生物饲料是指使用农业农村部《饲料原料目录》《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[1]。根据原料组成、菌种或酶制剂组成、原料干物质的主要营养特性，可将生物饲料分为发酵饲料、酶解饲料、菌酶协同发酵饲料和生物饲料添加剂4个主类、10个亚类、17个次亚类、50个小类和112个产品类别[2]。生物饲料可降低饲料中抗营养因子对动物产生的不利影响，提高饲料利用率，有效促进农副资源饲料化与高效利用，减少抗生素等药物添加剂的使用，提高动物生产性能，因此开发绿色、环保、高效的生物饲料对降低饲料成本、减排环保以及缓解大豆等蛋白质饲料供需矛盾具有重要意义。近年来生物饲料的开发与应用技术已成为饲料行业研究的热点，现将生物饲料的研究应用情况概述如下，供同行参考。

1、生物饲料的作用机理

1.1改善畜禽胃肠道微生态环境和生产环境

生物饲料含有大量的乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌、乳酸链球菌等多种有益菌，畜禽采食后有益菌群产生乳酸、乙酸等有机酸，降低消化道内pH值，还可以产生细菌素、乳酸链球菌肽、过氧化氢、溶菌酶等多种功能性物质，抑制沙门氏菌、绿脓杆菌、大肠杆菌等病原菌的生长，从而改善畜禽胃肠道微生态环境。饲喂生物发酵饲料可促进畜禽对饲料营养的消化、吸收和利用，有助于减少畜禽粪便中氮、磷的排放，还可抑制和清理腐败菌，减少氨、生物胺、粪臭素、硫化氢等有害物质的产生和排放，减少圈舍内污染物的含量，达到减少污染和净化环境的目的。陈玉龙等[3]研究发现，添加发酵豆粕替代普通豆粕可极显著降低(26.09%)保育猪舍内的氨气的体积分数，为保育猪的健康生长提供适宜的环境。史慧玲等[4]研究了不同益生菌复合添加对保育猪粪污中氮、磷排放的影响，发现植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌与酿酒酵母菌三菌复合饲喂可使保育仔猪粪便中氮、磷、粗纤维的表观消化率分别提高39.00%、71.46%、32.51%，饲料的消化率显著提高，粪便中氮、磷含量显著减少，从而降低畜禽粪便对环境的污染。

1.2提高畜禽机体的免疫功能

研究发现，饲料发酵后可有效提高饲料中有益微生物菌群的数量，使更多的有益微生物进入畜禽肠道形成竞争优势，迅速定植并成为优势菌群。如:乳酸菌可通过产生大量乳酸、乙酸降低肠道pH值，促进肠道绒毛的生长，扩大小肠的吸收面积，通过竞争性抑制作用并产生黏附物质，增强肠道屏障作用，限制致病菌在肠道黏膜上皮细胞的黏附和生长，从而减少肠道内有害菌的数量，维持肠道生态平衡，降低畜禽的腹泻率[5,7]。发酵饲料中的益生菌及代谢活性物质作为非特异性免疫调节因子，可以刺激畜禽肠道免疫器官发育，激活肠道的免疫机制，提高畜禽机体的细胞免疫和体液免疫能力，提高畜禽血液中免疫球蛋白的含量，及时消灭侵入体内的致病菌，提高畜禽对疾病的抵抗力，减少疾病的发生[8]。

1.3提高饲料利用率和畜禽的生产性能

饲料经发酵后可产生多种不饱和脂肪酸和芳香酸，具有特殊的芳香味和良好的适口性，可显著提高畜禽的采食量。同时生物饲料在畜禽体内代谢后可产生蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、植酸酶、B族维生素、氨基酸以及多种促生长因子，可促进畜禽的生长发育，提高畜禽对饲料的利用率[9]。另外生物发酵饲料可在畜禽的肠道内形成由致密性膜菌群组成的生物屏障，防止有害物质和废物的吸收。研究发现，生猪日粮中添加发酵饲料可提高仔猪、生长猪、育肥猪的日增重和采食量，降低料重比和发病率，提高养殖的经济效益[10,11];肉鸡日粮中添加混合菌种固态发酵的饼粕饲料可提高消化道(十二指肠、空肠、回肠和盲肠)中蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的活性，显著提高肉鸡的生长性能和屠宰性能，降低料重比[12,13];奶牛日粮中添加益生菌发酵饲料可提高泌乳奶牛的产奶量和饲料养分的表观消化率，改善乳品质[14]。

2、生物发酵饲料的研究与应用

2.1生产发酵饲料的菌种

发酵饲料菌种的优劣是保证发酵饲料营养价值和经济价值的关键因素，菌种需具有可分泌蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等消化酶，促进营养物质的消化吸收;产生维生素和菌体蛋白，提高饲料的营养价值;增强动物的免疫机能，提高抗病力等功效[15]。用于发酵饲料生产的菌种主要有乳酸菌、芽孢菌、酵母菌和部分霉菌。生产中使用的乳酸菌的发酵产物可使物料迅速酸化，抑制梭菌等有害菌的生长，分为同型乳酸菌、专性异型乳酸菌、兼性乳酸菌、双歧杆菌[16];使用的芽孢菌和酵母菌在发酵过程中可以消耗培养体系中的氧气，为乳酸菌生长创造厌氧环境，芽孢菌包括蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等[17];酵母菌包括热带假丝酵母、产朊假丝酵母、啤酒酵母、红酵母等[18];生产中使用的霉菌能产生丰富的酶类(如纤维素酶、淀粉酶、果胶酶、蛋白酶、植酸酶等)，可用廉价的粗蛋白原料作为发酵底物，生产高活性的蛋白饲料[19]。

2.2发酵饲料资源的开发与应用

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、亚麻籽饼粕等。饼粕类饲料原料均富含植物蛋白，但抗营养因子含量也较高，蛋白质和氨基酸消化利用率低，导致其在饲料中的添加量较低(一般低于8%)[20]。采用生物发酵技术可分解饼粕类饲料原料中的淀粉、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物质，提高畜禽消化吸收;在微生物代谢过程中可产生有机酸、益生元、维生素、激素等促进畜禽生长的物质;能有效去除饼粕中的抗营养因子，产生丰富的功能活性物质，提高饼粕的饲用价值。

2.2.1发酵豆粕

大豆粕是大豆经浸出制油后的副产物，营养丰富，但大豆含有胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素等多种抗营养因子，直接摄入会导致动物胰腺肿大、过敏反应、生长缓慢以及不良生理反应。发酵豆粕是豆粕经过生物发酵的产物，是目前研究最为深入的1种生物饲料，是以优质豆粕为主要原料，通过接种微生物发酵，显著降低豆粕中的抗营养因子，并产生益生菌、寡肽、谷氨酸、乳酸、维生素等活性物质。袁正武等[21]研究表明，枯草芽孢杆菌、酿酒酵母菌、乳酸菌的添加比例分别为0.3%、0.2%、0.1%，蛋白酶添加量为0.2%，菌种活化时间为0.5h，发酵的初始水分为38%，温度保持在30～42℃时，发酵豆粕的理化指标最优，其中小肽含量可达20%以上，乳酸含量可达3.5%以上，并且质量稳定。陈玉龙等[22]用发酵豆粕替代普通豆粕可显著降低保育猪的料重比和腹泻率(P<0.05)，极显著降低猪舍内的氨气浓度(P<0.01)。周玲玲等[23]研究高活性大豆异黄酮发酵豆粕对断奶仔猪生长发育、抗氧化功能和肝功能的影响表明，在断奶仔猪日粮中，以高活性大豆异黄酮发酵豆粕替代8%普通豆粕的饲喂效果最佳。史玉宁等[24]采用米曲霉、酿酒酵母混合发酵豆粕表明，在水分为45%，米曲霉、酿酒酵母接种量分别为0.5%、4%，同时添加0.1%酶制剂的条件下发酵效果最佳，发酵豆粕的粗蛋白质含量提高了21.27%。

2.2.2发酵菜籽饼粕

菜籽饼粕是1种高蛋白饲料，其粗蛋白含量为35%～40%、消化能10.46～12.55MJ/kg、钙0.61%、磷0.95%，还含有铁、铜、锰、硒等微量元素和多种维生素，但含有硫苷、植酸、单宁、芥子碱、皂素等抗营养因子，制约了其在饲料中的使用。菜籽饼粕发酵后可有效降低菜籽饼粕中的粗纤维、硫苷、异硫氰酸酯和植酸水平。邱良伟等[25]研究了植物乳杆菌和黑曲霉复合微生物固态发酵对菜籽粕脱毒效果及营养价值的影响，结果表明复合微生物固态发酵可显著降低菜籽粕中的抗营养因子含量，混和菌种发酵的效果优于单菌种发酵。发酵后菜籽粕的粗蛋白质含量提高6.57%，小肽含量提高88.76%，粗纤维含量降低11.31%，抗营养因子异硫氰酸酯含量降低64.00%，噁唑烷硫酮含量降低81.82%，硫苷含量降低75.16%，总氨基酸含量提高11.59%。

2.2.3发酵棉籽粕

棉籽粕在我国粕类饲料中的利用量仅次于豆粕，但因棉籽粕中含有游离棉酚，动物采食后会对生长、发育、繁殖产生不良影响，限制了其在畜禽饲粮中的大量使用。王晓玲等[26]利用枯草芽孢杆菌与酿酒酵母对棉籽粕进行混和菌种固态发酵，在30℃发酵48h后，游离棉酚去除率达48.5%，粗蛋白质含量增加19%，必需氨基酸含量增加28.4%。冯江鑫[27]利用枯草芽孢杆菌发酵的棉籽粕进行黄羽肉鸡饲养试验，发酵棉籽粕在饲料中的添加比例为5%消化吸收较好，可获得最佳的饲料转化率和日增重。魏尊[28]利用嗜酸乳杆菌发酵的棉籽粕进行蛋鸡饲养试验，结果表明发酵棉粕替代蛋鸡日粮中10%豆粕经济效益最佳，同时可获得较好的生产性能、蛋品质及血液生化指标。WangYW等[29]用发酵棉籽粕进行肉鸡饲养试验，结果在日粮中添加8%发酵棉籽粕可显著提高肉鸡的日增重、血清免疫水平和抗氧化水平、盲肠乳酸菌数量等。

2.2.4发酵花生饼粕

花生饼粕是花生仁经压榨、浸出油脂后的产品，营养价值较高，但极易受黄曲霉菌的污染而产生黄曲霉毒素，对畜禽的肝脏和生产性能影响很大。通过微生物发酵花生饼粕可有效降低黄曲霉毒素、抗原成分、胰蛋白酶抑制因子等有毒有害物质，同时在发酵过程中还可产生大量的益生菌、寡肽、乳酸及未知生长因子等有益成分，提高畜禽机体免疫力，抑制消化道疾病的发生，促进生长，提高成活率，还可改善饲料风味及品质，提高其在畜禽体内的消化吸收率[30]。

2.2.5发酵稻谷、小麦等加工副产物

我国糠麸产量巨大，糠麸含有丰富的矿物质，还有多种活性物质，直接利用消化吸收率较低，不仅造成资源浪费，还会对环境造成污染。小麦麸的粗蛋白、粗纤维含量较高，但吸水性较强，易霉变，易被呕吐毒素污染;米糠的粗蛋白、粗脂肪含量较高，但易发生霉败;黑麦麸、燕麦麸、高粱糠的粗纤维含量较高。糠麸类饲料经霉菌、酵母、乳酸菌、芽孢杆菌等微生物发酵后，可显著降低其中的抗营养因子含量，将无法利用和利用率低的成分分解为易消化的小分子物质，提高糠麸类饲料的蛋白质含量和消化率[31]。杨晋青等[32]利用发酵小麦麸进行仔猪饲养试验，结果发酵小麦麸替代仔猪日粮中9%普通小麦麸可显著提高仔猪的采食量、平均日增重，降低料重比、腹泻率和死淘率，有效改善仔猪的肤色。王伟伟等[33]用酵母菌(CGMCC2.119)发酵玉米加工副产物，结果在初始pH值为7.42、发酵时间60h、接种量7.93%时，发酵产物中酵母菌数达1.90亿个/g，发酵效果最佳。典姣姣等[34]利用黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌混合发酵喷浆玉米皮生产蛋白质饲料，结果当发酵初始条件为pH值6.0、含水量75%、接种量15%、发酵温度32℃、发酵时间72h时，可以提高发酵产物中粗蛋白含量(8.29%)。

2.2.6发酵非常规饲料资源

多数非常规饲料原料含有抗营养因子，且适口性差，通常较少使用，需要加工后才能利用。朱新强等[35]利用固态发酵豆渣、葡萄渣和苹果渣生产复合蛋白饲料，结果当发酵饲料的pH值为6.2，粗蛋白质、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量分别为11.25%、28.43%、24.68%，发酵效果最佳，可以显著提高饲料的饲用价值。罗文等[36]利用酿酒酵母、黑曲霉、里氏木霉混合发酵豆渣和苹果渣复合蛋白饲料，结果当发酵温度为30℃、含水量70%、接种量1%、发酵时间48h时，可以提高发酵产物中粗蛋白质含量。

3、生物发酵饲料存在的问题

3.1发酵设备和工艺落后

目前生产发酵饲料的厂家多为小型饲料厂，对微生物知识和发酵工艺了解较少，缺少专业人员和先进的发酵设备，生产条件和卫生管理差，饲料的安全生产存在极大隐患。

3.2发酵效果不稳定

用于发酵饲料生产的菌株性能不稳定，耐受性低，菌种的数量和活性在培养、保存、分装、发酵过程中均会受到影响，很难获得稳定的效果。菌种组合、发酵底物、生产条件等因素都会影响发酵饲料的质量。需要根据不同动物种类、不同生产水平等因素研发不同种类的微生物发酵饲料，明确每一类产品的使用对象和应用条件。

3.3缺少产品标准和检测监控技术

生物发酵饲料在发酵过程中会产生多种代谢产物，其主要成分及对畜禽的作用机理还有待深入研究，对微生物发酵饲料的品质很难有统一的鉴定标准。目前对发酵饲料的检测方法单一，多凭借气味、颜色、形态判断产品质量和性能，很难保证饲料质量的稳定性。发酵过程中对相关参数进行控制可以有效保证发酵产品质量，但目前这方面的监控技术还不成熟。

4、小结

生物饲料在畜禽养殖中进一步大范围应用，并作为抗生素和蛋白饲料的替代品，可以大大降低饲养动物的药源性疾病，改善动物整体健康状况，生产出无抗生素残留的优质畜禽产品，满足人们对绿色健康食品的迫切需求。随着相关研究的深入，生物饲料的生产及应用将更加规范、高效、安全，在饲料行业中具有广阔的发展前景。

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基金:“安全高效生物饲料的研制及产业化”贵州省科技计划项目(黔科合支撑[2016]2594号);“关岭牛繁殖生产关键技术示范与推广”贵州省科技计划项目(黔科合成果[2019]4217号);“贵州优质专用肉牛品种选育”贵州省农业领域重点项目(黔科合NY[2015]3002号);贵州省肉牛养殖工程技术研究中心建设项目(黔科合平台人才[2016]5201号);贵州省现代肉牛产业技术体系建设项目(GZCYTX-03)