發(fā)酵飼料及其在仔豬階段應(yīng)用的研究進(jìn)展

楊清麗 ， 易德瑋 ， 楊坤明 ， 楊永剛 ， 蘇建明

（1.湖南正虹科技發(fā)展股份有限公司，湖南岳陽414400；2.湖南省飼料工程技術(shù)研究中心岳陽市屈原管理區(qū)，湖南岳陽414400）

飼料發(fā)酵是原料和菌種互相作用的過程，原料、水、蔗糖、蛋白胨、硫胺素等碳、氮源可為菌體提供營養(yǎng)物質(zhì)，供益生菌生長繁殖，產(chǎn)生大量的菌體蛋白、有機(jī)酸、維生素、抑菌物質(zhì)、各種酶的代謝產(chǎn)物，而原料還可被消化分解成氨基酸、小肽、單糖、寡糖，對(duì)于消化系統(tǒng)不完善的仔豬，發(fā)酵料做了前期消化，適口性好且更易消化吸收，有利于維護(hù)腸道健康，提高免疫力，促進(jìn)其生長。

發(fā)酵所用的微生態(tài)制劑通常選用對(duì)宿主有益的活性微生物，如乳酸菌（雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌）、枯草芽孢桿菌、酵母菌、產(chǎn)酶益生素、光合細(xì)菌、放線菌、酪酸梭菌等，國際上認(rèn)可的作用最顯著的是活性乳酸菌。目前植物乳桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、黑曲霉、米曲霉等在飼料工業(yè)應(yīng)用中比較廣泛。常見發(fā)酵用的菌液多是以上幾種功能菌群的復(fù)合物，以乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌的復(fù)合發(fā)酵菌種為主，相比于單一菌種，作用效果更顯著。

1 發(fā)酵飼料種類及生產(chǎn)工藝

1.1 發(fā)酵常規(guī)蛋白飼料 發(fā)酵豆粕、菜籽粕、棉籽粕等植物蛋白原料，一般以提高其蛋白質(zhì)的利用率，降低抗?fàn)I養(yǎng)因子的毒害作用為目的。目前發(fā)酵豆粕技術(shù)比較成熟，2013年3月開始實(shí)施NYT2218-2012飼料原料-發(fā)酵豆粕的行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定以麩皮、玉米皮等為輔助原料對(duì)發(fā)酵豆粕進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵用菌種需用《飼料添加劑品種目錄》批準(zhǔn)使用的，且不得摻入皮革粉、羽毛粉、肉骨粉和無機(jī)氮源等物質(zhì)。對(duì)于發(fā)酵菜籽粕、發(fā)酵棉籽粕只有一些地方性標(biāo)準(zhǔn)，且研究多用于蛋雞、肉雞養(yǎng)殖。

章亭洲等（2016)報(bào)道，選用酵母菌發(fā)酵豆粕與芽孢桿菌、乳酸菌相比，在可消化性、口感、免疫力、對(duì)斷奶仔豬增重等產(chǎn)品性能上更具優(yōu)勢(shì)，但對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)因子的降解能力不如芽孢桿菌、乳酸菌?？褂绊懸蜃訉?duì)仔豬影響最大，因此建議對(duì)體重小于30 kg的仔豬，可選用枯草芽孢桿菌和乳酸菌發(fā)酵豆粕。Jia等（2013)研究表明，用枯草芽孢桿菌發(fā)酵豆粕最佳工藝參數(shù)是豆粕和水的比例為1∶1，接種量10%，溫度30℃，發(fā)酵48 h，蛋白水解度達(dá)到13.14%。Yang等（2013)用米曲霉、蘇氏芽孢桿菌、德布魯奇乳桿菌的混合菌發(fā)酵豆粕，先用Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計(jì)法以蛋白質(zhì)含量為響應(yīng)值優(yōu)化發(fā)酵豆粕工藝參數(shù)，預(yù)測(cè)含水量56%，接種率9.5%，發(fā)酵時(shí)間43.5 h為最佳工藝參數(shù)，得到預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)含量理論值為57.08%，經(jīng)實(shí)測(cè)后蛋白質(zhì)最高含量為56.96%，與預(yù)測(cè)值很相近。何榮海等（2014）用同樣的方法優(yōu)化了枯草芽孢桿菌發(fā)酵菜籽粕的工藝參數(shù)，原料粗蛋白質(zhì)經(jīng)發(fā)酵后為45.04%，比原來提高了9.40%，硫苷含量為17.62μmol/g，降解率為62.14%，多肽獲得率為15.95%。最佳工藝參數(shù)為，液料比1.3∶1 mL/g，接種量15%，溫度31℃，發(fā)酵70 h。由此可知，發(fā)酵豆粕、菜籽粕的參數(shù)條件差異是可以進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)的，根據(jù)發(fā)酵目的及發(fā)酵菌種的不同，可在各種發(fā)酵條件限定范圍內(nèi)，確定最佳工藝參數(shù)并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

1.2 發(fā)酵非常規(guī)飼料 發(fā)酵秸稈、馬鈴薯渣、木薯渣等富含纖維素的固體殘?jiān)?，可使粗蛋白質(zhì)含量提高、纖維素含量降低，優(yōu)化原料營養(yǎng)成分。一般用微生態(tài)制劑和約30%的麥麩、玉米粉、米糠、硫酸銨等原料作為輔料，加約70%的秸稈或糟渣，加水混合，放入發(fā)酵池，控制原料水分、發(fā)酵溫度及發(fā)酵時(shí)間，一般以一定的比例添加到配合料中，在豬料中可添加日糧的5%～15%（陳憲彬，2017）。

我國一年產(chǎn)生秸稈加工副產(chǎn)物有5.8億噸，但利用率不到40%，大多生產(chǎn)面積較大的地區(qū)都就地焚燒銷毀，不僅浪費(fèi)資源還造成空氣污染。我國一年產(chǎn)生木薯渣約400萬噸左右，馬鈴薯渣3000萬噸，豆渣2000萬噸，蘋果渣600萬噸，藥渣廢棄物約3500萬噸。這類糟渣經(jīng)過加工處理剩下的糟渣一般含水量較高，易腐敗變質(zhì)，不易儲(chǔ)存。但如果能經(jīng)過發(fā)酵得到有效利用，將成為最具潛力的經(jīng)濟(jì)原料。陸敏等（2017）分離和篩選高產(chǎn)蛋白酵母菌株的研究表明，溫度32℃，初始pH 5.5，接種量12%，裝液量100 mL時(shí)，各分離酵母菌生物產(chǎn)量最高，并確定假絲酵母菌株最適宜用做秸稈發(fā)酵飼料的菌種。劉輝等（2016）用纖維素酶和酵母菌以8∶15比例混合發(fā)酵玉米秸稈的研究表明，溫度 35 ℃，料液比 1∶20，發(fā)酵 48 h，發(fā)酵產(chǎn)品粗蛋白質(zhì)為29.71%，較發(fā)酵前提高4.67倍。由此可知，經(jīng)發(fā)酵的玉米秸稈能提供較高含量的粗蛋白質(zhì)，經(jīng)烘干處理可做蛋白飼料的替代品，纖維素含量顯著降低，但是一般達(dá)不到低于18%的水平，因此可以考慮用于對(duì)纖維素含量要求不高的動(dòng)物日糧中，可節(jié)約一定的經(jīng)濟(jì)成本。

發(fā)酵糟渣常用的微生態(tài)制劑是黑曲霉、釀酒酵母和乳酸菌。發(fā)酵木薯渣、豆渣和蘋果渣、馬鈴薯渣、中藥渣（羅文等，2017；孫曉燕等，2017；魏立等，2016；宋雅蕓等，2016）的研究表明，糟渣原料經(jīng)過發(fā)酵可以提高自身的粗蛋白質(zhì)和各種有機(jī)酸等有益成分的含量，降低粗纖維和灰分含量，改善適口性。馬鈴薯渣真蛋白僅有4.67%，經(jīng)黑曲霉和啤酒酵母以1∶1的比例、接種量10%，水添加量為發(fā)酵原料的 1.5倍，28℃發(fā)酵 5 d后能達(dá)到17.87%。但對(duì)于粗蛋白質(zhì)僅含6.25%和2.4%蘋果渣和中藥渣的原料而言，即使經(jīng)發(fā)酵后自身粗蛋白水平有所提高也非常有限，但因蘋果渣富含多種維生素、礦物質(zhì)、可溶性糖等營養(yǎng)物質(zhì)，可以作為發(fā)酵過程中的碳源底物，與粗蛋白質(zhì)含量較高的豆渣和木薯渣的氮源物質(zhì)按比例進(jìn)行混合發(fā)酵，能有效的彌補(bǔ)各營養(yǎng)物質(zhì)的均衡性，使菌體迅速增長繁殖，最終獲得較高菌體蛋白、小肽等各種易吸收的營養(yǎng)物質(zhì)。羅文等（2017)用豆渣和蘋果渣以 2∶1 的比例，經(jīng) 3∶2∶4 比例釀酒酵母、黑曲霉、里氏木霉，按接種量1%，含水量70%，發(fā)酵2 d后，蛋白質(zhì)含量由15.87%提高到19.83%。最終獲得的發(fā)酵產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量與特定發(fā)酵條件下，所選菌體種類、濃度、接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間有關(guān)。孫曉燕等（2017）研究得出，植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌和安琪啤酒酵母混合菌劑發(fā)酵中藥渣并外源添加15%～20%蔗糖作為碳源的最佳工藝為，接種0.5%～5%發(fā)酵前水分87%，25～37℃密閉發(fā)酵2 d，藥渣中蛋白質(zhì)含量由21.3%增長到22.7%。丹參、黃芪、三七、甘草等藥渣中含有生物堿、多酚、黃銅等活性物質(zhì)，用于畜禽養(yǎng)殖能調(diào)節(jié)機(jī)體的代謝，提高免疫力，健脾胃，能對(duì)疾病起到預(yù)防作用，可作為抗生素的替代物。因此，利用產(chǎn)地優(yōu)勢(shì)，可考慮將發(fā)酵糟渣用于動(dòng)物養(yǎng)殖。

1.3 發(fā)酵營養(yǎng)均衡的全價(jià)飼料 通過生物發(fā)酵工程菌種發(fā)酵、提取、純化獲得的酶制劑、酸化劑、益生菌等作為添加劑，成本高且效果不穩(wěn)定；但若直接選用較優(yōu)質(zhì)的菌種加配合飼料自行發(fā)酵，不僅免去中間環(huán)節(jié)降低了成本，獲得的產(chǎn)品各種營養(yǎng)素全面、天然，且處于較平衡的狀態(tài)。但全價(jià)配合料在發(fā)酵過程中可能會(huì)使部分維生素有損失，故發(fā)酵產(chǎn)品也要注意補(bǔ)充維生素，還有些飼料產(chǎn)品是將發(fā)酵飼料按比例添加到日糧中進(jìn)行飼喂。

王赫等（2017）用乳酸菌發(fā)酵玉米、菜籽粕、棉籽粕的研究表明，500 g日糧在含乳酸菌105 kg、水分40%、32℃的密封條件下，飼料發(fā)酵后常規(guī)營養(yǎng)成分均顯著高于未進(jìn)行發(fā)酵的飼料，且活菌、代謝能、粗蛋白質(zhì)、氨基酸均隨著時(shí)間的變化呈二次曲線關(guān)系，持續(xù)發(fā)酵5 d時(shí)含量最高，并根據(jù)研究中各營養(yǎng)素含量后期的變化給出建議，使用乳酸菌發(fā)酵飼料，最佳使用時(shí)間為5～10 d，在發(fā)酵5～25 d使用完畢。乳酸隨著時(shí)間的延長呈增長趨勢(shì)，pH降低有益于腸道菌群的平衡，促進(jìn)有益菌的定植，但是會(huì)抑制乳酸菌的增殖，且乳酸積累過量會(huì)導(dǎo)致飼料過酸發(fā)出刺鼻酸味，影響飼料品質(zhì)，因此根據(jù)菌種和原料的差異，發(fā)酵工藝參數(shù)差異較大，需要多次探究驗(yàn)證，形成嚴(yán)格的發(fā)酵工藝標(biāo)準(zhǔn)，以便更好的控制發(fā)酵飼料的品質(zhì)。

胡紅偉等（2017）用乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌的復(fù)合益生菌發(fā)酵玉米、小麥粉、菜籽粕、豆粕百分比為 39∶21∶14∶26 混合原料， 再加入 32 g 瓊脂提供氮源，綜合乳酸含量、乳酸菌含量、pH等指標(biāo)，且發(fā)酵飼料感官最好的情況下，獲得最佳工藝參數(shù)為接種量5%、水分40%、溫度30～35℃、發(fā)酵3 d，粗蛋白質(zhì)含量并未隨接種量的不同而變化，說明配合飼料中各種營養(yǎng)成分使益生菌和發(fā)酵原料之間對(duì)蛋白質(zhì)的消耗和利用基本達(dá)到了平衡。而對(duì)于糟渣等蛋白質(zhì)低的飼料而言，經(jīng)發(fā)酵后將碳水化合物消化利用后轉(zhuǎn)化成菌體蛋白，所以蛋白質(zhì)含量提高的較為明顯。因此，發(fā)酵配合飼料的情況下，要注意根據(jù)情況調(diào)控粗蛋白質(zhì)含量。

2 發(fā)酵飼料的生物學(xué)功能及畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 對(duì)適口性的影響 大豆蛋白和玉米蛋白水解產(chǎn)生的大豆肽和玉米肽是食物中常見的苦味肽。發(fā)酵玉米、豆粕等原料時(shí)，會(huì)因產(chǎn)生這些苦味肽而影響發(fā)酵飼料的適口性，苦味肽的G蛋白偶聯(lián)受體是T2Rs（雷燕，2017)。鮮味肽可通過苦味受體來抑制苦味 （Min等，2015)。另外萬琦等（2003）篩選出的枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的蛋白酶可將大豆蛋白水解成短肽，進(jìn)而經(jīng)羧肽酶能切除短肽末端的疏水性氨基酸，所以用枯草芽孢桿菌具有酶解和脫苦的作用。由此可知，將枯草芽孢桿菌和其他發(fā)酵菌種混合發(fā)酵含豆粕的原料可能更有利于發(fā)酵飼料的適口性。研究表明，酵母菌和枯草芽孢桿菌對(duì)乳酸菌數(shù)量有促進(jìn)作用，但是酵母菌在發(fā)酵第4天后會(huì)抑制乳酸菌增長，但芽孢桿菌組至發(fā)酵的第8天乳酸菌仍呈增長趨勢(shì) （李可義，2017）。乳酸菌代謝可產(chǎn)生大量的乳酸，乳酸有較濃酸香味對(duì)發(fā)酵過程中產(chǎn)生的苦澀味有一定的掩蓋作用，乳酸使飼料pH降低，酸度增加能促進(jìn)飼料在仔豬胃消化，加快胃排空速度，促進(jìn)采食。黃繼紅等（2010）通過發(fā)酵脫谷小麥朊粉苦味的研究發(fā)現(xiàn)，如前期先用酶制劑處理，然后再用酵母菌和乳酸菌1∶1發(fā)酵，可能會(huì)有效降低發(fā)酵飼料的苦味，另外纖維素、淀粉、多糖經(jīng)發(fā)酵后轉(zhuǎn)化為易吸收的小分子物質(zhì)，飼料乳化性提高，發(fā)酵飼料產(chǎn)品的質(zhì)感變軟，更易被仔豬采食消化。

對(duì)于斷奶后采食教槽料的仔豬，因?yàn)橐话憬滩垭A段飼喂期僅為2周，判定仔豬對(duì)多種飼料的先天性采食偏好可選在試驗(yàn)最初4天，判定是否有獲得性采食偏好可選在試驗(yàn)中后期，發(fā)酵料的適口性是否較常規(guī)配合飼料更具優(yōu)勢(shì)，可以做偏好試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

2.2 維護(hù)腸道健康，調(diào)節(jié)腸道菌群 生物發(fā)酵能降低原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)仔豬腸道的不良影響。大豆球蛋白和和β-伴大豆球蛋白等是大豆及其加工副產(chǎn)品的主要抗?fàn)I養(yǎng)因子，經(jīng)高溫調(diào)制不能被破壞，且作為抗原蛋白會(huì)引起仔豬過敏，造成腸道損傷，導(dǎo)致仔豬腹瀉，降低飼料蛋白質(zhì)利用率。王波等（2011）研究表明，植物乳酸菌發(fā)酵大豆粉可使大豆球蛋白和和β-伴大豆球蛋白的免疫活性分別降低64.22%、71.08%。菜籽餅中存在硫甙、單寧等抗?fàn)I養(yǎng)因子，硫甙在酶的作用下可降解產(chǎn)生異硫氰酸酯、腈類等毒素，促使甲狀腺腫大、造成動(dòng)物肝腎重大等病癥，且味苦，單寧使消化酶失活，對(duì)消化不利，且味苦澀、辛辣影響適口性。孫林等（2017）用混合菌種（植物乳酸菌、黑曲霉菌、枯草芽孢桿菌）發(fā)酵菜籽粕，硫甙、單寧、植酸含量分別降低了77.6%、93.8%、87.3%。 說明經(jīng)過發(fā)酵處理的蛋白飼料，毒性顯著降低，生物安全性更高，對(duì)仔豬腸道健康有維護(hù)作用。

發(fā)酵產(chǎn)生的消化酶、有機(jī)酸可促進(jìn)仔豬消化吸收，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡。在28日齡斷奶仔豬的配合日糧中添加種菌數(shù)為5×1010cfu/g的乳酸菌、枯草芽孢桿菌，并用20%的過夜水混合，飼喂15 d后，相比于對(duì)照組，小腸各部位的乳酸菌含量均顯著增加，回腸和結(jié)腸道中的芽孢桿菌數(shù)量顯著增加，pH和大腸桿菌數(shù)量顯著降低，仔豬腹瀉率降低了10.37%（李旋亮，2017）。在仔豬日糧中添加10%發(fā)酵飼料，相比于添加抗生素的對(duì)照組能顯著降低大腸桿菌和沙門氏菌含量，顯著提高乳酸菌和雙歧桿菌含量（康麗慧等，2017）。說明在配合日糧中添加乳酸菌、枯草芽孢桿菌發(fā)酵菌液或發(fā)酵飼料能促進(jìn)乳酸桿菌在仔豬腸道定植并調(diào)節(jié)腸道菌群，抑制大腸桿菌等有害菌，改善腸道健康。

王韞和黃芳（2016）在仔豬日糧中添加不同比例的生物發(fā)酵飼料，結(jié)果表明添加生物發(fā)酵飼料，平均采食量有所提高，且料比隨添加量增加逐漸降低，皮膚更紅潤，毛色光澤，且相比與含抗生素的對(duì)照組，添加40%和50%生物發(fā)酵飼料組，平均日增重分別提高了20.7%和23.7%，腹瀉率分別降低了50%和52.2%。由此可知，發(fā)酵飼料替代抗生素的方案有效可行。

2.3 對(duì)生長性能及免疫力的影響 康慧麗等（2016）用植物乳桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、地衣芽孢桿菌、鼠李糖乳桿菌的混合菌發(fā)酵玉米、豆粕1∶1的飼料，然后將日糧中添加10%該發(fā)酵飼料，與添加50 mg/kg金霉素和100 mg/kg喹乙醇組相比平均日增重、平均采食量均顯著提高，料比顯著降低。仔豬日糧中添加由乳酸菌、酵母菌、枯草芽孢桿菌混合菌發(fā)酵的飼料，相比于含抗生素的對(duì)照組，添加量20%組的腹瀉率降低了63.6%，但添加量達(dá)到30%時(shí)平均日采食量、平均日增重降低，料比和腹瀉率顯著提高（胡新旭等，2013），毛春瑕（2017）研究表明，過多添加發(fā)酵飼料，會(huì)使腸道菌種和內(nèi)容物發(fā)生改變，而對(duì)生長性能和腹瀉率起到不良作用。但另有研究表明生物發(fā)酵飼料添加比例為40%～50%時(shí)對(duì)仔豬生長性能促進(jìn)作用效果最明顯（王韞和黃芳，2016）。這可能與發(fā)酵所用菌種和發(fā)酵工藝不同有關(guān)。

無抗發(fā)酵飼料能顯著提高IgG含量，20%、30%組的血清總蛋白、球蛋白、白蛋白、IgA、IgM含量有所提高，但未達(dá)到顯著水平 （胡新旭等，2013）。發(fā)酵飼料對(duì)于仔豬免疫的影響與其特殊活性肽有關(guān)，可通過多種途徑提高仔豬免疫力，但具體的作用機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。

3 小結(jié)

目前發(fā)酵飼料的研究，普遍關(guān)注粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、菌體數(shù)量及產(chǎn)酸量等指標(biāo)，但是對(duì)于活性小肽、維生素、抑菌物質(zhì)的實(shí)際含量變化的研究比較少，其中的機(jī)理及在實(shí)際應(yīng)用中能不能達(dá)到預(yù)期的飼養(yǎng)效果還有待研究。而且關(guān)于發(fā)酵飼料的研究普遍來自科研單位，試驗(yàn)規(guī)模較小，但是飼料廠實(shí)際生產(chǎn)量很大，發(fā)酵條件控制有一定的難度，不僅需要先進(jìn)配套的發(fā)酵工藝設(shè)備，還需要實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，另外，發(fā)酵配合料時(shí)最好應(yīng)適當(dāng)混入糟渣原料，利用其蓬松性可有效的控制原料之間保持一定的空隙，不易成硬塊，造成發(fā)酵不均勻或發(fā)霉的情況。