微生物饲料是以微生物、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、生物活性小肽类氨基酸、微生物活性益生菌、复合酶制剂为一体的生物发酵饲料。此类产品不但可以弥补常规饲料中容易缺乏的氨基酸，而且能使其他粗饲料原料的营养成分迅速转化，达到增强消化吸收利用的效果。国外20世纪60年代初就开始研究开发微生物饲料。目前，美、日、欧洲、中南美洲、东南亚等地均在使用，并有推广普及的发展趋势。近年来，我国微生物饲料的发展也十分迅猛，前景广阔。合理和充分利用蛋白质饲料资源，开发和综合利用蛋白质饲料资源，是当前发展畜牧生产中的紧迫课题。

微生物饲料包括青贮饲料、发酵饲料、单细胞蛋白饲料，以及饲料酶制剂、氨基酸添加剂等。微生物饲料中的微生物不仅可以降解、转化粗饲料中的营养成分以利于动物吸收，而且还会通过微生物的菌体生长或其分泌的代谢物，弥补常规饲料中所缺乏的蛋白质、氨基酸、乳酸等有机酸、生物活性肽，甚至抗生素类有益物质。与微生物饲料的生产及调制有关的有益微生物主要有细菌、酵母菌、担子菌及部分单细胞藻类微生物等。

一、微生物饲料中的有益微生物

微生物饲料使用有益菌的原则主要有：①有益菌菌种必须安全，必须用本动物或实验动物做急性、亚急性毒性、致畸致残等试验，只有安全性好的菌株才能作为生产菌种；②有益菌必须能在畜禽肠道内存活，能适应肠道的环境条件并能进行新陈代谢活动，最好是来自动物体内的正常菌群；③必须是活菌，在生产使用及储存过程中要求易于生产和保持有益菌的活性状态；④由于肠道环境复杂，微生物饲料中所含的有益菌必须要达到一定数量才能保证其存活和发挥作用。

1.乳酸菌

乳酸菌是一类可以发酵糖类产生乳酸的细菌总称，是应用最早、最广泛的益生菌。乳酸菌具有促进营养物质的消化和吸收、降低血清胆固醇、调节肠道菌群平衡、激活机体免疫系统、改善食品和饲料风味和预防癌症等多方面的生理功能，利用益生乳酸菌发酵而成的饲料对促进动物的健康生长具有重要的实践意义。乳酸菌固态发酵能通过提高豆粕、棉籽粕和菜籽粕中粗蛋白质含量，降低pH及对抗营养因子的降解，从而达到改善饲料品质的目的。国内外大量的饲养和临床试验都证实，乳酸菌对人类和动物体的保健和治疗都有较好的疗效。同时，能有效抑制有害细菌的生长和繁殖，减少抗生素的使用。乳酸菌可以提高饲料的品质，提升家禽对饲料的利用率，与传统的抗生素和化学添加剂相比具有无污染、高效、安全等优点。目前应用的乳酸菌主要是来源于乳酸杆菌属、乳酸链球菌属和双歧杆菌属的近30种微生物。

2.酵母菌

饲料用酵母按菌种不同可分为热带假丝酵母（Candida tropicalis）、产朊假丝酵母（Candida utilis）、啤酒酵母、红酵母（Rhodotorula spp.）、拟内孢霉（Endomycopsis spp.）等。饲料酵母因其含有较高的粗蛋白（粗蛋白含量高达50%）、氨基酸及多种维生素，同时含有多种动物所需的消化酶（α-淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶等），对营养物质的消化利用起着重要作用。酵母菌是畜禽动物的长居微生物之一，也是优势菌群。在饲料中添加酵母菌可刺激动物肠道中有益菌数量的增加，改善动物肠道中的微生态环境。酵母菌的细胞壁主要由甘露聚糖和葡萄糖组成。甘露聚糖能增强机体免疫力。酵母细胞还可以直接和肠道中的病原体结合，中和胃肠中的毒素。酵母菌的蛋白质含量高、营养丰富、生产简单，同时酵母菌具有浓烈的酵母香味，对家畜增加食欲、增强消化吸收等有一定作用。因此，酵母菌是一种非常好的单细胞蛋白质饲料。但在实际应用时因其氨基酸含量平衡不理想，且酵母菌适口性不佳，因此，添加量应按照实际情况来确定。

3.芽孢杆菌

芽孢杆菌能够产生维生素B₁、维生素B₂、维生素B₆等B族维生素、维生素C、蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等酶，以及多种代谢产物；进入肠道后消耗大量的氧气，维持肠道厌氧环境，抑制需氧致病菌的生长，维持动物肠道的菌群平衡。这些特性对促进动物营养的消化吸收、提高动物的饲料转化率、防病和促进生长起到重要作用。芽孢杆菌是一类公认的安全无毒的革兰阳性细菌，能促进饲料的降解、动物消化吸收和营养代谢。肉鸡日粮中添加枯草芽孢杆菌B7能改善其生长性能及免疫功能。与常用的乳酸菌等益生菌相比，芽孢杆菌具有耐高温、耐酸碱、耐压等特点，能够耐受颗粒饲料加工的影响。在储藏过程以孢子形式存在，不消耗饲料的营养成分，可以保持饲料的质量。进入肠道后，在肠道上部迅速复活，复活率接近100%。目前使用的菌株有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）、蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）、东洋芽孢杆菌（Bacillus toyoi）等。

4.光合细菌

光合细菌（photosynthetic bacteria，PSB）是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称。PSB革兰反应阴性，不形成芽孢，能够以光为能源，在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用。PSB广泛分布于土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。PSB不仅为生物体宿主提供丰富的蛋白质、维生素、矿物质、核酸等营养物质，而且可以产生辅酶Q等生物活性物质，提高宿主的免疫力。PSB还在改善水体环境，增加水产动物体重、色泽等方面有很好的效果。

5.其他微生物

在反刍动物的饲料中使用真菌类微生物，可以增加瘤胃中细菌总数量和纤维素酶量。主要真菌有烟曲霉、米曲霉等。在水产养殖中添加乳酸菌、弧菌、假单胞菌和藻类等，用作水产动物促生长剂和免疫调节剂，能够抑制病原菌的生长繁殖，提高水产动物的成活率。

二、微生物饲料的作用机理

微生物饲料中的微生物通常以如下几种方式发挥作用。①竞争性抑制。包括营养和定殖位点（阻止有害微生物在肠黏膜附着与繁殖）的竞争。健康畜禽肠道内生长着各种各样的微生物，各种微生物群落之间相互依存、相互制约，构成畜禽肠道微生态平衡状态。建立一个正常且平衡良好的肠道微生物区系对抵御病原性微生物感染具有十分重要的作用，如嗜酸乳杆菌对猪肠道上皮的亲附能力非常强，从而减少了大肠杆菌与肠道上皮结合的机会，因此对那些菌群形成迟缓或有障碍的幼小动物服用微生物制剂有着十分重要的意义。②抑制病原性微生物的生长。有益微生物通过产生有机酸如乳酸和乙酸使消化道内的pH降低，抑制其他病原性微生物生长，从而保持或恢复肠道内微生物群落的平衡，达到防病促生长的目的。③抑菌作用。许多乳酸菌和链球菌可以产生细菌素，如乳酸链球菌肽等，能抑制沙门菌、志贺菌、绿脓杆菌和大肠杆菌的生长。在某些条件下，有些乳酸菌可以产生少量的过氧化氢，激活大肠内的乳酸过氧化氢酶-硫氨酸盐反应系统，其反应产物可以抑制许多细菌尤其是革兰阴性病原菌的生长。另外，有些有益微生物可以产生溶菌酶抑制病原菌的生长。④补充营养成分。微生物制剂中的有益菌在肠道内代谢可产生多种消化酶、氨基酸、维生素（维生素K、维生素C、维生素B₁、维生素B₂、泛酸、烟酸、生物素、肌醇和叶酸等）以及其他一些代谢产物，作为营养物质被畜禽机体吸收利用，从而促进畜禽的生长发育。⑤防止有害物质的产生。直接饲用微生物能促进营养物质的消化吸收，可减少氨和其他腐败物质的产生。饲喂微生态制剂可以减少肠内容物、粪便、门静脉中的氨含量以及肠内容物中的对甲酚、吲哚、3-甲基吲哚等腐败物质的含量，缓解粪便臭味，净化畜禽环境。此外，直接饲用微生态制剂有益菌在肠道内能生长形成致密性膜菌群，形成生物屏幕，防止有害物质和废物的吸收。⑥提高机体的免疫功能。微生态制剂中的有益菌是良好的免疫激活剂，能刺激肠道免疫器官生长，激发机体发生体液免疫和细胞免疫。直接饲用微生物可以提高畜禽抗体水平或提高巨噬细胞的活性，增强免疫功能，及时杀灭侵入体内的致病菌，从而防止疾病的发生。

三、微生物饲料的种类及特性

微生物饲料大体上可分为两大类，一类是利用微生物的发酵作用改变饲料原料的理化性状，或增加其适口性，提高消化吸收率及其营养价值；或解毒、脱毒或积累有用的中间产物。这一类微生物饲料主要包括乳酸发酵饲料（青贮饲料）、畜禽屠宰废弃物发酵饲料、饼粕类发酵脱毒饲料、微生物发酵生产的各类饲料添加剂等。另一类微生物饲料是利用各种废弃物、纤维素类物质、淀粉质原料、矿物质等培养的微生物菌体蛋白、藻类等。

1.青贮饲料

青贮饲料是指将新鲜的青饲料切短装入密封的青贮设施（窖、壕、塔、袋等）中，经过微生物发酵作用制成一种具有特殊芳香气味、营养丰富的多汁饲料。它能够长期保存饲料青绿多汁的特性，扩大饲料资源，提高粗饲料的使用量和利用率。青贮饲料具有气味酸香、柔软多汁、颜色黄绿、适口性好等优点。其原理是乳酸菌在厌氧条件下发酵，产生乳酸，当乳酸积累一定量时就可抑制微生物的活动，从而达到长期保存的目的。青贮饲料已在世界各国畜牧生产中普遍推广应用，是饲喂草食家畜的重要青绿多汁饲料。目前，在青贮方法上推广采用低水分青贮，添加添加剂、糖蜜、谷物等特种青贮法，提高了青贮效果，改进了青贮饲料的品质。青贮设备向大型密闭式的青贮塔发展。青贮塔用防腐防锈钢板制成，装料与取料已实行机械化操作。青贮原料由农作物的秸秆发展到专门建立饲料地、种植青贮原料（特别是青贮玉米），使青贮饲料的数量和质量有较大提高。生产实践证明，饲料青贮是调剂青绿饲料欠丰、以旺养淡、以余补缺、合理利用青饲料的一项有效方法。

2.单细胞蛋白

单细胞蛋白（single cell protein，SCP）是指大规模生产的可作为饲料或食品添加剂的富含蛋白质的微生物蛋白制品。其菌种来源主要包括细菌、丝状真菌、酵母菌及藻类中的许多菌种，但常见的还是单细胞蛋白酵母菌。SCP可作为人或动物的蛋白质补充剂。由于这些产品不但蛋白质含量丰富，而且还含有脂肪、糖、核酸、维生素和无机元素，因此是一种具有较高价值的多功能食品或饲料。SCP的优越性表现为：生长速度快，蛋白质含量高；原料来源丰富，石油、天然气、淀粉、废糖蜜、废酒糟水等均可作原料；生产过程易控制，可工业化生产，不受气候、土壤和自然灾害的影响，可连续生产，成功率高；营养功能多，除蛋白质外，还含有丰富的维生素成分。SCP虽然营养丰富，但核酸含量较高，如酵母菌为6%～11%，细菌为10%～18%。核酸在家畜体内消化后会形成尿酸，因家畜无尿酸酶，不能分解尿酸，尿酸随血液循环在家畜的关节处沉淀或结晶，引起痛风症或风湿性关节炎。为此应发展脱核酸技术，生产脱核酸SCP。未脱核酸SCP在使用时应控制添加量。

单细胞蛋白的缺点是：①核酸含量很高，人体不容易消化核酸，核酸代谢产生尿酸，人体缺乏尿酸酶，尿酸可能导致肾结石或痛风。②有毒物质存在的可能性，如从微生物培养基中吸取的重金属或自身代谢产生的毒素，必须进行安全性风险评估。③不容易消化，微生物细胞在人类消化道中代谢较慢，有些细胞壁组分不能被消化，因此可能会导致消化不良。④价格较高，单细胞生产的蛋白较其他来源的蛋白价格较高。(www.daowen.com)

3.发酵饲料

发酵饲料是将植物秸秆类粗饲料粉碎，接种能降解纤维素、木质素的微生物（如霉菌、担子菌），在一定温度、湿度和通气条件下，发酵而成为味甜、酸、香、质地熟软、适口性好，营养成分倍增，家畜爱吃并且易于消化吸收的饲料。发酵微生物有霉菌、酵母菌及细菌的一些种类。常见的发酵饲料有纤维素酶解饲料、瘤胃液接种发酵饲料、担子菌分解饲料等。

（1）饲用微生物添加剂 在饲用微生物添加剂的生产菌种方面，各国都在寻求自己的资源。主要的菌种有芽孢杆菌属、乳酸杆菌属、酵母属、双歧杆菌属及部分霉菌等动物肠道益生菌。它们在动物体内的作用主要是助消化、抑制肠内有害菌的繁殖、免疫刺激、调节动物肠道正常菌群、实现微生态平衡、提高饲料转化率等。

（2）饲料酶制剂 将细菌、霉菌发酵生产的淀粉酶、纤维素酶和蛋白酶等酶制剂用于饲料生产中。它们参与生物体内的各种反应，提高了反应的速度，对于饲料养分的吸收起着重要作用。饲料酶制剂的利用方式有两种：一是将酶制剂直接饲喂畜禽，通过酶在体内进行催化作用的体内酶解法；二是利用酶制剂先酶解饲料原料，再饲喂畜禽的体外酶解法，如纤维素酶解秸秆、蛋白酶处理畜禽屠宰废物等。

（3）赖氨酸 用微生物生产的氨基酸中，赖氨酸是仅次于谷氨酸的一大产品。赖氨酸是猪和鸡的限制性氨基酸，也是植物饲料中最缺乏的一种氨基酸。饲料中添加赖氨酸可提高猪禽的增重，有可能利用蛋白质含量较低的日粮和廉价的饲料，并改善胴体品质，提高瘦肉率。

四、微生物饲料的优势

利用微生物加工和调制饲料具有物理和化学方法所不可替代的优势，这是由微生物本身的特点所决定的。归纳起来微生物发酵饲料具有以下5大优势。

1.原料来源广泛

微生物种类繁多，具有多种代谢方式，能够分解各种各样的有机物质。因此，利用微生物发酵生产饲料具有原料来源广的优点。能够用来生产微生物饲料的废弃物包括工、农、林、牧、渔等产业的各种有机废水、废渣甚至城市垃圾和粪便；矿物质资源包括石油、天然气及由它们衍生出的副产物，如甲醇、乙醇、乙酸、甲烷等；纤维素资源主要有各种农作物秸秆、糠稗、木屑、蔗渣、薯渣、甜菜渣等，这些都是自然界最丰富的物质；糖类资源包括甘薯、木薯、马铃薯等淀粉类物质和废糖蜜等。利用微生物不同的代谢方式可以生产菌体蛋白、酶制剂、饲用抗生素、有机酸、氨基酸等，还可以进行秸秆微贮发酵、青贮饲料、糖化饲料、饼粕类脱毒发酵、畜禽粪便发酵除臭。

2.投资少、效能高

微生物一般都能在常温常压下，利用简单的营养物质生长繁殖，并在生长繁殖过程中积累丰富的菌体蛋白和中间代谢产物。因此，利用微生物生产和调制饲料，一般具有投资少、效能高等特点。同时，可以有目的地进行诱变育种，改变菌种的生产特性和提高菌种的生产能力。例如，对木霉进行无数次的诱变试验，从中筛选出比以前更好的变异菌株，应用于植物秸秆等纤维素资源的发酵，取得了很好的效果。此外，通过基因工程可以将草食动物瘤胃内消化非纤维素的细菌转变成为可消化纤维素的细菌，从而提高反刍动物消化纤维素的能力。利用这种“基因工程菌”作为粗饲料的发酵菌，可以调制出高营养、高消化、高吸收率的优良饲料来。

3.微生物的代谢强度高

微生物的代谢强度比高等动物的代谢强度大几千倍到上万倍。例如，利用乳酸菌进行乳酸发酵，每个细胞产生的乳酸为其体重的1000～10000倍。所以，在调制青贮饲料时，原料本身自然附着的乳酸菌作为发酵菌种就足够了（如果当时自然界存在的杂菌比较复杂且多，为了使乳酸菌迅速成为优势菌群，则必须添加乳酸菌发酵剂）。从饲料发酵的角度来看，微生物代谢能力强，能在短时间内把大量的基质转化为有用产品。如液态发酵生产酵母菌，在单罐发酵时，几乎每12h即可收获一次，每年可收获数百次。又如，500kg的肉牛，每昼夜只能从食物中“浓缩”0.5kg的蛋白质；而同样的酵母菌，只要以质量较次的糖液（如废糖蜜）和氨水作为主要原料，在24h内即可以合成50000kg的优良蛋白质。而且，微生物菌体营养丰富，其蛋白质成分包含了动物所需要的各种氨基酸，还含有多种维生素和微量元素，生物学效价高，质量大大优于植物性蛋白质饲料。

4.生产不受产地和气候条件限制

微生物发酵生产的SCP不需要占用大量的土地和耕地，也不受季节和气候的限制。一个年产10万t单细胞蛋白的工厂，以酵母计，按含蛋白质45%计，一年所生产的蛋白质为4.5万t。而每公顷耕地按产大豆3000kg（蛋白质含量按40%计），一年产大豆蛋白质1200kg。因此，一个年产10万吨SCP的工厂所产的蛋白质，相当于3.7万hm²耕地所产蛋白质量。若将这些单细胞蛋白用于饲料生产，可养猪28万头或养鸡390万只。

5.可以保护环境

不仅可以利用大量的工业有机废水、废渣发酵生产优质蛋白饲料，为环境保护做出贡献，而且利用微生物加工和调制饲料，可以避免因酸、碱等化学方法加工饲料对环境造成的污染。“绿色食品”是由传统的以水、土壤为中心的“绿色农业”所提供的；“白色农业”则是“微生物农业”和“生物细胞农业”等。由于这些农业不会引起环境污染，而且要求生产过程有洁净的环境，所以称为“白色农业”。借助微生物发酵工程，每年仅利用石油产量的2%就能生产出2500～3000万吨的单细胞蛋白，可供20亿人吃1年。如果用于生产配混饲料，这个数字就更加惊人。可以预计，白色农业的发展和开发对象，首先就是微生物饲料制剂的开发利用。

五、微生物饲料发展中存在的问题

微生物饲料作用巨大，潜力巨大，对促进畜牧业的良性发展起到了关键性的作用。但是在发展过程中也存在一些问题。①菌种保存问题。微生物在制作中的培养、干燥、分装、保存过程和加工中的高温、机械、制粒等过程都有可能减少活性。因此，选择一种经济又有效的微生物发酵饲料的生产、运输、储存方法对于推广发酵饲料的使用有着重要意义。②产品标准问题。由于微生物发酵会产生众多的代谢物质，对于其中的有效成分缺乏研究，对微生物发酵饲料的品质难以鉴定，阻碍了其进一步发展。因此，建立完善的行业检测标准和检测方法十分必要。③微生物发酵饲料效果的不稳定性。由于各种微生物饲料的菌种组合、筛选、培育的方向和方法的不同，生产水平、动物种类以及饲料加工、储存、饲喂条件等因素的差异，微生物发酵饲料的应用效果差异较大，难以获得稳定、一致的效果。因此，进一步筛选合适的微生物，深入研究微生物发酵饲料的有效成分，并对其适用动物种类以及剂量进行深入研究十分必要。④微生物发酵饲料使用的安全性问题。正常微生物区系平衡打破后，有益菌微生物在特定情况下有可能变为病原微生物，如乳酸杆菌引起的临床感染。耐药性微生物携带并转移抗生素抗性基因，存在产生耐药因子的可能性。因此，使用微生物发酵饲料应充分考虑到动物安全、使用者安全、消费者安全和环境安全这几方面因素，严格的科学试验证明无害后才能广泛地推广应用。

六、我国微生物饲料的发展趋势

目前，微生物饲料在我国已得到了广泛应用。随着人们对微生物饲料、畜产品质量重视程度的加强以及生物技术的迅速发展，微生物饲料将向以下几个方向发展。①对菌种的要求考虑更加全面。今后的微生物饲料，不光要考虑到其增重效果，还要考虑其安全性、长效性、多效性、广泛性、高效性和针对性。如控制臭味，改善和控制氮、磷的环境污染等因素。②菌种由单一菌株向复合菌株或基因工程菌株发展。有益微生物菌种可包括光合细菌、放线菌、乳酸菌及发酵型丝状真菌等多种微生物；基因工程菌则向抗逆性强、多功能和生长快等特点发展。③功能由单一功效向多功效方向发展。微生物饲料不应停留在单一功能上，而应同时考虑具有促进生长、防治疾病、消除粪便臭味等多重效果。④使用的对象和方法更加细化。使用对象应针对不同动物、不同生长阶段、不同生产用途等不同情况而有所不同。如适用于单胃动物的微生物所用菌株一般为乳酸菌、芽孢杆菌、酵母等，而适于反刍动物的却是真菌和酵母菌。⑤根据菌种的不同特点设计不同产品。乳酸菌的产酸能力强，但不耐高温，与一些微量元素等物质易产生拮抗，所以不宜在饲料，特别是颗粒料中添加，但可做成水剂直接饮喂；而芽孢杆菌及粪链球菌等耐受性强，可在饲料中直接添加，方便实用。