第二章生物饲料与生物发酵床概况
第一节生物饲料与生物发酵床应用简史在生物产业崛起的今天，传统的养殖业已经越来越深入被生物技术所影响和改造，其中，最广泛被实际应用于养殖业中的生物技术主要是生物饲料与生物发酵床技术。
一、生物饲料应用简史生物饲料是指以饲料和饲料添加剂为对象，以基因工程、蛋白质工程、发酵工程等生物技术为手段，利用微生物发酵工程开发的新型饲料资源和饲料添加剂，主要包括饲料酶制剂、抗菌蛋白、天然植物提取物等。它是以微生物、复合酶为生物饲料发酵剂菌种，将饲料原料转化为微生物菌体蛋白、生物活性小肤类氨基酸、微生物活性益生菌、复合酶制剂为一体的生物发酵饲料。所谓生物饲料即微生物饲料，是在微生态理论指导下采用已知有益的微生物与饲料混合经发酵、干燥等特殊工艺制成的含活性益生菌的安全、无污染、无残留的优质饲料。生物饲料是经过某些特殊的微生物发酵过的饲料，而这些微生物能够产生消化酶、有机酸、抑菌素、B族维生素、氨基酸等物质，通过对饲料的发酵，也就能产生有益物质，相当于消化器官的延长和消化时间的增加。使用生物饲料有利于节约粮食，减缓人畜争粮的问题，为饲料的开源节流提供一种新的有效途径。另外，应用生物饲料产品可降低畜禽粪氮、粪磷的排放量，从而大幅度减轻养殖业造成的环境污染。通过在饲料中应用生物技术产品可减少抗生素等有害的饲料添加剂的使用，对获得优质、安全的动物产品具有重要意义。在20世纪60年代，国外曾选用生长速度很快的热带假丝酵母，采用液体连续培养处理造纸废水，但是生产的酵母有苦味，很难在饲料中应用。80年代末，我国工程院院士伦世仪先生领导的课题组用热带假丝酵母连续培养处理酒精废水，生产的酵母有较好适口性，但是由于废水中有机物含量比较低，培养液中干物质得率不超过1.0%，基本没有商业价值。我国饲料工业从20世纪70年代发展到今天，已经取得了突飞猛进的发展。截止到年，全年饲料产量已达万t以上，根据我国国民经济和社会发展的需要，尤其是随着人口的增长和人民生活水平的提高，社会对畜产品和水产品需求数量的增加及质量要求的提高，饲料业必将有一个较大的发展空间。
我国的发酵饲料经过三个发展时期。第一发展时期是20世纪50年代的糖化饲料，曾风靡一时最后以失败而告终，究其原因是技术线路有问题。第二个发展时期是80年代末至90年代的酵母饲料当时绝大多数称为“酵母粉”，据不完全统计90年代全国有酵母粉厂余家，到现在为止至少垮掉了3/4，究其原因有两个方面:一是技术线路问题，二是人为市场炒作问题。在技术线路方面，与第一个发展时期相比有了很大的提高，主要表现在选育了较好的发酵菌种，并在发酵工艺上采用了固体浅层发酵和固体厚层通风发酵以及液体深层发酵。但是，由于发酵工艺的不同，其产品质量相差很大，特别是固体浅层发酵成本最低，相对而言产品质量最差，在市场炒作方面，由于当时乃至现在国家没有发酵饲料产品质量标准，基本上都是企业标准，在市场上就形成了八仙过海各显神通的局面。由于用户对产品透明度不高，这就给一些不法商人创造了机会，他们采取非发酵手段冒充发酵产品，用高蛋白低价位冲击市场。第三个发展时期即今天的发酵饲料，与前两个阶段相比专业发酵厂家较少，以小型饲料厂生产发酵料再配制为浓缩饲料为主，这样就大大地减少了不法商人以假充好的市场局面，使产品质量有很大的提高。
由年我国饲料生产的形势来看，全年饲料产量比上一年平均增长5.5%左右，其中，配合饲料增长的幅度为6.5%左右、浓缩饲料增长了14%、添加剂预混饲料增长了13%，从总体上看，产量稳中有升。再从全年的价格走势上来看，饲料价格普遍基本与上一年持平，个别品种略有下降。从宏观上看，自年我国饲料价格走低以来，饲料价格一直在低位徘徊，始终未能走出低谷。究其主要原因:一是养殖业不景气产品处于相对过剩状态，二是饲料原料价格下降，如豆粕的价格在元/t左右、鱼粉的价格在3元/t左右、玉米的价格在元/t左右，三是畜牧业的产业链由于现存管理体制中的某些因素而被分割，这不利于养殖业的发展。为了适应养殖业的发展现状和维持饲料企业生产的需要，部分饲料生产企业调整配方和营养指标，以期在市场竞争中有更大的价格优势。在激烈的市场竞争中，为了争取更多经销商的支持，维持固有的市场份额，饲料生产企业往往要让利于中间环节。饲料科技水平主要体现在配合饲料的转化率及畜禽生产性能达到的水平，而配合饲料的精华部分主要体现在添加剂上，饲料添加剂是各类饲料的技术核心。各类饲料添加剂的生产规模、种类多少、质量高低和技术含量直接体现了一个国家饲料生产行业的产业技术水平。目前，生物饲料的全球市场总量达到每年30亿美元，并在以年均20%的速度递增，国内有余家企业专门从事生物酶制剂、益生素、植物提取物类饲料添加剂的生产。生物饲料产品预计到年市场份额将达到亿美元/年，并且生产技术和应用技术水平将大幅度提高并标准化。生物饲料产品的大量应用，将终结养殖业的抗生素、化学添加剂时代。
我国在生物饲料领域虽然取得了一些成绩，但与国外相比，我国生物饲料的研究与产业化起步较晚，整体研发与产业化水平落后于发达国家，且发展很不平衡。我国国内饲料转化率平均水平与国际先进水平差距较大，国内先进水平与国际先进水平的差距较小先进的技术和高水平的生产在国内还未得到广泛的推广和普及，我国与发达国家在添加剂研制水平和生产水平上有较大的差距。从添加剂生产的品种上看，我国与发达国家差距很大，仅从国内批准使用的80多种添加剂来看，我国自己生产的添加剂只占1/4。许多原创生物饲料的生产还处于仿制水平或严重依赖国外技术，缺乏自主知识产权。我国饲料添加剂的生产量小、技术水平低也是限制我国养殖业发展的瓶颈之一，它严重影响了我国养殖业经营效益的提高目前生物饲料产业在国内外都还是一个新兴领域，因而只要我们现在能抓住机遇、迎接挑战，就有望在短时间内步入国际水平。
未来生物饲料的研究重点主要集中在以下几个方面:第一，资源评估与发掘，建立生物饲料产品相关基因资源的高通量筛选技术和快速有效的功能评估系统，获得一批有自主知识产权、有应用价值的新基因资源。第二，构建基因工程技术平台，利用现代分子生物学技术和基因工程技术，构建高效生物反应器技术平台和多功能菌株改良技术平台，提高工程菌的蛋白表达量，降低生产成本，实现规模化廉价生产第三，建立生物饲料蛋白质工程技术平台，通过对天然蛋白质的基因进行定向改造，创造出新的具备优良特性的蛋白质分子，从而提高蛋白活性，改善制品稳定性等。第四，建立生物饲料发酵工程技术平台，开发高效、稳定、实用的产品加工技术，加快生物饲料产业化步伐。第五，生物饲料产业化技术的系统集成，建立生物饲料产品的配套应用技术体系，促进重大生物饲料产品的研发、产业化和推广应用。第六，开发新型生物蛋白质和能量饲料，利用生物酶制剂降解饲料中的非淀粉多糖，利用微生物发酵或酶解方法降解豆粕、棉箱、深粕中的抗营养因子，从而提高蛋白和能量饲料的利用效率第七，建立生物饲料产品的饲用价值和安全性评价技术，包括何料的适口性，何料对动物健康状况和畜产品品质的影响等第八，建立生物饲料产品的高效配套应用技术，通过对优质高效新产品的选择，以及发酵工程新技术、新工艺的研究，有效提高我国生物饲料产品及企业的整体水平，解决我国存在的人畜争粮、饲料利用率低、饲料安全卫生质量差、发酵工艺技术落后。产品少的问题，增强我国饲料行业和畜禽产品的市场竞争力。
二、生物发酵床应用简史生物发酵技术在早期主要应用在养鸡和养猪方面。
发酵床养殖技术最早起源于日本，年，日本利用坑道，以锯末为垫料建立了首个发酵床系统。年，加拿大Biotech公司推出了以土壤作地板、秸秆为垫料的新型发酵床猪舍，并完善了围栏、食槽等辅助结构。此后，香港、荷兰等地研究人员也对发酵床养殖方法进行了深入研究和推广应用，确定了商业复合菌剂和菌味为最佳的发酵床养殖菌种和垫料基质，其相互作用可加快粪便的降解速率并使发酵床的效果更加稳定。20世纪90年代起，发酵床养殖技术在我国部分省市陆续展开了试点，并于8年被国家环境部建议推广。山东农业大学从-年先后从新西兰和日本等地引进了发酵床养猪技术。近年来，国内科研单位先后与日韩专家合作，引进对方成熟的发酵床养殖技术，共同开展发酵床养殖本土化的研究工作。江苏镇江市于3年先后从韩国自然农业协会、日本鹿儿岛大学引进了这项技术，取得了很好的效果。
发酵床养鸡技术在20世纪50年代首先由日本山岸会进行研究开发。创建山岸养鸡法的日本山岸会会长山岸已代藏先生，并不是理论家，而是实实在在的实践家，更是一位心胸宽阔并充满爱心的农业先导者。即便是养鸡，他也要把尊重鸡的基本权利放在首位。山与国岸先生认为“要想在养鸡上获得成功，精神要先行于技术及经营，已在日本本国和韩国、泰国、德国、瑞士、澳大利亚、美国、巴西7个国家建有50多个山岸农法示范基地。这些基地，遵循循环农业原理，将养殖业与种植业有机地结合在一起。土著菌技术就是其中的一项重要技术。土著菌养殖的对象也从养鸡逐步发展到养猪、肉牛。土著菌养殖上，也巧妙地利用了畜力来进行发酵床的管理从利用畜力来进行发酵床的管理及效果来看，鸡要优于猪，猪又伏于牛。猪主要是用鼻子来拱，而鸡是既用嘴啄食，又用脚啄食，牛既不会拱，又不会刨，从床材的使用量来看，养鸡所用的床材比养猪所用的床材要少得多，易得得多，从发酵床的建造要求来看建发酵鸡床比建发酵猪床要容易得多。所以可以说，发酵床养鸡有着更大的优越性、方便性、适用性。韩国从年起，开始学习日本的土著菌技术，经过几十年的反复实践，对理论进行不断的整理，并加以发展和完善，创建了今天韩国的自然农业。年成立了韩国自然农业协会，并在世界20多个国家应用推广。日本在韩国自然农业协会名誉会长赵汉圭先生的指导下，学习韩国的自然农法，于年成立了日韩自然农业交流协会，现更名为日本自然农业协会。从年开始，日本鹿儿岛大学的专家教授开始对土著菌养殖技术进行系统的研究，形成了较为完善的技术规范。年，在鹿儿岛大学农学部附属农场召开了土著菌养殖技术的应用和推广观摩会，有来自10多个国家的多名专家、学者和农户参加了这次会议，推动了土著菌养殖技术更广泛的应用。
发酵床养猪技术，又称自然养猪法，国外称为deeplittlesystem或breedingpigonliter。日本于年建立了第1个以木屑作为垫料的发酵床系统。从年开始，日本鹿儿岛大学专家教授开始对发酵床养猪进行系统研究，逐渐形成了较为完善的技术规范。年加拿大Biotech公司推出了以秸秆为深层垫料的发酶床系统。20世纪90年代，我国在部分省市开展了发酵床养殖技术的试验示范。江苏镇江市科学技术局最先从日本引进该技术，此后该技术在全国得到推广，并取得了显著的效果。
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