【专家开讲啦】梁运祥：生物饲料的发展趋势

by新饲君

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梁运祥 教授

华中农业大学生命科学技术学院

华中农业大学教授、博士生导师，微生物农药国家工程研究中心主任。研究方向为微生物产品及发酵工艺学。湖北省真菌学会委员，生物工程杂志理事，武汉环保产业协会理事，安琪酵母股份有限公司独立董事。

专家开讲啦

生物饲料的发展趋势

众所周知，生物饲料是近年来的研究热点，行业内的每个人都很关注，下面就和大家共同探讨一下生物饲料未来的发展趋势。

第

1

则

-THE FIRST-

我们为什么要发展发酵饲料

01

人类发酵食品

发酵饲料源于人类发酵食品。拥有现代食品加工保藏技术之前，发酵差不多是人类食品加工、保藏的主导方式。

发酵食品是指人们利用有益微生物加工制造的一类食品。

第一类为谷物发酵制品如馒头、面包、酒、发酵米粉、甜面酱及米醋等食品；

第二类为豆类发酵制品如豆瓣酱、豆豉、酱油、腐乳等；

第三类为乳类发酵制品如酸牛奶和奶酪；

第四类为发酵果蔬如酸菜、泡菜、果醋、果酒等；

第五类为发酵肉制品如腌鱼、香肠等。因此，发酵食品在人类的生活中非常普遍。

02

发酵食品作用

①具有特殊风味及口感。比如奶酪、臭豆腐。

②有益人体健康。比如酸奶、酸菜。

③营养价值提高。比如米酒（发奶）、豆豉（肽与氨基酸）。

④促进食欲。比如酱油、食醋。⑤食物保存与保鲜。比如奶酪、泡菜。

03

发酵食品生产

发酵技术起源于自然发酵过程关注与利用。发酵食品是历史悠久食品加工技术，利用“天然食材”与“大自然中的好菌”进行发酵加工。事实上，无论是哪一个国家的发酵食物，制作原理基本上都差不多，主要是利用包括乳酸菌、酵母菌、醋酸菌、根霉菌、毛霉、米曲霉等微生物，把原料加以分解、代谢后，产生对身体有益的营养物质。

现代科学技术发展，推动了食品加工保藏技术的蓬勃发展和广泛应用，发酵食品及其发酵技术不再是主导地位。但发酵技术并没有停滞，一样在与时俱进。

04

熟食的作用——如果动物饲料全是熟食？

人猿相揖别，为何只有人类迈步走上了进化大道？这一切是怎样发生的？分子生物学研究表明，人与猿的基因有98%相同。这不到2%的差异竟造成人与猿的巨大差别。其中，1%为语言，1%为抽象思维。

人之所以能够进化成人，饮食结构、制备和行为方式的改变对于进化起到了关键的重要作用。人类的觅食和食物生产手段在自然界独一无二。学会用火、特别是用火来制备食物是人类有别于其他生物的特殊才能，也是人类从自然界区分出来的伟大推进器。这一行为对人类适应环境、体质进化、脑容量扩张和社会化等都具有重大的作用。学会用火与熟食是人类进化的一个根本原因。

早期的人类与猿猴没有太大的区别，其食物主要是植物的叶茎、果子与种子、贝壳、鱼类等，绝大部分时间处于饥饿的状态。之后人类具有了种植植物的能力，这时人类处于素食少荤、半饥半饱的状态。再之后，人类又学会了种植植物、养殖动物，处于素昏各半、食物充足的状态。

从整体的进化过程来看，人类之所以能够从队伍中脱颖而出，主要是因为熟食的作用，人类学会了使用火来加热食物，才获得了充足的能量和养分保障，所以人才有了更多的时间来做别的事情。

第

2

则

-THE SECOND-

饲料熟食化？

——能够解决养殖业面临问题？

2016年工业饲料总量达到2.9亿t，肉产量8,364万t，其中猪肉产量5,299万t，禽蛋产量3,095万t，牛奶产量3,602万t。肉蛋奶总量约1亿5千万t。饲料养殖业规模均为世界第一面临主要问题：生产成本高、安全问题突出、养殖污染严重。

成本问题主要是饲料转化率问题，饲料转化率有很大的提升空间；肠道健康问题是养殖业面临的一个大问题，肠道不健康饲养效率就上不去；污染问题和动物的消化吸收有关系。而熟食化似乎能解决上述问题！

第

3

则

-THE THIRD-

饲料能做到熟食化？

——成本与保鲜限制？

01

现代饲料加工

我们为什么要去加工饲料？

①为了更加全面、平衡的营养，各种饲料原料通过加工变成动物所需要的各种营养。

②饲料进行粉化后，有助于动物消化吸收。③适度熟化（加热、膨化等），令饲料一定程度的熟化。

④药化，进行疾病预防。

⑤通过加工方式提高饲料的适口性。

⑥防霉抗氧化，保证饲料在储存过程中不变质。

⑦酸化，提高饲料消化率，促健康，促消化。

⑧酶化，通过添加酶制剂促饲料消化。

⑨菌化，通过加益生菌促进肠道健康。

⑩防分散，将饲料制粒。以上这些是现代饲料加工要实现的作用。

02

发酵饲料

发酵饲料的优点：

● 加工能耗低

水+发酵热+生物侵蚀=机械粉碎+膨化+高温熟化。

● 减少添加剂使用

现在的饲料加工都是在“做加法”，所用的添加剂越来越多，可能会有上百种添加的物质。而发酵饲料则可以大量的减少添加剂的使用，因为发酵产生维生素、有机酸、分解酶等物质。

● 减少矿物质添加

发酵产生酸、肽、氨基酸可以螯合矿物质，能提高矿物质利用率。因为目前饲料中添加的矿物质真正能被动物吸收利用的只有10%左右，其余的都排放到环境中了。而发酵饲料可以提高矿物质的利用率，添加量能至少减少一半。

● 减少抗生素和药物添加

发酵能产生益生菌和代谢产物，促进健康肠道。

● 提高饲料利用率

发酵实际上是预消化的过程，只要配方合理，发酵的过程会对饲料进行提前消化，减少动物消化过程中能量的损耗。

●扩大饲料范围和实现饲料定向转化

提高非常规饲料的利用率，比如酵母浸出物替代血浆蛋白、秸秆高值饲料化、羽毛生物肽化。

发酵饲料提供了出路！

发酵饲料提供了当今饲料养殖业所面临的问题的正确解决方案。今后行业发展的主要推动力量就是以发酵技术为主的生物技术。

● 国外经验

国外从20世纪80年代中期开始使用发酵过的湿饲料，现在已经被广泛应用。早期的做法主要是通过微生物发酵使一些工农业下脚料(废渣、废水、高纤维素、杂粕类等)得到充分利用，扩大饲料资源后期逐渐开始发酵饲料原料(玉米、大豆等)然后进行配合使用。与发酵单一原料相比，现阶段比较普遍的做法是将全价料直接进行发酵然后直接饲喂，效果较好。如今，荷兰至少占50%的猪都使用微生态发酵饲料,丹麦有30%以上的母猪使用发酵饲料，70%以上的母猪在泌乳期也使用。欧盟国家，主要发酵要倾向于发酵全价料和饲料的主要成分发酵。

● 中国现状

如今，中国的发酵饲料产业也得到了较大的发展。①发酵豆粕。华中农业大学、北京金泰得、武汉邦之德、上海渔机所等推动发酵豆粕产业化，超能100万t左右，技术产品成熟，为行业广泛接受。②发酵酒糟：湖北高生生物、四川盛和、武汉路德等企业在做，产能超过30万t。③发酵麦麸：产能5~10万t。④发酵米糠：产能5~10万t。⑤发酵木薯渣：产能3~5万t。⑥酵母培养物：产能2~3万t。⑦发酵全价料：产能3~5万t，北京维嘉公司等。⑧发酵料+微生态制剂：基本无抗养殖，年出栏20万头，超过5年，海南大牧人集团。

发酵饲料关键技术

①菌种及其组合。首先，要使用安全的菌种；其次，想要做好发酵饲料，取得良好的养殖效果，一般要使用组合菌种来发酵。②发酵菌株与原料的匹配性。发酵的目的是多种多样的，所以发酵的菌株和原料一定要具有匹配性。③原料配伍。发酵的原料就是微生物的食物，如果用单一的原来发酵，微生物可能就会长不好，因此需要配合微生物需要的养分，发酵才能更快，效果更好。④发酵工艺。选择适合的工艺很重要，发酵目的需要和发酵工艺相匹配。⑤发酵条件（水分、温度、pH、溶氧等）。⑥发酵装备与智能化。这是发酵饲料走向生产实践最主要的障碍。发酵菌种

● 发酵菌种

国家允许使用的微生物菌种。地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、两歧双歧杆菌、粪肠球菌、屎肠球菌、乳酸肠球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、乳酸乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌、产朊假丝酵母、酿酒酵母、沼泽红假单胞菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌、嗜热链球菌、罗伊氏乳杆菌、动物双歧杆菌、黑曲霉、米曲霉、迟缓芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、纤维二糖乳杆菌、发酵乳杆菌、保加利亚乳杆菌、产丙酸丙酸杆菌、布氏乳杆菌、副干酪乳杆菌、凝结芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌。

● 发酵工艺

发酵工艺分为液体发酵和固体发酵。①液体发酵工艺：欧洲等地区普遍使用，投资相对较大，但自动化程度高，产品稳定。②固体发酵工艺：是中国的特色与传统，能耗低，投资相对较小，但生产控制有难度，相对液体发酵，在发酵饲料上更有优势。中国如果能把固态发酵做好，在国际发酵产业中也会很有竞争力。

发酵饲料突出问题

●发酵程度与有效能量损失

发酵一定会伴随着产热，伴随着能量的损失，所以发酵究竟到什么程度比较合适，是否存在有效能量的损失，一般不太容易把握。

●发酵产品评价与标准

如何评判发酵饲料的好坏，现在都是通过养殖效果来体现的。但是从商品的生产要求来说，这个评判标准是不太适合的。我认为，可以以熟化的程度来作为一项评判标准。其他的指标（比如含菌量和代谢产物等）也可以作为辅助的指标。可以用这些指标来做一个科学的、可监测的评价标准，推动发酵饲料的发展。

●发酵装备的自动化与管道的物料残留与霉变

发酵饲料装备自动化程度和管道的防霉都是大家比较关注的问题，这些工程方面的问题也是产业发展的一大障碍。

发酵饲料类型

● 蛋白发酵饲料

蛋白饲料发酵酶解技术：通过发酵酶解方法消除各种抗营养因子、破除植物类蛋白细胞壁、将大分子蛋白降解为小分子蛋白。如发酵豆粕、发酵棉菜粕、发酵血粉、发酵羽毛粉、其他发酵蛋白。

● 能量发酵饲料

能量饲料发酵技术：利用精心选育配比的菌种将能量饲料发酵，提高饲料适口性和能量利用率，消除各种毒素对动物的影响。如发酵玉米、发酵麦麸、发酵小麦、发酵米糠、其他能量发酵饲料。

● 矿物质发酵饲料

以蛋白饲料和能量饲料的发酵产物螯合矿物质或发生元素的取代作用。如有机钙发酵饲料、有机硒发酵饲料。

● 功能性发酵饲料

酵母培养物饲料、多糖发酵饲料、益生菌发酵饲料、其他发酵饲料、秸秆发酵饲料、木薯渣发酵饲料等。

● 秸秆发酵饲料

中国农作物秸秆的产生量约为9亿t/年，占全球的1/3。缺乏有效利用途径，处置被动，低效；秸秆焚烧屡禁不绝，随意堆放损坏村容村貌。成为严重的社会问题。秸秆的饲料化利用有很多积极的意义：促进我国草食动物产业发展，突破草场有限、优质草料供应不足自然条件与资源对我国草食动物行业的限制；解决北方草食动物饲料冬季季节性短缺；秸秆过腹后还田，增加秸秆的改土效果；提高农民收入的一种途径；提供秸秆更好的出路。

图1 秸秆资源化利用方向

由于秸秆很坚硬、不易消化，很难作为饲料原料使用，也很难被微生物利用。因此采用秸秆作为饲料使用的资源化利用，可以采用如下途径：①非生物手段进行预处理，使其结构发生变化。②建立高校的酶解体系，保证纤维素和半纤维素的高效酶解。③发酵微生物的筛选，保证六碳糖和五碳糖的高效利用。因此，秸秆的利用是一系列生物学、工艺学和工程学的问题。

秸秆的饲料化利用目前已经取得了很好的进展。①从田间收获后，通过低成本、易操作的氨预处理后，秸秆糖的释放率大大提高。每克秸秆酶解后还原糖释放量由0.2g提高到0.5g以上，相当于粮食原料的70%~75%。②经过厌氧发酵后，则变成青贮饲料。1t玉米秸秆可以转化为与3t青贮饲料价值相当的优质草料。③多菌种混合发酵，发酵周期5~6d，饲料蛋白质含量提高到15%以上，养分指达到优质牧草的70%左右。

图2 秸秆饲料化路线

因此，从秸秆发酵饲料的进展可以看出发酵饲料还有很多“成长空间”！

第

4

则

-THE FOURTH-

生物饲料催生产业升级

发酵饲料将如何改变饲料养殖业？如今饲料养殖行业传统的模式为，饲料加工企业采购饲料原料加工成饲料，饲料在卖给养殖场，由此而产生的二次运输、加工、销售、包装、损耗、利润等增加养殖成本500~1,000元/t。而现代的模式为，饲料加工的场地由饲料厂转移到养殖场，一次运输、生物加工、减少销售、包装、损耗、能耗、添加剂等将使饲料成本下降300~500元/t。

以上是我和大家交流的内容，发酵饲料的前景十分光明，希望大家能共同探索、共同实践，共同开拓中国饲料养殖业的发展。

来源：新饲料根据2017第二届中国畜牧生物科技大会梁运祥老师讲稿整理。

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