發酵飼料生產工藝控制要點分析實戰操作技術，以及棉菜籽餅脫毒變身優質飼料替代豆粕操作新技術
摘要：發酵飼料在解決飼料資源短缺、降低環境汙染、畜食品安全等問題上具有廣泛的應用前景。文章主要對發酵飼料中菌種、配方、工藝、評價指標等方面進行闡述，並對其關鍵技術原理進行分析。
發酵飼料一直以來都是國內外研究的熱點課題，其在解決飼料資源短缺、降低環境汙染、畜食品安全等問題都具有廣闊的前景，特別是即將到來2020年飼料禁抗時代，又將發酵飼料的研究與開發推上了新浪潮。發酵飼料在國外工業化生產時間比較早、技術相對成熟，主要以液態發酵或酶解技術為主，我國發酵飼料的生產以固態發酵工藝為主，固體發酵對裝置及技術要求比較低，比較符合當前的形式。
發酵飼料又分單一原料發酵與複合原料發酵，其中單一原料發酵中的豆粕發酵是目前最為成熟的飼料發酵技術，不僅工藝技術比較成熟，而且行業裡評價指標也比較統一，利於生產質量的監控。由於複合原料發酵底物原料多，成分比較複雜，複合原料發酵目前並未形成比較合理的評估體系，很多評價指標都是參考發酵豆粕而來。複合原料發酵飼料生產一般不進行烘乾處理，不僅降低了能耗成本，而且儲存了發酵料中的活性物質，提高的發酵料飼餵的保健效果。目前我國固體發酵飼料生產普遍存在專業技術人員缺乏、生產裝置落後、技術水平不完善、評價方法不足等問題，本文就發酵飼料生產工藝控制要點控制進行闡述與分析。
1、發酵裝置
我國發酵飼料的生產以固態發酵工藝為主，發酵工藝大多采用傳統的堆放式發酵方法，常見的發酵方式有池子發酵、槽式發酵、帶式發酵、箱式發酵，這些生產裝置適合大規模生產發酵飼料。這些裝置由於裝置大，死角多，發酵過程中無法避免要與外界接觸，局部發黴的現象無法避免，產品的穩定性相對較差。此類裝置發酵關鍵是在發酵前做好沖洗消毒的工作，發酵過程中儘量減少物料與外界環境接觸，減少汙染機率，發酵成熟的物料儘快進行烘乾處理，這樣才能保證產品的穩定性。
發酵飼料還存在比較簡易的發酵方式，如噸袋發酵、發酵桶發酵、塑膠袋發酵、呼吸袋發酵等。這些發酵方式裝置投入小，汙染容易控制，密封情況下能夠長期儲存。此類發酵方式由於發酵單元較小，蓄熱能力較差，在環境溫度比較低的情況下需要在保溫房進行發酵，不然發酵很難進行。呼吸袋技術是近年來興起的一種發酵技術，該技術的核心在於發酵產生的氣體可以透過一個單項透氣閥排到袋子外面，當袋內壓力過大時可以透過平衡閥排到外界，不至於破袋。由於平衡模是單向的，只有壓力超過臨界值時才會開啟，外界的氣體始終沒有機會進入發酵袋中，徹底解決了固體發酵雜菌汙染難以控制的技術難題。
2、發酵菌種
目前應用於生產發酵飼料的菌株主要有乳酸菌、芽孢菌、酵母菌，其中應用於發酵飼料中最為常見的有植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、糞腸球菌、屎腸球菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、釀酒酵母、雙歧桿菌等。發酵飼料多以複合菌發酵為主，即好氧菌與厭氧菌的協同發酵，發酵前期透過酵母菌或芽孢桿菌消耗原料中的氧氣，在氧氣消耗完後厭氧乳酸菌進行繁殖與代謝，整體發酵還是以厭氧發酵起主導作用，這大大降低了有害好氧菌汙染的可能性，使得發酵飼料更為安全。
發酵飼料菌種自身的安全性是亟需引起重視的問題，這不僅關係到動物的福利，還關乎人類的健康。菌種的選擇應該遵循以下幾個原則：不存在潛在的致病性；菌種本身不產生有毒有害物質；菌種的使用不會破壞內外界生態平衡的穩定；不會攜帶或轉移耐藥基因。在眾多菌種中，厭氧菌中乳酸桿菌類與雙歧桿菌類是機理研究最為深入、安全性也最高的菌株，但因其生產加工比較困難，且保質期也比較短，未能得到很好的推廣使用。除了安全性，發酵劑中菌種的穩定性也是需要重點關注的問題，因為隨著時間的延長，菌種的活力及活菌數都會對應的降低，所以對發酵劑的儲存顯得非常重要，儘量選擇陰涼或者冷藏的方式儲存，或者是儘量減少庫存量，做到先進先出，必要時對其進行對應的活菌檢測。
3、底物原料
發酵飼料在選擇底物原料時，需要兼顧動物營養與微生物營養兩個方面，既要考慮能量、氨基酸、維生素、微量元素等，又要考慮微生物增殖所需要的含水量、碳氮比、酸鹼度、可利用碳水化合物等，另外出於生產或者應用方面考慮，還需要注意物料發酵後的鬆散性、顆粒度等。最常見的發酵飼料主要包括木薯渣、秸稈加工飼料、餅粕類飼料、動物下腳料、醬醋渣、果渣、酒糟、青飼料、米糠、統糠等。有些原料本身飼用價值低，或者含有某些有毒物質，透過微生物發酵處理可以提高劣質原料的飼用價值，減少資源的浪費。
微生物生長代謝都有其適合的C/N，使用劣質原料進行發酵時必須加入一些能量飼料，如玉米粉、木薯粉、麩皮等，以玉米粉為例，新增量>10%為宜。考慮到發酵後物料的黏性增加的問題，所以在底物原料選擇與使用比例方面要格外注意，如玉米粉、木薯粉、次粉等物質澱粉含量高，新增量過高會增加黏性，建議新增量為10%~40%，又如豆粕、花生粕、大米蛋白粉等高蛋白質含量的物質，發酵後小肽含量增加，使得物料黏性增加。
4、發酵工藝控制
4.1 菌種活化
菌種活化就是將發酵菌粉投入溫糖水中復甦的過程，使用的糖類包括葡萄糖、蔗糖、糖蜜等，糖水中含糖量為1%~2%、活化溫度在30~40℃、活化時間在2~12 h為宜。發酵菌種是否需要活化取決於發酵的菌種及發酵物料組成，當菌種活性低或者原料底物比較差時，活化後的菌種接種後能夠迅速進行佔位增殖，從而抑制物料中的雜菌生長。菌種除了活化之外，有些廠家或者養殖戶還會對菌種進行擴培，主要是在活化菌種時不僅加入糖類碳源，而且還加入一些氮源，目的是降低菌種的成本。其實菌種隨意擴培是非常危險的，易造成雜菌汙染，甚至被大腸桿菌、沙門氏菌等致病菌汙染。發酵劑菌種並不是純菌種，裡面或多或少會夾帶一些雜菌，擴培過程中也容易被環境中的雜菌汙染，另外擴培後菌種中各菌的比例將被改變，最終影響發酵飼料的質量。因此，條件允許時進行菌種活化是非常有必要的，但是危險的菌種擴培工藝是不可取的。
4.2 發酵水分
發酵的水分是發酵飼料至關重要的因素之一，固體發酵飼料水分含量跨度比較大，水分太高或者太低都不利於發酵，一般在30%~60%。水分的設定與菌種組成、物料組成、生產工藝等因素有關係，以乳酸菌為主的發酵容易發酵比較溼的物料，因為物料中存留的氧氣少，比較適合乳酸菌厭氧發酵；以芽孢桿菌或者酵母菌為主的發酵，物料水分低，物料間隙中存留的氧氣多，適合好氧發酵。發酵水分的選擇與發酵原料組成關係也是比較大的，有些原料比較差或者吸水性比較大，都需要在較高的含水量下進行發酵，水能夠溶解物料中的營養物質，使得微生物容易吸收與利用其中的營養物質進行增殖；在發酵某些高蛋白的物料，可以透過減少物料水分的方式來降低發酵程度，從而降低發酵料的黏度，便於烘乾或者拌料使用。
4.3 粉碎細度
發酵原料是否需要粉碎並沒有嚴格的要求，根據不同的情況而定，發酵單一原料，如豆粕發酵前並不做粉碎處理，烘乾後再根據不同的要求進行粉碎處理，而複合原料發酵飼料大多時候是不進行烘乾的，直接拌料使用，所以在發酵前都根據飼餵物件進行不同的粒度的粉碎處理。就微生物發酵而言，對原料進行粉碎處理是非常有意義的。對物料進行粉碎能夠增加物料表面積，促進營養物質溶解，有利於微生物的增殖及物料的降解。粉碎後的物料之間的間隙少，存留的氧氣比較少，有利於縮短好氧發酵時間，促進厭氧乳酸菌儘快進入生長狀態，抑制原料中雜菌的生長。粉碎的物料直接拌料使用，更容易被畜禽消化吸收。
4.4 發酵pH
微生物生長都有其適宜pH，比如枯草芽孢桿菌適宜生長pH為6.0~7.5，釀酒酵母適宜生長pH為5.0~6.5，嗜酸乳桿菌的最適pH為5.5~6.0。不同菌株對酸鹼的耐受程度也不一樣，枯草芽孢桿菌在pH<5.0的情況下基本不生長，嗜酸乳桿菌在pH<4.0的情況下仍能生長。綜上所述複合菌發酵飼料對起始pH的設定比較關鍵，一般起始pH為6.0~7.5是比較合理的。在發酵物料中如果大比例使用熟麥皮、DDGS、噴漿玉米胚芽粕等比較酸的物料時，應該在底物配方中新增小蘇打0.5%~2%或者輕質碳酸鈣中和部分的酸，使得起始發酵pH不至於太低，保證耐酸性差的菌的發酵不受影響。
4.5 接種量
液體發酵的接種量是指移入種子液的體積和培養液體積的比例，固體發酵接種量如果單純的用體積或者質量比來表示接種量不太恰當，按照接種後底物原料中活菌的數量級更為合適。接種量的多少與諸多因素相關，比如菌種、底物原料的雜菌數、底物營養、發酵水分等。一般來說，芽孢桿菌、酵母菌生長繁殖快，乳酸菌生長增殖慢，所以乳酸菌要求接種量大些。發酵飼料選擇生料發酵的比較多，如果原料中的雜菌比較多，而接種量又相對比較低的話，益生菌接種後就很難達到菌群優勢，從而不能抑制原料雜菌生長。常規原料中雜菌含量一般
4.6 發酵溫度
菌株生長必須在適合的溫度才具有生長增殖的活性，不同菌株對應的生長溫度不一樣，對溫度的耐受範圍也不一樣。一般酵母菌、黴菌能夠在低溫條件下生長，發酵溫度>25℃就能夠生長，而細菌一般要>30℃才具有生長的活性。菌株繁殖週期與溫度也是息息相關的，溫度越高，繁殖的速度就越快，生長週期也就越短，所以發酵時間的長短與環境溫度有關。在環境溫度比較低的情況下，發酵飼料發酵需要一個起始的溫度，一般可以透過使用熱水混合物料來提高物料的起始溫度；在高溫的夏天，儘量縮小發酵單元，不宜大量堆積，便於散熱，不至於物料發酵過度。好氧菌透過好氧發酵是產熱的，而厭氧菌發酵產熱就比較少，所以選擇厭氧菌發酵的時候更應該關注發酵的溫度，當環境溫度達不到發酵要求的時候需要建設保溫房進行發酵，這有利於保證發酵質量的穩定。
5、評價指標
發酵飼料產品比較多，發酵目的也不盡相同，暫時並沒有統一的評價指標，比較常見的指標有pH、酸溶蛋白、總酸、活菌數、大腸桿菌、沙門氏菌、黴菌毒素等。複合菌發酵飼料活菌量檢測包括芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌的含量檢測。活菌數受儲存時間的影響比較大，儲存時間越長，活菌數就越低，但是死菌體仍然具有益生功效，對發酵飼料的飼餵效果不會造成太大的影響。活菌量的檢測最好是在發酵成熟10d內進行檢測為宜，這樣檢測的結果才能反應發酵效果，從而指導發酵工藝的調整。除發酵產品監測外，其實原料的質量監測也是非常必要的，儘量要選擇新鮮、無黴變的飼料進行發酵，再者還需要對原料的總菌數、大腸桿菌、沙門氏菌、黴菌毒素等微生物指標進行檢測，這樣發酵飼料的質量與穩定性才有保障。
目前大多數廠家都不具備這些指標的檢測條件，所以非常不利於發酵飼料質量的監測。在這些指標中，pH檢測對裝置及技術要求比較低，而且pH的變化能夠比價直觀反應發酵的水平，即發酵的程序及產品的穩定性。發酵pH檢測應該落實到每一批發酵料，這樣才能保證產品質量的穩定性，另外，對其他指標的定期抽樣進行檢測也是非常必要的，這樣對發酵產品質量有個清楚的認識。
6 、小結
發酵飼料生產是一項系統工程，與菌種、配方、工藝、質量檢測都密切相關，應該合理利用好現有的技術資源和先進理念，不斷最佳化與升級各個生產環節，做好過程的監控及產品的監測，這是生產高效穩定的生物飼料的關鍵。發酵飼料評價方法的開發是一項非常重要的工作，需要結合先進的技術與裝置，尋找一些新的指正指標來評估發酵飼料。近年來，隨著微生物測序技術的成熟，微生物組學的研究有了較大的進展，這對發酵飼料的發展具有重大的意義。
實戰操作技術——棉菜籽餅脫毒變身優質飼料替代豆粕操作新技術
當前豆粕價格很高有些地方貨源緊缺，而棉菜籽餅（棉籽粕、菜籽粕）價格相對便宜，棉菜籽餅是棉子、油菜籽榨油後剩下的餅狀殘渣，蛋白質含量較高，含有各種氨基酸成分。但由於棉菜籽餅中含有植酸、芥子鹼等物質，這些物質含有一定的毒性，還會影響動物的消化吸收，不能大量使用，因此不建議直接飼餵給動物！
現在透過微生物飼料發酵劑的除毒脫毒技術，可以成功將菜籽餅變為優質新增飼料，直接按照1公斤發酵的棉菜籽餅（發酵前的重量）代替約0.85公斤豆粕進行使用。飼料發酵劑中的有益微生物，在發酵過程中分泌的代謝產物，可將棉菜籽餅中的毒性物質等有效分解。
豆粕、菜粕、棉粕成分對比
1.豆粕是一種高蛋白原料，無需脫毒即可用作飼料。其中蛋白質含量為40%-48%，賴氨酸含量為2.5%-3.0%，色氨酸含量為0.6%-0.7%，蛋氨酸含量為0.5%-0.7%。2020年11月12日報價每噸在3500元左右。
2.菜粕的粗蛋白含量在34%-38%之間，特點是蛋氨酸含量高（僅次於芝麻餅、粕），賴氨酸含量亦高。而精氨酸含量低，是餅、粕飼料中含量最低的。菜籽粕的有效能值偏低（澱粉含量低、菜籽殼難以消化利用）。礦物質中，鈣和磷的含量均高，硒和錳的含量亦高。特別是硒的含量是常用植物飼料中最高的。2020年11月12日報價每噸在2900元左右。
3.棉粕蛋白質含量一般為44.32%，僅次於豆粕的蛋白質含量48%，而高於菜籽粕的蛋白質含量36.04%。精氨酸含量高達3.6%-3.8%，而賴氨酸含量僅有1.3%-l.5%，只有豆粕的一半。2020年11月12日報價每噸在3000元左右。
是否需要脫毒處理
1.豆粕無需經過脫毒即可用作飼料。而且豆粕中富含蛋白質和多種氨基酸，在不需要額外加入動物性蛋白的情況下，僅豆粕中含有的蛋白質和氨基酸足以平衡家禽和豬的食譜，促進它們的營養吸收。只有當其他粕類單位蛋白成本遠低於豆粕時，豆粕才有可能被替代。
2.菜粕菜籽中含有硫葡萄糖苷、芥酸、單寧、皂角苷等不良成分，其中主要是硫葡萄糖苷。硫葡萄糖苷本身無毒，但在一定溫度和水分條件下，經過菜籽本身含有的芥子酶的酶解作用而產生異硫氰酸酯、唑烷硫酮和腈類等有害物質。這些物質可引起甲狀腺腫大，從而造成動物生長速度下降，繁殖力減退。單寧則妨礙蛋白質的消化，降低適口性。而芥酸阻撓脂肪代謝，造成心臟脂肪蓄積及生長受到抑制。。使用前需進行一定的脫毒處理，並且使用時要加以限制，具體喂量應根據菜粕中有害成分含量而定。經過脫毒處理的菜籽粕喂量可以加大，而“雙低”油菜籽生產的菜粕喂量要受限制。同時，應結合菜粕的氨基酸組成特點，適當搭配其它餅粕。
3.棉籽中含有對動物有害的棉酚及環丙烯脂肪酸，尤其是棉酚的危害很大。在制油過程中，由於蒸炒，壓榨等熱作用，大部分棉酚與蛋白質、氨基酸結合而變成結合棉酚，結合棉酚在動物消化道內不被動物吸收，故毒性很小。另一部分棉酚則以遊離形式存在於餅、粕及油品中，這部分遊離棉酚對動物毒性較大，尤其單胃動物過量攝取或攝取時間較長，可導致生長遲緩、繁殖效能及生產效能下降，甚至導致死亡。幼小動物對棉酚的耐受能力更低。由於棉籽餅、粕中游離棉酚對動物有害，因此，在使用棉餅、粕時，要根據飼餵物件及餅粕中游離棉酚的含量加以限量。反芻家畜在有優質粗料及多汁青料的情況下，棉籽餅、粕的用量不受限制，不會造成中毒。對單胃動物要限制喂量，最好使用經過脫毒處理的棉籽餅粕。同時，使用棉籽餅、粕配製飼糧要注意氨基酸平衡，尤其是棉籽餅、粕的賴氨酸含量低，且利用率差，應注意新增賴氨酸。
發酵操作技術
發酵棉菜籽餅其實也是一個脫毒技術，具體操作如下：
1.仔細檢查棉菜籽餅，剔除棉菜籽餅中嚴重變質發黴的部分，輕度發黴的原料可以忽略，因為微生物發酵能夠脫黴。
2.將棉菜籽餅粉碎並新增適量的玉米粉澱粉類的能量飼料等，調節飼料營養比例。
3.每噸棉菜籽餅加入2公斤食鹽、玉米粉（其它澱粉、麵粉次粉等也可以，或者粉碎的生紅薯300公斤也可以）100公斤或5公斤多糖性複合菌種營養基效果更好、“99多功能飼料發酵劑”1包（500g/包，市場售價約25元，以高濃度乳酸菌、酵母菌、複合酶製劑的專業發酵劑）。
4.在混合物料中新增適量水分，使混合物料含水量保持在55%左右，以“手抓一把並緊握，無水滴落，鬆手後輕觸即散”為宜，一般上述配方中需要加入清水約500-600公斤。
5.發酵方式根據實際環境條件各異，在桶、缸、塑膠袋等容器中發酵均可。
6.發酵時要儘可能排盡空氣進行密封發酵。如果使用的發酵容器有密封不嚴實的隱患，要在一開始就在其外層包裹一層塑膠袋並紮緊。發酵過程中不能啟封。
7.發酵時間受環境溫度影響，通常夏季發酵2-3天，冬季發酵5-7天即可完成。發酵完成後，有較為強烈的酸香味，ph值在3-4。
規模運用混合發酵現場
塑膠缸、飼料袋（有內膜）均可做發酵飼料
採用池子發酵
發酵完成的棉菜粕飼餵動物技術
需要注意的是，發酵後的飼料酸度較低，不可以取代禽畜全部日糧。其他類發酵飼料同理。飼餵時根據不同情況，將發酵飼料按照一定比例新增到日糧中，發酵完成的棉菜粕為溼料，具體使用量每大概1.5-2公斤發酵棉菜粕（溼料）代替動物日糧配方中1公斤豆粕的使用量進行代替使用，與其它飼料混合後直接飼餵，由於棉菜籽粕蛋白較高，最高使用量不要超過禽畜日糧飼餵量的40%（溼料重量）。如果發現發酵飼料過酸適口性變差，可在飼餵前在陽光下曬1-2小時，或新增適量的碳酸氫鈉（小蘇打）即可改善。
發酵過程中與發酵後使用過程中，發酵的容器要一直保持密封狀態，可以長時間儲存（一年左右）。
當前養殖業成本高居不下，而飼料成本是其中最高的，利用廉價原料發酵飼料（包括一些輕度發黴的粕類低價收回）是極佳解決辦法。透過微生物飼料發酵劑的發酵作用，可以將輕度黴變飼料變成優質飼料，將不易消化的物質分解為可被畜禽吸收的小分子糖類、氨基酸等。同時發酵飼料中富含有益微生物、酶製劑、酸化劑等，可調節畜禽腸胃微生態環境並進一步提高飼料利用率。發酵飼料氣味清香，提高了飼料的適口性，加上發酵飼料中有大約4℃的酒度，能夠促進動物新陳代謝促進健康抵禦疾病，是當前養殖業發展中重要的一環。
本技術也可以同樣發酵菜籽粕（餅）、棕櫚粕等，方法同上。
