我国是一个传统的农业大国，畜牧业一直在我国农业经济中占有重要的地位。随着国民经济实力的快速增加，人均收入的不断提升，动物性食品的需求也在不断扩大。目前我国养殖行业中饲料成本约占养殖成本的７０％，因此新型高效饲料的研发，对降低饲料成本与提高养殖业经济效益有重要意义。生物发酵饲料有节约粮食，减缓人畜争粮现状，提高饲料转化效率和适口性等特点。我国拥有着丰富的饼粕资源，饼粕中含有丰富的蛋白质，利用饼粕研发生物发酵饲料可提高饲料质量，改善蛋白质饲料原料短缺等现状。

我国生物发酵饲料有着悠久的生产和应用史，主要经历过青贮饲料、单细胞蛋白、微生物发酵饲料这几个时期，并且在１９６５年广西定容推广使用黑曲霉糖化饲料后，全国出现了发酵饲料使用高潮。但对生物发酵饲料的定义没有具体统一，而且随着科技和实践认识的不断发展，其定义和内涵也在不断变化，广义认为生物发酵饲料是指在人为可控制的条件下，以植物性农副产品为主要原料，通过微生物的代谢作用，降解部分多糖、蛋白质和脂肪等大分子物质，生成有机酸、可溶性多肽等小分子物质，形成营养丰富，适口性好，活菌含量高的生物饲料或饲料原料。生物饲料是指以饲料和饲料添加剂为对象，以基因工程、蛋白质工程、发酵工程等高新生物技术为手段，利用微生物发酵工程开发的新型饲料资源和饲料添加剂。

饲料行业工业化在我国起步较晚，但发展很快，２００７～２０１２年我国的饲料总量在不断增加，２０１３年商品总饲料略有下滑（１.９３亿ｔ），２０１４年又增加至１.９７亿ｔ，饲料总产量位居全球第一。但我国在饲料企业规模、种类、发酵技术上和国际领先水平有着一定的差距。２０１４年全球饲料企业排行榜显示，年产千万吨级大规模饲料企业我国只有新希望集团，而美国拥有３家；饲料添加剂在促进动物生长、抗免疫方面有显著效果，２０１３年我国添加剂预混合饲料的用量为６３４万ｔ，只占饲料总产量的３.２９％，其中蛋氨酸生产不足，据海关统计数据，２０１４年１～１１月蛋氨酸进口量就已达到１.１９万ｔ；荷兰、美国是两个饲料出口大国，其原因之一就是对酿酒、淀粉等工程中副产物的利用率高，荷兰１年中就有５５０万ｔ副产物经过发酵处理后变为优质动物饲料，并且在生产中管理严格，运用计算机监控技术提高生产率。

利用农产品副产物生产生物发酵饲料，可扩大饲料生产规模，提高饲料质量和资源利用率，对饲料行业的发展具有重大意义。目前我国蛋白质饲料原料严重短缺，大豆和鱼粉进口量居世界第一，２０１０年进口大豆５４８０万ｔ，对进口依存度达７５％，鱼粉进口依存度也在７０％以上，但我国拥有着丰富的富含蛋白质的饼粕资源，２０１２年菜籽粕产量就达到９２３万ｔ，棉粕产量达４４８万ｔ，利用发酵技术降解这些饼粕中的抗营养因子，分解蛋白产生小肽，生产饼粕生物发酵饲料，能够有效保障我国养殖业的健康、平稳发展。

２.１　饼粕生物发酵饲料原料

我国饼粕类资源十分丰富，主要有：大豆饼粕、菜籽饼粕、棉籽饼粕、花生粕、芝麻饼粕、油茶饼粕、葵花籽饼粕、亚麻籽饼粕、红花籽粕等。这些原料都富含植物蛋白，其蛋白质含量一般都在３０％以上。

２.２　饼粕生物发酵饲料营养价值

饼粕虽然含有丰富的蛋白质，但一些饼粕所含蛋白质品质不佳，氨基酸组成不理想，不能全面满足动物生长需求，例如花生粕中赖氨酸和蛋氨酸含量都很低，油茶粕中色氨酸和蛋氨酸含量较低；更重要的是许多饼粕还含有很多抗营养因子，动物食用之后会产生腹泻，影响营养吸收等负面效应，从而限制了饼粕资源在动物饲料中广泛应用。这些饼粕原料经过生物发酵后，饲料外观蓬松变软，气味芳香，抗营养因子降解，营养价值显著提高，是非常优良的微生物饲料。

２.２.１　豆粕生物发酵饲料

大豆粕是大豆经浸出制油后的副产物，含有很高的蛋白质，但大豆含有胰蛋白酶抑制因子、植物凝聚素等多种抗营养因子。国内外许多研究表明，微生物发酵法可以显著降低或者彻底消除豆粕中的抗营养因子，并且相对于未经处理的豆粕其常规营养成分也发生了有益变化，可以部分替代鱼粉。马文强等通过枯草芽孢杆菌、酿酒酵母菌、乳酸菌对豆粕进行发酵，结果表明：发酵后豆粕中粗蛋白质含量比发酵前提高了１３.４８％，氨基酸含量比发酵前提高了１１.４９％，胰蛋白酶抑制因子和豆粕中的其他抗营养因子得到了彻底消除。尹慧君等通过不同菌种对豆粕进行发酵处理，也发现豆粕发酵后主要抗营养因子得到有效去除，可作为优质饲料。另外豆粕经过发酵，粗纤维素这些难消化吸收物质会被酶分解降低，酸度升高改善适口性，矿物质也相对增加。

２.２.２　菜籽粕生物发酵饲料

菜籽粕中含有的植酸、硫苷、芥酸、单宁这些抗营养因子制约了菜籽粕在饲料中的应用。利用生物发酵法可以有效的降解，并提高菜籽粕蛋白质含量。目前菜籽粕发酵采用的菌种多为芽孢杆菌、乳酸菌和霉菌，发酵方式有单菌发酵和混菌发酵两种。陈娟等研究表明，利用白地霉、产朊假丝酵母、黑曲霉和热带假丝酵母对菜籽粕混菌发酵，可提高粗蛋白质含量４６.６％，植酸、粗纤维的降解率达到４３.９％和９.８％。何荣海等利用枯草芽孢杆菌单菌固态发酵菜籽粕，发现发酵时间为７０ｈ，液料比为１.３∶１，接种量为１５％，发酵温度为３１℃时，多肽得率、硫苷降解率分别可达１５.９４％、６２.１４％。孙林等研究表明，混菌发酵效果优于单菌发酵，植物乳酸菌∶蜡样芽孢杆菌∶酪酸梭状芽孢杆菌∶枯草芽孢杆菌为６％∶６％∶２％∶６％，液料比为１.５∶１，ｐＨ 值６.０，３４℃发酵４８ｈ，菜籽粕硫苷含量从１０７.７５μｍｏｌ／ｇ（干基）降至１５.９５９μｍｏl／ｇ，降解率达８５.１９％，单宁降解率达９８.１７％，植酸降解率达９０.１５％ 粗蛋白质含量提高４.３７个百分点（干基），小肽含量２.９１％；采用含１０％发酵菜籽粕饲料饲喂鲫鱼，与对照组（普通菜籽粕）相比可明显提高鲫鱼的生产性能，发现发酵菜籽粕营养价值明显优于普通菜籽粕。

２.２.３　棉籽粕生物发酵饲料

棉籽粕在我国粕类饲料利用量中仅次于豆粕，其蛋白质含量也仅次于豆粕，但棉籽粕中含有的游离棉酚一般在７００ｍｇ／ｋｇ以上，动物食用后，会对其生长，发育，繁殖产生不良的影响。张文举等利用热带假丝酵母和黑曲霉，在３０℃下静态复合固态发酵棉籽粕４８ｈ，棉粕中游离棉酚降低极显著（Ｐ＜０.０１），降解率达９１.６４％。棉籽粕在经过发酵脱毒的同时其营养成分也发生了变化，顾赛红通过黑曲霉单菌固态发酵棉籽粕，发现发酵后棉籽粕除粗蛋白质含量提升１０.９％外，氨基酸组成也发生改变，一些必需氨基酸如赖氨酸、蛋氨酸和苏氨酸分别提高了１２.７３％、２２.３９％和５２.００％，并且在体外消化吸收实验中发现，这些营养物质的消化率也明显提高。冯江鑫在利用枯草芽孢杆菌发酵的棉籽粕进行动物实验时，发现我国的黄羽肉鸡能够很好消化吸收棉粕发酵饲料，当发酵棉籽粕在饲料中的添加比例为５％时有最佳的饲料转化率和增重。

２.２.４　花生粕生物发酵饲料

花生粕蛋白质质量分数达４８％，相对于菜籽粕和棉籽粕其含抗营养因子较少，但花生粕蛋白质品质不佳，氨基酸组成不理想，并且在制油过程中，花生经过了热压榨处理后会导致许多蛋白质变性严重，影响其营养价值。任晓静利用植物乳杆菌结合蛋白酶和植酸酶对花生粕进行固态发酵，发酵后黄曲霉毒素Ｂ１的去除率为４４.６１％，植酸含量由１.３６％降低到０.２３％，大分子蛋白明显降解为多肽，多肽含量提高到１１.３６％，必需氨基酸的总量提高了１６.４３％，花生粕的品质得到了明显提高。李明华通过枯草芽孢杆菌和米曲酶固态发酵分解花生粕中大分子蛋白形成多肽，经过响应面优化后发现蛋白质水解度可达３８.３２％，克服了蛋白质变性问题，从而使得花生粕营养能够较易被动物吸收。

２.３　饼粕生物发酵饲料功能价值

诸多文献报道在利用生物发酵饲料饲喂动物时，都出现了良好的效果。饼粕生物发酵饲料功能具体可以归纳为以下几点：

（１）发酵过程中微生物分解了原料中淀粉、蛋白质等大分子物质，产生更多的单糖、游离氨基酸、多肽等更易吸收的小分子营养成分，提高动物消化吸收率。

（２）在微生物的代谢过程中产生了一些有机酸、益生元、维生素、激素等物质，促进了动物生长。

（３）利用乳酸菌、酵母菌等益生菌发酵生产的发酵饲料，被动物食用之后可以改善肠道的微生态平衡，提高动物的免疫力。

（４）饼粕饲料发酵后，脂肪分解产生具有芳香味物质，提高饲料适口性，进食量。

（５）饼粕中的抗营养因子可以有效减低，避免进食后的负面效应。

菌种和发酵工艺的选择与饲料发酵质量息息相关。农业部２０１４年２月实施的《饲料添加目录》（２０１３）中有３４种微生物可以添加，目前采用的发酵菌种主要有酵母菌、乳酸菌、霉菌、芽孢杆菌。采用的发酵工艺按照饲料发酵形式的不同大体可分为固态发酵和液态发酵。固态发酵指体系在没有或几乎没有自由水存在下，微生物在固态物质上生长的过程，过程中维持微生物活性需要的水主要为结合水或与固体基质结合的状态。固态发酵有着发酵量大，无需在严格无菌条件下，发酵设备简单，排污少等优点，在传统功能食品和酒类酿造方面得到了广泛应用。液态发酵物料交换充分，发酵均一度高，质量稳定，益生菌活性高，但是保质期短，不利于储存和长距离运输，并且设备投资较大，技术要求高，Ｍｉｓｓｏｔｅｎ等对液态发酵饲料在养猪行业使用做了全面介绍。我国在饼粕生物发酵饲料上采用固态发酵较为普遍。

３.１　发酵工艺技术

饼粕固态发酵可分为有氧发酵和无氧发酵两种工艺，固态有氧发酵在２０世纪８０～９０年代很流行，全国各地都有推广应用。随着发酵技术的不断发展，无氧发酵技术也在饲料中得到了广泛应用。有氧发酵的发酵速度快、周期短、物料转化率高，但耗损高；无氧发酵香味浓厚、诱食效果好、呼吸耗损小，但发酵周期长。固态厌氧发酵有较好的仿生效果，在我国较为成功的产品是袋装发酵饲料。农业部饲料工业中心的微生物发酵饲料课题组与一些公司合作研发了硅胶膜发酵袋，可以控制发酵气压，人工通过气孔排出的气味物质可以判断发酵情况，工艺简单，适合在广大农村推广。现在有些工厂采用两段式发酵，有效地结合了两种发酵工艺的优点。如上海源耀生物股份有限公司的勃乐蛋白是采用微生物发酵技术，通过两次发酵过程：一是枯草芽孢杆菌的好氧发酵过程（好氧发酵罐发酵６～１０ｈ）；二是乳酸菌和酵母菌的厌氧发酵过程（厌氧发酵罐发酵４８～６０ｈ）。饼粕饲料发酵完成后，为了保证饲料的保质期，一般采用低温气流干燥技术来降低饲料水分。

３.２　发酵过程控制技术

生物发酵过程是一个非线性的非常复杂的生物化学变化过程，发酵过程中营养物质、抗营养因子、温度、需氧量和ｐＨ 值等都在不断地变化。实现在线控制发酵过程，适时监控发酵条件，了解饲料成分变化显得十分重要。采用固态发酵方式发酵，相对于液态发酵物质分布更加不均匀，监控更加困难。

３.２.１　近红外光谱检测

近红外光谱快速检测技术为快速分析饲料成分及固态发酵过程状态的识别提供了依据。近红外光谱基于含氢基团振动光谱倍频和合频的吸收，利用化学计量学法处理光谱数据建立模型，可以快速准确地分析饲料中营养成分和抗营养因子含量。

在欧洲及日本等国家，已将一些近红外分析法列为标准法。江辉利用近红外和电子鼻技术对秸秆进行固态发酵检测的研究，通过对数据进行筛选处理后可以有效对发酵过程进行状态识别。Ｌｉ等利用近红外光纤探头，直接插入麦秸固态发酵培养基中，对培养基中的水分、生物量、纤维素酶进行在线分析，预测值与实际理化测量值相比预测性良好，可以适时监控发酵过程。

３.２.２　质谱仪分析

通过质谱仪对固态发酵所产生的尾气分析进行定性和定量分析，从而反馈发酵信息，是目前另一种监控方法。Ｗａｎｇ等通过过程质谱仪检测控制氧气输送率和氧气消耗率，进而研究氧含量对脱氮假单胞杆菌产生维生素Ｂ１２的影响。张鑫在甲醇诱导型毕赤酵母发酵过程中，将过程质谱仪与电子鼻结合起来，通过尾气数据监控菌体的生理代谢强度以及甲醇的残留量，从而实现了更加精确的控制补料速率。

３.２.３　新型发酵反应器

中科院过程工程研究所陈洪章等研制的新型态发酵反应器，由于该设备所具备的密封式、流动性等一系列特点，为发酵过程中某些重要参数的精确调控提供了可能。该课题初步研究认为，该设备除可控制脉动频率外，还可进行温度、湿度、光照Ｏ２和ＣＯ２浓度等参数的监控、从而为维持罐内Ｏ２和ＣＯ２以及呼吸熵稳定提供参考。

我国拥有庞大的农村养殖业人口和养殖基地，对饲料有着很大的需求量。虽然目前我国饲料年产量世界第一，但饲料行业资源依然短缺，人畜争粮的问题依旧存在。２０１４年第二届中国生物饲料科技大会中，田子罡等通过调查发酵饲料在西北、华北、华中地区的使用现状，表明生物发酵饲料深受养殖户的欢迎，使用发酵饲料后能够有效提高肉料比，减少动物腹泻，提高动物免疫力。自２００７年以来，生物饲料产业年均增幅达到２０％，２０１３年１２月首届中国生物饲料科技大会宣布生物饲料是中国饲料行业创新发展的重要方向，未来３年生物饲料将占到饲料行业总产值的１０％，未来５年将占到３０％。饼粕生物发酵饲料作为生物饲料的重要组成部分，在市场中的角色将会越来越重要。

我国生物发酵饲料虽然早已有应用，但在其产业发展中还存在一些亟待解决的问题，涉及到生产、技术、销售、管理及科研等方面，这些问题制约着生物发酵饲料产业的发展。

５.１　发酵杂菌污染问题

饼粕生物发酵饲料在养殖上需求量巨大，我国采用的发酵方式多为固态发酵，因而原料灭菌对于大批量生产来说成本较高。但如果消毒灭菌不彻底，在后期发酵的设备、输送系统等程序中很容易出现杂菌污染，导致发酵失败。敞开式发酵床生产量相对于发酵罐大很多，但使用敞开式发酵床进行发酵染菌风险更高。目前所使用的固态发酵反应器主要有静态浅盘式发酵罐、动态搅动式发酵罐和流体床式发酵床。

５.２　发酵过程中发酵不良

在饼粕生物发酵饲料固态发酵过程中发酵料不能像液态发酵那样具有均一性，因此会出现以下一些发酵不良的问题：

（１）发酵料发酵不均匀，局部菌种生长不良。

（２）发酵料内部易出现缺氧、温度过高现象，影响发酵效果。

（３）发酵料中的ｐＨ 值不易调控，一般发酵一段时间后培养基偏酸性。

５.３　发酵设备、工艺落后及技术人员不足

我国目前存在着许多小型饲料生产厂，他们对微生物知识和发酵工艺了解较少，发酵设备落后；有的厂家发酵设备全部暴露在浓缩饲料生产车间中，粉尘夹带杂菌产生污染；有的厂家没有专职的微生物培养、检验人员。这些因素都影响着生物发酵饲料的质量稳定及安全。

５.４　饼粕生物发酵饲料的科学研究不够深入

缺乏针对原料筛选评测、菌种复配等生产过程各环节的系统研究，对于发酵产品也缺乏统一、有效的品质成分分析检测法，各类饼粕发酵饲料的养殖应用研究不够深入。市场上现有各类饼粕发酵饲料用法用量随意性很强，差异很大，主要是因为缺乏使用有效的科学评判方法。此外发酵饼粕饲料的安全风险评估研究目前开展较少，对发酵原料、过程及产品中霉菌、毒素的数量变化及控制研究等很少涉及。

５.５　检测和监控的技术欠缺

饼粕生物发酵是一个复杂的生物化学过程，发酵过程中饲料化学成分会发生变化，还会引起发酵环境的变化。目前一些工厂对饼粕发酵饲料的检测手段单一，有些纯粹凭借气味判断产品质量和产品性能，这样很难保证饲料质量的稳定性。发酵过程中对参数进行控制可以有效保证发酵产品质量，但目前监控技术还不是很成熟，国内外对固态发酵过程参数的智能监控技术还急需探索。

我国是一个农业大国，畜牧养殖业占农业生产比重很大，因此人畜争粮矛盾日趋突出。饼粕生物发酵饲料充分利用杂粮、杂粕，生产优质的养殖饲料。发展饼粕生物发酵饲料产业，我国需要逐步制定完善的饼粕生物发酵饲料产业标准；通过政策引导和市场扶持，形成一批大的规模化生物发酵饲料企业；加强对饼粕生物发酵饲料的科研力量；建立和健全生物发酵饲料有效性、稳定性的检测体系；对市场进行细分，开发满足不同种类、不同生长阶段动物营养需求的饼粕生物发酵饲料，开发具有特定功能的不同类型生物发酵饲料。

无论在理论上还是实际应用中，饼粕生物发酵饲料都有着优良的品质，在饲料行业未来的发展中肯定有着重要的位置。未来随着生物发酵饲料产品广泛应用，养殖业抗生素、化学添加剂的使用量可有效降低，我国动物食品安全状况也将得到明显改观。是