賴水明

（1.福建傲農(nóng)生物科技集團(tuán)股份有限公司，福建 漳州 363000；2.福建省生豬營養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 漳州 363000）

發(fā)酵飼料一直以來都是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)課題，其在解決飼料資源短缺、降低環(huán)境污染、畜食品安全等問題都具有廣闊的前景，特別是即將到來2020年飼料禁抗時(shí)代，又將發(fā)酵飼料的研究與開發(fā)推上了新浪潮。發(fā)酵飼料在國外工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)間比較早、技術(shù)相對成熟，主要以液態(tài)發(fā)酵或酶解技術(shù)為主，我國發(fā)酵飼料的生產(chǎn)以固態(tài)發(fā)酵工藝為主，固體發(fā)酵對設(shè)備及技術(shù)要求比較低，比較符合當(dāng)前的形式[1]。

發(fā)酵飼料又分單一原料發(fā)酵與復(fù)合原料發(fā)酵，其中單一原料發(fā)酵中的豆粕發(fā)酵是目前最為成熟的飼料發(fā)酵技術(shù)，不僅工藝技術(shù)比較成熟，而且行業(yè)里評價(jià)指標(biāo)也比較統(tǒng)一，利于生產(chǎn)質(zhì)量的監(jiān)控[2]。由于復(fù)合原料發(fā)酵底物原料多，成分比較復(fù)雜，復(fù)合原料發(fā)酵目前并未形成比較合理的評估體系，很多評價(jià)指標(biāo)都是參考發(fā)酵豆粕而來。復(fù)合原料發(fā)酵飼料生產(chǎn)一般不進(jìn)行烘干處理，不僅降低了能耗成本，而且保存了發(fā)酵料中的活性物質(zhì)，提高的發(fā)酵料飼喂的保健效果。目前我國固體發(fā)酵飼料生產(chǎn)普遍存在專業(yè)技術(shù)人員缺乏、生產(chǎn)設(shè)備落后、技術(shù)水平不完善、評價(jià)方法不足等問題，本文就發(fā)酵飼料生產(chǎn)工藝控制要點(diǎn)控制進(jìn)行闡述與分析。

1 發(fā)酵設(shè)備

我國發(fā)酵飼料的生產(chǎn)以固態(tài)發(fā)酵工藝為主，發(fā)酵工藝大多采用傳統(tǒng)的堆放式發(fā)酵方法，常見的發(fā)酵方式有池子發(fā)酵、槽式發(fā)酵、帶式發(fā)酵、箱式發(fā)酵，這些生產(chǎn)設(shè)備適合大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵飼料。這些設(shè)備由于設(shè)備大，死角多，發(fā)酵過程中無法避免要與外界接觸，局部發(fā)霉的現(xiàn)象無法避免，產(chǎn)品的穩(wěn)定性相對較差。此類設(shè)備發(fā)酵關(guān)鍵是在發(fā)酵前做好沖洗消毒的工作，發(fā)酵過程中盡量減少物料與外界環(huán)境接觸，減少污染幾率，發(fā)酵成熟的物料盡快進(jìn)行烘干處理，這樣才能保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性[3]。

發(fā)酵飼料還存在比較簡易的發(fā)酵方式，如噸袋發(fā)酵、發(fā)酵桶發(fā)酵、塑料袋發(fā)酵、呼吸袋發(fā)酵等。這些發(fā)酵方式設(shè)備投入小，污染容易控制，密封情況下能夠長期保存。此類發(fā)酵方式由于發(fā)酵單元較小，蓄熱能力較差，在環(huán)境溫度比較低的情況下需要在保溫房進(jìn)行發(fā)酵，不然發(fā)酵很難進(jìn)行。呼吸袋技術(shù)是近年來興起的一種發(fā)酵技術(shù)，該技術(shù)的核心在于發(fā)酵產(chǎn)生的氣體可以通過一個(gè)單項(xiàng)透氣閥排到袋子外面，當(dāng)袋內(nèi)壓力過大時(shí)可以通過平衡閥排到外界，不至于破袋。由于平衡模是單向的，只有壓力超過臨界值時(shí)才會(huì)開啟，外界的氣體始終沒有機(jī)會(huì)進(jìn)入發(fā)酵袋中，徹底解決了固體發(fā)酵雜菌污染難以控制的技術(shù)難題[4]。

2 發(fā)酵菌種

目前應(yīng)用于生產(chǎn)發(fā)酵飼料的菌株主要有乳酸菌、芽孢菌、酵母菌，其中應(yīng)用于發(fā)酵飼料中最為常見的有植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、糞腸球菌、屎腸球菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、釀酒酵母、雙歧桿菌等。發(fā)酵飼料多以復(fù)合菌發(fā)酵為主，即好氧菌與厭氧菌的協(xié)同發(fā)酵，發(fā)酵前期通過酵母菌或芽孢桿菌消耗原料中的氧氣，在氧氣消耗完后厭氧乳酸菌進(jìn)行繁殖與代謝，整體發(fā)酵還是以厭氧發(fā)酵起主導(dǎo)作用，這大大降低了有害好氧菌污染的可能性，使得發(fā)酵飼料更為安全。

發(fā)酵飼料菌種自身的安全性是亟需引起重視的問題，這不僅關(guān)系到動(dòng)物的福利，還關(guān)乎人類的健康。菌種的選擇應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則：不存在潛在的致病性；菌種本身不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)；菌種的使用不會(huì)破壞內(nèi)外界生態(tài)平衡的穩(wěn)定；不會(huì)攜帶或轉(zhuǎn)移耐藥基因[5]。在眾多菌種中，厭氧菌中乳酸桿菌類與雙歧桿菌類是機(jī)理研究最為深入、安全性也最高的菌株，但因其生產(chǎn)加工比較困難，且保質(zhì)期也比較短，未能得到很好的推廣使用。除了安全性，發(fā)酵劑中菌種的穩(wěn)定性也是需要重點(diǎn)關(guān)注的問題，因?yàn)殡S著時(shí)間的延長，菌種的活力及活菌數(shù)都會(huì)對應(yīng)的降低，所以對發(fā)酵劑的保存顯得非常重要，盡量選擇陰涼或者冷藏的方式保存，或者是盡量減少庫存量，做到先進(jìn)先出，必要時(shí)對其進(jìn)行對應(yīng)的活菌檢測[6]。

3 底物原料

發(fā)酵飼料在選擇底物原料時(shí)，需要兼顧動(dòng)物營養(yǎng)與微生物營養(yǎng)兩個(gè)方面，既要考慮能量、氨基酸、維生素、微量元素等，又要考慮微生物增殖所需要的含水量、碳氮比、酸堿度、可利用碳水化合物等，另外出于生產(chǎn)或者應(yīng)用方面考慮，還需要注意物料發(fā)酵后的松散性、顆粒度等[7]。最常見的發(fā)酵飼料主要包括木薯渣、秸稈加工飼料、餅粕類飼料、動(dòng)物下腳料、醬醋渣、果渣、酒糟、青飼料、米糠、統(tǒng)糠等。有些原料本身飼用價(jià)值低，或者含有某些有毒物質(zhì)，通過微生物發(fā)酵處理可以提高劣質(zhì)原料的飼用價(jià)值，減少資源的浪費(fèi)。

微生物生長代謝都有其適合的C/N，使用劣質(zhì)原料進(jìn)行發(fā)酵時(shí)必須加入一些能量飼料，如玉米粉、木薯粉、麩皮等，以玉米粉為例，添加量＞10%為宜?？紤]到發(fā)酵后物料的黏性增加的問題，所以在底物原料選擇與使用比例方面要格外注意，如玉米粉、木薯粉、次粉等物質(zhì)淀粉含量高，添加量過高會(huì)增加黏性，建議添加量為10%～40%，又如豆粕、花生粕、大米蛋白粉等高蛋白質(zhì)含量的物質(zhì)，發(fā)酵后小肽含量增加，使得物料黏性增加。

4 發(fā)酵工藝控制

4.1 菌種活化

菌種活化就是將發(fā)酵菌粉投入溫糖水中復(fù)蘇的過程，使用的糖類包括葡萄糖、蔗糖、糖蜜等，糖水中含糖量為1%～2%、活化溫度在30～40 ℃、活化時(shí)間在2～12 h為宜。發(fā)酵菌種是否需要活化取決于發(fā)酵的菌種及發(fā)酵物料組成，當(dāng)菌種活性低或者原料底物比較差時(shí)，活化后的菌種接種后能夠迅速進(jìn)行占位增殖，從而抑制物料中的雜菌生長。菌種除了活化之外，有些廠家或者養(yǎng)殖戶還會(huì)對菌種進(jìn)行擴(kuò)培，主要是在活化菌種時(shí)不僅加入糖類碳源，而且還加入一些氮源，目的是降低菌種的成本。其實(shí)菌種隨意擴(kuò)培是非常危險(xiǎn)的，易造成雜菌污染，甚至被大腸桿菌、沙門氏菌等致病菌污染。發(fā)酵劑菌種并不是純菌種，里面或多或少會(huì)夾帶一些雜菌，擴(kuò)培過程中也容易被環(huán)境中的雜菌污染，另外擴(kuò)培后菌種中各菌的比例將被改變，最終影響發(fā)酵飼料的質(zhì)量。因此，條件允許時(shí)進(jìn)行菌種活化是非常有必要的，但是危險(xiǎn)的菌種擴(kuò)培工藝是不可取的。

4.2 發(fā)酵水分

發(fā)酵的水分是發(fā)酵飼料至關(guān)重要的因素之一，固體發(fā)酵飼料水分含量跨度比較大，水分太高或者太低都不利于發(fā)酵，一般在30%～60%[8]。水分的設(shè)定與菌種組成、物料組成、生產(chǎn)工藝等因素有關(guān)系，以乳酸菌為主的發(fā)酵容易發(fā)酵比較濕的物料，因?yàn)槲锪现写媪舻难鯕馍?，比較適合乳酸菌厭氧發(fā)酵；以芽孢桿菌或者酵母菌為主的發(fā)酵，物料水分低，物料間隙中存留的氧氣多，適合好氧發(fā)酵。發(fā)酵水分的選擇與發(fā)酵原料組成關(guān)系也是比較大的，有些原料比較差或者吸水性比較大，都需要在較高的含水量下進(jìn)行發(fā)酵，水能夠溶解物料中的營養(yǎng)物質(zhì)，使得微生物容易吸收與利用其中的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行增殖；在發(fā)酵某些高蛋白的物料，可以通過減少物料水分的方式來降低發(fā)酵程度，從而降低發(fā)酵料的黏度，便于烘干或者拌料使用。

4.3 粉碎細(xì)度

發(fā)酵原料是否需要粉碎并沒有嚴(yán)格的要求，根據(jù)不同的情況而定，發(fā)酵單一原料，如豆粕發(fā)酵前并不做粉碎處理，烘干后再根據(jù)不同的要求進(jìn)行粉碎處理，而復(fù)合原料發(fā)酵飼料大多時(shí)候是不進(jìn)行烘干的，直接拌料使用，所以在發(fā)酵前都根據(jù)飼喂對象進(jìn)行不同的粒度的粉碎處理。就微生物發(fā)酵而言，對原料進(jìn)行粉碎處理是非常有意義的。對物料進(jìn)行粉碎能夠增加物料表面積，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)溶解，有利于微生物的增殖及物料的降解。粉碎后的物料之間的間隙少，存留的氧氣比較少，有利于縮短好氧發(fā)酵時(shí)間，促進(jìn)厭氧乳酸菌盡快進(jìn)入生長狀態(tài)，抑制原料中雜菌的生長。粉碎的物料直接拌料使用，更容易被畜禽消化吸收。

4.4 發(fā)酵pH

微生物生長都有其適宜pH，比如枯草芽孢桿菌適宜生長pH 為6.0～7.5，釀酒酵母適宜生長pH為5.0～6.5，嗜酸乳桿菌的最適pH 為5.5～6.0[9]。不同菌株對酸堿的耐受程度也不一樣，枯草芽孢桿菌在pH＜5.0 的情況下基本不生長，嗜酸乳桿菌在pH＜4.0 的情況下仍能生長。綜上所述復(fù)合菌發(fā)酵飼料對起始pH 的設(shè)置比較關(guān)鍵，一般起始pH 為6.0～7.5 是比較合理的。在發(fā)酵物料中如果大比例使用熟麥皮、DDGS、噴漿玉米胚芽粕等比較酸的物料時(shí)，應(yīng)該在底物配方中添加小蘇打0.5%～2%或者輕質(zhì)碳酸鈣中和部分的酸，使得起始發(fā)酵pH不至于太低，保證耐酸性差的菌的發(fā)酵不受影響。

4.5 接種量

液體發(fā)酵的接種量是指移入種子液的體積和培養(yǎng)液體積的比例，固體發(fā)酵接種量如果單純的用體積或者質(zhì)量比來表示接種量不太恰當(dāng)，按照接種后底物原料中活菌的數(shù)量級更為合適。接種量的多少與諸多因素相關(guān)，比如菌種、底物原料的雜菌數(shù)、底物營養(yǎng)、發(fā)酵水分等。一般來說，芽孢桿菌、酵母菌生長繁殖快，乳酸菌生長增殖慢，所以乳酸菌要求接種量大些。發(fā)酵飼料選擇生料發(fā)酵的比較多，如果原料中的雜菌比較多，而接種量又相對比較低的話，益生菌接種后就很難達(dá)到菌群優(yōu)勢，從而不能抑制原料雜菌生長。常規(guī)原料中雜菌含量一般＜105cfu·g-1，所以發(fā)酵前要求接種量＞106cfu·g-1為宜，或者根據(jù)原料的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整[10]。

4.6 發(fā)酵溫度

菌株生長必須在適合的溫度才具有生長增殖的活性，不同菌株對應(yīng)的生長溫度不一樣，對溫度的耐受范圍也不一樣。一般酵母菌、霉菌能夠在低溫條件下生長，發(fā)酵溫度＞25 ℃就能夠生長，而細(xì)菌一般要＞30 ℃才具有生長的活性[11]。菌株繁殖周期與溫度也是息息相關(guān)的，溫度越高，繁殖的速度就越快，生長周期也就越短，所以發(fā)酵時(shí)間的長短與環(huán)境溫度有關(guān)。在環(huán)境溫度比較低的情況下，發(fā)酵飼料發(fā)酵需要一個(gè)起始的溫度，一般可以通過使用熱水混合物料來提高物料的起始溫度；在高溫的夏天，盡量縮小發(fā)酵單元，不宜大量堆積，便于散熱，不至于物料發(fā)酵過度。好氧菌通過好氧發(fā)酵是產(chǎn)熱的，而厭氧菌發(fā)酵產(chǎn)熱就比較少，所以選擇厭氧菌發(fā)酵的時(shí)候更應(yīng)該關(guān)注發(fā)酵的溫度，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)不到發(fā)酵要求的時(shí)候需要建設(shè)保溫房進(jìn)行發(fā)酵，這有利于保證發(fā)酵質(zhì)量的穩(wěn)定。

5 評價(jià)指標(biāo)

發(fā)酵飼料產(chǎn)品比較多，發(fā)酵目的也不盡相同，暫時(shí)并沒有統(tǒng)一的評價(jià)指標(biāo)，比較常見的指標(biāo)有pH、酸溶蛋白、總酸、活菌數(shù)、大腸桿菌、沙門氏菌、霉菌毒素等[12]。復(fù)合菌發(fā)酵飼料活菌量檢測包括芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌的含量檢測?；罹鷶?shù)受儲(chǔ)存時(shí)間的影響比較大，儲(chǔ)存時(shí)間越長，活菌數(shù)就越低，但是死菌體仍然具有益生功效，對發(fā)酵飼料的飼喂效果不會(huì)造成太大的影響?；罹康臋z測最好是在發(fā)酵成熟10 d內(nèi)進(jìn)行檢測為宜，這樣檢測的結(jié)果才能反應(yīng)發(fā)酵效果，從而指導(dǎo)發(fā)酵工藝的調(diào)整。除發(fā)酵產(chǎn)品監(jiān)測外，其實(shí)原料的質(zhì)量監(jiān)測也是非常必要的，盡量要選擇新鮮、無霉變的飼料進(jìn)行發(fā)酵，再者還需要對原料的總菌數(shù)、大腸桿菌、沙門氏菌、霉菌毒素等微生物指標(biāo)進(jìn)行檢測，這樣發(fā)酵飼料的質(zhì)量與穩(wěn)定性才有保障。

目前大多數(shù)廠家都不具備這些指標(biāo)的檢測條件，所以非常不利于發(fā)酵飼料質(zhì)量的監(jiān)測。在這些指標(biāo)中，pH 檢測對設(shè)備及技術(shù)要求比較低，而且pH 的變化能夠比價(jià)直觀反應(yīng)發(fā)酵的水平，即發(fā)酵的進(jìn)程及產(chǎn)品的穩(wěn)定性。發(fā)酵pH 檢測應(yīng)該落實(shí)到每一批發(fā)酵料，這樣才能保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，另外，對其他指標(biāo)的定期抽樣進(jìn)行檢測也是非常必要的，這樣對發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量有個(gè)清楚的認(rèn)識。

6 小 結(jié)

發(fā)酵飼料生產(chǎn)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，與菌種、配方、工藝、質(zhì)量檢測都密切相關(guān)，應(yīng)該合理利用好現(xiàn)有的技術(shù)資源和先進(jìn)理念，不斷優(yōu)化與升級各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，做好過程的監(jiān)控及產(chǎn)品的監(jiān)測，這是生產(chǎn)高效穩(wěn)定的生物飼料的關(guān)鍵。發(fā)酵飼料評價(jià)方法的開發(fā)是一項(xiàng)非常重要的工作，需要結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備，尋找一些新的指正指標(biāo)來評估發(fā)酵飼料。近年來，隨著微生物測序技術(shù)的成熟，微生物組學(xué)的研究有了較大的進(jìn)展，這對發(fā)酵飼料的發(fā)展具有重大的意義。