第一節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

菌種和發(fā)酵工藝的選擇與飼料發(fā)酵質(zhì)量息息相關(guān)｡農(nóng)業(yè)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(fā)酵菌種主要有酵母菌､乳酸菌､霉菌､芽孢桿菌｡采用的發(fā)酵工藝按照飼料發(fā)酵形式的不同大體可分為固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵｡固態(tài)發(fā)酵指體系在沒有或幾乎沒有自由水存在下，微生物在固態(tài)物質(zhì)上生長的過程，過程中維持微生物活性需要的水主要為結(jié)合水或與固體基質(zhì)結(jié)合的狀態(tài)。固態(tài)發(fā)酵有著發(fā)酵量大，無需在嚴(yán)格無菌條件下，發(fā)酵設(shè)備簡單，排污少等優(yōu)點(diǎn)，在傳統(tǒng)功能食品和酒類釀造方面得到了廣泛應(yīng)用。液態(tài)發(fā)酵物料交換充分，發(fā)酵均一度高，質(zhì)量穩(wěn)定，益生菌活性高，但是保質(zhì)期短，不利于儲存和長距離運(yùn)輸，并且設(shè)備投資較大，技術(shù)要求高，Missoten等對液態(tài)發(fā)酵飼料在養(yǎng)豬 行業(yè) 使用做了全面介紹。我國在餅粕生物發(fā)酵飼料上采用固態(tài)發(fā)酵較為普遍。

第二節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點(diǎn)

1、發(fā)酵工藝技術(shù)

餅粕固態(tài)發(fā)酵可分為有氧發(fā)酵和無氧發(fā)酵兩種工藝，固態(tài)有氧發(fā)酵在20世紀(jì)80~90年代很流行，全國各地都有推廣應(yīng)用｡隨著發(fā)酵技術(shù)的不斷發(fā)展，無氧發(fā)酵技術(shù)也在飼料中得到了廣泛應(yīng)用｡有氧發(fā)酵的發(fā)酵速度快､周期短､物料轉(zhuǎn)化率高，但耗損高；無氧發(fā)酵香味濃厚､誘食效果好､呼吸耗損小，但發(fā)酵周期長｡固態(tài)厭氧發(fā)酵有較好的仿生效果，在我國較為成功的產(chǎn)品是袋裝發(fā)酵飼料｡農(nóng)業(yè)部飼料工業(yè)中心的微生物發(fā)酵飼料課題組與一些公司合作研發(fā)了硅膠膜發(fā)酵袋，可以控制發(fā)酵氣壓，人工通過氣孔排出的氣味物質(zhì)可以判斷發(fā)酵情況，工藝簡單，適合在廣大農(nóng)村推廣｡現(xiàn)在有些工廠采用兩段式發(fā)酵，有效地結(jié)合了兩種發(fā)酵工藝的優(yōu)點(diǎn)｡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(fā)酵技術(shù)，通過兩次發(fā)酵過程：一是枯草芽孢桿菌的好氧發(fā)酵過程（好氧發(fā)酵罐發(fā)酵6~10h）；二是乳酸菌和酵母菌的厭氧發(fā)酵過程（厭氧發(fā)酵罐發(fā)酵48~60h）｡餅粕飼料發(fā)酵完成后，為了保證飼料的保質(zhì)期，一般采用低溫氣流干燥技術(shù)來降低飼料水分｡

2、發(fā)酵過程控制技術(shù)

生物發(fā)酵過程是一個非線性的非常復(fù)雜的生物化學(xué)變化過程，發(fā)酵過程中營養(yǎng)物質(zhì)､抗?fàn)I養(yǎng)因子､溫度､需氧量和pH 值等都在不斷地變化｡實現(xiàn)在線控制發(fā)酵過程，適時監(jiān)控發(fā)酵條件，了解飼料成分變化顯得十分重要｡采用固態(tài)發(fā)酵方式發(fā)酵，相對于液態(tài)發(fā)酵物質(zhì)分布更加不均勻，監(jiān)控更加困難｡

2.1 近紅外光譜檢測

近紅外光譜快速檢測技術(shù)為快速 分析 飼料成分及固態(tài)發(fā)酵過程狀態(tài)的識別提供了依據(jù)｡近紅外光譜基于含氫基團(tuán)振動光譜倍頻和合頻的吸收，利用化學(xué)計量學(xué)法處理光譜數(shù)據(jù)建立模型，可以快速準(zhǔn)確地 分析 飼料中營養(yǎng)成分和抗?fàn)I養(yǎng)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(biāo)準(zhǔn)法｡江輝利用近紅外和電子鼻技術(shù)對秸稈進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵檢測的 研究 ，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選處理后可以有效對發(fā)酵過程進(jìn)行狀態(tài)識別｡Li等利用近紅外光纖探頭，直接插入麥秸固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基中，對培養(yǎng)基中的水分､生物量､纖維素酶進(jìn)行在線 分析 ，預(yù)測值與實際理化測量值相比預(yù)測性良好，可以適時監(jiān)控發(fā)酵過程｡

2.2 質(zhì)譜儀 分析

通過質(zhì)譜儀對固態(tài)發(fā)酵所產(chǎn)生的尾氣 分析 進(jìn)行定性和定量 分析 ，從而反饋發(fā)酵信息，是目前另一種監(jiān)控方法｡Wang等通過過程質(zhì)譜儀檢測控制氧氣輸送率和氧氣消耗率，進(jìn)而 研究 氧含量對脫氮假單胞桿菌產(chǎn)生維生素B12的影響｡張鑫在甲醇誘導(dǎo)型畢赤酵母發(fā)酵過程中，將過程質(zhì)譜儀與電子鼻結(jié)合起來，通過尾氣數(shù)據(jù)監(jiān)控菌體的生理代謝強(qiáng)度以及甲醇的殘留量，從而實現(xiàn)了更加精確的控制補(bǔ)料速率｡

     2.3 新型發(fā)酵反應(yīng)器

中科院過程工程 研究 所陳洪章等研制的新型態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器，由于該設(shè)備所具備的密封式､流動性等一系列特點(diǎn)，為發(fā)酵過程中某些重要參數(shù)的精確調(diào)控提供了可能｡該課題初步 研究 認(rèn)為，該設(shè)備除可控制脈動頻率外，還可進(jìn)行溫度､濕度､光照O2和CO2濃度等參數(shù)的監(jiān)控､從而為維持罐內(nèi)O2和CO2以及呼吸熵穩(wěn)定提供參考｡

第三節(jié) 國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢 分析

 酵母菌，一種傳統(tǒng)食品釀造工業(yè)的主要生產(chǎn)菌株，如今已成為現(xiàn)代生物飼料最具吸引力的微生物細(xì)胞工廠。這類單細(xì)胞真核微生物，其細(xì)胞及細(xì)胞內(nèi)容物，如蛋白、氨基酸、多糖、有機(jī)酸、核酸、維生素等活性物質(zhì)，都可參與生物飼料的綠色生產(chǎn)。而隨著現(xiàn)代生物技術(shù)、微生物育種技術(shù)、酶工程和發(fā)酵工程技術(shù)的發(fā)展，酵母菌生物飼料的開發(fā)和應(yīng)用更是呈現(xiàn)出良好勢頭。

優(yōu)良特性獲青睞如今，飼料蛋白的結(jié)構(gòu)性短缺壓力是制約我國畜牧業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。國家也愈發(fā)重視利用生物發(fā)酵技術(shù)等手段挖掘新的飼料蛋白資源，提高現(xiàn)有飼料資源的蛋白含量和營養(yǎng)價值。

酵母菌是一種來源廣、價格低、氨基酸比較全面的單細(xì)胞蛋白，蛋白質(zhì)含量高達(dá)45%以上，且富含生物體所必需的多種維生素和微量元素。

酵母菌可以產(chǎn)生谷胱甘肽、金屬硫蛋白、超氧化物歧化酶等多種生物活性物質(zhì)，能夠增強(qiáng)生物機(jī)體免疫力和提高抗病力，對防治生物體消化道系統(tǒng)疾病起到有益作用。

其中，GSH能參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)及氨基酸向細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)、能清除自由基，具有維持干細(xì)胞正常功能、促進(jìn)膽酸代謝等作用；MT是一類低分子量的金屬結(jié)合蛋白，能參與微量元素的代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)和貯存，具有重金屬解毒等功能；SOD則能夠?qū)Ｒ磺宄矬w內(nèi)多余的超氧陰離子，平衡體內(nèi)的氧自由基，增強(qiáng)機(jī)體抗輻射損傷等。

不僅如此，酵母菌與芽孢桿菌、乳酸菌、霉菌等微生物配伍，發(fā)酵餅粕能分解有害因子，去除餅粕中的抗原蛋白等抗?fàn)I養(yǎng)因子，通過發(fā)酵產(chǎn)生的消化酶類還可以分解一些難消化的多糖和蛋白，提高飼料成分的生物轉(zhuǎn)化率。

選育新菌種如今，國內(nèi)外都開始在飼料菌種選育方面展開探索。例如采用篩選、誘變、雜交、融合等常規(guī)育種技術(shù)，以及代謝工程、微生物育種等新技術(shù)、新方法，來選育具有重大生產(chǎn)應(yīng)用價值的優(yōu)良酵母菌種。

從印尼荔枝中分離出來的布拉氏酵母菌，其制劑應(yīng)用于畜牧業(yè)，可以有效降低病原菌和有關(guān)毒素的質(zhì)量濃度，加強(qiáng)微生物平衡，刺激免疫系統(tǒng)，作為飼料添加劑也得到很多國家的認(rèn)可，但在我國卻還尚未展開應(yīng)用。

另外，蝦青素是一種酮式類胡蘿卜素，具有極強(qiáng)的抗氧化功能，并能促進(jìn)抗體的產(chǎn)生，增強(qiáng)機(jī)體免疫功能。紅法夫酵母則是唯一可天然生產(chǎn)蝦青素的酵母菌，這種酵母菌可利用多糖進(jìn)行快速異氧代謝，培養(yǎng)時間短且不需要光照就可實現(xiàn)高密度培養(yǎng)，具有良好的應(yīng)用前景。張博潤稱，目前這種菌株的 研究 主要集中在高產(chǎn)菌株的篩選和培養(yǎng)條件的優(yōu)化等方面。

目前，我國在利用優(yōu)良飼用酵母菌株生產(chǎn)飼用酶制劑、氨基酸、抗菌肽等方面取得進(jìn)展，針對具有抗逆性、耐受性、高生物量的酵母益生菌菌劑，以及可用于生產(chǎn)高含量活性肽，如乳鏈菌肽、細(xì)菌防御素等相關(guān)酵母菌的開發(fā)，也在不斷進(jìn)行中。

未來發(fā)展趨勢

如今，國內(nèi)外開發(fā)的酵母生物飼料產(chǎn)品已有數(shù)十個品種，包括單細(xì)胞蛋白、活性酵母、生物活性寡肽、功能寡糖、酵母提取物、發(fā)酵粕類、生物色素和其他飼用生物制品等。
酵母菌生物飼料由于作用廣泛且效果明顯，未來的發(fā)展空間十分樂觀。而在酵母菌生物飼料 研究 開發(fā)方面，也將呈現(xiàn)出4種發(fā)展趨勢。

首先要建立和發(fā)展微生物育種的新方法和新技術(shù)，開展飼用微生物資源發(fā)掘領(lǐng)域，獲得一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)、有應(yīng)用價值的新菌種資源。

其次是針對動物種類、生長發(fā)育階段及益生功能的不同，研制差異化、個性化混菌配伍技術(shù)和制劑產(chǎn)品。

三是要發(fā)展和完善飼用微生物發(fā)酵工程技術(shù)，開發(fā)安全、高效、穩(wěn)定的新型微生物蛋白質(zhì)和能量飼料。

四是要突破目前存在于無菌模式動物和多種標(biāo)記示蹤等技術(shù)中存在的瓶頸，推進(jìn)飼用微生物對宿主微生物和生命活動的微觀影響 研究 ，探索其對畜禽的內(nèi)分泌及免疫機(jī)能產(chǎn)生影響的作用機(jī)制。
在積極促進(jìn)技術(shù)發(fā)展的同時，國家也應(yīng)該重視飼用微生物的生物安全性評價 研究 ，規(guī)避具有應(yīng)用潛力的新的飼用微生物對人類健康和生態(tài)環(huán)境可能存在的風(fēng)險。


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