随着畜牧业的快速发展，养殖行业饲料的需求量增大。按照2019年中国畜产品数量，每年需要配合饲料4.2~4.4亿t。我国可耕土地面积有限造成常规饲料资源不足。但是，我国的非常规植物性饲料资源（秸秆、农副产品等）较丰富，这类资源不能直接作为食物应用，但有机物含量较高，是非常有潜力的饲料原料。将非常规植物性饲料资源适当加工可以弥补常规饲料资源不足[1]。微生物固态发酵技术处理非常规饲料资源，具有效果好、速度快、质量安全的优点。目前，许多学者在微生物发酵植物性饲料原料的菌种选择与组合、发酵生产工艺、应用方案及对动物健康和生产性能影响等多个方面开展了研究[2]。文章对近年来我国应用固态发酵技术处理非常规植物性饲料原料技术进展进行综述，为解决饲料短缺问题和固态发酵技术在饲料中的使用提供参考。1固态发酵饲料概念固态发酵指在没有或几乎没有自由水存在，有一定湿度、人为可控制的条件下，以农副产品或畜产品下脚料为底物，通过特定微生物的代谢作用，降解或部分降解其中大分子物质，提高生物学价值的过程，所产生的产物统称为固态发酵饲料[3]。固态发酵按照菌种来源和发酵方式，可以分为自然富集固态发酵、强化微生物混合固态发酵、限定微生物混合固态发酵和单菌固态纯种发酵4种方式，其中植物性饲料固态发酵一般采用强化微生物和限定微生物混合固态发酵两种方式[4]。固态发酵具有培养基与气体的接触面积大、发酵充分、饲料糖化和发酵过程同步进行、外源能耗较少、发酵综合效果好等优点。但发酵机制中水分相对含量低、营养物分布不均匀，容易造成发酵不均匀的情况，且对发酵产物质量变化在线时时检测和控制发酵过程相对困难[5]。2固态发酵目的固体发酵可以提高饲料消化利用率和低质原料（可溶性糖、真蛋白、氨基酸等）的营养含量；去除特定原料（粗饲料、杂粕棉等）的抗营养因子（粗纤维、非淀粉多糖、棉酚、芥子甙等）、霉菌毒素；在发酵过程中，微生物繁殖和底物降解可以增加饲料中活性成分（酶、益生菌、功能性小肽等）的含量；改善饲料适口性和加工性能，易于动物采食。3固态发酵菌种及组合选择植物性饲料原料固态发酵的常用菌种包括芽孢杆菌、乳酸菌、霉菌和酵母菌。固态发酵所用的微生物菌种或菌种组合，应具备以下特征：菌种本身安全、动物长期使用不会产生任何毒副作用；菌种在生长繁殖过程中能够利用培养基底物中的淀粉、纤维素、蛋白质、无机氮源等物质作为营养源来满足发酵菌种自身需要；菌种生长、繁殖速度快，能够在较短时间内完成对底物的发酵；菌种本身能够分泌水解酶，降解发酵底物中的大分子有机物质，成为能够被动物消化吸收的小分子有机物；菌种本身抗逆性强，可以在含水量较低的基质中生长，能够耐受高浓度的营养盐，能够耐受或降解基质中有毒、有害物质；菌种遗传性较稳定，能够在较长时期保持优良性能；使用复合菌种发酵时，所选不同菌株之间应该具有相互协同、促生长作用，能够共同发挥作用，提高底物的营养价值[6]。4固态发酵技术在非常规植物性饲料原料处理中的应用4.1固体发酵技术在秸秆类植物性饲料处理中的应用秸秆表皮是致密的厚壁细胞组织，可以阻挡微生物及其所产酶对底物的接触。秸秆本身化学组成复杂，除含有纤维素外，还含有大量的半纤维素、木质素以及少量的树脂、果胶等成分，非纤维素组分除本身难以降解外，还会阻碍纤维素的酶解过程。秸秆的细胞壁聚合物之间存在交联结构，会严重阻碍动物对多糖的利用，秸秆中的纤维素以结晶形式存在，纤维素分子链排列紧密，阻碍酶与底物的接触。4.1.1固体发酵技术在玉米秸秆处理中的应用玉米秸秆原料资源量大、易于收集、品质稳定、安全性好，是良好的饲料资源。但是，玉米秸秆本身营养成分含量低、适口性差且消化率低，大部分被简单处理后作为草食动物饲料原料使用。应用固态发酵技术处理玉米秸秆，可以在一定程度上提高玉米秸秆蛋白含量，降解纤维，提高消化率和适口性[7]。赵继新[8]研究表明，发酵玉米秸对动物机体无损害、无氧化应激影响。张立霞[9]应用黄孢原毛平革菌+黑曲霉+青霉+木霉组合发酵玉米秸秆，发酵条件为接种量8%、培养温度32 °C、发酵时间5 d，研究表明，玉米秸主要成分的瘤胃降解率均显著升高。魏如腾等[10]应用2%的解脂假丝酵母发酵玉米秸秆36 h，加入9%的复合菌，30 °C发酵18 d，研究表明，玉米秸的纤维素、半纤维素、木质素的含量均下降。张阿强[11]研究表明，发酵能够提高玉米秸秆中粗蛋白、真蛋白、酸水解后的总氨基酸的含量。谢小来等[12]应用产朊假丝酵母在温度32 ℃、时间48 h、含水量65%、接种量7%的条件下处理氨化玉米秸秆，发现玉米秸秆的粗蛋白质含量升高。4.1.2固体发酵技术在稻草处理中的应用稻草中粗纤维含量高、适口性差、无机盐含量过高，因此稻草的使用较少。固态发酵技术可以降解稻草中粗纤维含量，提高可溶性碳水化合物含量，提升稻草饲用价值。徐伟等[13]利用黄孢原毛平革菌固态发酵稻草，发现稻草中纤维素、半纤维素、木质素的降解率分别为27.23%、44.69%、45.41%。汤济超[14]对稻草进行固态发酵处理，发现木质素和纤维素的降解率分别为36.82%和41.25%，固态发酵能够提升稻草产物中的可溶性有机碳含量和饲喂价值。4.1.3固态发酵技术在花生秸秆处理中的应用花生秸秆资源丰富，主要用在反刍动物饲养中。但是，花生秸秆的营养缺点是蛋白含量偏低、粗纤维含量高，是1种质量较低的粗饲料。王雷雷等[15]应用平菇真菌发酵处理花生秸秆，研究表明，发酵后的花生秸秆粗蛋白含量增加，水解效率达50%。刘纪成等[16]应用绿色木霉、黄孢原毛平革菌、产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌、粪肠球菌按2∶2∶3∶2∶1重量比混合复合菌剂，发酵花生秸秆，研究表明，花生秸秆发酵后的粗蛋白含量增加，粗灰分、粗纤维、中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维的含量均降低。4.1.4固态发酵技术在高粱秸处理中的应用高粱秸秆营养价值与玉米秸秆相似，但可溶性碳水化合物相对较高。对甜高粱秆进行发酵处理后，高粱秸蛋白含量显著提高，生物学价值明显提升[17-18]。石召弟[19]利用乳酸菌对甜高粱秸秆固态发酵，结果表明，甜高粱秸秆发酵后，可溶性糖、粗蛋白、乳酸的含量均升高，粗纤维、乙酸的含量均降低。4.1.5固态发酵技术在棉花秸处理中的应用棉秸秆中的粗蛋白质含量为7.10%，中性洗涤纤维和有机物含量与麦秆相近，但棉秸秆中含有棉酚等抗营养因子物质。郭凯[20]利用黑曲霉发酵棉秸秆，发现棉花秸秆中的纤维素、木质素含量均降低，半纤维素降解率达32.89%。侯敏等[21]应用产朊假丝酵母发酵棉秸秆，发现发酵后的棉秸秆粗蛋白质含量升高，粗纤维含量下降，脱毒率达70%。4.2固态发酵技术在糟渣类处理中的应用4.2.1固态发酵技术在玉米皮处理中的应用我国玉米深加工的副产品玉米种皮年产量达2 000万t，玉米种皮的蛋白含量低、纤维含量高、安全性差。玉米种皮在生产中经亚硫酸浸泡，味道酸涩，适口性差，且容易感染霉菌毒素。微生物发酵可以提高玉米种皮的营养价值，利于保存。陈晓萍[22]应用康宁木霉和热带假丝酵母混合菌种发酵玉米皮，发酵产品中的蛋白含量升高，木聚糖酶活力为1 376.9 IU/g，滤纸酶活为13.1 IU/g。典姣姣等[23]以黑曲霉、枯草芽孢杆菌、热带假丝酵母和乳酸菌（2∶2∶1∶1）发酵喷浆玉米皮，研究表明，发酵后的饲料中蛋白、氨基酸含量均升高，且能够改善饲料的风味。4.2.2固态发酵技术在酒糟处理中的应用酒糟粗纤维含量高、动物的消化率低、水分含量高、容易腐败变质。适当发酵处理，可以提高酒糟的营养价值，也是1种良好的保存方法。张玉诚等[24]利用白地霉、米曲霉、绿色木霉和枯草芽孢杆菌混合发酵白酒糟，产物中的真蛋白、钙、磷、总氨基酸含量均升高，粗纤维、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、粗脂肪的含量均降低。王晓力等[25]利用里氏木霉、黑曲霉、产朊假丝酵母为发酵菌种发酵啤酒糟，发现在接种量为8%，含水量60%、发酵温度35 ℃时，发酵48 h后粗蛋白的含量升高，酸性和中性纤维素的含量均降低；尼龙袋瘘管羊瘤胃消化试验72 h时，粗蛋白、酸性洗涤纤维和中性纤维消化率分别为79.78%、51.96%和39.88%。4.3固态发酵技术在菌糠处理中的应用菌糠蛋白含量低、粗纤维含量高，特别是木质素含量较高，经特定菌种发酵处理，可以改善菌糠的营养价值、提高菌糠的功能性、保证产品安全。刘月等[26]在pH值为5.2，水料比1∶1.1、菌液接种量6.8%的条件下，使用嗜酸乳杆菌和假丝酵母菌混合液对灵芝菌糠进行发酵，发酵灵芝菌糠的蛋白含量升高，粗纤维含量降低，且有浓郁酒香味。刘世操等[27]在添加量12%、37 ℃的条件下，以黑曲霉、枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌（2∶1∶1）混合菌液处理杏鲍菇菌糠，发酵84 h，菌糠中的蛋白含量升高。史颖[28]在温度30 ℃、固液比1∶2、C∶N为30∶1，pH值为6.0时，使用酵母菌发酵金针菇菌糠，研究表明，发酵产品中的真蛋白含量和消化率均升高。张丽美[29]研究表明，发酵菌糠产品可以作为益生菌类饲料添加剂。王玖玖[30]应用7.5%枯草芽孢杆菌发酵菌液，在40 ℃条件下发酵香菇菌糠48 h，发现香菇菌糠的提取率升高，寡糖产率为0.71%。5展望固态发酵是非常规低质植物性饲料高效增值的重要途径，已经获得许多成效。但是，为了能够充分利用生物发酵技术，提升低质饲料原料价值，应在菌酶协同作用下共同提高饲料营养价值，还需要在药食同源植物发酵等领域进一步开展工作。针对不同发酵底物的特点、发酵目的、发酵菌种组合、发酵底物水分控制、发酵时间和温度等生产工艺参数上还需进一步研究，以期获得效果稳定的高质量饲料产品。