在一定的环境条件下，微生物通过代谢活动对饲料原料中的某些物质进行分解和转化，使原料中不易被牲畜和家禽利用的大分子物质转变成为易于消化吸收的小分子物质，同时，微生物得到增殖，由于微生物菌体的单细胞蛋白含量很高，因而提高了成品饲料的蛋白质含量，这就是广义的微生物蛋白饲料。另外若微生物菌种群中含有对牲畜和家禽具有益生功能的饲用微生物，则微生物蛋白饲料就会具有更好的饲喂效果。
生产蛋白饲料的关键是筛选和培养具有优良特性的菌种，理想的微生物菌种应具备下列条件：
（1）安全性好，活性强；
（2）能够利用多糖的混合物；
（3）能较好地同化基质碳源和无机氮源；
（4）能够深入到物料中，也能穿入基质细胞内；
（5）生长迅速，抗杂菌能力强，染菌概率小；
（6）可以在含水量低的基质中生长；
（7）能够耐受高浓度的营养盐；
（8）菌体本身蛋白质含量较高。通常采用的菌种为真菌、酵母菌和霉菌，如酿酒酵母、产朊假丝酵母、热带假丝酵母、米曲霉、黑曲霉、白地霉等。
现代微生物发酵多为纯种发酵，即用纯的单一菌落进行发酵，但是，在长期的实验和生产实践中，人们不断的发现许多重要生化过程是单株微生物不能完成或只能微弱地进行的，依靠两种或多种微生物共同培养来完成，即混合发酵。合的多种菌种，增加了发酵中许多基因的功能，通过不同代谢能力的组合，完成单个菌种难以完成的复杂代谢作用。如霉菌和酵母菌的混合培养，霉菌可分解纤维素和淀粉，而酵母菌主要利用糖原，菌群的协同作用提高了对底物的利用效率及产品的蛋白质含量和营养功能，达到了更好的发酵效果。
微生物易于变异，可通过各种物理、化学方法进行诱变，或采用基因重组技术对单细胞蛋白菌种进行遗传性状的改变，从而较易获得高产的突变株。
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