發(fā)酵飼料及其在生豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進展

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養(yǎng)價值, 改善飼料適口性, 提高飼料利用率, 還可增強仔豬免疫性能, 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, 將三大營養(yǎng)物質(zhì)（多糖、蛋白質(zhì)和脂肪）降解為單糖、有機酸、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 我國農(nóng)業(yè)部在2019年11月對“飼料添加劑品種目錄”進行第四次修訂, 新添加了包括長雙歧桿菌、米曲霉等在內(nèi)的14種菌種（謝鵬等, 2019）。目前市場上常見的發(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)酵飼料時可以通過自身繁殖來增加發(fā)酵飼料的營養(yǎng)成分, 還可通過其產(chǎn)生的酶進行酶解反應(yīng)來降解飼料中的大分子物質(zhì), 提高機體對發(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, 是革蘭氏陽性菌。乳酸菌具有較強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性菌, 而對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, 增強機體免疫力。

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, 能消化分解動物難以利用的纖維素、半纖維素, 以廉價粗蛋白質(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, 在國內(nèi)發(fā)酵飼料實際生產(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, 通過長時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主要通過管道運輸, 減少飛塵對環(huán)境的污染；FLF對仔豬來說更容易進食, 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。缺點是冬天會增大豬舍濕度；夏天殘留的飼料會腐敗變質(zhì)；FLF酸度大會對豬舍造成腐蝕（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, 從而產(chǎn)生高營養(yǎng)、無毒素的飼料。FSF的原料更容易獲得, 價格低廉；產(chǎn)物易回收, 費用較低。但大規(guī)模生產(chǎn)較難散熱, 會影響飼料發(fā)酵效果。

1.3 酶解飼料 酶解飼料是在飼料中加入酶制劑, 在體外提前對飼料進行消化處理, 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, 廣泛分布在動物、植物和微生物體內(nèi), 環(huán)境條件會影響酶制劑對飼料的消化效果, 高溫、高壓、強酸、強堿都會影響酶制劑的活性, 體內(nèi)無法完全達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

2.1 提高豬肉抗氧化水平、影響脂質(zhì)代謝 發(fā)酵飼料會影響腸道微生物和脂質(zhì)代謝基因的表達, 進而對脂質(zhì)代謝進行調(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)酵飼料對生長豬的ADG、ADFI有顯著影響。研究發(fā)酵飼料對飼料風(fēng)味、適口性的影響, 對發(fā)酵飼料的生產(chǎn)、實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)物有機酸也可提升腸胃消化機能, 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, 增強抗病能力 研究表明, 豬進食發(fā)酵飼料可增加腸道菌中有益菌的數(shù)量, 可競爭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, 增強抗病能力（項軒等, 2021）。菌群屏障作用在動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, 菌群進入腸道可維持菌群的屏障作用, 防御害菌, 增強免疫能力。藍海恩等（2020）研究表明, 與對照組相比, 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, 增強仔豬免疫能力。發(fā)酵飼料可增強免疫性能, 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)濟效益 朱坤等（2018）研究表明, 與對照組相比, 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, 故對肉色和肉質(zhì)均有積極的改善作用。而在大理石紋評分、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, 對改善妊娠母豬腸道健康, 增強生產(chǎn)性能有正向作用。

4 益生菌發(fā)酵飼料對環(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)殖的貢獻分別占70%和38%。由于畜禽糞便的實際運輸距離有限, 部分集約化養(yǎng)殖區(qū)糞便量遠超該地農(nóng)田可承載的警戒值（于娜等, 2021）。但豬糞便的隨意堆放會致使污水滲透地下污染地下河, 促使藻類瘋長, 影響沿岸的生態(tài)環(huán)境。

使用益生菌發(fā)酵飼料能促進仔豬腸道益生菌的生長, 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。

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, 擁有廣闊的市場前景和潛力。目前益生菌發(fā)酵已有相對完善的理論支持, 相信在不久的將來, 發(fā)酵飼料技術(shù)會得到更全面的發(fā)展, 在育豬養(yǎng)殖方面可體現(xiàn)出更多的經(jīng)濟效益和社會效益。