固态发酵饲料现状及在水产养殖上应用探讨

  根据团体标准《生物饲料 产品分类》中的定义为：使用《饲料原料目录》和《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微生物，通过发酵工程技术生产、含有微生物或其代谢产物的单一饲料和混合饲料，称之为发酵饲料，而固态发酵则是一种在没有自由流动液体的情况下发酵成分以生成发酵干燥物质的方法，这种方法需要的技术含量低、资本投资少、能耗低、微生物污染的风险较小，工艺更经济。

  近年来，固态发酵饲料在水产养殖中的应用越来越受到重视，主要是因为它具有高效利用资源、减少环境污染、提高生产效益等优点。本文将就固态发酵饲料的原理以及在水产养殖上的应用简单介绍。

  PART-01固态发酵的基本原理

  发酵是将有益微生物（酵母、丝状真菌和细菌）引入基质，启动碳水化合物的厌氧能量生产。这些微生物产生酶来帮助分解底物中的碳水化合物，进而合成乳酸和乙醇等物质。在发酵过程中，碳水化合物，即葡萄糖或其他己糖（例如蔗糖或乳糖）通过糖酵解途径部分氧化成丙酮酸。根据发酵类型（乙醇和乳酸），丙酮酸随后转化为酒精或酸，同时从 NADH 再生 NAD，然后在糖酵解途径中重新利用，以 ATP 的形式产生能量。图 1描述了通过乙醇和乳酸发酵从碳水化合物中产生能量的机制。虽然乳酸发酵和乙醇发酵是食品工业中使用的最主要的发酵形式，但由于微生物群落巨大而多样，可以进行多种发酵类型。除了乙醇发酵和乳酸发酵外，也称为同源发酵（仅产生乳酸）和异源发酵（产生乳酸、乙醇和 CO₂）。此外，其他形式的碳水化合物发酵包括丁酸发酵、丙酸发酵和混酸发酵。

  PART-02固态发酵饲料的特点

  提高饲料利用率，增加饲料营养

  发酵过程是对发酵底物“预消化”的过程，益生菌通过降解抗营养因子、释放营养物质途径来现。同时，发酵饲料中富含脂肪酶、蛋白酶等多种酶类、B族维生素、氨基酸、小肽等重要代谢产物，能降低肠道消化负担，提高饲料消化吸收率，此外饲料或原料发酵后产生多种不饱和脂肪酸和有机酸，具有独特发酵酸香味，能刺激水产动物食欲，适口性好，增加摄食量。

  改善水产动物肠道微生态平衡

  有益菌在发酵饲料中代谢能产生大量的有机酸，通过降低肠道pH，来抑制有害菌的生长繁殖，同时发酵过程中还可以产生如溶菌酶、嗜酸菌素、过氧化氢等抗菌物质，能直接杀灭或抑制病原菌；此外还可以直接在肠道定植生长，形成优势菌群，遏制病原菌并夺取病原菌在肠壁上的定植部位和营养物质，促进肠道微生态平衡。研究发现，与未发酵的大豆相比，饲喂屎肠球菌发酵豆粕的大菱鲆显着提高了乳酸菌和抗炎细菌的水平，同时抑制了弧菌。研究还发现枯草芽孢杆菌对米糠和豆粕的固态发酵增加了斑马鱼中促进肠道健康的细菌梭杆菌门和鲸杆菌门的丰度。

  增强水产动物免疫力，提高抗病能力

  发酵饲料中有益微生物能在肠道中形成致密性菌膜群，阻止饲料中有害物质进入机体内，通过细菌/酵母本身或细胞壁成分刺激并激活宿主免疫细胞，激发吞噬细胞活力或作为免疫佐剂发挥作用。发酵饲料中的核苷酸、小肽等可以促进免疫器官发育，激发细胞和体液免疫，提高血淋巴中凝集素、抗菌肽等活性，增强机体免疫力。

  改善水质，净化环境

  发酵饲料能提高饲料消化率，有效减少水体中残饵和动物粪便对水体影响，发酵饲料投喂到养殖水体后，各类有益菌可以通过氧化、氨化、硝化、反硝化以及固氮作用，快速降解水体中积累的有机物，降解后产生无机盐等小分子物质被浮游藻类利用，水体藻类通过光合作用又为有机物的氧化分解、微生物及养殖动物提供溶解氧，从而形成一个良性生态循环，使水体菌藻趋于平衡，营造良好的水质条件。

  PART-03固态发酵饲料在水产养殖中的应用

  有研究表明，用益生菌（凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌）发酵的小麦和米糖饲喂鲤鱼幼鱼，幼鱼增重及饲料利用率提升明显。Dawood等研究结果表明，在鲤鱼饲料中添加15%—20%的酿酒酵母发酵禽肉粉可提高鲤鱼的消化酶活性、免疫功能和生长。钟小群等研究发现，采用发酵饲料等蛋白质替代5%的菜粕，可以降低鲤鱼饵料的系数，提高肠道消化酶的活性，增强非特异性免疫功能（钟小群等，2018.）。

  马嵩等通过研究发现，利用发酵饲料替代普通的沉性颗粒饲料可能成为一种“替抗”健康养殖方式，在草鱼养殖中，发酵饲料可以促生长和抗氧化免疫，减少养殖过程中的死亡率（马嵩等，2021）。陈道仁等研究结果表明，以23%的发酵棉粕替代9%的豆粕和全部的棉粕饲养平均体重约125g的草鱼，可以提高草鱼的体重增长幅度24.52%，降低饵料系数11.89%，同时，草鱼体内的血清溶菌酶和肝胰脏SOD活力明显提升（陈道仁等，2010）。

  目前安琪酵母股份有限公司在固态发酵方面也做了大量工作，新推出的鱼粉替代产品“乐余芬”，充分利用固态+液态的双重发酵技术，深挖原料使用价值，在营养、适口性、风味、功能上均能做到与进口鱼粉相似相替，能实现对进口鱼粉的1:1替代，可以作为水产饲料优质功能性蛋白源，已在加州鲈、黄颡鱼、斑点叉尾鮰和对虾饲料中得到了良好的市场反馈。

图1 乐余芬替代鱼粉的机理

表1 等比例全替代进口鱼粉对黄颡鱼生长性能影响

表2 等比例全部替代鱼粉对黄颡鱼血清抗氧化能力及免疫力的影响