發(fā)酵飼料及其在生豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

李 鵬, 蘇為為, 王利平, 肖研博, 呂 珂, 王紹怡, 岳 鋒, 郭東光, 劉興友

（新鄉(xiāng)學(xué)院生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)院, 河南新鄉(xiāng) 453003）

隨著飼料“禁抗”政策的實(shí)施, 尋找抗生素代替品成為熱門的研究課題。發(fā)酵飼料能提高飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值, 改善飼料適口性, 提高飼料利用率, 還可增強(qiáng)仔豬免疫性能, 改善腸道菌群等功能。

1 發(fā)酵飼料的概述及分類

發(fā)酵飼料（Fermented Feed）是指使用國(guó)家允許的飼料原料和微生物, 通過生物發(fā)酵工程技術(shù), 利用微生物代謝作用, 將三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（多糖、蛋白質(zhì)和脂肪）降解為單糖、有機(jī)酸、小分子多肽等物質(zhì)（劉瑩露等, 2022）。

1.1 發(fā)酵飼料的生產(chǎn)菌種 我國(guó)農(nóng)業(yè)部在2019年11月對(duì)“飼料添加劑品種目錄”進(jìn)行第四次修訂, 新添加了包括長(zhǎng)雙歧桿菌、米曲霉等在內(nèi)的14種菌種（謝鵬等, 2019）。目前市場(chǎng)上常見的發(fā)酵飼料的菌種主要有酵母菌、乳酸菌、芽孢桿菌、霉菌。

1.1.1 酵母菌 酵母菌（saccharomyces）是一種兼性厭氧的單細(xì)胞真核微生物, 其種類龐雜, 并含有多種酶在內(nèi)的活性因子。酵母發(fā)酵飼料時(shí)可以通過自身繁殖來增加發(fā)酵飼料的營(yíng)養(yǎng)成分, 還可通過其產(chǎn)生的酶進(jìn)行酶解反應(yīng)來降解飼料中的大分子物質(zhì), 提高機(jī)體對(duì)發(fā)酵飼料的利用率（姚志芳等, 2020）。

1.1.2 乳酸菌 乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）是一種單細(xì)胞原核微生物, 屬于厭氧菌, 是革蘭氏陽(yáng)性菌。乳酸菌具有較強(qiáng)的代謝碳水化合物產(chǎn)酸能力, 其代謝產(chǎn)物包括乳酸、乙酸、乙醇。目前, 乳酸菌素中的Ⅰ、Ⅱ類可以有效抑制革蘭氏陽(yáng)性菌, 而對(duì)革蘭氏陰性菌無抑制作用。乳酸菌代謝產(chǎn)物還包括CO2、H2O2, 其物質(zhì)也有抑菌作用。目前, 認(rèn)為CO2的抑菌作用是營(yíng)造了無氧環(huán)境、降低了pH。乳酸菌不含過氧化氫酶, H2O2不能被分解, H2O2在食物中堆積, 對(duì)其他微生物產(chǎn)生抑制作用（Marchwińska等, 2022）。除此之外, 乳酸菌能提高NK細(xì)胞和吞噬細(xì)胞的活性, 提高免疫球蛋白濃度, 增強(qiáng)機(jī)體免疫力。

1.1.3 芽孢桿菌 芽孢桿菌是一種好氧菌, 能為厭氧菌提供無氧環(huán)境, 抑制好氧病原菌的生長(zhǎng)繁殖。在生產(chǎn)中主要應(yīng)用枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）、蠟樣芽孢桿菌（Bacillus cereus）。研究發(fā)現(xiàn), 大腸桿菌和沙門氏菌等有害微生物能被部分芽孢桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌素殺死（孫海彥等, 2018）。

1.1.4 霉菌 霉菌是一類好氧菌, 是一些絲狀真菌的統(tǒng)稱。常用的霉菌有米曲霉（Aspergillus oryzae）、黑 曲 霉（Aspergillus niger）、白 地 霉（Geotrichum candidum）。霉菌能合成分泌纖維素酶、半纖維素酶和蛋白酶, 能消化分解動(dòng)物難以利用的纖維素、半纖維素, 以廉價(jià)粗蛋白質(zhì)原料成產(chǎn)出高活性的蛋白質(zhì), 提高飼料利用率。

1.2 發(fā)酵飼料的類型 發(fā)酵飼料包括液體發(fā)酵飼料、固體發(fā)酵飼料。目前, 在國(guó)內(nèi)發(fā)酵飼料實(shí)際生產(chǎn)主要以固態(tài)厭氧發(fā)酵為主。

1.2.1 液體發(fā)酵飼料 液體發(fā)酵飼料（Fermented liquid feed, FLF）是在人為控制條件下, 按一定比例混合原料和水, 通過長(zhǎng)時(shí)間的微生物代謝作用而產(chǎn)生易被牲畜消化吸收的飼料。FLF的原料來源廣, 大大降低了飼料成本；FLF主要通過管道運(yùn)輸, 減少飛塵對(duì)環(huán)境的污染；FLF對(duì)仔豬來說更容易進(jìn)食, 從而提高了采食量；FLF可降低胃內(nèi)pH, 降低腸道內(nèi)的病原菌。缺點(diǎn)是冬天會(huì)增大豬舍濕度；夏天殘留的飼料會(huì)腐敗變質(zhì)；FLF酸度大會(huì)對(duì)豬舍造成腐蝕（胡虹等, 2019）。

1.2.2 固體發(fā)酵飼料 固體發(fā)酵飼料（Fermented solid feed, FSF）是微生物在具有一定溫度和濕度的固體原料上生長(zhǎng), 從而產(chǎn)生高營(yíng)養(yǎng)、無毒素的飼料。FSF的原料更容易獲得, 價(jià)格低廉；產(chǎn)物易回收, 費(fèi)用較低。但大規(guī)模生產(chǎn)較難散熱, 會(huì)影響飼料發(fā)酵效果。

1.3 酶解飼料 酶解飼料是在飼料中加入酶制劑, 在體外提前對(duì)飼料進(jìn)行消化處理, 降解飼料中的物質(zhì), 提高飼料利用率。酶是一種生物催化劑, 其化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)或RNA, 廣泛分布在動(dòng)物、植物和微生物體內(nèi), 環(huán)境條件會(huì)影響酶制劑對(duì)飼料的消化效果, 高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿都會(huì)影響酶制劑的活性, 體內(nèi)無法完全達(dá)到酶活性的最適條件, 所以體外預(yù)加酶制劑更容易控制環(huán)境條件。試驗(yàn)研究表明, 體外預(yù)加酶制劑能顯著提高仔豬血清中血糖含量（Farhat等, 2017）還能對(duì)仔豬生產(chǎn)性能和消化率有改善作用。

2 益生菌發(fā)酵飼料的優(yōu)勢(shì)

2.1 提高豬肉抗氧化水平、影響脂質(zhì)代謝 發(fā)酵飼料會(huì)影響腸道微生物和脂質(zhì)代謝基因的表達(dá), 進(jìn)而對(duì)脂質(zhì)代謝進(jìn)行調(diào)節(jié), 其中肌肉內(nèi)高鐵血紅蛋白產(chǎn)生速度可被乳酸菌減緩, 提高抗氧化水平；且某些菌產(chǎn)生的代謝物質(zhì)可以影響豬肉肉質(zhì)的風(fēng)味口感（項(xiàng)軒等, 2021）。pH是肉質(zhì)的重要衡量指標(biāo)之一, 研究發(fā)現(xiàn), 通過改變豬日糧成分組成可在一定程度上影響肉質(zhì), 且在日糧中添加10%的濕發(fā)酵飼料能降低豬肉的滴水損失率, 顯著提高豬肉總抗氧化能力、超氧化物歧化酶活力、谷胱甘肽過氧化物酶活力等, 改善豬肉肉質(zhì), 提升抗氧化水平（任向蕾等2022）, 增加經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 改變飼料適口性, 提高豬采食量 呂雨軒等（2020）研究發(fā)現(xiàn), 經(jīng)發(fā)酵飼料飼喂的試驗(yàn)組豬平均日增重（average daily gain, ADG）比空白組高15%, 平均日采食量（average daily food intake, ADFI）比空白組高7.96%, 也可得知, 發(fā)酵飼料對(duì)生長(zhǎng)豬的ADG、ADFI有顯著影響。研究發(fā)酵飼料對(duì)飼料風(fēng)味、適口性的影響, 對(duì)發(fā)酵飼料的生產(chǎn)、實(shí)踐和未來的研究探索給予一定建議。

2.3 提高豬的ADG、ADFI、CTTAD, 降低FCR和仔豬腹瀉率 徐博成等（2018）研究表明, 發(fā)酵單一原料和發(fā)酵中草藥能顯著提高ADG、ADFI和 料 肉 比（feed conversion ratio, FCR）；而發(fā)酵混合原料可提高仔豬ADG, 降低FCR。周映華等（2015）研究發(fā)現(xiàn), 與含抗基礎(chǔ)飼料相比, 飼喂無抗發(fā)酵飼料的豬只, 粗蛋白質(zhì)和粗纖維的表觀消化率（Coefficients of total tract apparent digestibility, CTTAD）顯著升高, 鈣和磷的表觀消化率也顯著提高。發(fā)酵飼料中的粗蛋白質(zhì)、碳水化合物等物質(zhì)可被益生菌及其消化酶分解成易吸收的小分子物質(zhì), 且益生菌的產(chǎn)物有機(jī)酸也可提升腸胃消化機(jī)能, 共同提高表觀消化率。但朱坤等（2018）研究表明, 與純基礎(chǔ)飼料相比, 采用20%發(fā)酵飼料加80%基礎(chǔ)飼料飼喂育肥豬FCR略微降低。

2.4 降解飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子和毒素 王佰濤等（2020）研究發(fā)現(xiàn), 微生物發(fā)酵飼料可減少如黃曲霉毒素B1、鐮刀菌毒素等在飼料中的毒素量, 另可降低有毒物質(zhì)的毒性, 如生氰糖苷化合物、異硫氰酸酯等的毒性, 對(duì)飼料食品安全, 以致豬肉食品安全具有重要意義。

2.5 改善腸道菌群, 提高免疫力, 增強(qiáng)抗病能力 研究表明, 豬進(jìn)食發(fā)酵飼料可增加腸道菌中有益菌的數(shù)量, 可競(jìng)爭(zhēng)性抑制某些害菌的增殖, 且有益菌的代謝產(chǎn)物可降低腸胃pH, 抑制致病微生物增殖, 增強(qiáng)抗病能力（項(xiàng)軒等, 2021）。菌群屏障作用在動(dòng)物免疫中具有重要作用, 無抗發(fā)酵的飼料中攜帶大量的有益菌, 菌群進(jìn)入腸道可維持菌群的屏障作用, 防御害菌, 增強(qiáng)免疫能力。藍(lán)海恩等（2020）研究表明, 與對(duì)照組相比, 仔豬飼喂益生菌發(fā)酵飼料后, 腸道中大腸桿菌等有害菌數(shù)量減少, 雙歧桿菌、乳酸菌等有益菌的數(shù)量升高, 豬腹瀉率顯著降低, 改善了豬腸道菌群。

3 發(fā)酵飼料在豬生產(chǎn)的應(yīng)用

3.1 增強(qiáng)仔豬免疫力, 提高生產(chǎn)效率 張旋等（2021）研究表明, 采用發(fā)酵飼料飼喂斷奶仔豬可顯著提高仔豬腸道有益菌的數(shù)量, 提升結(jié)腸與盲腸中產(chǎn)生丁酸鹽的有益菌數(shù)目, 對(duì)腸道有積極改善作用, 從而降低了斷奶仔豬腹瀉率。而在吳東（2021）的研究中發(fā)現(xiàn), 發(fā)酵飼料可以顯著提高仔豬血清IgA、IgM、IgM等含量, 增強(qiáng)仔豬免疫能力。發(fā)酵飼料可增強(qiáng)免疫性能, 提升仔豬生產(chǎn)性能, 可作為仔豬健康養(yǎng)殖的新型技術(shù)。

3.2 改善育肥豬的肉品質(zhì), 提高增重, 增加經(jīng)濟(jì)效益 朱坤等（2018）研究表明, 與對(duì)照組相比, 發(fā)酵飼料組的紅度值顯著提高, 豬肉剪切力顯著降低, 剪切力越小肉質(zhì)越嫩, 故對(duì)肉色和肉質(zhì)均有積極的改善作用。而在大理石紋評(píng)分、滴水損失及蒸煮損失等數(shù)據(jù)上二者無顯著差異, 且對(duì)育肥豬的胴體性狀無顯著影響。

3.3 降低經(jīng)產(chǎn)母豬的飼料成本, 增加斷奶活仔數(shù), 提高生產(chǎn)性能 在徐祗瑞等（2017）研究表明, 發(fā)酵飼料不僅可以降低經(jīng)產(chǎn)母豬的飼料成本, 還能提高仔豬初生窩重和斷奶窩重等, 改善仔豬的生活力和母豬的繁殖性能。張錚等（2019）研究顯示, 采用發(fā)酵飼料飼喂的妊娠母豬糞便中丁酸、乙酸含量顯著提升, 其中乙酸可作為肝臟等部位的能量來源, 丁酸具有預(yù)防腸道炎癥, 抑制有害菌繁殖的作用, 對(duì)改善妊娠母豬腸道健康, 增強(qiáng)生產(chǎn)性能有正向作用。

4 益生菌發(fā)酵飼料對(duì)環(huán)境的影響

采用益生菌發(fā)酵飼料可以確保生豬腸道菌群微生態(tài)平衡, 減少環(huán)境污染, 是新型的利于農(nóng)業(yè)發(fā)展的選擇。

4.1 益生菌能降低氨氣濃度 王新顏等（2019）研究表明, 在斷奶健康仔豬（30日齡）基礎(chǔ)口糧中投入0.4%的益生菌, 能降低畜舍氨氣濃度, 益生菌中的酵母菌與尿素具有同化作用, 可增加蛋白質(zhì)的產(chǎn)生, 枯草芽孢桿菌可以增強(qiáng)仔豬腸道內(nèi)結(jié)合氨的能力, 減少氨態(tài)氮的產(chǎn)生。

4.2 益生菌能減少豬糞便污染 隨著養(yǎng)豬業(yè)的高速發(fā)展, 生態(tài)環(huán)境遭遇了巨大的挑戰(zhàn), 由大量畜禽糞便帶來的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻。

資料顯示, 在2015年山東省化學(xué)需氧量和氨氮排放總量中, 畜禽養(yǎng)殖的貢獻(xiàn)分別占70%和38%。由于畜禽糞便的實(shí)際運(yùn)輸距離有限, 部分集約化養(yǎng)殖區(qū)糞便量遠(yuǎn)超該地農(nóng)田可承載的警戒值（于娜等, 2021）。但豬糞便的隨意堆放會(huì)致使污水滲透地下污染地下河, 促使藻類瘋長(zhǎng), 影響沿岸的生態(tài)環(huán)境。

使用益生菌發(fā)酵飼料能促進(jìn)仔豬腸道益生菌的生長(zhǎng), 并能產(chǎn)生許多消化酶, 從而提高飼料利用率, 減少豬舍氨氣含量。根據(jù)席禮文等（2019）研究可知, 飼喂益生菌, 畜舍不僅氨氣濃度顯著降低, 而且豬排泄物的顏色更淺、更緊實(shí)。

5 展望

飼料安全與食品安全密切聯(lián)系。因此, 在飼料安全問題上我們應(yīng)給予高度的重視, 而發(fā)酵飼料作為一種新型的安全綠色低污染飼料, 擁有廣闊的市場(chǎng)前景和潛力。目前益生菌發(fā)酵已有相對(duì)完善的理論支持, 相信在不久的將來, 發(fā)酵飼料技術(shù)會(huì)得到更全面的發(fā)展, 在育豬養(yǎng)殖方面可體現(xiàn)出更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。