生物飼料技術(shù)內(nèi)涵辨析

■李紹章

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，湖北武漢430064）

近十多年來，生物飼料日益受到重視并得到快速發(fā)展，已成為我國飼料行業(yè)發(fā)展的熱點之一。2013年底生物飼料開發(fā)國家工程研究中心在北京召開的“首屆生物飼料科技大會”，相關(guān)專家學(xué)者研究討論了產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的有關(guān)問題和研究開發(fā)方向。生物飼料的概念、定義、技術(shù)內(nèi)涵與技術(shù)范疇等議題受到與會者普通關(guān)注，要求加強基礎(chǔ)性研究，以規(guī)范生物飼料產(chǎn)業(yè)目前存在的問題，為產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提供理論和技術(shù)上的支撐。我國生物飼料的研究開發(fā)進(jìn)入新的歷史階段。

然而，生物飼料究竟是一種什么飼料？對這類基本問題，無論在學(xué)術(shù)界還是企業(yè)界，迄今還存在著諸多不同觀點。生物飼料的技術(shù)內(nèi)涵及其技術(shù)范疇是生物飼料技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的理論基礎(chǔ)。深入認(rèn)識與準(zhǔn)確把握生物飼料的科學(xué)定義，明確探討其準(zhǔn)確的科學(xué)概念并明晰其技術(shù)邊界，不僅為人們認(rèn)識和甄別生物飼料產(chǎn)品、規(guī)范市場行為所必要，對生物飼料產(chǎn)品研發(fā)、功能定位，以及保持產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展等方面都具有至關(guān)重要的作用與意義。

生物飼料的技術(shù)內(nèi)涵是由生物飼料的先進(jìn)性與系統(tǒng)性技術(shù)構(gòu)成。由于生物飼料的制造工藝技術(shù)與其品質(zhì)性能密切相關(guān)，因而生物飼料的技術(shù)內(nèi)涵包括生物飼料制造技術(shù)與產(chǎn)品技術(shù)，而產(chǎn)品技術(shù)不僅包含產(chǎn)品品質(zhì)與性能特點，還包括對產(chǎn)品品質(zhì)與性能特點的保有、保護(hù)與使用技術(shù)等。“生物飼料”不是一個自然存在的飼料，也不是一個單一的飼料產(chǎn)品，是用飼料生物技術(shù)對現(xiàn)有飼料資源或原料加工制造的新的“一類飼料產(chǎn)品”的總稱，因而生物飼料技術(shù)內(nèi)涵極為豐富與獨特，是生物飼料區(qū)別于其他飼料的本質(zhì)特征。本文結(jié)合自己的工作實踐和認(rèn)識，對生物飼料技術(shù)內(nèi)涵做一粗淺探究，以作引玉之磚，與同道商榷。

1 生物飼料的基本技術(shù)特征與要求

1.1 生物“酶解、發(fā)酵”作用是生物飼料制造的理論基礎(chǔ)

一般而言，飼料產(chǎn)品品質(zhì)功能的特殊性源于其化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)的特殊性。作為對應(yīng)養(yǎng)殖業(yè)現(xiàn)實技術(shù)需求的具有功能性的新型飼料，生物飼料的技術(shù)先進(jìn)性和科學(xué)性主要體現(xiàn)在其化學(xué)成分與結(jié)構(gòu)上。由于決定生物飼料營養(yǎng)性、健康性的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)是利用現(xiàn)代生物技術(shù)作用產(chǎn)生或制造的，因而生物飼料必須而且只能是利用飼料生物技術(shù)制造的飼料。

在這里，人們所利用的“飼料生物技術(shù)”，其實質(zhì)是利用活性生物因子（具有生物活性的有益微生物、生物酶）與飼料物質(zhì)在一定條件下的生物化學(xué)反應(yīng)技術(shù)，即利用生物作用對飼料營養(yǎng)或非營養(yǎng)物質(zhì)的加工改造，通過對飼料物質(zhì)成分的改造實現(xiàn)對飼料營養(yǎng)品質(zhì)的改善、提高。由于目前生物飼料生產(chǎn)制造中，利用“生物作用”對飼料進(jìn)行“生物化學(xué)反應(yīng)”所采用的生物技術(shù)主要是“生物酶解和/或微生物發(fā)酵”技術(shù)，因而生物飼料只能是“經(jīng)酶解發(fā)酵制造的飼料”（簡稱酶解發(fā)酵飼料）。其獨特之處在于這種生物作用的“加工效果”是從分子水平改變物質(zhì)成分，即改變原料飼料的化學(xué)成分、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)以提高品質(zhì)性能。如對動物難以消化利用的大分子營養(yǎng)物質(zhì)的降解、對抗?fàn)I養(yǎng)因子的降解轉(zhuǎn)化等。這些都是傳統(tǒng)/常規(guī)飼料加工方法如粉粹、混合以及膨化、制粒等機械性、熱力的加工作用所無法企及的。因而生物飼料的制造是現(xiàn)代生物技術(shù)（酶解發(fā)酵工程技術(shù)）在飼料加工中的引進(jìn)、轉(zhuǎn)化與應(yīng)用，顯示出飼料加工技術(shù)的創(chuàng)新，是一種健康新型飼料加工方式，產(chǎn)品具有高新技術(shù)性質(zhì)。其制造技術(shù)與產(chǎn)品技術(shù)中具有的生物活動、生化反應(yīng)、生物作用是區(qū)別于其他飼料的本質(zhì)特征。因此，產(chǎn)品是否源于飼料的生物技術(shù)加工（生物反應(yīng)）是判別生物飼料的基本條件。

1.2 “酶解發(fā)酵劑”的生物學(xué)特點是獲得生物飼料品質(zhì)與功能特性的技術(shù)基礎(chǔ)

生物飼料是以現(xiàn)行飼料或具有潛在飼用價值的飼料資源為“底物”（即加工對象），通過選擇能與物料化學(xué)成分具有良好適應(yīng)性或特異性（酶解、發(fā)酵）的活性生物因子在一定生物工藝條件下進(jìn)行生物加工而制作的含有生物分解、降解、轉(zhuǎn)化產(chǎn)物或代謝產(chǎn)物的新型飼料。因此生物飼料制造是對常規(guī)飼料或資源性飼料的再加工或深加工。在此，針對物料特性的飼料生物技術(shù)的選擇至關(guān)重要，而酶解發(fā)酵劑是關(guān)鍵?！懊附獍l(fā)酵劑”是針對飼料成分特點的發(fā)酵微生物菌種或酶制劑?！懊附獍l(fā)酵劑”不僅是制造生物飼料的原料，還是生物飼料加工的“動力”，更重要的還在于它們是決定生物飼料品質(zhì)特性的根本。發(fā)酵微生物制劑、酶制劑雖屬于飼料添加劑家族成員，但與生物飼料有著天然的特殊關(guān)系。從技術(shù)需求或選擇角度看，飼料生物技術(shù)（酶解、發(fā)酵）的運用主要有三個層面的技術(shù)目標(biāo)，一是使不能利用或難以利用的飼料資源得以有效利用；二是使常規(guī)飼料資源得以高效利用；三是賦予飼料以新的健康安全與功能性品質(zhì)。顯然，實現(xiàn)生物飼料的技術(shù)目標(biāo)必須依賴于作為“發(fā)酵劑”的微生物菌種的生物學(xué)特性。實際工作中，這三個層面的產(chǎn)品目標(biāo)是相互聯(lián)結(jié)或有所側(cè)重。例如，對現(xiàn)階段的養(yǎng)殖業(yè)而言，可能研究開發(fā)促進(jìn)腸道健康，防控腸道感染的功能生物飼料以實現(xiàn)飼料藥物添加劑替代，為減少飼料藥物添加劑使用，擺脫養(yǎng)殖生產(chǎn)對抗菌藥物的依賴更具有現(xiàn)實意義。因此，作為生物飼料核心的活性生物因子的生物學(xué)特性是決定生物飼料品質(zhì)與功能特性的關(guān)鍵因素，是區(qū)別與評價生物飼料的必要條件。

1.3 “酶解發(fā)酵”的目標(biāo)產(chǎn)物是評價生物飼料品質(zhì)質(zhì)量與應(yīng)用效果的技術(shù)依據(jù)

作為一種新的飼料類型，生物飼料的功能作用是與養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展現(xiàn)階段的特殊需求相呼應(yīng)的，換言之，養(yǎng)殖業(yè)對飼料健康安全性能、生態(tài)環(huán)保性能、優(yōu)質(zhì)高效性能的現(xiàn)實需求是促進(jìn)生物飼料發(fā)展的根本動力。因此從功能作用看，生物飼料的產(chǎn)品功能定位，不能離開高效利用飼料資源、減輕養(yǎng)殖污染，改善動物健康，提高食品安全性等以生態(tài)環(huán)保、安全優(yōu)質(zhì)、高效可持續(xù)的目標(biāo)方向。產(chǎn)品品質(zhì)特點在于符合其作用方向，而目標(biāo)產(chǎn)物是保證產(chǎn)品具有相應(yīng)品質(zhì)性能的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，加工前，“物料”的酶解發(fā)酵須具有明確的加工目標(biāo)，加工后，生物飼料中必須獲得并含有目標(biāo)產(chǎn)物。產(chǎn)品是否獲得有效目標(biāo)產(chǎn)物是判定生物飼料的充分條件。

現(xiàn)有資料表明，飼料酶解發(fā)酵產(chǎn)物主要是酶解發(fā)酵后飼料中額外釋放的營養(yǎng)物質(zhì)、飼料原料中大分子營養(yǎng)物質(zhì)的降解物以及微生物生長繁殖與物質(zhì)能量代謝轉(zhuǎn)化中產(chǎn)生的新的營養(yǎng)素物質(zhì)等。如餅粕酶解發(fā)酵中植酸磷分解后釋放出磷元素，以及酶解發(fā)酵中產(chǎn)生的有機酸、多肽、酶、維生素等等。正是生物飼料具有這些功能性物質(zhì)，才構(gòu)成了生物飼料研究開發(fā)現(xiàn)實應(yīng)用價值，才使得生物飼料的研究開發(fā)具有必要性與緊迫性。否則，目標(biāo)產(chǎn)物缺失，其產(chǎn)品的飼用價值可能不如原始物料，并失去其研究開發(fā)的價值與意義。

1.4 科學(xué)的“生物工藝”是達(dá)成生物飼料品質(zhì)安全與生產(chǎn)目標(biāo)的技術(shù)保障

生物飼料不是一種自然存在的飼料，是人們利用飼料酶解發(fā)酵生物技術(shù)加工制造的新的飼料產(chǎn)品或制品。因為酶解發(fā)酵是一個及其復(fù)雜的生物反應(yīng)過程，參與因素眾多，所有只有將生物反應(yīng)控制在適宜條件下進(jìn)行，才能有效維護(hù)反應(yīng)方向以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。飼料酶解發(fā)酵生物工藝是由飼料酶解發(fā)酵設(shè)備、環(huán)境、條件與飼料酶解發(fā)酵技術(shù)方法、技術(shù)流程及其操作規(guī)范密切關(guān)聯(lián)的縝密的技術(shù)系統(tǒng)，是使生物反應(yīng)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的重要保證。自然條件下，生物反應(yīng)的方向存在諸多不確定性，尤其是飼料構(gòu)成的物料中內(nèi)源性微生物不可避免的大量存在，當(dāng)其成為優(yōu)勢菌群時就會改變發(fā)酵方向，將導(dǎo)致異常發(fā)酵或產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，當(dāng)其為不良微生物或有害微生物時后果將不堪設(shè)想。因此對生物飼料制造而言，飼料酶解發(fā)酵生物工藝技術(shù)不僅決定著品質(zhì)質(zhì)量、生產(chǎn)水平與效率，更是決定飼料品質(zhì)安全的關(guān)鍵。生物飼料作為現(xiàn)代飼料生物工藝技術(shù)下的高技術(shù)產(chǎn)品，首先必須是更加安全的飼料。因此，生物飼料制造中，其生物反應(yīng)過程或制造過程是否得到有效控制，是生物飼料區(qū)別于普通的、傳統(tǒng)的、簡單粗放的、不安全的自然發(fā)酵飼料或霉敗變質(zhì)飼料的重要標(biāo)志。

2 生物飼料的基本物構(gòu)、物態(tài)與性能特點

與現(xiàn)代酶工程、發(fā)酵工程技術(shù)生產(chǎn)的其他生物技術(shù)產(chǎn)品一樣，生物飼料也是經(jīng)由多技術(shù)環(huán)節(jié)制造而成的新型飼料。在不同技術(shù)環(huán)節(jié)，生物飼料具有不同的產(chǎn)品形態(tài)與特性，其中，最重要的是物料酶解發(fā)酵達(dá)到預(yù)期目標(biāo)時的“制品”，即待后加工利用的“酶解發(fā)酵物”。

如生產(chǎn)實際中，呈現(xiàn)在我們面前的“生物飼料”實用產(chǎn)品千差萬別，如發(fā)酵的酒糟、蘋果渣、羽毛粉、餅粕、微生物蛋白飼料等等，但從生物飼料制造基本工藝流程（工藝模型）可見，不論何種加工物料，何種工藝方式與目的，物料加工流程中在酶解發(fā)酵完成時，均形成相同的“制品”——“酶解發(fā)酵物”?！懊附獍l(fā)酵物”的基本物性與物態(tài)是獨特的：含水率高，品質(zhì)極不穩(wěn)定。因而不易使用，不易儲存（不易保質(zhì)）。但作為生物飼料的原始形態(tài)，“酶解發(fā)酵物”包含著飼料加工后所特有的營養(yǎng)性與功能性相關(guān)的物質(zhì)成分，已具備在營養(yǎng)性能與健康性能方面的技術(shù)優(yōu)勢。可見實際上，人們利用飼料酶解發(fā)酵技術(shù)加工飼料的結(jié)果可能只是獲得“高品位易變質(zhì)”的“酶解發(fā)酵物”。

毋容諱言，目前在“酶解發(fā)酵物”的制造與應(yīng)用方面還存在著諸多技術(shù)難題尚未解決。不僅“酶解發(fā)酵物”品位不高，安全性、營養(yǎng)性難以評價，而且飼用方式極為簡單、粗放，主要利用方式是干燥處理后制成商品飼料原料使用。迄今人們對飼料酶解發(fā)酵后的應(yīng)用技術(shù)之所以不合理，客觀上受到現(xiàn)有技術(shù)對品質(zhì)穩(wěn)定、安全控制、保質(zhì)時間、儲存條件等方面成本因素的制約，由于難以經(jīng)濟、有效地控制“酶解發(fā)酵物”中微生物的持續(xù)作用，易于使其品質(zhì)變化失控。簡單地烘干干燥處理，雖能使其品質(zhì)定格在某個狀態(tài)，以保持其品質(zhì)基本穩(wěn)定，但不可避免地存在不同程度上破壞某些有效物質(zhì)成分或功能效應(yīng)的問題。如果不能科學(xué)地利用“酶解發(fā)酵物”，就不能充分發(fā)揮生物飼料應(yīng)有的功能作用。目前對“酶解發(fā)酵物”利用存在的問題，實際上是生物飼料發(fā)展中尚未面對的重要技術(shù)難題。

應(yīng)該說，生物飼料的品質(zhì)優(yōu)勢在于其“生物活性”，即生物活動、生化反應(yīng)、生物作用，只有順應(yīng)引起“酶解發(fā)酵物”品質(zhì)功能變化的自然規(guī)律，建立適宜應(yīng)用技術(shù)，才能使生物飼料功能作用得到充分發(fā)揮。因此，生物飼料的科學(xué)發(fā)展的前提應(yīng)是與養(yǎng)殖生產(chǎn)緊密結(jié)合，只有在養(yǎng)殖現(xiàn)場制造與應(yīng)用，才能確?！懊附獍l(fā)酵物”品質(zhì)功能的安全性、經(jīng)濟性與時效性。這是生物飼料本質(zhì)特性所決定的。簡言之，除資源開發(fā)，對酶解發(fā)酵物的“鮮飼”利用應(yīng)是實現(xiàn)生物飼料預(yù)期效應(yīng)的最佳技術(shù)途徑（生物飼料制造基本工藝模式見圖1）。

圖1 生物飼料制造基本工藝模式

3 生物飼料品質(zhì)性能的“異化”與科學(xué)飼用

可以說生物飼料的制造與應(yīng)用中，從加工原料、技術(shù)目標(biāo)、工藝選擇到產(chǎn)品評價與應(yīng)用實際上遵循著十分清晰技術(shù)原則、技術(shù)流程與技術(shù)方向。最顯著的技術(shù)特征是生物飼料的制造與應(yīng)用自始至終存在著生物活動、生化反應(yīng)與生物作用，并由此產(chǎn)生改善飼料營養(yǎng)、動物健康、環(huán)境與食品安全的積極效果，這是區(qū)別生物飼料與其他飼料的內(nèi)在根據(jù)。正是因為“生物活性”物質(zhì)及其作用的存在，使得生物飼料的品質(zhì)性能極不穩(wěn)定：一是持續(xù)的生物活動將造成飼料營養(yǎng)素的減少甚至消耗殆盡，人們最終得到的可能只是毫無營養(yǎng)價值的“食物殘渣”；二是飼料發(fā)酵中微生態(tài)環(huán)境變化優(yōu)勢微生物群的改變導(dǎo)致可能異常發(fā)酵。在不同環(huán)境條件下生物飼料品質(zhì)性能是不斷發(fā)生著變化的，當(dāng)這種變化超過一定限度可能引起變質(zhì)，即發(fā)生“異化”。異化不僅影響飼用效果，還可能造成飼料安全風(fēng)險。防止生物飼料品質(zhì)性能的異化是生物飼料科學(xué)應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。

“酶解發(fā)酵物”的后加工技術(shù)不僅決定著生物飼料的實用價值，還影響著“終端產(chǎn)品”的品質(zhì)與性能。即：“酶解發(fā)酵物”的利用方式?jīng)Q定著成品配合飼料的品質(zhì)性能。如當(dāng)“酶解發(fā)酵物”直接用于配制全價配合飼料使用時，其酶解發(fā)酵反應(yīng)能在配合飼料中對其他原料發(fā)揮持續(xù)作用；但當(dāng)將其后加工干燥加工成商品后，再用其配制全價配合飼料時，“酶解發(fā)酵物”只剩干物質(zhì)，已然失去生物活性，不能在配合飼料中對其他原料發(fā)揮“酶解發(fā)酵”作用。由此可見，用商品生物飼料原料配制的配合飼料，其配合飼料中“酶解發(fā)酵作用”已然消失，故不能將其配合飼料稱之為生物飼料，否則，生物飼料將失去技術(shù)邊界。

將酶解發(fā)酵物直接配制配合飼料時，由于其具有“酶解發(fā)酵母料”作用，能持續(xù)對配合飼料中其他原料發(fā)生酶解發(fā)酵作用，使得全價配合飼料成為生物飼料。因此，將目標(biāo)原料在適宜生物工藝下制備成酶解發(fā)酵物，再按飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)配制全價配合飼料才是自然天成的生物飼料。這里既充分利用了生物酶解發(fā)酵作用，又充分利用了集現(xiàn)代動物營養(yǎng)科技大成于一身的配合飼料技術(shù)。因此，以針對飼料原料特點研制特定功能品質(zhì)的“酶解發(fā)酵物”為基礎(chǔ)，根據(jù)飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和配合飼料原理，將部分飼料原料經(jīng)酶解發(fā)酵后配制成“鮮飼型全價配合飼料”應(yīng)是生物飼料的科學(xué)發(fā)展途徑。

這種“鮮飼型酶解發(fā)酵全價配合生物飼料”的技術(shù)內(nèi)涵可具體概括為：①是基于配合飼料原理，按飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)配制，符合飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的新型/新一代配合飼料；②該配合飼料中部分原料經(jīng)過生物酶解發(fā)酵作用，品質(zhì)內(nèi)涵非常規(guī)飼料加工技術(shù)所能及；③“酶解發(fā)酵物”在特定工藝條件下制得，直接配合飼用，生物活性物質(zhì)功能作用無損傷，且確保飼料健康安全；④直接用“酶解發(fā)酵物”配制全價配合飼料，含水率高，一般環(huán)境條件下，生物酶解發(fā)酵作用能在配合飼料中得到延續(xù)，對其他原料繼續(xù)發(fā)揮作用；⑤根據(jù)應(yīng)用目的，技術(shù)選擇不同，產(chǎn)品性能各異。如選擇具有不同生物學(xué)特性功能菌種，使生物飼料含有相應(yīng)有效物質(zhì)成分，產(chǎn)生各種生物效應(yīng)，實現(xiàn)不同目標(biāo)任務(wù)；⑥在目前知識與技術(shù)條件下，該飼料只能鮮飼，即在規(guī)定的時間內(nèi)飼用，不可存放過長時間。

“鮮飼型酶解發(fā)酵全價配合生物飼料”具有生物飼料全部技術(shù)特征，潛在著生物飼料作為新一代飼料的全部功能作用。盡管目前對它的認(rèn)識有限，相關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)處于發(fā)展早期階段，但毋容諱言，如果養(yǎng)殖業(yè)“禁抗”或“限抗”工作能切實展開，“鮮飼型酶解發(fā)酵全價配合生物飼料”將是養(yǎng)殖業(yè)推進(jìn)健康、生態(tài)安全可持續(xù)發(fā)展的重大技術(shù)需求。在當(dāng)前情勢下，“鮮飼型酶解發(fā)酵全價配合生物飼料”無疑是現(xiàn)代或?qū)砩镲暳系谋驹磁c主體，是生物飼料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究開發(fā)亟需展開的中心內(nèi)容與方向。從養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展面臨的瓶頸與趨勢，可見加速活性生物飼料技術(shù)研究開發(fā)具有現(xiàn)實必要性與緊迫性。

4 結(jié)語

綜上可見，生物飼料就是飼料或其原料在特定生物工藝條件下經(jīng)生物酶解發(fā)酵后制作的新一代飼料，即由“酶解發(fā)酵物”配制的具有生物活性的全價配合飼料。廣義的生物飼料包括微生物制劑、酶制劑和由“酶解發(fā)酵物”干燥后制成的具有生物飼料性質(zhì)的商品飼料原料?！磅r飼型全價生物活性飼料”將是發(fā)展環(huán)境友好型養(yǎng)殖的重大技術(shù)需求，是生物飼料重點研究開發(fā)方向。生物飼料生產(chǎn)工藝中的技術(shù)保障與條件保障對產(chǎn)品的健康、安全與優(yōu)質(zhì)目標(biāo)至關(guān)重要，結(jié)合我國養(yǎng)殖生產(chǎn)實際開展生物飼料制造與應(yīng)用工藝與設(shè)備的創(chuàng)新性研究開發(fā)是生物飼料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。