項 軒 , 李鐵軍 ，劉瑩瑩

（1.中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南 長沙 410125；2.湖南省畜牧獸醫(yī)研究所，湖南 長沙 410131）

隨著人們生活質(zhì)量的提高、畜牧業(yè)的迅速發(fā)展和國際貿(mào)易形勢變化，我國飼料資源已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需求?！叭诵鬆幖Z”和蛋白質(zhì)飼料資源過度依賴進(jìn)口等問題愈演愈烈，這將對我國糧食安全和畜產(chǎn)品供應(yīng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響[1]。此外，飼料原料中一些有毒物質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)因子能夠影響畜禽對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，進(jìn)而降低飼料資源的高效利用。通過微生物發(fā)酵技術(shù)可以提高飼料營養(yǎng)與飼用價值，降低飼料粗纖維等不易消化的大分子物質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)因子含量[2]。發(fā)酵飼料中產(chǎn)生的益生物質(zhì)可以調(diào)節(jié)腸道微生物結(jié)構(gòu)，改善腸道形態(tài)和免疫功能，提高畜禽抗病能力，減少抗生素在養(yǎng)殖過程中的使用[3-4]。發(fā)酵飼料作為一種安全、高效和環(huán)保的新型飼料，因其能夠提高飼料利用效率，開發(fā)并高效利用農(nóng)副產(chǎn)品資源，有利于解決飼料行業(yè)“卡脖子”問題并推動無抗養(yǎng)殖的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)。

1 發(fā)酵飼料概述

發(fā)酵飼料是指以農(nóng)副產(chǎn)品或常規(guī)干飼料為主要原料，利用發(fā)酵工程技術(shù)使其降解并轉(zhuǎn)化發(fā)酵原料中的大分子物質(zhì)及抗?fàn)I養(yǎng)因子，通過微生物發(fā)酵作用產(chǎn)生大量的消化酶、有機(jī)酸、蛋白質(zhì)、小肽、維生素、微量元素和益生菌代謝產(chǎn)物等營養(yǎng)與激素類物質(zhì)而制成的飼料原料或飼料[5]。發(fā)酵飼料的來源非常廣泛，可以是優(yōu)質(zhì)的飼料原料，如玉米、豆粕等；也可以利用非常規(guī)飼料，如雜粕類、糟渣類等，既能緩解飼料資源緊張，擴(kuò)大我國飼料原料種類，又能提高畜禽生產(chǎn)性能，降低養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)成本[6]。此外，發(fā)酵飼料中產(chǎn)生的益生菌和益生代謝產(chǎn)物可有效改善動物腸道健康，提高動物產(chǎn)品的質(zhì)量及安全，同時還可以降低動物糞便排泄量和有害氣體的排放，有利于環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

2 發(fā)酵飼料的益處

2.1 提高營養(yǎng)價值，促進(jìn)動物消化吸收

發(fā)酵飼料能夠增加飼料的營養(yǎng)價值，提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率，促進(jìn)畜禽對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，利于畜禽生長發(fā)育。發(fā)酵飼料能夠增加胃中乳酸濃度，從而導(dǎo)致胃pH降低，pH的變化可刺激并增加胃蛋白酶的活性，其次可降低胃蠕動和食物排空速度，進(jìn)而促進(jìn)了蛋白質(zhì)在胃中的消化[7]。發(fā)酵飼料中的微生物利用飼料中的可溶性糖、淀粉和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)，通過微生物發(fā)酵作用，降解成為有機(jī)酸、單糖、小分子多肽和氨基酸等易消化吸收的物質(zhì)[8]。Ashayerizadeh等[9]研究發(fā)現(xiàn)，菜籽粕經(jīng)混合發(fā)酵后，粗蛋白質(zhì)、非蛋白氮、氨基酸含量和乳酸菌濃度都有不同程度提高。此外，飼料經(jīng)過微生物發(fā)酵后會產(chǎn)生多種酸、醛和醇等具有酸味和果香味的物質(zhì)，使飼料具有動物喜食的香味，飼料的適口性得到有效改善[10]。

2.2 降低飼料毒素，減少抗?fàn)I養(yǎng)作用

飼料中的毒素和抗?fàn)I養(yǎng)因子通過微生物的發(fā)酵作用能夠得到有效降解，并增加飼料的飼用價值。飼料原料通過微生物發(fā)酵作用處理后，可以降低飼料中霉菌毒素、鐮刀菌毒素和生氰化合物等毒素的含量[11]。一些飼料原料中含有多種抗?fàn)I養(yǎng)因子和不易消化的大分子有機(jī)物等，如單寧、非淀粉多糖、大豆抗原蛋白、低聚糖、植酸、淀粉、蛋白質(zhì)和纖維素等，影響營養(yǎng)物質(zhì)的生物利用效率，降低飼料適口性，不利于豬的高效生產(chǎn)[12-13]。微生物發(fā)酵技術(shù)是減少抗?fàn)I養(yǎng)因子的有效途徑。Shi等[14]使用混合菌兩段發(fā)酵能有效降低玉米—豆粕混合飼料中大豆抗原蛋白、中性洗滌纖維和植酸的含量，提高了飼料利用效率和安全性。

2.3 改善免疫機(jī)能，提高機(jī)體免疫力

飼料經(jīng)發(fā)酵后，有益菌如乳酸菌和酵母菌能夠快速增殖，并產(chǎn)生有益代謝產(chǎn)物，使飼料乳酸濃度升高、pH降低。通過飼喂發(fā)酵飼料能夠增加腸道內(nèi)有益菌的數(shù)量，通過競爭性抑制作用阻止致病菌在腸黏膜定植與繁殖，此外，這些有益菌的代謝產(chǎn)物能夠降低胃腸道pH，也能抑制致病性微生物的增殖，改善腸道微生物結(jié)構(gòu)，提高機(jī)體抗病力[3]。發(fā)酵飼料中的有益菌能夠改善腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，刺激機(jī)體腸道黏膜的免疫反應(yīng)，產(chǎn)生細(xì)胞因子、免疫球蛋白和免疫細(xì)胞等，從而維護(hù)動物的免疫機(jī)制，增強(qiáng)機(jī)體免疫力和抗病力[4]。

2.4 減少糞污排放，改善畜禽養(yǎng)殖環(huán)境

發(fā)酵飼料不僅能提高畜禽的消化吸收功能和生長性能，而且能夠改善畜舍衛(wèi)生環(huán)境，減少糞污對環(huán)境的污染。張益燾等[15]研究結(jié)果表明，發(fā)酵豆粕可以減少仔豬糞便氨氣排放量。劉志云等[16]研究發(fā)現(xiàn)，用發(fā)酵全價飼料飼喂生長豬可以降低糞便中糞臭素的含量，并且能顯著降低吲哚、丙酸和丁酸的含量。廖云瓊等[17]發(fā)現(xiàn)，利用有益微生物菌群發(fā)酵飼料能顯著降低奶牛糞便中氮、磷的含量以及有害氣體（H2S和NH3等）濃度。

3 發(fā)酵飼料對豬肉品質(zhì)的影響及其機(jī)理

3.1 發(fā)酵飼料對豬肉品質(zhì)的影響

發(fā)酵飼料可通過提高豬肉的理化特性（如肉色、pH和剪切力等）、營養(yǎng)成分（如肌肉氨基酸含量、脂肪酸含量和肌內(nèi)脂肪等）以及風(fēng)味物質(zhì)等來改善豬肉品質(zhì)。Qiu等[18]研究結(jié)果表明，發(fā)酵日糧降低了育肥豬豬肉的剪切力和滴水損失，增加了熟豬肉的嫩度、香味和肉湯鮮度得分，提高了肉的感官特征，改善了肉的品質(zhì)。此外，發(fā)酵飼料可影響蛋白質(zhì)的合成和分解代謝。研究表明，用發(fā)酵液體飼料飼喂育肥公豬可以將后腸中的色氨酸轉(zhuǎn)化為吲哚，背膘中的糞臭素含量得到降低，從而減少了糞臭素對公豬肉的污染，降低膻味[19]。

3.2 發(fā)酵飼料對豬肉品質(zhì)的影響機(jī)理

3.2.1 影響脂質(zhì)代謝

發(fā)酵飼料能夠影響豬的脂質(zhì)代謝，進(jìn)而促進(jìn)肌肉脂肪代謝和肌內(nèi)脂肪沉積[20]。具體體現(xiàn)在以下兩點：1）發(fā)酵飼料能夠影響腸道微生態(tài)，調(diào)控脂質(zhì)代謝。腸道微生物與宿主脂質(zhì)代謝和脂肪沉積有著密切的關(guān)系，兩者相互影響，相互制約。肌內(nèi)脂肪沉積與腸道微生物組成、多樣性、關(guān)鍵微生物的豐度以及微生物代謝產(chǎn)物（膽汁酸、短鏈脂肪酸、脂多糖和氨基酸等）有著高度聯(lián)系[21]。發(fā)酵飼料中的益生菌在腸道內(nèi)快速增殖，能夠提高腸道微生物多樣性和豐富度，抑制致病性微生物的增殖，改善腸道微生物結(jié)構(gòu)，其中主要是乳酸菌和酵母菌的提升[3-5]。大量研究表明乳酸菌對豬的生長性能、飼料利用效率、營養(yǎng)物質(zhì)消化率具有益處，并能調(diào)節(jié)機(jī)體免疫和改善腸道健康等[22]。酵母菌產(chǎn)生的酵母能夠?qū)⒛c道中有害菌結(jié)合到其表面，從而阻止這些致病菌與腸道上皮結(jié)合[7]。2）發(fā)酵飼料能夠影響脂質(zhì)代謝相關(guān)基因表達(dá)。心臟脂肪酸結(jié)合蛋白（Heart fatty acid binding protein, H-FABP）基因、脂蛋白酯酶（Lipoprotein lipase, LPL）基因、過氧化物酶體增殖物激活受 體 γ（peroxisome proliferatoractivated receptor γ, PPAR γ）基因、硬脂酰輔酶A去飽和酶（Stearyl coenzyme A desaturase, SCD） 基因、脂肪甘油三酯脂酶（Fatty triglyceride lipase, ATGL）基因和激素敏感脂酶（Hormone-sensitive lipase, HSL）基因等對于脂質(zhì)代謝的調(diào)控、脂肪沉積和脂肪酸的組成有著重要的作用[23-24]。韓啟春[24]發(fā)現(xiàn)發(fā)酵飼料對于脂肪的代謝與分解相關(guān)基因，如脂肪細(xì)胞蛋白2、脂肪酸合成酶、膽固醇調(diào)節(jié)原件結(jié)合蛋白、乙酰輔酶A羧化酶、LPL、PPAR γ、SCD、HSL和ATGL基因的表達(dá)均無顯著影響，但皮下脂肪中PPAR γ表達(dá)有上升趨勢，且肌內(nèi)脂肪含量和脂肪率也有相同變化趨勢。

3.2.2 提高抗氧化水平

發(fā)酵飼料中的有益菌和有益活性因子能夠提高機(jī)體和肌肉的抗氧化水平，從而改善肉品質(zhì)。比如，乳酸菌能夠減緩肌肉內(nèi)肌紅蛋白的氧化速度，避免高鐵血紅蛋白產(chǎn)生速度過快，延長豬肉保存時間[25]。朱坤等[26]發(fā)現(xiàn)發(fā)酵飼料通過影響血液代謝來提高抗氧化活性，導(dǎo)致抗應(yīng)激能力得到提升，改善了育肥豬背最長肌的肉品質(zhì)。但也有研究報道，發(fā)酵飼料對于肌肉的抗氧化能力沒有顯著影響[24]。

3.2.3 增加風(fēng)味物質(zhì)

發(fā)酵飼料中的有益菌和營養(yǎng)性代謝產(chǎn)物能夠增加豬肉中的風(fēng)味物質(zhì)。除了一些揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，可溶性蛋白、糖類、風(fēng)味氨基酸、肌苷酸、有機(jī)酸和無機(jī)鹽等可促使肉產(chǎn)生特殊的風(fēng)味[27]。在風(fēng)味氨基酸中，谷氨酸、丙氨酸、甘氨酸和異亮氨酸對產(chǎn)生肉香味來說十分重要，而谷氨酸則是產(chǎn)生鮮味的主要氨基酸[28]。肌苷酸具有很強(qiáng)的鮮味，是肉產(chǎn)生鮮味物質(zhì)中的一個重要成分，經(jīng)過加熱處理能夠產(chǎn)生濃郁的肉鮮味，因此肌苷酸被作為一項評價肉質(zhì)鮮味的重要指標(biāo)[29]。此外，反映肉質(zhì)的一個重要指標(biāo)——肌內(nèi)脂肪含量，與肉的嫩度、多汁性和風(fēng)味相關(guān)。宋博等[30]研究發(fā)現(xiàn)，通過添加10%發(fā)酵構(gòu)樹在育肥豬低蛋白質(zhì)飼糧中可提高肌內(nèi)游離氨基酸含量，如背最長肌中的組氨酸、精氨酸、甘氨酸、?；撬?、β- 氨基異丁酸和比目魚肌中的丙氨酸；肌內(nèi)脂肪含量也可得到提高，因此豬肉風(fēng)味和營養(yǎng)價值得到改善。

4 發(fā)酵飼料在豬肉生產(chǎn)上的應(yīng)用

我國作為世界生豬養(yǎng)殖和生產(chǎn)消費(fèi)大國，近年來由于過分追求豬肉產(chǎn)量，導(dǎo)致了肉品質(zhì)的下降。隨著人們生活質(zhì)量水平的不斷提升，消費(fèi)者對高品質(zhì)豬肉的需求增加，因此生產(chǎn)綠色有機(jī)、無抗生素殘留的優(yōu)質(zhì)豬肉就顯得特別重要。肉品質(zhì)與肉色、pH、滴水損失、剪切力、肌纖維直徑大小和營養(yǎng)成分等相關(guān)[28]。因此可通過營養(yǎng)調(diào)控來改變這些因素，進(jìn)而改善豬肉品質(zhì)。朱坤等[26]研究指出，育肥豬飼喂發(fā)酵飼料能夠顯著提高肌肉肉色（紅度a*值）、pH45min和粗脂肪含量，顯著降低剪切力。這可能因為血清中對-香豆酸和丁子香酚含量升高而導(dǎo)致，因為它們的抗氧化能力能夠緩解肌紅蛋白的氧化反應(yīng)，進(jìn)而提高豬肉色澤和亮度[31]。張興等[32]也在飼糧中添加發(fā)酵構(gòu)樹，但添加量增加到了20%～30%，發(fā)現(xiàn)湘沙豬肉中氨基酸、肌苷酸、月桂酸和肌內(nèi)脂肪含量都顯著增加，與宋博等[30]結(jié)果相似，同樣能改善豬肉品質(zhì)及其風(fēng)味。李飛鳴等[33]添加10%～16%的發(fā)酵桑葉在寧鄉(xiāng)豬飼糧中能夠降低豬肉的剪切力和失水率，提高豬肉的嫩度和保水能力，而且能夠優(yōu)化調(diào)整肌肉飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸結(jié)構(gòu)和比率，從而使豬肉營養(yǎng)價值和風(fēng)味得到提升。Hao等[34]研究發(fā)現(xiàn)，在育肥豬日糧中添加8%發(fā)酵日糧可增加眼肌面積、紅度a*值、大理石紋評分、肌內(nèi)脂肪和肌苷- 5′ -單磷酸，并降低滴水損失。此外，背最長肌中脂肪酸含量也顯著增加，如C18:1ω-9c、C18:2ω-6c、C18:3ω-3、C20:2 / C20:4ω-6c。綜上所述，發(fā)酵飼料能夠提高豬肉產(chǎn)品的食用品質(zhì)，可用于生產(chǎn)高檔、優(yōu)質(zhì)和安全的豬肉，提高經(jīng)濟(jì)價值。

5 小結(jié)

飼料原料經(jīng)過發(fā)酵工程技術(shù)處理后，能夠顯著提高其營養(yǎng)價值，維護(hù)畜禽腸道健康，提高免疫力，促進(jìn)畜禽生長并改善畜禽產(chǎn)品的品質(zhì)，可作為一種新型的抗生素和傳統(tǒng)蛋白質(zhì)飼料的替代品。發(fā)酵飼料能夠提高豬肉的肉色、系水力、肌肉營養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)等，從而改善肉品質(zhì)，因此發(fā)酵飼料在養(yǎng)豬業(yè)上的廣泛應(yīng)用有利于生產(chǎn)綠色有機(jī)的優(yōu)質(zhì)豬肉，滿足人們對高品質(zhì)生活的需求。但目前對發(fā)酵飼料的研究尚淺，還處于起步發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)化程度不高，還面臨著許多的問題，如發(fā)酵飼料質(zhì)量安全檢測標(biāo)準(zhǔn)的制定、發(fā)酵工藝技術(shù)的深入研究、發(fā)酵菌種的篩選組合以及安全穩(wěn)定性和生產(chǎn)設(shè)備等，仍需要進(jìn)一步加大研究，以期發(fā)酵飼料為養(yǎng)殖業(yè)帶來更高的經(jīng)濟(jì)和社會效益。