我国是畜禽养殖大国，饲料是畜禽养殖业的物质基础。植物饼粕中多含有抗营养因子，如豆粕中的胰蛋白酶抑制因子，菜籽粕中的植酸和硫苷，棉籽粕中的游离棉酚等，都不利于畜禽消化吸收。因此，如何清除或减少植物饼粕中的抗营养因子是一直以来的研究方向。此外，在传统养殖业中，抗生素的滥用不仅增加病菌的耐药性，还会引起人体内抗生素富集，更对环境造成污染。当今我国畜牧行业还面临着诸多不确定因素，如豆粕等优质饲料原料价格较高且过分依赖进口、血浆蛋白粉等动物源性饲料引起的同源污染、饲用抗生素全面禁用等，寻找和开发优质饲料原料及饲用抗生素替代品是我国饲料行业亟待解决的关键问题。生物饲料通过基因工程、蛋白质工程、发酵工程和生物提取等手段能够提高植物饼粕利用率，改善畜禽产品品质，降低抗生素使用，能够达到降低养殖成本的目的，从而较大程度地提高市场竞争力。

1、生物饲料定义

2018年1月1日由生物饲料开发国家工程研究中心起草发布的团体标准 T/CSWSL 001-2018《生物饲料产品分类》将生物饲料定义为：使用农业部饲料原料目录和饲料添加剂品种目录等国家相关法规允许使用的饲料原料和添加剂，通过发酵工程、酶工程、蛋白质工程和基因工程等生物工程技术开发的饲料产品总称，包括发酵饲料、酶解饲料、菌酶协同发酵饲料和生物饲料添加剂等。本文主要就发酵类饲料进行阐述。

2、生物饲料对动物生产的作用

2.1 提高动物生产性能

生物饲料经发酵后，能大大降低底物中的抗营养因子，将不易被消化吸收的大分子物质转化为小分子肽、游离氨基酸和低聚糖等，此外，生物饲料中的有益菌能产生许多促进动物营养吸收的产物，如蛋白酶，脂肪酶、淀粉酶、乳酸、维生素、氨基酸等，产生的酸类物质能降低消化道ph，刺激内源酶的分泌，较低的pH能够促进动物对钙、磷、铁的吸收与利用。有研究发现，经植物乳杆菌和枯草芽孢杆菌发酵后的棉籽粕，其酸溶蛋白含量显著提高，游离棉酚含量及pH显著降低。生物饲料发酵后产生的风味物质能改善饲料适口性，提高采食量。使用生物饲料后饲料转化率可提高5%~10%，同时在使用生物饲料后，商品猪的成活率提高5%，母猪繁殖性能提高5%。通过对比试验可知，对母猪饲喂生物饲料，仔猪平均日增重提高了2.32%；对保育猪饲喂生物饲料，仔猪成活率提高1.39%，每头仔猪净增重增加1.47kg、日增重增加35g。对育肥猪饲喂生物饲料，平均增重及日增重上分别提高了10.02%、10.01%。且各阶段猪只的死亡率均有所降低。有研究表明，发酵豆粕可替代鱼粉等动物性蛋白质饲料应用于保育猪的生长发育，饲喂10%和15%湿发酵豆粕仔猪平均日增重分别提高了16.6%和23.0%，料重比分别降低了9.7%和11.4%；在肉鸡前7天饲粮中添加3%乳酸菌或枯草芽孢杆菌发酵豆粕的研究表明，前7天饲粮中使用发酵豆粕可显著提高后期肉鸡的平均日增重、饲料转化率和35日龄体重，说明前期饲喂发酵饲粮有后续效应且可促进后期生长。Nie等研究发现，在肉鸡饲粮中添加6%的热带假丝酵母发酵棉籽粕，与添加6%的未发酵棉籽粕相比，可显著降低肉鸡腹部脂肪和甘油三酯含量，改善肉品质。当发酵底物为全价料、豆粕或棉籽粕时，其与对照组相比生长性能有较大提高。近年来，很多学者就发酵豆粕替代鱼粉对鱼虾类生长发育免疫等方面的影响做了诸多研究。Ding等用25%、50%、75%和100%的混菌发酵豆粕替代日本沼虾中的鱼粉，结果表明，发酵豆粕替代鱼粉不会影响日本沼虾的生长性能。

2.2 降低养殖对环境的污染

近年来，随着畜牧养殖的不断扩大，养殖污染已经成为环境污染问题的重点对象，生物饲料是环境友好型饲料，推广使用生物饲料，符合我国对各行各业提出的环境保护要求，在生态环境受到足够重视的大前提下，生物饲料是必然趋势。生物饲料具有减少饲用抗生素、铜和锌使用量，降低畜禽氮、磷和有害气体排放量，达到减少畜牧场污染的作用。使用生物饲料能够促进动物对营养物质的吸收利用，减少排泄物中有害物质的含量，降低粪便臭味对养殖效果的影响，改善养殖场内的饲养环境。生物饲料中乳酸菌等发酵菌可在动物肠道中代谢产生过氧化氢和有机酸等物质，从而抑制腐败菌生长，减少内毒素物质的产生；饲料中的枯草芽孢杆菌也可产生氨基转移酶、氨基氧化酶和硫化物分解相关酶，将吲哚和硫化物氧化分解为无毒无臭物质，降低粪便中的氨、吲哚和硫化氢等有害物质排放量。刘志云等用乳酸菌和地衣芽孢杆菌混合发酵的全价料饲喂平均体重22kg的生长猪，发现生物饲料组与抗生素组在粪便菌群结构、平均日增重和饲料转化率上均无显著差异，但生物饲料组显著降低粪便臭味物质中的吲哚含量。廖云琼等发现给奶牛饲喂有效微生物群生物饲料能够显著降低牛粪中氮磷含量及牛舍中硫化氢和氨气浓度，从而降低养殖污染。

2.3 减少有害物质的残留

目前，我国的经济水平逐年增高，人民群众对肉蛋奶的需求量和品质要求也在逐渐提高，含有抗生素残留的食品受到了越来越多消费者的抗拒，食品安全问题亟待解决，生物饲料的使用不仅能够改善产品风味，提高其品质，生物饲料发酵过程中还能产生酸，作用于动物体内起到一定的抑菌作用，从而可以降低抗生素和药物的使用，减少猪肉中的药物残留。

2.4 提高机体免疫力

生物饲料能提高机体免疫力，主要通过以下方面调节：

1）生物饲料中有益菌激活宿主免疫细胞，提高吞噬细胞活力，促进体液免疫，激活肠上皮内淋巴细胞和自然杀伤性细胞；

2）生物饲料中益生菌在肠道定植，通过竞争性抑制作用抑制有害菌生长；

3）益生菌制造的厌氧环境可抑制致病菌的生长与繁殖。研究表明，21日龄断奶仔猪饲喂发酵中药渣后能显著提高其血液中谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性，同时血液免疫球蛋白G、免疫球蛋白M和免疫球蛋白A含量均显著提高，这表明经发酵后的中药渣能够提高断奶仔猪的抗氧化及免疫能力。

饲料中的枯草芽孢杆菌能够提高虹鳟鱼的血清溶菌酶活性，使其免疫力增强，灭活的乳酸菌能够增强动物T细胞活性，促进干扰素和白细胞介素等活性物质的产生，并且乳酸菌分泌的过氧化氢也可作为诱导肠道上皮细胞过氧化氢酶分泌增加的信号分子，进而引发过氧化物酶体增殖物活化受体y（PPAR-y）激活，调节肠道上皮细胞对肠道炎症的免疫应答。

2.5 调节肠道菌群平衡保护肠道健康

健康动物的肠道内有多种微生物群落，各个微生物群落之间存在着相互依存、相互制约的关系，使肠道内微生态系统处于一个平衡的状态，在健康状况下对抵御病原体的侵袭具有积极的作用。生物饲料发酵菌种多为乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌等，生物饲料中的活菌及其代谢产物是调节动物肠道菌群平衡、改善肠道健康的主要物质。益生菌在肠道内能形成微生物屏障，抑制有害菌繁殖，维持菌落生态平衡，保证肠道健康。例如生物饲料中的乳酸菌利用与小肠更高的亲和性与有害菌竞争小肠上的结合位点，其代谢产物乳酸能降低小肠pH，且可以合成细菌素和过氧化氢等抑菌物质来抑制有害菌生长，使肠道微生物区系更加健康稳定；芽孢杆菌可分解肠道中碳水化合物并产生短链脂肪酸，促进肠道发育，其产生的抗菌肽还有抗菌作用。

3、生物饲料在应用中存在的问题与建议

3.1 菌种选择

菌种对于生物饲料来说至关重要，是生物饲料的核心。生产过程中，常见菌株来源不明、不纯和菌种退化等现象。耐药基因转移、有害代谢产物、黏膜损伤、超敏反应等来自菌种的威胁也增加。所以，我们首先要保证菌种的安全性，确保菌种及其产物对动物、人体及环境无害。再者，我们要保证菌种的有用性，针对不同的原料筛选出高效降解菌，针对动物不同消化阶段删选适应性好，定植能力强的菌株，针对特定功能性代谢产物，筛选高效表达菌株。菌种不仅要在原料中发挥降解、代谢作用，在加工、运输中保证活性，还要在消化道内有较强适应性，保证能在肠道内发挥作用。

研究方面亟需系统评价菌种特性。并且需要提出统一的产品质量标准。发酵饲料主要以改善原料品质为目标，生产富含高活性益生菌及其代谢产物的生物饲料产品。因此，菌种来源规范性以确保菌种、菌株安全性和明确应用菌种/菌株的特性居首要地位。

3.2 菌株的组合

生产过程中，常见菌株来源不明、不纯和菌种退化等现象。耐药基因转移、有害代谢产物、黏膜损伤、超敏反应等来自菌种的威胁也增加。生物饲料发酵菌种组合研究还在探索阶段，不同菌种按不同比例组合后发酵效果不同，所以要根据原料特点，菌种的生存条件、代谢途径、发酵产物和混合菌种之间可能存在的相互关系并根据发酵目的，结合菌种发酵效果，选用菌种的种类和添加比例。

3.3 杂菌污染

我国生产生物饲料多采用敞开式发酵床固体发酵技术，其在增大发酵体积、加快发酵效率的同时，也加大了杂菌污染的几率。生物饲料发酵是一个持续的过程，杂菌污染不仅会影响生物饲料品质，在后续运输保存中也会造成发霉、结块等问题。所以我们要加强质量控制，建立相应的标准。

4、小结

生物饲料对提高饲料利用率，提高动物生长性能方面有较好的效果，还有减少抗生素使用及替代优质原料的潜力。但是生物饲料在实际生产应用中还存在许多问题与不足，生物饲料质量的控制，菌种选择与组合方面还需进一步建立与研究。