劉國(guó)信, 楊 鋒, 閆玉楠
(山西省陽城縣南環(huán)路畜牧局,山西 晉城 048100)
近年來,畜禽養(yǎng)殖中抗生素濫用導(dǎo)致的環(huán)境污染與動(dòng)物產(chǎn)品安全問題受到社會(huì)的廣泛關(guān)注,飼料“禁抗”已成為必然趨勢(shì)[1],發(fā)酵飼料的推廣應(yīng)用因此得到業(yè)界前所未有的重視。生產(chǎn)實(shí)踐表明,發(fā)酵飼料具有適口性好,活菌含量高,營(yíng)養(yǎng)更全面,綠色無殘留等特點(diǎn)。利用其養(yǎng)豬能夠調(diào)節(jié)豬腸道的微生態(tài)平衡,促進(jìn)腸道健康,提高飼料轉(zhuǎn)化利用率,降低飼養(yǎng)成本,增強(qiáng)免疫功能,減少發(fā)病死亡,提高生產(chǎn)性能,改善酮體品質(zhì),減少環(huán)境污染,是飼料“禁抗”后的最佳替代物,具有廣闊的市場(chǎng)前景[2]。
發(fā)酵飼料是近年來興起的新型綠色環(huán)保型飼料。它是以微生物發(fā)酵技術(shù)為核心生產(chǎn)的動(dòng)物飼料或飼料原料,其主要特征是含有大量的乳酸菌、酵母菌或有機(jī)酸等有益于動(dòng)物健康的微生物及其代謝產(chǎn)物,是兼顧動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)需求和腸道微生態(tài)健康的一種集成創(chuàng)新型生物飼料產(chǎn)品[3]。
長(zhǎng)期以來,抗生素類藥物飼料添加劑在養(yǎng)殖業(yè)中的濫用已經(jīng)帶來了明顯的副作用,被禁止或取代已成為全球性趨勢(shì)[4]。近年來,作為“禁抗”后的取代物——各類微生態(tài)制劑、益生素、酶制劑、酸化劑、植物提取物等被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。但由于微生態(tài)制劑、酶制劑、益生素等產(chǎn)品屬于活菌制劑不易保存,而且在飼料加工的高溫制粒過程中易被滅活,使其生物活性大大降低。植物提取物、酸化劑等雖然副作用小,綠色環(huán)保無殘留,但使用方式過于單一,適口性較差。而生物發(fā)酵飼料是以植物性農(nóng)副產(chǎn)品為主要原料底物,加入各類活菌制劑后,通過微生物代謝作用而形成的活菌制劑和發(fā)酵底物的復(fù)合物,其功能成分幾乎包括了目前市面上所有的綠色飼料添加劑,不僅改善了飼料的適口性,提高了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,更易被豬只采食、消化和吸收利用,而且活菌含量高,品質(zhì)更穩(wěn)定,方便保存,是飼料“禁抗”后的最佳取代物。
根據(jù)微生物種類、設(shè)備工藝等的不同,發(fā)酵飼料有不同的分類。按微生物作用方式可分為好氧性發(fā)酵飼料和厭氧性發(fā)酵飼料;按發(fā)酵工藝可分為固體發(fā)酵飼料、液體發(fā)酵飼料和復(fù)合發(fā)酵飼料;按發(fā)酵產(chǎn)品類型可分為發(fā)酵原料、發(fā)酵全價(jià)配合飼料和發(fā)酵濃縮飼料等。
近年來,發(fā)酵飼料的開發(fā)研究已進(jìn)入新高度,目前已有不少品牌的商品發(fā)酵飼料面市,其都是依據(jù)國(guó)內(nèi)養(yǎng)殖業(yè)的實(shí)際情況及動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育各階段的消化生理特性,結(jié)合飼料原料底物及發(fā)酵加工工藝,精心篩選優(yōu)質(zhì)高效微生物菌種,經(jīng)過綜合試驗(yàn)研究和實(shí)際應(yīng)用開發(fā)而成的復(fù)合發(fā)酵飼料。其儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用非常方便,養(yǎng)豬從業(yè)者購買回來根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)簽說明,合理添加在日糧中即可使用。
眾所周知,豬只養(yǎng)殖本質(zhì)就是養(yǎng)腸道。豬只健康生長(zhǎng)與腸道菌群平衡密切相關(guān)。近年來,隨著腸道微生態(tài)理論相關(guān)性研究的不斷深化,在飼料配方中添加益生菌等微生態(tài)制劑已得到養(yǎng)殖從業(yè)者的認(rèn)可,逐漸進(jìn)入常態(tài)化應(yīng)用階段。但調(diào)查表明,由于在飼料生產(chǎn)加工和實(shí)際養(yǎng)殖環(huán)節(jié)應(yīng)用中,受多種因素制約,其應(yīng)有的益生與微生態(tài)功能并不能充分發(fā)揮出來。而發(fā)酵飼料是經(jīng)過發(fā)酵形成的復(fù)合物,其中的益生菌等既能保持高活性水平,又含有豐富的代謝產(chǎn)物,能夠攜同發(fā)揮作用,可以避免單獨(dú)使用帶來的弊端[5-6]。
目前,發(fā)酵飼料常用的活菌制劑及主要功能性營(yíng)養(yǎng)成分包括乳酸菌、芽孢菌、酵母菌、霉菌等益生菌,益生菌代謝產(chǎn)物寡糖以及丁酸梭菌等數(shù)十種,現(xiàn)將其作用機(jī)理與生理功能介紹于下。
研究表明,益生菌進(jìn)入動(dòng)物胃腸道內(nèi),通過代謝能夠產(chǎn)生大量的有機(jī)酸和嗜酸素、乳酸鏈球菌肽等少量抗菌物質(zhì),從而改善消化道的pH,抑制有害微生物在腸道內(nèi)的生長(zhǎng)繁衍。長(zhǎng)期飼喂發(fā)酵飼料,大量的益生類微生物可以源源不斷地進(jìn)入消化道,使其菌群數(shù)量在腸道始終保持絕對(duì)優(yōu)勢(shì),有利于調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu),改善腸道內(nèi)環(huán)境的健康,使其一直處于平衡穩(wěn)定狀態(tài),從而促進(jìn)豬只健康生長(zhǎng)[7-8]。目前,常用的益生菌主要分為以下三類。
2.1.1 乳酸菌
乳酸菌屬于厭氧菌,是存在于豬只消化道中的重要益生菌。目前生產(chǎn)中按其代謝途徑可分為同型乳酸發(fā)酵、專性異型乳酸發(fā)酵、兼性乳酸發(fā)酵和雙歧桿菌異型乳酸發(fā)酵等4種類型。
乳酸菌進(jìn)入十二指腸后,會(huì)在其末端快速生長(zhǎng),隨后在空腸、回腸及直腸等所有后腸道均衡釋放生長(zhǎng)。乳酸菌在代謝過程中能夠不斷產(chǎn)生乳酸,降低腸道環(huán)境中的pH,使腸道處于強(qiáng)酸環(huán)境,抑制多種有害菌生長(zhǎng)繁殖,進(jìn)而達(dá)到天然預(yù)防某些細(xì)菌病害的目的[9]。研究發(fā)現(xiàn),乳酸菌除具有抑菌作用外,還可以調(diào)節(jié)腸道菌群平衡,激活消化酶原,幫助機(jī)體合成維生素,提高其對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收利用率[10]。
2.1.2 芽孢菌
芽孢桿菌屬于革蘭氏陽性菌,目前在生產(chǎn)中應(yīng)用的主要有地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和蠟樣芽孢桿菌等。
芽孢屬桿菌大多具有耐高溫,耐酸堿的特性,生命力極強(qiáng)。芽孢桿菌在發(fā)酵過程中,能夠消耗底物中的氧氣,產(chǎn)生淀粉酶、脂肪酶、纖維素酶等高活性物質(zhì)。飼喂芽孢菌發(fā)酵的飼料后,能夠給腸道創(chuàng)造厭氧環(huán)境,保證乳酸菌、酵母菌等有益菌的正常生長(zhǎng)繁殖,使厭氧致病菌的繁殖生長(zhǎng)受到進(jìn)一步抑制,從而保持腸道菌群結(jié)構(gòu)的平衡;同時(shí),芽孢桿菌發(fā)酵過程中產(chǎn)生的這些酶類物質(zhì),能夠有效清除某些飼料中存在的抗?fàn)I養(yǎng)因子,促進(jìn)消化吸收,提高豬只的飼料轉(zhuǎn)化利用率。
近年來研究還發(fā)現(xiàn),有些芽孢桿菌還能代謝產(chǎn)生抗菌肽等物質(zhì),可針對(duì)性地用以破壞、殺滅沙門氏菌、大腸桿菌等有害微生物,而對(duì)酵母菌和乳酸菌等有益菌沒有任何不良影響[11]。
2.1.3 酵母菌
酵母菌屬于真菌,目前在生產(chǎn)中應(yīng)用的主要有釀酒酵母、熱帶假絲酵母、產(chǎn)朊假絲酵母等,其中應(yīng)用最多的是啤酒酵母和產(chǎn)朊假絲酵母。
酵母菌是一類喜歡在糖分含量較高與偏酸性的環(huán)境中生存的單細(xì)胞真核微生物的總稱。酵母菌不僅自身含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、維生素、氨基酸、多糖及酶類等),能夠提高豬只的營(yíng)養(yǎng)水平[12],還能夠通過發(fā)酵產(chǎn)生的β-葡聚糖和甘露寡糖來提高機(jī)體的免疫力;產(chǎn)生的核酸、核苷酸(公認(rèn)的抗應(yīng)激物質(zhì)),能夠緩解豬只的應(yīng)激反應(yīng)。此外,酵母菌代謝還能產(chǎn)生益生元(即酵素)等促生長(zhǎng)物質(zhì),建立生物屏障,對(duì)致病菌產(chǎn)生頡頏作用,增強(qiáng)豬只免疫力,提高豬只對(duì)疾病的抵抗能力[13]。
寡糖是益生菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物,屬于低度聚合糖類,具有很強(qiáng)的生物活性,其進(jìn)入豬只機(jī)體后,自身分泌的消化酶不能吸收利用,直達(dá)腸道后段才能被有益菌吸收利用。有益菌得到寡糖等特殊營(yíng)養(yǎng)供給后,生物活性增強(qiáng),繁衍生長(zhǎng)速度加快,從而擠占了其他有害菌的生存空間,改善豬只腸道的菌群結(jié)構(gòu)[14];有些寡糖還能與致病菌的外源凝集素相結(jié)合,使其不能在腸壁上吸附,并抑制有害菌在腸道內(nèi)繁殖生長(zhǎng),促使其排出體外,從而減輕有害菌對(duì)豬只機(jī)體的侵害,有利于預(yù)防疾病[15-17]。
丁酸梭菌為梭菌屬革蘭氏陽性厭氧芽孢桿菌,是豬腸道內(nèi)存在的正常菌群之一。丁酸梭菌能夠到達(dá)完全厭氧的回盲結(jié)合部、盲腸和結(jié)腸并進(jìn)行定植、繁殖和代謝[18]。其在代謝過程中能夠產(chǎn)生丁酸、丁酸梭菌素(抗菌肽)、淀粉酶、葉酸等多種維生素、氫氣等,能夠抑制有害菌繁殖,促進(jìn)有益菌生長(zhǎng),糾正腸道菌群紊亂,修復(fù)腸道黏膜,增強(qiáng)腸道屏障功能,從而起到維護(hù)豬只腸道健康的作用,最終可以提高豬只的生產(chǎn)性能[19-21]。
大量試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明,發(fā)酵后的飼料具有營(yíng)養(yǎng)更全面,適口性好,活菌含量高,綠色無殘留等優(yōu)點(diǎn)。利用其養(yǎng)豬能夠調(diào)節(jié)豬只腸道的微生態(tài)平衡,提高飼料利用率,降低養(yǎng)殖成本,增強(qiáng)免疫功能,降低發(fā)病率和死亡率,提高生產(chǎn)性能,減少養(yǎng)殖業(yè)對(duì)環(huán)境的污染,提升生物安全水平,可謂一舉多得[22-24]。
發(fā)酵后的飼料一般氣味清香,適口性好,營(yíng)養(yǎng)更全面,能夠彌補(bǔ)精料的不足,滿足豬的雜食習(xí)性。發(fā)酵飼料可以降解植物原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子和毒素,提高飼料的安全性,減輕對(duì)豬只健康的影響??梢云平饽承╋暳匣蛟现胁灰紫纳锝Y(jié)構(gòu),使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)得以釋放,從而被直接消化吸收,提高了飼料的轉(zhuǎn)化利用率。
研究表明,豆粕經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵,可以降低其中的胰蛋白酶抑制因子等抗?fàn)I養(yǎng)因子水平。種籽和谷物發(fā)酵時(shí)在酶的裂解下,能夠?qū)⑵浜械睦w維素、半纖維素和類似的聚合物等不易消化的物質(zhì),轉(zhuǎn)化成單糖類及糖的衍生物等易被消化的物質(zhì),提高其生物學(xué)價(jià)值[25]。馬鈴薯、甘薯等淀粉類物質(zhì)或加工的副產(chǎn)物渣類都可經(jīng)過發(fā)酵加工,降低其纖維素含量,改善適口性,提高動(dòng)物對(duì)非常規(guī)原料的利用率。
研究證明,普通蛋白類原料經(jīng)益生菌發(fā)酵水解后,能夠產(chǎn)生大量的小肽、活性肽乳酸等有機(jī)酸,有效刺激腸道內(nèi)有益菌的增殖,利于整個(gè)消化道對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解和利用,比選擇高消化率的魚粉等原料更具性價(jià)比[26-27]。據(jù)崔藝燕等的試驗(yàn),用10%~15%的發(fā)酵豆粕替代普通豆粕飼喂哺乳母豬,能夠顯著提升母豬血清中催乳素水平和抗氧化能力,提高斷奶仔豬成活率10.28%~21.98%[28]。
豬只飼喂發(fā)酵飼料后,其中的有益菌及其代謝產(chǎn)物,能夠在其腸道內(nèi)形成“優(yōu)勢(shì)有益菌群”,建立腸道生物屏障,抑制病原微生物的定植和生長(zhǎng)繁殖,使腸道內(nèi)微生態(tài)環(huán)境長(zhǎng)期處于穩(wěn)定、平衡狀態(tài),有利于增強(qiáng)豬體各項(xiàng)生理機(jī)能,提高對(duì)疾病的抵抗力,降低便秘、腹瀉等常見病的發(fā)生率。
研究發(fā)現(xiàn),給仔豬飼喂發(fā)酵飼料,能夠提高其對(duì)礦物質(zhì)、維生素的吸收率,提高血鈣、血磷濃度,有利于防止貧血與佝僂病的發(fā)生,提高仔豬成活率和斷奶窩重。發(fā)酵飼料產(chǎn)生的大量功能性小肽,有利于提高機(jī)體免疫力和抗應(yīng)激能力,有效緩解應(yīng)激反應(yīng),預(yù)防多種疾病的發(fā)生。
據(jù)胡波濤等[24]的研究,在日糧中加入20% 的發(fā)酵飼料飼喂斷奶仔豬,與對(duì)照組相比,日增重可平均提高6.37%、降低耗料增重比5.54% 、降低腹瀉率63.63%。張耿等[13]研究發(fā)現(xiàn),在斷奶仔豬日糧中添加10% 的生物發(fā)酵飼料,與對(duì)照組相比,平均日增重可提高15.69%、直腸中乳酸桿菌數(shù)量增加15.24%、雙歧桿菌數(shù)量增加11.83%,耗料增重比降低12.89%,腹瀉率降低66.65%,效果非常明顯。
近年來,隨著飼料價(jià)格上漲,環(huán)保投入增加,導(dǎo)致養(yǎng)殖成本不斷提高。發(fā)酵飼料選擇的物料來源廣泛,成本較低,用其部分替代全價(jià)飼料,不僅可以提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,促進(jìn)豬只健壯生長(zhǎng),還能節(jié)省養(yǎng)殖成本,提高生產(chǎn)效益。
比如,在聚合草、苜蓿等牧草中加入發(fā)酵劑發(fā)酵,一般7~8 d就可進(jìn)行飼喂,能改善適口性,增加豬只采食量,促進(jìn)生長(zhǎng),改善酮體品質(zhì);將槐樹、杏樹、松針樹的葉片及花生殼、藤、葉等副產(chǎn)物曬干后加工成粉,經(jīng)發(fā)酵劑發(fā)酵,按日糧的25%~30%喂豬,既能節(jié)約成本,又能促進(jìn)豬只生長(zhǎng)。
經(jīng)過發(fā)酵的飼料,富含乳酸、維生素、氨基酸等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和未知促生長(zhǎng)因子及各種消化酶,能夠釋放特殊的香味,不僅具有良好的誘食效果,而且能促進(jìn)消化和吸收,提高豬只生產(chǎn)性能。研究發(fā)現(xiàn),給母豬添加發(fā)酵飼料,能夠改善其生殖機(jī)能,提高繁殖率,促進(jìn)母乳分泌,保證母仔健壯生長(zhǎng)。給育肥豬飼喂發(fā)酵飼料,豬只發(fā)病率降低,用藥量明顯減少,可以降低藥物殘留,有利于改善酮體品質(zhì),提高瘦肉率。
據(jù)馬現(xiàn)永等[6]試驗(yàn)研究,用發(fā)酵全價(jià)飼料飼喂經(jīng)產(chǎn)母豬,平均發(fā)情率提高6.7%、胎平均產(chǎn)仔數(shù)增加21.03%、仔豬平均出生重提高28.41%;用發(fā)酵全價(jià)飼料飼喂育肥大豬,平均日增重提高20.18%,耗料增重比下降3.77%。周學(xué)海等[15]研究表明,桑粉發(fā)酵后以15%的比例添加在日糧中喂豬,與對(duì)照組相比,試驗(yàn)組平均日增重提高2.51%、肌內(nèi)脂肪含量提高17.82%、平均背膘厚度降低4.59%。
發(fā)酵飼料養(yǎng)豬,能夠降低糞污排泄量,消解糞臭味,減少蚊蠅,降低豬舍內(nèi)氨氣、硫化氫等有害氣體濃度,有效減少動(dòng)物氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的排泄;降低糞便內(nèi)大腸桿菌、沙門氏菌等有害雜菌;有利于改善豬場(chǎng)環(huán)境,提高生物安全水平,預(yù)防呼吸道疾病的發(fā)生,減少抗生素的使用,進(jìn)而形成良性循環(huán),推進(jìn)綠色生態(tài)養(yǎng)豬。
據(jù)王小明等[29]研究發(fā)現(xiàn),在育肥豬日糧中添加20%的生物發(fā)酵飼料,與對(duì)照組相比,試驗(yàn)組平均日增重提高10.89%,耗料增重比降低4.38%,同時(shí)添加生物發(fā)酵飼料還能夠顯著增加糞便中的乳酸菌數(shù)量,減少糞便中大腸桿菌和沙門氏菌數(shù)量。
實(shí)踐證明,發(fā)酵飼料具有顯著的功能特點(diǎn)和飼用效果[30],能夠做到技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的完美統(tǒng)一,被譽(yù)為飼料“禁抗”后的最佳替代物,代表著綠色健康、生態(tài)環(huán)保、節(jié)糧型畜牧業(yè)的發(fā)展方向,具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。