮江鑫在利用枯草芽孢桿菌發酵的棉籽粕進行動物實驗時，發現我國的黃羽肉雞能夠很好消化吸收棉粕發酵飼料，當發酵棉籽粕在飼料中的添加比例為５％時有最佳的飼料轉化率和增重。

２.２.４　花生粕生物發酵飼料

花生粕蛋白質質量分數達４８％，相對于菜籽粕和棉籽粕其含抗營養因子較少，但花生粕蛋白質品質不佳，氨基酸組成不理想，并且在制油過程中，花生經過了熱壓榨處理后會導致許多蛋白質變性嚴重，影響其營養價值。任曉靜利用植物乳桿菌結合蛋白酶和植酸酶對花生粕進行固態發酵，發酵后黃曲霉毒素Ｂ１的去除率為４４.６１％，植酸含量由１.３６％降低到０.２３％，大分子蛋白明顯降解為多肽，多肽含量提高到１１.３６％，必需氨基酸的總量提高了１６.４３％，花生粕的品質得到了明顯提高。李明華通過枯草芽孢桿菌和米曲酶固態發酵分解花生粕中大分子蛋白形成多肽，經過響應面優化后發現蛋白質水解度可達３８.３２％，克服了蛋白質變性問題，從而使得花生粕營養能夠較易被動物吸收。

２.３　餅粕生物發酵飼料功能價值

諸多文獻報道在利用生物發酵飼料飼喂動物時，都出現了良好的效果。餅粕生物發酵飼料功能具體可以歸納為以下幾點：

（１）發酵過程中微生物分解了原料中淀粉、蛋白質等大分子物質，產生更多的單糖、游離氨基酸、多肽等更易吸收的小分子營養成分，提高動物消化吸收率。

（２）在微生物的代謝過程中產生了一些有機酸、益生元、維生素、激素等物質，促進了動物生長。

（３）利用乳酸菌、酵母菌等益生菌發酵生產的發酵飼料，被動物食用之后可以改善腸道的微生態平衡，提高動物的免疫力。

（４）餅粕飼料發酵后，脂肪分解產生具有芳香味物質，提高飼料適口性，進食量。

（５）餅粕中的抗營養因子可以有效減低，避免進食后的負面效應。

菌種和發酵工藝的選擇與飼料發酵質量息息相關。農業部２０１４年２月實施的《飼料添加目錄》（２０１３）中有３４種微生物可以添加，目前采用的發酵菌種主要有酵母菌、乳酸菌、霉菌、芽孢桿菌。采用的發酵工藝按照飼料發酵形式的不同大體可分為固態發酵和液態發酵。固態發酵指體系在沒有或幾乎沒有自由水存在下，微生物在固態物質上生長的過程，過程中維持微生物活性需要的水主要為結合水或與固體基質結合的狀態。固態發酵有著發酵量大，無需在嚴格無菌條件下，發酵設備簡單，排污少等優點，在傳統功能食品和酒類釀造方面得到了廣泛應用。液態發酵物料交換充分，發酵均一度高，質量穩定，益生菌活性高，但是保質期短，不利于儲存和長距離運輸，并且設備投資較大，技術要求高，Ｍｉｓｓｏｔｅｎ等對液態發酵飼料在養豬行業使用做了全面介紹。我國在餅粕生物發酵飼料上采用固態發酵較為普遍。

３.１　發酵工藝技術

餅粕固態發酵可分為有氧發酵和無氧發酵兩種工藝，固態有氧發酵在２０世紀８０～９０年代很流行，全國各地都有推廣應用。隨著發酵技術的不斷發展，無氧發酵技術也在飼料中得到了廣泛應用。有氧發酵的發酵速度快、周期短、物料轉化率高，但耗損高；無氧發酵香味濃厚、誘食效果好、呼吸耗損小，但發酵周期長。固態厭氧發酵有較好的仿生效果，在我國較為成功的產品是袋裝發酵飼料。農業部飼料工業中心的微生物發酵飼料課題組與一些公司合作研發了硅膠膜發酵袋，可以控制發酵氣壓，人工通過氣孔排出的氣味物質可以判斷發酵情況，工藝簡單，適合在廣大農村推廣。現在有些工廠采用兩段式發酵，有效地結合了兩種發酵工藝的優點。如上海源耀生物股份有限公司的勃樂蛋白是采用微生物發酵技術，通過兩次發酵過程：一是枯草芽孢桿菌的好氧發酵過程（好氧發酵罐發酵６～１０ｈ）；二是乳酸菌和酵母菌的厭氧發酵過程（厭氧發酵罐發酵４８～６０ｈ）。餅粕飼料發酵完成后，為了保證飼料的保質期，一般采用低溫氣流干燥技術來降低飼料水分。

３.２　發酵過程控制技術

生物發酵過程是一個非線性的非常復雜的生物化學變化過程，發酵過程中營養物質、抗營養因子、溫度、需氧量和ｐＨ 值等都在不斷地變化。實現在線控制發酵過程，適時監控發酵條件，了解飼料成分變化顯得十分重要。采用固態發酵方式發酵，相對于液態發酵物質分布更加不均勻，監控更加困難。

３.２.１　近紅外光譜檢測

近紅外光譜快速檢測技術為快速分析飼料成分及固態發酵過程狀態的識別提供了依據。近紅外光譜基于含氫基團振動光譜倍頻和合頻的吸收，利用化學計量學法處理光譜數據建立模型，可以快速準確地分析飼料中營養成分和抗營養因子含量。

在歐洲及日本等國家，已將一些近紅外分析法列為標準法。江輝利用近紅外和電子鼻技術對秸稈進行固態發酵檢測的研究，通過對數據進行篩選處理后可以有效對發酵過程進行狀態識別。Ｌｉ等利用近紅外光纖探頭，直接插入麥秸固態發酵培養基中，對培養基中的水分、生物量、纖維素酶進行在線分析，預測值與實際理化測量值相比預測性良好，可以適時監控發酵過程。

３.２.２　質譜儀分析

通過質譜儀對固態發酵所產生的尾氣分析進行定性和定量分析，從而反饋發酵信息，是目前另一種監控方法。Ｗａｎｇ等通過過程質譜儀檢測控制氧氣輸送率和氧氣消耗率，進而研究氧含量對脫氮假單胞桿菌產生維生素Ｂ１２的影響。張鑫在甲醇誘導型畢赤酵母發酵過程中，將過程質譜儀與電子鼻結合起來，通過尾氣數據監控菌體的生理代謝強度以及甲醇的殘留量，從而實現了更加精確的控制補料速率。

３.２.３　新型發酵反應器

中科院過程工程研究所陳洪章等研制的新型態發酵反應器，由于該設備所具備的密封式、流動性等一系列特點，為發酵過程中某些重要參數的精確調控提供了可能。該課題初步研究認為，該設備除可控制脈動頻率外，還可進行溫度、濕度、光照Ｏ２和ＣＯ２濃度等參數的監控、從而為維持罐內Ｏ２和ＣＯ２以及呼吸熵穩定提供參考。

我國擁有龐大的農村養殖業人口和養殖基地，對飼料有著很大的需求量。雖然目前我國飼料年產量世界第一，但飼料行業資源依然短缺，人畜爭糧的問題依舊存在。２０１４年第二屆中國生物飼料科技大會中，田子罡等通過調查發酵飼料在西北、華北、華中地區的使用現狀，表明生物發酵飼料深受養殖戶的歡迎，使用發酵飼料后能夠有效提高肉料比，減少動物腹瀉，提高動物免疫力。自２００７年以來，生物飼料產業年均增幅達到２０％，２０１３年１２月首屆中國生物飼料科技大會宣布生物飼料是中國飼料行業創新發展的重要方向，未來３年生物飼料將占到飼料行業總產值的１０％，未來５年將占到３０％。餅粕生物發酵飼料作為生物飼料的重要組成部分，在市場中的角色將會越來越重要。

我國生物發酵飼料雖然早已有應用，但在其產業發展中還存在一些亟待解決的問題，涉及到生產、技術、銷售、管理及科研等方面，這些問題制約著生物發酵飼料產業的發展。

５.１　發酵雜菌污染問題

餅粕生物發酵飼料在養殖上需求量巨大，我國采用的發酵方式多為固態發酵，因而原料滅菌對于大批量生產來說成本較高。但如果消毒滅菌不徹底，在后期發酵的設備、輸送系統等程序中很容易出現雜菌污染，導致發酵失敗。敞開式發酵床生產量相對于發酵罐大很多，但使用敞開式發酵床進行發酵染菌風險更高。目前所使用的固態發酵反應器主要有靜態淺盤式發酵罐、動態攪動式發酵罐和流體床式發酵床。

５.２　發酵過程中發酵不良

在餅粕生物發酵飼料固態發酵過程中發酵料不能像液態發酵那樣具有均一性，因此會出現以下一些發酵不良的問題：

（１）發酵料發酵不均勻，局部菌種生長不良。

（２）發酵料內部易出現缺氧、溫度過高現象，影響發酵效果。

（３）發酵料中的ｐＨ 值不易調控，一般發酵一段時間后培養基偏酸性。

５.３　發酵設備、工藝落后及技術人員不足

我國目前存在著許多小型飼料生產廠，他們對微生物知識和發酵工藝了解較少，發酵設備落后；有的廠家發酵設備全部暴露在濃縮飼料生產車間中，粉塵夾帶雜菌產生污染；有的廠家沒有專職的微生物培養、檢驗人員。這些因素都影響著生物發酵飼料的質量穩定及安全。

５.４　餅粕生物發酵飼料的科學研究不夠深入

缺乏針對原料篩選評測、菌種復配等生產過程各環節的系統研究，對于發酵產品也缺乏統一、有效的品質成分分析檢測法，各類餅粕發酵飼料的養殖應用研究不夠深入。市場上現有各類餅粕發酵飼料用法用量隨意性很強，差異很大，主要是因為缺乏使用有效的科學評判方法。此外發酵餅粕飼料的安全風險評估研究目前開展較少，對發酵原料、過程及產品中霉菌、毒素的數量變化及控制研究等很少涉及。

５.５　檢測和監控的技術欠缺

餅粕生物發酵是一個復雜的生物化學過程，發酵過程中飼料化學成分會發生變化，還會引起發酵環境的變化。目前一些工廠對餅粕發酵飼料的檢測手段單一，有些純粹憑借氣味判斷產品質量和產品性能，這樣很難保證飼料質量的穩定性。發酵過程中對參數進行控制可以有效保證發酵產品質量，但目前監控技術還不是很成熟，國內外對固態發酵過程參數的智能監控技術還急需探索。

我國是一個農業大國，畜牧養殖業占農業生產比重很大，因此人畜爭糧矛盾日趨突出。餅粕生物發酵飼料充分利用雜糧、雜粕，生產優質的養殖飼料。發展餅粕生物發酵飼料產業，我國需要逐步制定完善的餅粕生物發酵飼料產業標準；通過政策引導和市場扶持，形成一批大的規模化生物發酵飼料企業；加強對餅粕生物發酵飼料的科研力量；建立和健全生物發酵飼料有效性、穩定性的檢測體系；對市場進行細分，開發滿足不同種類、不同生長階段動物營養需求的餅粕生物發酵飼料，開發具有特定功能的不同類型生物發酵飼料。

無論在理論上還是實際應用中，餅粕生物發酵飼料都有著優良的品質，在飼料行業未來的發展中肯定有著重要的位置。未來隨著生物發酵飼料產品廣泛應用，養殖業抗生素、化學添加劑的使用量可有效降低，我國動物食品安全狀況也將得到明顯改觀。是