發酵飼料對豬肉品質的影響及應用研究進展

項 軒 , 李鐵軍 ，劉瑩瑩

（1.中國科學院亞熱帶農業生態研究所，湖南 長沙 410125；2.湖南省畜牧獸醫研究所，湖南 長沙 410131）

隨著人們生活質量的提高、畜牧業的迅速發展和國際貿易形勢變化，我國飼料資源已遠遠不能滿足市場需求。“人畜爭糧”和蛋白質飼料資源過度依賴進口等問題愈演愈烈，這將對我國糧食安全和畜產品供應產生深遠影響[1]。此外，飼料原料中一些有毒物質和抗營養因子能夠影響畜禽對營養物質的消化吸收，進而降低飼料資源的高效利用。通過微生物發酵技術可以提高飼料營養與飼用價值，降低飼料粗纖維等不易消化的大分子物質和抗營養因子含量[2]。發酵飼料中產生的益生物質可以調節腸道微生物結構，改善腸道形態和免疫功能，提高畜禽抗病能力，減少抗生素在養殖過程中的使用[3-4]。發酵飼料作為一種安全、高效和環保的新型飼料，因其能夠提高飼料利用效率，開發并高效利用農副產品資源，有利于解決飼料行業“卡脖子”問題并推動無抗養殖的發展，被廣泛應用于畜禽養殖業。

1 發酵飼料概述

發酵飼料是指以農副產品或常規干飼料為主要原料，利用發酵工程技術使其降解并轉化發酵原料中的大分子物質及抗營養因子，通過微生物發酵作用產生大量的消化酶、有機酸、蛋白質、小肽、維生素、微量元素和益生菌代謝產物等營養與激素類物質而制成的飼料原料或飼料[5]。發酵飼料的來源非常廣泛，可以是優質的飼料原料，如玉米、豆粕等；也可以利用非常規飼料，如雜粕類、糟渣類等，既能緩解飼料資源緊張，擴大我國飼料原料種類，又能提高畜禽生產性能，降低養殖經濟成本[6]。此外，發酵飼料中產生的益生菌和益生代謝產物可有效改善動物腸道健康，提高動物產品的質量及安全，同時還可以降低動物糞便排泄量和有害氣體的排放，有利于環境友好型農業的發展。

2 發酵飼料的益處

2.1 提高營養價值，促進動物消化吸收

發酵飼料能夠增加飼料的營養價值，提高營養物質消化率，促進畜禽對營養物質的消化吸收，利于畜禽生長發育。發酵飼料能夠增加胃中乳酸濃度，從而導致胃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，進而促進了蛋白質在胃中的消化[7]。發酵飼料中的微生物利用飼料中的可溶性糖、淀粉和蛋白質等大分子物質，通過微生物發酵作用，降解成為有機酸、單糖、小分子多肽和氨基酸等易消化吸收的物質[8]。Ashayerizadeh等[9]研究發現，菜籽粕經混合發酵后，粗蛋白質、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，飼料經過微生物發酵后會產生多種酸、醛和醇等具有酸味和果香味的物質，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，減少抗營養作用

飼料中的毒素和抗營養因子通過微生物的發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營養因子和不易消化的大分子有機物等，如單寧、非淀粉多糖、大豆抗原蛋白、低聚糖、植酸、淀粉、蛋白質和纖維素等，影響營養物質的生物利用效率，降低飼料適口性，不利于豬的高效生產[12-13]。微生物發酵技術是減少抗營養因子的有效途徑。Shi等[14]使用混合菌兩段發酵能有效降低玉米—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 改善免疫機能，提高機體免疫力

飼料經發酵后，有益菌如乳酸菌和酵母菌能夠快速增殖，并產生有益代謝產物，使飼料乳酸濃度升高、pH降低。通過飼喂發酵飼料能夠增加腸道內有益菌的數量，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，改善腸道微生物結構，提高機體抗病力[3]。發酵飼料中的有益菌能夠改善腸道形態結構，刺激機體腸道黏膜的免疫反應，產生細胞因子、免疫球蛋白和免疫細胞等，從而維護動物的免疫機制，增強機體免疫力和抗病力[4]。

2.4 減少糞污排放，改善畜禽養殖環境

發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生環境，減少糞污對環境的污染。張益燾等[15]研究結果表明，發酵豆粕可以減少仔豬糞便氨氣排放量。劉志云等[16]研究發現，用發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]發現，利用有益微生物菌群發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 發酵飼料對豬肉品質的影響及其機理

3.1 發酵飼料對豬肉品質的影響

發酵飼料可通過提高豬肉的理化特性（如肉色、pH和剪切力等）、營養成分（如肌肉氨基酸含量、脂肪酸含量和肌內脂肪等）以及風味物質等來改善豬肉品質。Qiu等[18]研究結果表明，發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。此外，發酵飼料可影響蛋白質的合成和分解代謝。研究表明，用發酵液體飼料飼喂育肥公豬可以將后腸中的色氨酸轉化為吲哚，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 發酵飼料對豬肉品質的影響機理

3.2.1 影響脂質代謝

發酵飼料能夠影響豬的脂質代謝，進而促進肌肉脂肪代謝和肌內脂肪沉積[20]。具體體現在以下兩點：1）發酵飼料能夠影響腸道微生態，調控脂質代謝。腸道微生物與宿主脂質代謝和脂肪沉積有著密切的關系，兩者相互影響，相互制約。肌內脂肪沉積與腸道微生物組成、多樣性、關鍵微生物的豐度以及微生物代謝產物（膽汁酸、短鏈脂肪酸、脂多糖和氨基酸等）有著高度聯系[21]。發酵飼料中的益生菌在腸道內快速增殖，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，改善腸道微生物結構，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、營養物質消化率具有益處，并能調節機體免疫和改善腸道健康等[22]。酵母菌產生的酵母能夠將腸道中有害菌結合到其表面，從而阻止這些致病菌與腸道上皮結合[7]。2）發酵飼料能夠影響脂質代謝相關基因表達。心臟脂肪酸結合蛋白（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）基因等對于脂質代謝的調控、脂肪沉積和脂肪酸的組成有著重要的作用[23-24]。韓啟春[24]發現發酵飼料對于脂肪的代謝與分解相關基因，如脂肪細胞蛋白2、脂肪酸合成酶、膽固醇調節原件結合蛋白、乙酰輔酶A羧化酶、LPL、PPAR γ、SCD、HSL和ATGL基因的表達均無顯著影響，但皮下脂肪中PPAR γ表達有上升趨勢，且肌內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

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

3.2.3 增加風味物質

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

4 發酵飼料在豬肉生產上的應用

我國作為世界生豬養殖和生產消費大國，近年來由于過分追求豬肉產量，導致了肉品質的下降。隨著人們生活質量水平的不斷提升，消費者對高品質豬肉的需求增加，因此生產綠色有機、無抗生素殘留的優質豬肉就顯得特別重要。肉品質與肉色、pH、滴水損失、剪切力、肌纖維直徑大小和營養成分等相關[28]。因此可通過營養調控來改變這些因素，進而改善豬肉品質。朱坤等[26]研究指出，育肥豬飼喂發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致，因為它們的抗氧化能力能夠緩解肌紅蛋白的氧化反應，進而提高豬肉色澤和亮度[31]。張興等[32]也在飼糧中添加發酵構樹，但添加量增加到了20%～30%，發現湘沙豬肉中氨基酸、肌苷酸、月桂酸和肌內脂肪含量都顯著增加，與宋博等[30]結果相似，同樣能改善豬肉品質及其風味。李飛鳴等[33]添加10%～16%的發酵桑葉在寧鄉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，而且能夠優化調整肌肉飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸結構和比率，從而使豬肉營養價值和風味得到提升。Hao等[34]研究發現，在育肥豬日糧中添加8%發酵日糧可增加眼肌面積、紅度a*值、大理石紋評分、肌內脂肪和肌苷- 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，發酵飼料能夠提高豬肉產品的食用品質，可用于生產高檔、優質和安全的豬肉，提高經濟價值。

5 小結

飼料原料經過發酵工程技術處理后，能夠顯著提高其營養價值，維護畜禽腸道健康，提高免疫力，促進畜禽生長并改善畜禽產品的品質，可作為一種新型的抗生素和傳統蛋白質飼料的替代品。發酵飼料能夠提高豬肉的肉色、系水力、肌肉營養成分和風味物質等，從而改善肉品質，因此發酵飼料在養豬業上的廣泛應用有利于生產綠色有機的優質豬肉，滿足人們對高品質生活的需求。但目前對發酵飼料的研究尚淺，還處于起步發展階段，產業化程度不高，還面臨著許多的問題，如發酵飼料質量安全檢測標準的制定、發酵工藝技術的深入研究、發酵菌種的篩選組合以及安全穩定性和生產設備等，仍需要進一步加大研究，以期發酵飼料為養殖業帶來更高的經濟和社會效益。