发酵饲料生产工艺控制要点分析

赖水明

（1.福建傲农生物科技集团股份有限公司，福建 漳州 363000；2.福建省生猪营养与饲料重点实验室，福建 漳州 363000）

发酵饲料一直以来都是国内外研究的热点课题，其在解决饲料资源短缺、降低环境污染、畜食品安全等问题都具有广阔的前景，特别是即将到来2020年饲料禁抗时代，又将发酵饲料的研究与开发推上了新浪潮。发酵饲料在国外工业化生产时间比较早、技术相对成熟，主要以液态发酵或酶解技术为主，我国发酵饲料的生产以固态发酵工艺为主，固体发酵对设备及技术要求比较低，比较符合当前的形式[1]。

发酵饲料又分单一原料发酵与复合原料发酵，其中单一原料发酵中的豆粕发酵是目前最为成熟的饲料发酵技术，不仅工艺技术比较成熟，而且行业里评价指标也比较统一，利于生产质量的监控[2]。由于复合原料发酵底物原料多，成分比较复杂，复合原料发酵目前并未形成比较合理的评估体系，很多评价指标都是参考发酵豆粕而来。复合原料发酵饲料生产一般不进行烘干处理，不仅降低了能耗成本，而且保存了发酵料中的活性物质，提高的发酵料饲喂的保健效果。目前我国固体发酵饲料生产普遍存在专业技术人员缺乏、生产设备落后、技术水平不完善、评价方法不足等问题，本文就发酵饲料生产工艺控制要点控制进行阐述与分析。

1 发酵设备

我国发酵饲料的生产以固态发酵工艺为主，发酵工艺大多采用传统的堆放式发酵方法，常见的发酵方式有池子发酵、槽式发酵、带式发酵、箱式发酵，这些生产设备适合大规模生产发酵饲料。这些设备由于设备大，死角多，发酵过程中无法避免要与外界接触，局部发霉的现象无法避免，产品的稳定性相对较差。此类设备发酵关键是在发酵前做好冲洗消毒的工作，发酵过程中尽量减少物料与外界环境接触，减少污染几率，发酵成熟的物料尽快进行烘干处理，这样才能保证产品的稳定性[3]。

发酵饲料还存在比较简易的发酵方式，如吨袋发酵、发酵桶发酵、塑料袋发酵、呼吸袋发酵等。这些发酵方式设备投入小，污染容易控制，密封情况下能够长期保存。此类发酵方式由于发酵单元较小，蓄热能力较差，在环境温度比较低的情况下需要在保温房进行发酵，不然发酵很难进行。呼吸袋技术是近年来兴起的一种发酵技术，该技术的核心在于发酵产生的气体可以通过一个单项透气阀排到袋子外面，当袋内压力过大时可以通过平衡阀排到外界，不至于破袋。由于平衡模是单向的，只有压力超过临界值时才会开启，外界的气体始终没有机会进入发酵袋中，彻底解决了固体发酵杂菌污染难以控制的技术难题[4]。

2 发酵菌种

目前应用于生产发酵饲料的菌株主要有乳酸菌、芽孢菌、酵母菌，其中应用于发酵饲料中最为常见的有植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、粪肠球菌、屎肠球菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母、双歧杆菌等。发酵饲料多以复合菌发酵为主，即好氧菌与厌氧菌的协同发酵，发酵前期通过酵母菌或芽孢杆菌消耗原料中的氧气，在氧气消耗完后厌氧乳酸菌进行繁殖与代谢，整体发酵还是以厌氧发酵起主导作用，这大大降低了有害好氧菌污染的可能性，使得发酵饲料更为安全。

发酵饲料菌种自身的安全性是亟需引起重视的问题，这不仅关系到动物的福利，还关乎人类的健康。菌种的选择应该遵循以下几个原则：不存在潜在的致病性；菌种本身不产生有毒有害物质；菌种的使用不会破坏内外界生态平衡的稳定；不会携带或转移耐药基因[5]。在众多菌种中，厌氧菌中乳酸杆菌类与双歧杆菌类是机理研究最为深入、安全性也最高的菌株，但因其生产加工比较困难，且保质期也比较短，未能得到很好的推广使用。除了安全性，发酵剂中菌种的稳定性也是需要重点关注的问题，因为随着时间的延长，菌种的活力及活菌数都会对应的降低，所以对发酵剂的保存显得非常重要，尽量选择阴凉或者冷藏的方式保存，或者是尽量减少库存量，做到先进先出，必要时对其进行对应的活菌检测[6]。

3 底物原料

发酵饲料在选择底物原料时，需要兼顾动物营养与微生物营养两个方面，既要考虑能量、氨基酸、维生素、微量元素等，又要考虑微生物增殖所需要的含水量、碳氮比、酸碱度、可利用碳水化合物等，另外出于生产或者应用方面考虑，还需要注意物料发酵后的松散性、颗粒度等[7]。最常见的发酵饲料主要包括木薯渣、秸秆加工饲料、饼粕类饲料、动物下脚料、酱醋渣、果渣、酒糟、青饲料、米糠、统糠等。有些原料本身饲用价值低，或者含有某些有毒物质，通过微生物发酵处理可以提高劣质原料的饲用价值，减少资源的浪费。

微生物生长代谢都有其适合的C/N，使用劣质原料进行发酵时必须加入一些能量饲料，如玉米粉、木薯粉、麸皮等，以玉米粉为例，添加量＞10%为宜。考虑到发酵后物料的黏性增加的问题，所以在底物原料选择与使用比例方面要格外注意，如玉米粉、木薯粉、次粉等物质淀粉含量高，添加量过高会增加黏性，建议添加量为10%～40%，又如豆粕、花生粕、大米蛋白粉等高蛋白质含量的物质，发酵后小肽含量增加，使得物料黏性增加。

4 发酵工艺控制

4.1 菌种活化

菌种活化就是将发酵菌粉投入温糖水中复苏的过程，使用的糖类包括葡萄糖、蔗糖、糖蜜等，糖水中含糖量为1%～2%、活化温度在30～40 ℃、活化时间在2～12 h为宜。发酵菌种是否需要活化取决于发酵的菌种及发酵物料组成，当菌种活性低或者原料底物比较差时，活化后的菌种接种后能够迅速进行占位增殖，从而抑制物料中的杂菌生长。菌种除了活化之外，有些厂家或者养殖户还会对菌种进行扩培，主要是在活化菌种时不仅加入糖类碳源，而且还加入一些氮源，目的是降低菌种的成本。其实菌种随意扩培是非常危险的，易造成杂菌污染，甚至被大肠杆菌、沙门氏菌等致病菌污染。发酵剂菌种并不是纯菌种，里面或多或少会夹带一些杂菌，扩培过程中也容易被环境中的杂菌污染，另外扩培后菌种中各菌的比例将被改变，最终影响发酵饲料的质量。因此，条件允许时进行菌种活化是非常有必要的，但是危险的菌种扩培工艺是不可取的。

4.2 发酵水分

发酵的水分是发酵饲料至关重要的因素之一，固体发酵饲料水分含量跨度比较大，水分太高或者太低都不利于发酵，一般在30%～60%[8]。水分的设定与菌种组成、物料组成、生产工艺等因素有关系，以乳酸菌为主的发酵容易发酵比较湿的物料，因为物料中存留的氧气少，比较适合乳酸菌厌氧发酵；以芽孢杆菌或者酵母菌为主的发酵，物料水分低，物料间隙中存留的氧气多，适合好氧发酵。发酵水分的选择与发酵原料组成关系也是比较大的，有些原料比较差或者吸水性比较大，都需要在较高的含水量下进行发酵，水能够溶解物料中的营养物质，使得微生物容易吸收与利用其中的营养物质进行增殖；在发酵某些高蛋白的物料，可以通过减少物料水分的方式来降低发酵程度，从而降低发酵料的黏度，便于烘干或者拌料使用。

4.3 粉碎细度

发酵原料是否需要粉碎并没有严格的要求，根据不同的情况而定，发酵单一原料，如豆粕发酵前并不做粉碎处理，烘干后再根据不同的要求进行粉碎处理，而复合原料发酵饲料大多时候是不进行烘干的，直接拌料使用，所以在发酵前都根据饲喂对象进行不同的粒度的粉碎处理。就微生物发酵而言，对原料进行粉碎处理是非常有意义的。对物料进行粉碎能够增加物料表面积，促进营养物质溶解，有利于微生物的增殖及物料的降解。粉碎后的物料之间的间隙少，存留的氧气比较少，有利于缩短好氧发酵时间，促进厌氧乳酸菌尽快进入生长状态，抑制原料中杂菌的生长。粉碎的物料直接拌料使用，更容易被畜禽消化吸收。

4.4 发酵pH

微生物生长都有其适宜pH，比如枯草芽孢杆菌适宜生长pH 为6.0～7.5，酿酒酵母适宜生长pH为5.0～6.5，嗜酸乳杆菌的最适pH 为5.5～6.0[9]。不同菌株对酸碱的耐受程度也不一样，枯草芽孢杆菌在pH＜5.0 的情况下基本不生长，嗜酸乳杆菌在pH＜4.0 的情况下仍能生长。综上所述复合菌发酵饲料对起始pH 的设置比较关键，一般起始pH 为6.0～7.5 是比较合理的。在发酵物料中如果大比例使用熟麦皮、DDGS、喷浆玉米胚芽粕等比较酸的物料时，应该在底物配方中添加小苏打0.5%～2%或者轻质碳酸钙中和部分的酸，使得起始发酵pH不至于太低，保证耐酸性差的菌的发酵不受影响。

4.5 接种量

液体发酵的接种量是指移入种子液的体积和培养液体积的比例，固体发酵接种量如果单纯的用体积或者质量比来表示接种量不太恰当，按照接种后底物原料中活菌的数量级更为合适。接种量的多少与诸多因素相关，比如菌种、底物原料的杂菌数、底物营养、发酵水分等。一般来说，芽孢杆菌、酵母菌生长繁殖快，乳酸菌生长增殖慢，所以乳酸菌要求接种量大些。发酵饲料选择生料发酵的比较多，如果原料中的杂菌比较多，而接种量又相对比较低的话，益生菌接种后就很难达到菌群优势，从而不能抑制原料杂菌生长。常规原料中杂菌含量一般＜105cfu·g-1，所以发酵前要求接种量＞106cfu·g-1为宜，或者根据原料的实际情况进行适当的调整[10]。

4.6 发酵温度

菌株生长必须在适合的温度才具有生长增殖的活性，不同菌株对应的生长温度不一样，对温度的耐受范围也不一样。一般酵母菌、霉菌能够在低温条件下生长，发酵温度＞25 ℃就能够生长，而细菌一般要＞30 ℃才具有生长的活性[11]。菌株繁殖周期与温度也是息息相关的，温度越高，繁殖的速度就越快，生长周期也就越短，所以发酵时间的长短与环境温度有关。在环境温度比较低的情况下，发酵饲料发酵需要一个起始的温度，一般可以通过使用热水混合物料来提高物料的起始温度；在高温的夏天，尽量缩小发酵单元，不宜大量堆积，便于散热，不至于物料发酵过度。好氧菌通过好氧发酵是产热的，而厌氧菌发酵产热就比较少，所以选择厌氧菌发酵的时候更应该关注发酵的温度，当环境温度达不到发酵要求的时候需要建设保温房进行发酵，这有利于保证发酵质量的稳定。

5 评价指标

发酵饲料产品比较多，发酵目的也不尽相同，暂时并没有统一的评价指标，比较常见的指标有pH、酸溶蛋白、总酸、活菌数、大肠杆菌、沙门氏菌、霉菌毒素等[12]。复合菌发酵饲料活菌量检测包括芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌的含量检测。活菌数受储存时间的影响比较大，储存时间越长，活菌数就越低，但是死菌体仍然具有益生功效，对发酵饲料的饲喂效果不会造成太大的影响。活菌量的检测最好是在发酵成熟10 d内进行检测为宜，这样检测的结果才能反应发酵效果，从而指导发酵工艺的调整。除发酵产品监测外，其实原料的质量监测也是非常必要的，尽量要选择新鲜、无霉变的饲料进行发酵，再者还需要对原料的总菌数、大肠杆菌、沙门氏菌、霉菌毒素等微生物指标进行检测，这样发酵饲料的质量与稳定性才有保障。

目前大多数厂家都不具备这些指标的检测条件，所以非常不利于发酵饲料质量的监测。在这些指标中，pH 检测对设备及技术要求比较低，而且pH 的变化能够比价直观反应发酵的水平，即发酵的进程及产品的稳定性。发酵pH 检测应该落实到每一批发酵料，这样才能保证产品质量的稳定性，另外，对其他指标的定期抽样进行检测也是非常必要的，这样对发酵产品质量有个清楚的认识。

6 小 结

发酵饲料生产是一项系统工程，与菌种、配方、工艺、质量检测都密切相关，应该合理利用好现有的技术资源和先进理念，不断优化与升级各个生产环节，做好过程的监控及产品的监测，这是生产高效稳定的生物饲料的关键。发酵饲料评价方法的开发是一项非常重要的工作，需要结合先进的技术与设备，寻找一些新的指正指标来评估发酵饲料。近年来，随着微生物测序技术的成熟，微生物组学的研究有了较大的进展，这对发酵饲料的发展具有重大的意义。