第2个回答 2008-03-17
摘要：本文主要阐述微生物发酵粗饲料的机理、微生物菌种的选择、微生物发酵秸秆饲喂动物情况、影响微生物发酵的因素、存在的问题及研究热点。
关键词：粗饲料；微生物发酵剂
地球上最丰富的多糖物质是纤维素，世界上50%的生物量来自天然纤维素，估计年产量在100～500亿t左右（李信，2000）。我国的纤维素资源极为丰富，每年秸秆产量在5.7亿t，占世界秸秆总产量的20%～30%，然而用作饲料的不足10%（李日强，2001）。如果能充分、有效的利用这些资源，将成为缓解当今人类面临的"粮食、能源、环境"三大危机，及实现农业可持续发展的重要途径之一。但由于秸秆饲料粗纤维含量高，蛋白质、矿物质含量低，畜禽消化率低，适口性差，从而限制了它的应用。在饲喂动物时必须进行预处理，以提高营养价值和适口性。预处理包括物理、化学、生物方法。目前，对纤维素的降解利用主要采用生物手段，即采用能分泌有效酶类的微生物来降解纤维素。
数据显示，发酵工业中主要的8种产品，即味精、赖氨酸、柠檬酸、乳酸、酶制剂、酵母、淀粉糖（醇）以及特种功能发酵制品的总产量近1000万吨，年总耗粮食约2000万吨。近几年，发酵工业企业通过新建、兼并和重组等方式，提高了产业集中度，出现了一批驰名中外的大型和特大型加工企业。如淀粉糖20强企业的产量占全国淀粉糖产量的90%，产业竞争力加强，已拥有了玉米综合加工能力亚洲第一、世界第三的企业。其中，6家企业的“淀粉糖”、2家酵母企业的“高活性酵母”被评为2007年中国名牌。以生物化工为代表的粮食深加工业，主要是玉米深加工发酵行业成为农产品加工中发展最快的行业之一。
我国是世界第一畜牧、水产养殖大国，据农业部畜牧业司预测，2006年全国肉类总产量达7980万吨，禽蛋产量达2940万吨，奶类产量3290万吨，2006年全国畜牧业总产值超过1.4万亿元，占农业总产值的34%，与畜牧业相关的产业（包括饲料工业、兽药业、畜产品加工业等）年总产值近万亿元人民币。我国水产品年产量达5100万吨（其中70%为养殖水产品），水产养殖业年总产值达到几千亿元。因此畜牧水产养殖业及相关加工产业年GDP近3万亿元人民币，已成为国民经济的重要产业部门。
按集约化养殖饲料转化效率分别为5:1（肉），3:1（蛋）、1:3（奶）和2:1（养殖水产品）计算，全国年消耗精饲料为7980*5+2940*3+3290/3+5100*70%*2=5.7亿吨，理论上相当于我国的粮食油脂类资源基本上用于养殖业，这也是美国人为什么说“中国的粮食养活不了中国人”的“理论基础”。但由于我国传统养殖业利用青绿饲料及秸秆、糟渣等饲养畜禽，消耗精饲料较少，如按三分之一扣除，我国年精饲料理论消耗达5.7*2/3=3.8亿吨。按中国农科院最新估计，我国原粮的36%被用于饲料，达年1.8亿吨之多。其余粮食资源的加工副产品及下脚料达1.5亿吨也用于养殖业，加上油料作物等加工副产品，我国每年有3亿多吨的粮食及粮食加工副产品等精饲料用于畜牧及水产养殖业，这也接近上述理论计算数据。虽然2006年全国工业饲料总产量达1.1亿吨，产值达2908亿元人民币，但这仍只占到全国精饲料总消耗的三分之一。我国养殖业饲料成本占养殖业总生产成本的70%左右，因此对养殖业经济效益影响很大。
作为世界第一人口大国、农业大国，我国以世界7%的土地、养活着世界22%的人口，多年来我国粮食总产量维持在4.5-4.9亿吨，人均粮食占有量为400千克左右，只有美国的1/3。但近年来，我国粮食总产连年下降，2003年已从1998年的5.1亿吨下降到4.3亿吨。因此我国粮食供需平衡十分脆弱，一方面个别年份我国粮食生产获得丰收，五大粮食作物除大豆外，均在产地存在不同程度的卖粮难现象，造成国家粮食储备压力越来越大。另一方面，自20世纪80年代以来，随着我国养殖业连续20多年以年平均9%以上的高速度增长，畜牧主产区的饲料资源短缺问题也将越来越严重。部分养殖及饲料企业盲目推行欧美玉米豆饼型日粮模式，造成我国豆粕、鱼粉及玉米等优质饲料资源的短缺。从长远来看，粮食问题仍然是我国不能掉以轻心的大事，这是由我国国情及粮情所决定的，一是我国近年人口自然增长率为10‰左右，每年净增人口1200万人左右。二是随着人口的增长和经济建设的发展，各方面占用耕地越来越多，目前我国人均耕地约为1.2亩，不及世界平均水平的1/3，而且随着西部退耕还林工程的发展，影响还会更大。三是我国粮食生产抗御自然灾害的能力仍然比较低，每年在不同地域都发生不同程度的灾害，粮食产量具有不稳定性。四是随着人口的不断增多和人民生活水平的日益提高，社会对粮食的需求越来越多，我国虽然基本上告别了动物性食品数量短缺的历史，现在人均动物性蛋白质的摄入量达到了25克/日，接近世界平均水平，但仍只有发达国家的1/2-1/3，养殖业的高速发展，誓必消耗更多的粮食饲料资源。五是粮油精深加工及生物质能源尤其是燃料乙醇加工业的高速发展，对粮油资源的消耗影响很大。美国虽然玉米年产量达2.5亿吨，但目前已将20-25%的玉米用来生产燃料乙醇，玉米价格在近半年涨了70%，我国玉米主产省的吉林省目前玉米精深加工能力已达全省的年生产量。因此随着各种形式的粮油精深加工产业的发展，势必影响到饲料用粮的供给.
异丙醇:
截至2006年底，我国异丙醇的总生产能力达到13.0万t/a，产量11.5万t，2001～2006年产量的年均增长率约为11.4%。异丙醇生产高度集中在中石油锦州石油化工公司（10万t/a）和山东海科化学工业有限责任公司（3万t/a）。
为了满足国内需求，中石油锦州石化公司拟在"十一五"期间投资4.18亿元，采用自主技术和新技术相结合，新建一套15.0万t/a的异丙醇生产装置，形成规模化生产，并将实施异丙醇联产异丙醚，开发多牌号的异丙醇下游产品。届时该公司异丙醇的生产能力将达到25.0万t/a，成为亚洲最大的异丙醇生产厂家。预计到2008年，我国异丙醇的总生产能力将达到28.0万t/a。
乳酸菌产业在全球的年产值均已超过3000亿美元，去年全球发酵乳饮料市场增长9.3% 欧美乳酸菌类产品占据乳业市场80％的市场份额
国内乳酸菌奶饮品行业仅只占乳业市场5％
乙醇:
由于石油价格持续处于高企状态，生物乙醇从成本上来说已经完全可行，加上它排放少，较环保，因此它迅速的成为了全球汽油市场的新秀。据环球能源网统计分析，1975年全球的乙醇生产量接近于0，而2006年，全球的乙醇产量已经达到了39,200生产量/百万升。我们将近三年全球各国家各地区的乙醇产量进行了比较排行，详见下表巴西和美国的合计产量约占了世界燃料乙醇产量的90%，这与两国政府大力支持本国乙醇生产密不可分。众所周知，美国政府自1978年起就以各种补贴水平对生物乙醇生产商实施补贴，各个州政府还另有补贴。今年年初，布什政府更是提出了要建立战略乙醇储备，并在十年内利用乙醇降低20%的汽油消耗的目标。而巴西，90%的乙醇都用作燃料，据环球能源网统计，该国乙醇的消费量已占到全国汽车燃料消费量的43%。随着乙醇产量的大幅提升，该国已通过管道、铁路和水运等各种方式将其生产的乙醇出口到了日本、欧洲、亚洲等地。随着油价高涨，巴西的乙醇出口增速越来越快，2005年该国乙醇出口为24.3亿升，到2010年这个数字将扩大至80亿升。新能源的春天使得世界乙醇第一出口大国赚得盆钵满盈，而世界上最大的乙醇生产国——美国，之所以大力发展生物乙醇主要是为了摆脱对石油的过度依赖所导致的经济羸弱。
与美国和巴西不同，中国的乙醇开发和生产始终是半遮半掩。为了避免与民争粮，我国发改委2004年起“钦定”了包括吉林燃料乙醇有限公司在内的四家企业进行燃料乙醇生产，并进行封闭推广。现在，中国也已成为世界第三大生物燃料乙醇生产国。据环球能源网统计，目前全国生产的燃料乙醇总量为102万吨，大约使用粮食400万吨，基本使用陈化粮。不过，随着我国国内汽油消费量的增加，现的的燃料乙醇生产能力根本不能满足试点区域的市场需要，而且，我们曾跟大家讨论过，杂粮、小麦、玉米、红薯等都不是最适合中国生产乙醇的主要原料。所以，在中国，是否值得大力发展燃料乙醇一直存在争议。
——中国发酵工业协会副理事长兼秘书长杜雅正纵谈我国发酵工业五年来所取得的成就.
味精、柠檬酸、淀粉糖、酶制剂、酵母:
味精、柠檬酸、淀粉糖、酶制剂、酵母，我国发酵工业的这五个主要产品，2003年产量已达510万吨，产值305亿元，约占食品工业总产值的3％。其中味精产量119万吨，占世界产量的70％左右，居全球第一位；柠檬酸产量45万吨，出口30万吨，创汇2．36亿美元，产量和贸易量均居世界第一位；淀粉糖产量更是成倍增长，1999年为90万吨左右，2003年则为300万吨。这组数字充分表明，在过去的五年中，我国发酵工业又经历了一个快速发展过程。
乳酸:
⒈L－乳酸是DL－乳酸的换代产品。由于人和动物体内只有代谢L－乳酸的酶，故人体只能利用L－乳酸，不能代谢D－乳酸，D－乳酸摄入人体后，轻者引起疲劳，重者会导致代谢紊乱，产生酸中毒。世界卫生组织（WHO）限制人体对D－乳酸的摄入量。禁止D型、DL型乳酸加入到婴儿食品中，而对L－乳酸则不加限制，故在食品工业中D－乳酸和DL－乳酸必将逐步被L－乳酸所取代。
L－乳酸是近年来人们十分关注并发展较快的有机酸。它是以粮食(如玉米、大米、薯干等)为原料，通过现代生物工程技术生产出高附加值产品，同时它又是一种可在食品、饮料、医药、塑料、饲料、农药、日用化工、造纸及电子工业等领域广泛应用的产品。更主要的是由于L－乳酸可以通过聚合方法形成聚乳酸产品，制成完全可降解的高分子材料，为人类长期使用塑料制品形成的废弃物无法处理的难题提供了一种解决的方法，因此其应用前景十分看好。
我国是一个玉米产量大国，年均产量已达到1.4亿吨左右。开发玉米资源，提高玉米产品附加值，解决玉米的出路问题是一项既有经济效益又有社会效益的项目。并可带动周边地区农民的粮食种植业、养殖业和粮食加工业的发展，有利于解决“三农”问题，增加就业机会，繁荣地区经济。
L-乳酸生产属于生物技术中的微生物发酵工程，是具有较高科技含量的新型高科技行业，同时又是玉米等农副产品深加工高附加值的新产品。目前国内L-乳酸生产还属起步阶段，生产规模较小。随着近几年对L-乳酸新菌种、新工艺、新装备的开发和研究，L-乳酸产业化已趋成熟，同时L-乳酸应用领域也在不断拓展，投资L-乳酸项目的经济效益和社会效益正在逐步得到体现，L-乳酸作为高新技术产品、农业高附加值产品、绿色环保产品的新原料其在国民经济中的地位正在逐步提高。
最具潜力和前景是以L－乳酸生产聚L－乳酸（PLA），广泛应用于医药工业和外科手术，也可以制成生物降解塑料，消除遗害世界的“白色污染”。
目前世界乳酸的市场需求量为每年70万吨，西方国家是主要消费大户，如美国、日本乳酸的年需求量约为30万吨。
目前世界乳酸消费中，50%用于食品工业，其余用于医药和其他工业。
据悉，近几年世界市场对乳酸的需求量正以每年5～8%的速度增长，由于聚乳酸工业的兴起以及世界环保意识的日益提高，出现了聚乳酸对其原料乳酸需求量的急剧增长，未来十年中世界聚乳酸的年总产量将超过45万吨，据日本有关专家预测，世界乳酸的潜在需求量可达百万吨级，显而易见，乳酸的市场前景看好。
我国乳酸产量约6～7万t左右，其中主要为D－乳酸，而作为D－乳酸的换代产品L－乳酸产量在2-3万吨。随着PLA逐步替代聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料用于塑料制品，这将使L－乳酸的消费量成倍增长，据国外预测，到2010年，全世界L－乳酸需要量将猛增到500万吨左右。适时建设一套符合经济规模的L－乳酸装置。对开拓我国L－乳酸的大市场是十分必要的，项目的建成必将降低成本、提高产品质量，其经济效益可观。
南乐县作为一个典型的农业县，玉米资源丰富（本项目L－乳酸生产的主要原料是玉米），周边县区也盛产玉米，常年产量在100万吨。大力发展乳酸产业，转化农产品，增加农民收入，提高农副产品深加工的附加值，对振兴当地经济具有重大意义。