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微生态发酵技术在饲料工业中的应用 陈五岭 教授 博士生导师 (西北大学 生命科学学院) 微生态是指动物体内存在的各类微生物群系所形成的对动物新陈代谢、营养健康等生命活动有重要影响的生态体系。由于其是由肉眼不能看见的微生物活细胞群体在动物体内构成的生态系统，故称为微生态。 人和动物的体表和体内携带有大量微生物，据统计，这种微生物的数目多于动物本身的细胞，成人体表、体内存在的微生物细胞大约为1～1.2kg左右。这些微生物有些是对动物有益，有些是对其有害的。有益微生物与动物细胞密切接触、交换能量、交换物质、甚至互相传递信息。各种微生物种群在动物体内协调共生，发挥着整体的功能，在肠道内保持着宿主的微生态平衡。正常的微生物菌群对动物具有营养、免疫、生长刺激、生物拮抗等作用。当正常微生物紊乱时，微生态系统的平衡被破坏，动物正常消化、生长功能即受阻或失调，导致疾病的发生。 一、发酵技术 现代生物工程上发酵的概念是由微生物在有氧或无氧条件下的生命活动转化某种物质成为另一种物质的过程。现代发酵技术根据不同目的、需求，将发酵分为固体发酵、半固体发酵、液体发酵和混合发酵等多种类型。但其基本原理都是选育具有优良性能的生产菌种，在合适的营养和培养条件下使其迅速生长，产生大量菌体过程并转化新物质来满足人类的需求。由于微生物种类众多，其各自的培养条件、代谢途径、所产生的代谢产物均有不同，因而其发酵工艺也有所不同，微生物发酵技术属于生物工程高新技术领域。 二、微生态饲料 微生态饲料是人类选育的各类对动物营养、健康、生长有益的微生物，在适宜的营养、温度、湿度等条件下人工培养生长繁殖，形成大量的菌体细胞，由于微生物生长过程中产生的大量生物酶的作用，催化培养底物（原料）进行一系列复杂的生物化学反应，改变原料固有物理、化学性质，提高其适口性、消化吸收率和营养价值，成为营养价值和生物学功能与原料完全不同的新型生物饲料。 用于微生态饲料生产的菌种必须符合以下的条件： 菌体本身无毒性，且不产生毒素； 菌体所产生酶活性较高，且酶种类齐全； 菌体本身蛋白质含量较高； 生长条件粗放、周期短、抗污染性能强； 可有效的降解特定底物、转化新的有益物质； 对宿主有益； 能在消化道存活； 能适应胃酸和胆盐； 能在消化道表面定植； 10、在加工和贮存过程中能保持活性； 11、具有良好的感官特征。 微生态饲料的基本原理是通过有益菌生长繁殖过程中所产生的各类生物酶的作用，将原料中难以吸收的大分子物质降解成动物易吸收的小分子物质，大幅度提高原料利用率，微生物生长中产生的各类酶及生理活性物质能够大大改善动物的营养和健康状况，营养价值较低的原料被转化成大量高营养价值的菌体细胞，同时大量活菌进入动物消化道后进行繁殖，排除有害菌，并促使有益菌的生长繁殖，保持肠道内正常微生物区系的生态平衡并生成一些有益的物质。以上生物学效应共同发挥作用，可大幅度提高动物吸收消化、应激反应、免疫功能和健康水平。 美国食品和药品管理局和美国饲料协会制定了一个“通常认为是安全的”微生物种类清单共有40种(见下表)。 表 美国食品和药品管理局和美国饲料协会认为是安全的饲用微生物 序号 饲用微生物名称 序号 饲用微生物名称 序号 饲用微生物名称 1 黑曲霉 2 米曲霉 3 凝固芽孢杆菌 4 粘连芽孢杆菌 5 地衣性芽孢杆菌 6 短小芽孢杆菌 7 枯草杆菌 8 厌气性拟杆菌 9 纤维二糖乳杆菌 10 弯曲乳杆菌 11 发酵乳杆菌 12 戴耳布吕克氏乳杆菌 13 乳酸乳杆菌 14 胚芽乳杆菌 15 罗特氏乳杆菌 16 肠系膜明串球菌 17 乳酸片球菌 18 毛状拟杆菌 19 瘤胃拟杆菌 20 猪拟杆菌 21 青春双歧杆菌 22 动物双歧杆菌 23 婴儿双歧杆菌 24 长双歧杆菌 25 嗜热性双歧杆菌 26 嗜酸乳杆菌 27 短乳杆菌 28 保加利亚乳杆菌 29 干酪乳什菌 30 啤酒片球菌 31 戊糖片球菌 32 费氏丙酸菌 33 谢曼氏丙酸杆菌 34 酿酒酵母 35 乳酸链球菌 36 二乙酰乳酸链球菌 37 粪链球菌 38 中(间)链球菌 39 乳链球菌 40 嗜热链球菌 三、反刍动物的营养特征 反刍动物营养的特征是可以利用纤维素作为热能源及非蛋白氮(NPN)作为蛋白质源。这两大特征均依赖反刍胃中微生物的发酵，因此反刍动物吸收、利用的营养素与饲料的构成成分有极大的差异。 非蛋白氮化合物是指不具有酰胺键的各类含氮化合物。例如尿素、各类铵盐、核酸等类物质。微生物细胞能够优先利用非蛋白氮化合物，转化成菌体蛋白，有的微生物还能利用空气当中的氮作为氮源合成细胞物质。 反刍动物可将大部分碳水化合物转变为挥发性脂肪酸(VFA)后被吸收利用，作为主要热能源及糖合成的材料。猪等单胃动物饲料中的