隨著畜牧業向集約化、規?；F代化的方向快 速發展，對配合飼料的需求量越來越大，導致對優質蛋白質飼料原料的需求量越來越大。目前，蛋白質飼料的成本占據了飼料配制總成本的35%以上，并且蛋白質飼料的品質受多種因素影響，如抗營養因子的存在和氨基酸的不平衡等[1]，如何高效利用蛋白質飼料是目前迫切需要解決的問題。菌酶協同發酵技術是一種在飼料發酵過程中，根據不同發酵底物和不同微生物的特性，添加額外的纖維素酶、半纖維素酶、木聚糖酶、蛋白酶等，或者在酶解飼料的過程中加入一定量的芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌、米曲霉等進行協同發酵的一種技術。這種技術可以有效改善蛋白質飼料品質[2]，并且菌酶協同發酵蛋白質飼料可以改善動物腸道微生物平衡，提高畜禽的免疫力[3]。因此，將菌酶協同技術應用于蛋白質發酵過程，對于改善蛋白質品質、提高畜禽生產性能具有重要意義。本文概述了菌酶協同技術，并綜述了菌酶協同發酵蛋白質飼料和菌酶協同技術在動物生產中的研究與應用，以期為我國蛋白質飼料的開發與利用提供參考。

目前，在微生物發酵蛋白質飼料的過程中往往會出現酵解效果不顯著、達不到動物營養需求的狀況，而菌酶協同發酵技術主要通過降解抗營養因子[4]、改善氨基酸不平衡狀況、提高適口性、降解蛋白質為小肽[5]，進而提高蛋白質飼料品質，對飼料進行更加充分的改良。此外，通過微生物和酶的共同處理，可以使豆粕及其副產物中的總酚及總黃酮類物質含量顯著增加，這些物質有著很強的抗氧化性，可作為人和動物功能性食品的一部分[6]，在畜禽生產過程中，使用菌酶協同發酵蛋白質飼料可以促進畜禽的生長、提高免疫因子含量、改善腸道形態等[7]，不同的菌與不同的酶制劑發酵會產生不同的改善效果，因此利用菌酶協同發酵蛋白質飼料有著廣闊的應用前景。

多種酶類可以用于蛋白質飼料的菌酶協同發酵，用以增強風味、減少抗營養因子、提高消化率等，酶類主要為蛋白酶，用于分解蛋白質飼料中的蛋白質，提高畜禽對蛋白質的利用率。在飼喂肉雞時，使用蛋白酶和益生菌共同發酵的豆粕，被證明效果優于單一菌類發酵及單一酶類發酵[6]，Su 等[8]研究發現，蛋白酶和益生菌聯合使用可以進一步提高發酵豆粕中的活菌數、大豆蛋白降解率和乳酸水平，降低pH 和糖含量，并且對金色葡萄球菌和大腸埃希氏桿菌表現出抗菌性。也有其他增加特定功能肽含量的蛋白酶，如枯草芽孢桿菌和嗜熱菌蛋白酶協同作用于豆粕，可以增加血管緊張素轉換酶的含量[9]。一些其他種類的酶也被用于蛋白質飼料的發酵過程中，比如纖維素酶、果膠酶、α-淀粉酶、木聚糖酶、β-葡萄糖苷酶等。Ohara等[10]使用α-淀粉酶和β-葡萄糖苷酶以豆粕或棉籽粕為底物研究它們的協同或頡頏作用，結果發現，在發酵72 h 和96 h 時α-淀粉酶和β-葡萄糖苷酶的活性最高。Wiseman 等[11]使用木聚糖酶發酵干酒糟及其可溶物（DDGS），發現在仔豬日糧中添加25%的發酵DDGS 并不會影響仔豬整體的生長性能。Goodarzi等[12]使用果膠酶和枯草芽孢桿菌發酵豌豆，可以改變豌豆的營養成分比例，使氨基酸變得更加平衡。

不同種類的酶與不同種類的菌之間的協同方式有所不同，例如以甜高粱為底物，經過胰酶和有機酸處理后，嗜熱梭菌在發酵中獲得了大量的丁酸作為底物，進而提高了發酵效果[13]。在油料作物中，經過物理和化學誘變刺激菌株和蛋白酶的活性后，經過芽孢桿菌和蛋白酶的協同作用提高了樟腦籽油的提取率[14]。在發酵過程中添加酶可以提高微生物對底物的利用效率，例如纖維素酶水解粗纖維產生的單糖可以為益生菌合成蛋白質提供能量[15]，玉米芯在經過水解酶和糖化酶的作用后，可以由大腸桿菌發酵得到生物乙醇[16]，枯草芽孢桿菌可以利用阿拉伯木聚糖酶水解麥麩產生的阿拉伯糖寡糖，并產生脂肪酸。不同的酶制劑與菌種協同作用結果大不相同，對不同的蛋白質飼料精確使用酶制劑可以提高酵解效率。

3.1 黑曲霉

黑曲霉屬于曲霉屬真菌，廣泛存在于糧食、土壤中，對外界環境的適應力極強，可以產生纖維素酶、木聚糖酶、蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、果膠酶等多種胞外酶，還可以產生多種有機酸、次生代謝產物等[17]。我國常在蛋白質飼料中添加麩曲培養物進行酵解，用于改善乳豬、幼豬因消化道不健全導致的蛋白質消化能力差引起的腹瀉，或直接在飼料中加入添加一定比例黑曲霉進行固態發酵生產蛋白質飼料，可以用于提高仔豬的平均日增重和飼料轉化效率[18]。但在酵解蛋白質飼料及粗飼料的過程中，受黑曲霉產酶效果低或者黑曲霉發酵與酶解過程中最適條件差異的影響[19]，黑曲霉對飼料中蛋白質酵解不夠充分，在酵解的過程中額外添加酶可以提高蛋白質酵解的效果。Tie 等[20]研究發現，酶解過程的溫度遠高于發酵過程（分別為45 ℃和30 ℃），于是分為兩步對菜籽粕進行酵解，第一步在適合黑曲霉發酵的條件下進行，第二步使用黑曲霉產生的內源酶對菜籽粕進行酶解，兩步法顯著降低了菜籽粕中硫代葡萄糖苷和植酸的含量，大大提高了小肽的含量。葉國棟等[21]研究發現，使用黑曲霉與堿性蛋白酶協同酵解可以提高菜籽粕中的抗氧化肽含量，在黑曲霉與堿性蛋白酶1∶1 協同發酵的情況下，菜籽粕呈現最佳多肽抗氧化活性，但抗氧化多肽活性顯著低于其他菌酶協同發酵組，如枯草芽孢桿菌-堿性蛋白酶組、米曲霉-堿性蛋白酶組，因此針對不同發酵目的應當選用適當的微生物制劑。

3.2 植物乳桿菌

植物乳桿菌是一種廣泛存在于果蔬、發酵產品、腸道中的革蘭氏陰性桿菌，其代謝產物有乳酸、細菌素、過氧化氫等[22]，在飼料發酵過程中可以產生多種蛋白水解酶、纖維素酶、半纖維素酶，常用于蛋白質飼料發酵過程中降低飼料的pH，發揮抑菌效果，進而延長飼料的保質期，其產生的多種降解蛋白質的必須酶類也可以改善蛋白質飼料品質[23]。Su等[8]使用植物乳桿菌和蛋白酶發酵豆粕，發現豆粕中細菌的活菌數、大豆蛋白降解率和乳酸水平顯著提高，并且對金色葡萄球菌和大腸埃希氏菌也表現出抗菌活性。在菌酶協同發酵蛋白質飼料時有多種因素影響蛋白質飼料的品質，如發酵時間、溫度、接種量、酶添加量等，研究發現，在昆蟲蛋白飼料的生產過程中，添加植物乳桿菌及蛋白酶進行協同發酵可以提高蛋白質中的多肽含量。唐杏雨等[24]使用菌酶協同發酵黑水虻幼蟲，植物乳桿菌和芽孢桿菌的最佳發酵條件為混合接種量2.0%、發酵溫度39 ℃、發酵時間62 h，此時多肽含量增加最多，為163.53%。值得關注的是黑水虻作為一種動物蛋白，其氨基酸組成和數量相對于植物蛋白存在差異，菌酶協同效應也會有所不同。

3.3 枯草芽孢桿菌

枯草芽孢桿菌是一種廣泛存在于土壤、廢棄有機物中的革蘭氏陽性菌，因其易在枯草浸汁中繁殖而得名，其抑菌性及對腸道微生物的平衡作用在過去的一段時間里得到了較為廣泛的研究[25]。枯草芽孢桿菌可以產生多種蛋白酶，用于蛋白質飼料發酵過程中平衡氨基酸含量、改善蛋白質品質[26]。目前已知有多種芽孢桿菌在發酵中發揮重要作用[27]，其中一些在發酵蛋白質飼料時是優勢菌種[28]，并且發酵時通常是在堿性條件下產生內切酶來水解植物源蛋白，釋放游離氨基酸和短肽，進而提高蛋白質品質。Gopikrishna 等[29]篩選出一株芽孢桿菌，發現其發酵效果可以替代商用蛋白酶。Cheng等[4]添加枯草芽孢桿菌與蛋白水解酶共同對大豆進行固態發酵，結果顯著改善了蛋白質品質，降低了抗營養因子含量，并且在枯草芽孢桿菌和蛋白水解酶聯合使用時，小肽含量相比曲霉處理有較大提高，但枯草芽孢桿菌相比曲霉是否有更高的產酶能力仍有待研究，Goodarzi 等[30]使用果膠酶、蛋白酶、枯草芽孢桿菌共同發酵營養價值較低的單一蛋白質飼料，發現飼料中的氨基酸比例變得更加平衡。對于一些蛋白質質量較差的蛋白質飼料（如羽毛粉），添加枯草芽孢桿菌和蛋白酶可以更好地改善其品質。Ramakrishna 等[31]從家禽垃圾場中篩選出一株可以產生角蛋白酶的芽孢桿菌，在優化后的條件下發酵羽毛粉，發現發酵產物中色氨酸、異亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸含量均顯著提高，顯示其具有潛在的飼料用途。

3.4 釀酒酵母

釀酒酵母屬于酵母菌，是一種兼性厭氧菌，酵母細胞壁富含β-葡聚糖和甘露聚糖，可以增強免疫系統功能并保護宿主減少受霉菌毒素的損害[32]，并且可以產生多種消化酶（如蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶等），在飼料生產方面得到了廣泛的研究[33]。在釀酒酵母發酵蛋白質飼料的過程中添加酶制劑，可以減少飼料中的抗營養因子，改善飼養動物的胃腸道環境，提高機體免疫力[34]，并且有研究表明，在家禽飼糧中添加釀酒酵母有替代抗生素的效果[35]。Chuang 等[36]使用酵母菌和植酸共同發酵麩皮飼料，有效解決了植酸影響動物對營養物質的吸收和利用，并且提高了賴氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸和蘇氨酸等氨基酸的消化率。王博瑤[37]報道，使用釀酒酵母、芽孢桿菌、中性蛋白酶作為添加劑對豆粕進行發酵生產小肽飼料，結果表明，在最佳條件時，小肽含量從11.40 mg/g 提高到199.65 mg/g；粗蛋白含量從47.62%提高到56.72%。使用菌酶協同發酵飼料可以有效改善飼料的蛋白質品質，平衡好菌種接種量和酶制劑添加量比例，或優化發酵工藝可以更好地提高蛋白質飼料的品質。

4.1 菌酶協同在豬生產中的應用

微生物制劑可以應用于豬的各個生長階段，用于改善生長性能及增強免疫力[38]。仔豬斷奶時消化飼料的能力非常有限，免疫系統缺乏固有的疾病抵抗力，直到5～6 周齡[39]。斷奶壓力通常伴隨著腹瀉、感染甚至死亡，因為在此階段，仔豬缺少必要的免疫功能[40]。目前我國使用的豬飼料以玉米、豆粕、麥麩等為主要原料，同時配合維生素、礦物質等添加劑，在全面禁抗以前還會在日糧中添加抗生素等來保障豬的生產性能，但2020年7月國家全面禁止在飼糧中添加抗生素，為了代替抗生素的使用，眾多學者對菌酶協同在豬生產上的應用展開了詳細的研究，目前有研究結果表明，菌酶協同發酵飼料可以在一定程度上代替抗生素的使用，有提高斷奶仔豬生長性能和抗腹瀉的效果，并且可以有效降低飼養成本[41]。目前，菌酶協同發酵飼料的相關研究已經取得成效，并且在豬生長育肥階段的應用已經得到了養殖場的認可，張宗源等[42]成功研發了一種菌酶協同飼料添加劑，郭忠貴等[43]成功研發了一種菌酶協同發酵飼料，都可以顯著提高肥育豬生長特性并可以改善其健康狀況。目前，菌酶制劑主要應用在生長肥育豬和仔豬上，對其他階段的豬研究相對較少。妊娠后期及泌乳期母豬腸道菌群會發生紊亂，針對此時期研發菌酶協同制劑可以開拓發酵飼料更廣闊的應用領域。

4.2 菌酶協同在家禽生產上的應用

飼喂發酵飼料可以提高畜禽生長性能、采食量及產品的質量等[44]，但在發酵過程中只添加菌種進行發酵，或者只添加酶類進行酶解存在飼料改善效果不理想的情況，Li 等[45]分別使用微生物發酵、酶解以及菌酶協同發酵菜籽粕，并且添加在黃羽肉雞的日糧中，結果表明，菌酶協同發酵處理組的小肽含量為50.4%，高于微生物發酵組（24.1%）和酶解處理組（35.5%），并且改善了肉雞的抗氧化功能與生產性能，可見單獨酶解或發酵均存在不足，而利用菌酶協同發酵技術可以有效改善這種情況。Chuang 等[36]在肉雞日糧中添加釀酒酵母和植酸酶發酵麩皮產物，可以顯著降低肉雞回腸食糜中產氣莢膜梭菌的數量，并且可以顯著降低白細胞介素-1β、誘導型一氧化氮合酶、干擾素-γ 相關炎癥基因在外周血單核細胞中的表達。Cheng 等[4]研究發現，添加蛋白酶和枯草芽孢桿菌協同發酵大豆日糧，可以增加肉雞的采食量，減少大豆抗原對肉雞免疫應答的影響，但是與對照組相比并未有明顯的增重效果，這與Goodarzi 等[12]的研究結果并不一致，原因可能是由于菌種、肉雞種類及所添加酶類的差異所導致的，也可能是添加的菌產生了額外的能量效應從而干擾了代謝。

4.3 菌酶協同在反芻動物上的應用

隨著我國人民生活水平的不斷提高，人們對牛肉、羊肉、牛奶等高品質畜產品的需求不斷增多，目前我國的苜蓿、黑麥草等優質草料產品供應日益緊張，許多養殖場會選擇進口國外的優質牧草，但是價格較高[46]。我國的高纖維農副產物非常豐富，是反芻動物可以利用的一些非常規飼料，但是相對苜蓿、黑麥草等優質草料而言營養價值較低，如果可以提高農副產物的飼喂價值、解決農副產品的利用問題，那么可以大大降低反芻動物生產成本并且減少對環境的碳排放量。使用菌酶協同發酵飼料可以解決農副產品利用率低、抗營養因子含量高等問題，Chen 等[47]使用乳酸菌與纖維素酶對紫花苜蓿青貯進行復合接種發酵，測定體外瘤胃降解率，結果表明，菌酶復合接種組提高了蛋白質的水解率，降低了干物質含量，并且提高了瘤胃短鏈脂肪酸的濃度和微生物蛋白質產量。劉興琳等[48]在荷斯坦牛的基礎日糧中添加含有酵母菌和枯草芽孢桿菌的微生態制劑和含有木聚糖酶、纖維素酶、葡聚糖酶的復方酶制劑，發現可以降低奶犢牛的料重比、牛鮮糞的粗蛋白含量，從而提高犢牛生長性能。目前研究發現，在使用菌酶協同發酵日糧時可能會出現所加酶抑制菌分泌酶或所加酶分解菌分泌酶的情況，而改善生產工藝可以在一定程度上避免類似情況的發生，并且可以降低生產成本和減少環境污染。李婉等[49]通過改善飼料發酵過程發明了一種適用反芻動物的菌酶協同發酵飼料制備方法，可有效利用酒精廢糟液，減少酒精廢糟液對環境的污染和浪費，并且提高了菌酶協同發酵飼料應用于反芻動物時的轉化效率。反芻動物擁有最復雜的胃腸道微生物發酵系統，其中瘤胃作為一個天然發酵罐，纖維日糧的發酵水平直接影響反芻動物的生長性能，雖然我國的高纖維農副產品非常豐富，但是在實際生產過程中利用率較低，使用菌酶協同發酵可以提高農副產品的利用率。目前，在生產過程中菌酶協同的發酵成本及發酵效果仍有很大的提升空間，如何優化生產工藝和提高菌酶協同效率是一個重要問題。

使用菌酶協同處理飼料相比使用微生物、酶制劑單因素發酵飼料可以更好地提高飼料的價值。在飼料方面，菌酶協同酵解蛋白質飼料的主要作用為降低抗營養因子、使氨基酸更加平衡、提高蛋白質利用率，但目前缺少深入研究菌酶協同發酵飼料的具體機制，未來應就菌酶協同酵解飼料的機制展開研究。在動物生產應用方面，目前許多研究表明，使用菌酶協同發酵飼料可以提高畜禽的屠宰率、凈重，改善腸道菌群結構，增強免疫力，并且針對這些特性已經研發出許多有效果的飼料應用到動物生產中，但也有一些試驗表明，菌酶協同發酵飼料對動物的生產性能沒有顯著影響，這可能是由于菌種、酶類及環境的差異導致的。值得關注的是如何根據畜禽在不同生長時期的營養需要、腸道微生物組成情況、菌酶之間的協同/頡頏作用等選擇效果更佳的酶制劑和菌種組合，并確定具體的添加比例。此外，酶制劑的價格普遍偏高，生產過程中難以確定菌及酶的最佳組合方式，增加了生產成本，如何優化生產工藝，減少制作飼料過程中的損失，提高生產效率，也是需要關注的問題。