生物發(fā)酵飼料在豬養(yǎng)殖中的應(yīng)用

■ 陳自鑫 吳 華 王文勝 劉嘉逸

（青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院，青海西寧 810016）

近年來，人們的生活質(zhì)量不斷提高，對(duì)畜產(chǎn)品的需求也在逐漸增加?？股氐臑E用引發(fā)的畜禽食品安全問題是我國畜牧業(yè)健康發(fā)展面臨的巨大挑戰(zhàn)。我國于2020 年7 月1 日起，全面禁止在養(yǎng)殖業(yè)中使用飼用抗生素[1]。為此，研發(fā)新型綠色安全、無抗的飼料已成必然趨勢。很多研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵飼料在促進(jìn)畜禽養(yǎng)殖健康、生產(chǎn)性能等方面發(fā)揮著重要作用。生物發(fā)酵飼料在有益菌發(fā)酵作用下，會(huì)產(chǎn)生多種消化酶、有機(jī)酸、小肽、維生素等，以提高飼料中的營養(yǎng)價(jià)值[2]。經(jīng)過微生物發(fā)酵后，飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量降低，家畜對(duì)飼料的營養(yǎng)利用率提高，平衡腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)內(nèi)源性消化酶的分泌，提高家禽的生長性能，改善畜舍環(huán)境。因而，生物發(fā)酵飼料在畜牧養(yǎng)殖業(yè)備受青睞[3-4]。文章綜述了生物發(fā)酵飼料的特性和制備工藝及其在豬生長性能、胃腸道微生態(tài)、免疫系統(tǒng)等方面的動(dòng)物試驗(yàn)研究進(jìn)展，為進(jìn)一步建立較為完善的生物發(fā)酵飼料生產(chǎn)和評(píng)價(jià)體系提供參考。

1 生物發(fā)酵飼料生產(chǎn)

1.1 常用菌種

發(fā)酵飼料是利用微生物發(fā)酵工藝將飼料原料（主要包括秸稈、粕類、玉米、槽渣等很多下腳料）發(fā)酵得到的飼料[5-6]。飼料原料經(jīng)過發(fā)酵分解成多糖類、蛋白質(zhì)和脂肪等一些大分子物質(zhì)，菌株產(chǎn)生有機(jī)酸和肽等小分子物質(zhì)，發(fā)酵后具有特殊的香味，形成了營養(yǎng)均衡、適口性好的生物飼料[7]。

菌種是制備發(fā)酵飼料的最重要影響因素之一。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部第2045 號(hào)文件《飼料添加劑品種目錄（2013）》的微生物細(xì)目中提到枯草芽孢桿菌、干酪乳桿菌、地衣芽孢桿菌、植物乳桿菌、解淀粉芽孢桿菌、德氏乳酸桿菌乳酸亞種（原名乳酸乳桿菌）、副干酪乳桿菌、產(chǎn)丙酸丙酸桿菌、布氏乳桿菌、白地霉、黑曲霉、米曲霉、綠色木霉、產(chǎn)朊假絲酵母、釀酒酵母等33 個(gè)菌種[8]。生物發(fā)酵飼料是將上述微生物用于飼料的發(fā)酵生產(chǎn)中，得到營養(yǎng)豐富、安全可靠、環(huán)保的發(fā)酵飼料[9]。

飼料發(fā)酵過程中使用較多的益生菌主要是酵母菌、乳酸菌、芽孢桿菌和霉菌4 類。酵母菌能降解大豆中抗?fàn)I養(yǎng)因子。裴斐等[10]利用乳酸菌LB-1 與酵母菌協(xié)同發(fā)酵麩皮36 h 后發(fā)現(xiàn)，麩皮的抗氧化性能提高，自由基清除率提升。酵母菌能利用飼料中的營養(yǎng)成分合成B 族維生素、谷胱甘肽（GSH）等，這些物質(zhì)可以抑制有害菌的生長[11]。芽孢桿菌可以形成局部厭氧環(huán)境，有利于厭氧菌的繁殖和生長，對(duì)其他致病菌生長具有間接抑制效果[12]。霉菌能分泌不同酶類，如蛋白酶、淀粉酶、植酸酶、果膠酶和纖維素酶等，這些酶類能夠促使飼料原料中大分子化合物降解成小分子化合物[13]。

1.2 發(fā)酵工藝

根據(jù)產(chǎn)出飼料最終的形態(tài)，發(fā)酵飼料生產(chǎn)工藝可分為液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵[14]。液態(tài)發(fā)酵料生產(chǎn)方式多種多樣，可以將發(fā)酵谷實(shí)類液態(tài)料處理后與飼料混合，也可利用食品生產(chǎn)的邊角料替代飼料中的部分營養(yǎng)成分進(jìn)行發(fā)酵，也可將全價(jià)液態(tài)飼料用益生菌發(fā)酵[15]。液體發(fā)酵飼料使用的菌株與家畜腸道菌群結(jié)構(gòu)相似，采用液態(tài)發(fā)酵工藝可以有效提高飼料利用率，進(jìn)而提高畜禽生產(chǎn)性能。但液態(tài)發(fā)酵速率過快會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵產(chǎn)物較單一[16]。固態(tài)發(fā)酵是在人工控制條件下（含水量一般控制在70%以下），利用天然或人工添加的微生物對(duì)飼料基質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵，改變飼料原料的營養(yǎng)組成比例，進(jìn)而提高動(dòng)物對(duì)飼料的消化率或延長飼料微生物活性保質(zhì)期，達(dá)到增加貯存時(shí)間的目的[17-18]。固態(tài)發(fā)酵相較于常規(guī)的液態(tài)發(fā)酵有許多優(yōu)點(diǎn)，主要有所需設(shè)備和廠房要求低、易于操作、消耗能源少、產(chǎn)酶率較高、安全性高[19-20]。但存在發(fā)酵工藝難以掌控、過程參數(shù)難以標(biāo)準(zhǔn)化及發(fā)酵產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定等缺點(diǎn)[21]。因此，利用不同工藝和微生物發(fā)酵的飼料，在動(dòng)物生產(chǎn)中的適用范圍、生產(chǎn)成本有差別，同一底物用不同的發(fā)酵劑發(fā)酵時(shí)，最終產(chǎn)物不同，在生產(chǎn)實(shí)踐中需結(jié)合動(dòng)物需求選擇合適的發(fā)酵工藝[22]。

2 生物發(fā)酵飼料對(duì)飼料消化率的影響

通過多種有益微生物的發(fā)酵，飼料原料中的大部分高分子物質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)因子會(huì)被分解或轉(zhuǎn)化成小分子的蛋白質(zhì)、肽和氨基酸[23]。發(fā)酵過程中會(huì)生成多種消化酶、維生素、抗菌物質(zhì)、免疫增強(qiáng)因子以及其他菌體蛋白[24]。劉倩等[25]利用枯草芽孢桿菌與植物乳桿菌混合菌種發(fā)酵復(fù)方中藥，飼料的含糖量顯著提高。殷雨洋等[26]利用植物乳桿菌、枯草芽孢桿菌和釀酒酵母的復(fù)合發(fā)酵技術(shù)顯著提高了豆渣的乳酸含量。王倩倩[27]研究表明，生物發(fā)酵飼料可以提高豬對(duì)粗脂肪和粗蛋白的消化率，并且生物發(fā)酵飼料中的有益菌可以補(bǔ)充動(dòng)物腸道內(nèi)的活性乳酸菌和酸性物質(zhì)，促進(jìn)機(jī)體內(nèi)的酸堿平衡。劉洋等[28]發(fā)現(xiàn)，隨著全株發(fā)酵雜交構(gòu)樹比例的提高，育肥豬對(duì)中性洗滌纖維與酸性洗滌纖維表觀消化率均逐漸升高。這些作用效果主要在于發(fā)酵過程中微生物能夠降解抗?fàn)I養(yǎng)因子和飼料中大分子物質(zhì)，并提供益生菌及其代謝產(chǎn)物，增強(qiáng)豬對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力。

3 生物發(fā)酵飼料對(duì)豬生產(chǎn)性能的影響

生物發(fā)酵飼料可顯著提高育肥豬的增重效果以及降低料重比，能使母豬的繁殖性能提高，增加產(chǎn)仔數(shù)及仔豬初生重。周紅妹[29]將全價(jià)配合飼料發(fā)酵后用作育肥豬的飼料，可以顯著提高豬的平均日增重，同時(shí)還可以降低育肥成本、提高機(jī)體抗氧化能力、減輕機(jī)體細(xì)胞損傷的程度、增強(qiáng)機(jī)體的免疫力。李冰等[30]在育肥豬日糧中添加15%發(fā)酵桑葉，顯著提高了育肥豬的末重，顯著降低了料重比。Liu 等[31]使用混合發(fā)酵飼料發(fā)現(xiàn)，哺乳母豬的營養(yǎng)物質(zhì)消化率和平均日增重顯著增加。鄭愛榮等[32]研究發(fā)現(xiàn)，母豬飼喂發(fā)酵豆粕替代飼料中的普通豆粕，可提高母豬平均日采食量和仔豬斷奶窩重。彭紅艷等[33]用復(fù)合益生菌發(fā)酵飼料飼喂斷奶仔豬，仔豬生長發(fā)育明顯提高，仔豬的腹瀉發(fā)生率及死亡率有效降低。益生菌在發(fā)酵過程產(chǎn)生多種有益細(xì)菌和特定酶類，可有效改善腸道微生態(tài)環(huán)境，有助于抑制有害菌群的生長和繁殖并減少毒素的生成和腹瀉等消化系統(tǒng)疾病的發(fā)生[34]。鐘翔[35]研究表明，飼喂發(fā)酵飼料可以增加仔豬平均日增重，降低仔豬腹瀉率，改善仔豬的健康狀況。

4 生物發(fā)酵飼料對(duì)豬肉品質(zhì)的影響

豬的產(chǎn)品品質(zhì)主要表現(xiàn)在肉類，新鮮動(dòng)物肌肉的正常pH 在5.4～7.2[36]。發(fā)酵飼料可提升商品豬肉質(zhì)品質(zhì)，包括增強(qiáng)肉色鮮艷程度、提高肌肉嫩度、調(diào)整豬肉的脂肪酸組成，有助于調(diào)控豬肉中的脂肪含量[37]。飼喂發(fā)酵飼料能夠提高豬肉中的風(fēng)味氨基酸和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)等含量（如谷氨酸、天冬氨酸、醇、醛和酮等），從而提高豬肉的風(fēng)味和口感[38]。有研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充發(fā)酵桑葉可以增加豬肉的總氨基酸和必需氨基酸增加，長鏈不飽和脂肪酸含量僅略有增加，背膘厚度減少，提高了脂質(zhì)含量，減緩了肉的酸敗[39]。豬的飼料中添加經(jīng)過發(fā)酵的中草藥（如石榴、銀杏和甘草），可以提高瘦肉率，還能夠增加背最長肌中的ω-3脂肪酸含量，增加豬肉的保存期限[40]。飼糧中添加發(fā)酵茶渣可降低豬肉剪切力和滴水損失[41]。朱坤等[42]對(duì)育肥豬飼喂發(fā)酵飼料，可以顯著地影響育肥豬血清中代謝產(chǎn)物的組成，增加其背最長肌肉的肉色評(píng)分，增強(qiáng)其保水能力，改善肉品質(zhì)。

5 生物發(fā)酵飼料對(duì)豬健康的影響

添加發(fā)酵濃縮料可顯著提高血漿中免疫球蛋白M（IgM）含量和免疫球蛋白A（IgA）的含量，這表明，發(fā)酵濃縮料可以通過增加血漿中免疫球蛋白的含量，增強(qiáng)生長育肥豬的機(jī)體免疫力，提高免疫球蛋白含量[43]。有研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中補(bǔ)充抗氧化肽有助于提高育肥豬機(jī)體抗氧化能力和肉品質(zhì)[44]。飼糧中添加0.5%益生菌（酵母菌和芽孢桿菌）有助于提高商品豬體內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）酶活性，同時(shí)減少脂質(zhì)過氧化物丙二醛（MDA）的生成[45]。丁鵬等[46]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧添加發(fā)酵桑粉能顯著提高寧鄉(xiāng)花豬血清總抗氧化能力（TAOC），肝臟中SOD、GSH-Px 活性。曾李等[47]研究發(fā)現(xiàn)，給豬飼喂發(fā)酵飼料可增加豬結(jié)腸黏膜中魏氏菌屬和柔嫩梭菌屬的相對(duì)豐度。發(fā)酵飼料還能顯著提高豬結(jié)腸內(nèi)容物中揮發(fā)性脂肪酸的含量[48]。Li 等[49]研究表明，添加發(fā)酵中草藥能改變斷奶仔豬腸道微生物區(qū)系，增加有益菌（如乳酸桿菌）的相對(duì)豐度，抑制革蘭陰性致病菌（如變形桿菌）。唐曼玉等[50]研究發(fā)現(xiàn)，攝入益生菌有助于調(diào)節(jié)腸道內(nèi)細(xì)菌和真菌的生長，促進(jìn)益生菌與宿主的共生關(guān)系。這些益生菌能夠牢固地定植并繁殖在宿主的胃腸道表面，從而維護(hù)腸道微生物平衡。

6 生物發(fā)酵飼料對(duì)豬舍環(huán)境的影響

使用生物發(fā)酵飼料有助于改善養(yǎng)殖環(huán)境，其所含豐富的有益菌和代謝產(chǎn)物可促進(jìn)動(dòng)物健康，提高生產(chǎn)效益。飼喂發(fā)酵飼料能夠增強(qiáng)動(dòng)物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，減少其糞便臭味[51]。此外，生物飼料還可以調(diào)節(jié)腸道菌群，抑制腸道有害微生物的生長，降低有害微生物的污染。劉志云等[52]發(fā)現(xiàn)，飼喂發(fā)酵全價(jià)飼料能夠改善豬腸道菌群結(jié)構(gòu)，使糞便中吲哚、糞臭素、揮發(fā)性脂肪酸含量顯著下降。豬圈中氨氣主要來源是豬的糞便，氨氣濃度過高可能導(dǎo)致豬患肺炎，甲烷和二氧化碳能降低豬舍中的氧氣含量，氧氣濃度過低會(huì)導(dǎo)致豬呼吸困難[53]。飼料中加入益生菌，可有效降低豬舍中氨氣和二氧化碳的濃度[54]。日糧中添加發(fā)酵豆粕不僅提高了保育仔豬的生長性能，而且通過微生物固氮作用，進(jìn)而改變尿素的排放途徑，使其從血液經(jīng)由糞便排放，降低了豬舍中NH3、PM10 和PM2.5的濃度[55]。

生物發(fā)酵飼料具有營養(yǎng)平衡、原料來源廣泛。價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的應(yīng)用前景。但目前生物發(fā)酵飼料在畜牧生產(chǎn)過程中仍存在諸多問題，如發(fā)酵菌種的選擇、生產(chǎn)中的雜菌污染、菌種發(fā)酵機(jī)理和作用方式不明確、發(fā)酵飼料質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一以及發(fā)酵飼料的存儲(chǔ)和飼喂等。將發(fā)酵飼料作為抗生素飼料的替代品，不僅能夠滿足人們對(duì)綠色健康畜產(chǎn)品的迫切需求，也符合現(xiàn)代養(yǎng)殖無公害處理資源利用的要求。因此，如何促進(jìn)生物發(fā)酵飼料在畜牧業(yè)中的生產(chǎn)與應(yīng)用，建立完善的發(fā)酵飼料綜合安全評(píng)價(jià)體系，針對(duì)畜禽不同需求開發(fā)安全有效的生物發(fā)酵飼料，實(shí)現(xiàn)生物發(fā)酵飼料資源的合理利用，還需要我們進(jìn)一步加深研究。