非常規(guī)發(fā)酵飼料在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

■周 艷 周曉容，2*

（1.重慶市畜牧科學(xué)院，重慶402460；2.農(nóng)業(yè)部養(yǎng)豬科學(xué)重點實驗室，重慶402460）

我國是養(yǎng)豬大國，2017年我國豬存欄量為4.41億頭[1]。以豬為例的畜禽屬于耗糧型動物，2018 年全國糧食總產(chǎn)量為6.57 億噸，比2017 年減少了371 萬噸，下降0.6%，其中谷物產(chǎn)量較2017 年下降了0.8%。飼料原料保障能力的不足，會加劇畜種結(jié)構(gòu)上“人畜爭糧”的矛盾，使我國養(yǎng)殖業(yè)面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。另外，過度依賴糧食供應(yīng)，也反映了我國畜牧業(yè)原料替代性不足及較弱的抗風(fēng)險能力。我國非常規(guī)飼料資源豐富，年產(chǎn)近40 億噸[2]，如能科學(xué)利用此類飼料資源，則可顯著緩解玉米、豆粕等糧食飼料的供應(yīng)壓力，對降低畜禽飼養(yǎng)成本、增加養(yǎng)殖效益，推進(jìn)畜牧業(yè)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的發(fā)展進(jìn)程和提高我國畜牧業(yè)在經(jīng)濟(jì)全球化中的競爭力等具有重要的意義。

非常規(guī)飼料原料普遍存在營養(yǎng)價值較低，木質(zhì)素與硅酸鹽含量高以及礦物質(zhì)不平衡，適口性差，營養(yǎng)成分變異大，含有抗?fàn)I養(yǎng)因子或毒物等缺點，這便極大地影響動物采食和營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用。微生物發(fā)酵技術(shù)采用現(xiàn)代生物技術(shù)和營養(yǎng)理論相結(jié)合的方法，可顯著提高非常規(guī)飼料的飼用價值和添加量，在非常規(guī)飼料資源的開發(fā)利用中發(fā)揮著極其重要的作用。

1 發(fā)酵糟渣類飼料

糟渣類飼料主要指農(nóng)副產(chǎn)品加工的廢棄物以及工業(yè)下腳料中可以作為飼料資源的部分。常見的種類有釀造業(yè)糟渣（白酒糟、啤酒糟、醋糟、醬油糟等）、水果加工業(yè)糟渣（蘋果渣、柑橘皮渣等）、制糖業(yè)糟渣（甘蔗渣、甜菜渣、糖蜜渣等）、薯類淀粉渣（紅薯、馬鈴薯、木薯等）及菌糠等。通常此類非常規(guī)飼料資源具有粗纖維含量較高、能量低，含有一定的抗?fàn)I養(yǎng)因子（如蘋果渣含有單寧，豆渣含有胰蛋白酶抑制素）、適口性差等營養(yǎng)缺點，直接飼喂會降低動物對其的采食量和營養(yǎng)利用率，易造成飼料資源的浪費。加之此類飼料資源含水量高（通常在30%～80%）、酸度大，這就導(dǎo)致其時效性差而不便運輸與貯藏，且腐敗變質(zhì)后會加重環(huán)境承載力。相關(guān)研究表明，生物發(fā)酵處理法可有效提高糟渣類飼料的蛋白質(zhì)含量，改變其細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，釋放生物活性物質(zhì)、降低或去除抗?fàn)I養(yǎng)因子、改善適口性，是開發(fā)利用糟渣類飼料資源最具潛力的加工技術(shù)。常用的發(fā)酵菌種主要有芽孢桿菌（枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌）、酵母菌（產(chǎn)朊假絲酵母、釀酒酵母、白地霉）、霉菌（曲霉、根霉、木霉、青霉）和乳酸菌等。

1.1 營養(yǎng)價值評價（見表1）

表1 糟渣類飼料發(fā)酵前后營養(yǎng)成分變化(%)

糟渣類飼料經(jīng)發(fā)酵菌種作用后，其物理結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變，營養(yǎng)成分中的蛋白質(zhì)和氨基酸含量得到顯著提高，粗纖維含量下降[3-8]，其營養(yǎng)價值得到明顯改善。王聰[9]試驗結(jié)果還發(fā)現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵可提高酒糟與甜高粱秸稈混合底物的發(fā)酵品質(zhì)、微生物的數(shù)量、細(xì)菌群落和真菌群落的相對豐度。糟渣類飼料經(jīng)發(fā)酵后，除可作為一種高質(zhì)量的蛋白質(zhì)飼料原料外，還可獲得高活性的有益微生物和其他功能生物。如肖毅等[10]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后的糟渣含有豐富的酶類、益生菌及活性多糖多肽，并具有一定的抗病毒活性。唐巧娟等[11]以食用菌復(fù)合配比固態(tài)發(fā)酵醬渣、豆渣、醋渣和啤酒渣，研究表明其發(fā)酵產(chǎn)物均有清除DPPH 自由基、超氧陰離子、羥基自由基的能力，說明四種糟渣皆可用于開發(fā)具有抗氧化活性的生物飼料。王倩倩[12]以紅酵母和好食脈孢霉發(fā)酵多種糟渣（醋糟、豆腐渣、馬鈴薯渣、蘋果渣、梨渣），發(fā)現(xiàn)除可提高糟渣的營養(yǎng)價值外，還可高產(chǎn)類胡蘿卜素，與江成英等[13]研究結(jié)果一致，這便為糟渣開發(fā)高附加值功能生物飼料提供了理論依據(jù)。

1.2 飼用價值評價

周曉容等[14]試驗結(jié)果表明，在飼糧中添加33.8%的新鮮發(fā)酵甘薯渣對“約×榮”生長豬的日采食量和日增重與飼喂玉米-麥麩-豆粕型日糧的對照組相比無顯著差異，但料重比降低了14.7%，且單位增重成本節(jié)約了2.4元。劉中華等[15]發(fā)現(xiàn)在生長豬飼糧中添加2%、6%的發(fā)酵木薯酒精糟皆可顯著提高試驗豬的生長性能和養(yǎng)殖效益，其中干物質(zhì)消化率較對照組提高了8.62%、7.50%，粗蛋白質(zhì)消化率較對照組提高了11.43%、9.50%。黎智華等[16]研究表明，在斷奶仔豬試驗中，添加2%發(fā)酵白酒糟不影響10 kg仔豬對干物質(zhì)的表觀消化率，并有助于生長性能的提高，但當(dāng)仔豬體重增加至25 kg 時，長期高劑量添加發(fā)酵白酒糟可在一定程度上降低斷奶仔豬對常規(guī)營養(yǎng)成分（粗蛋白質(zhì)、總能、氮）的消化代謝。張旺宏等[17]試驗得出發(fā)酵白酒糟可增加育肥豬（60 kg）的抗氧化能力，同時也表明在飼糧中添加15%的發(fā)酵白酒糟可顯著改善75 kg 和110 kg 育肥豬的機(jī)體氮代謝能力。黎智華等[18]發(fā)現(xiàn)在飼糧中添加發(fā)酵中藥渣對母豬的繁殖性能無明顯影響，但隨著添加時間的增加，發(fā)酵中藥渣組的血漿總蛋白（TP）、血漿高密度脂蛋白-膽固醇（HDL-C）、血漿過氧化氫酶（CAT）活性顯著升高，說明在一定程度上可提高妊娠母豬的抗氧化功能。

2 發(fā)酵餅粕類非常規(guī)飼料資源

我國餅粕類非常規(guī)飼料資源豐富，主要有菜籽餅粕、棉籽餅粕、花生粕、芝麻餅粕、油茶餅粕、葵花籽餅粕、亞麻籽餅粕、紅花籽粕等。餅粕富含蛋白質(zhì)，一般都在30%以上，且產(chǎn)量高，是重要的蛋白質(zhì)飼料原料，但是餅粕中的一些抗?fàn)I養(yǎng)因子和毒素限制了其廣泛應(yīng)用，造成了目前我國飼料行業(yè)蛋白質(zhì)原料嚴(yán)重短缺的現(xiàn)狀。利用生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)餅粕類非常規(guī)發(fā)酵飼料，可以降解抗?fàn)I養(yǎng)因子和毒素，提高非常規(guī)餅粕的飼用價值及用量，可有效解決我國蛋白質(zhì)飼料資源短缺問題，其應(yīng)用前景廣闊。

2.1 營養(yǎng)價值評價（見表2）

餅粕類飼料經(jīng)菌種發(fā)酵后，可顯著提高粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、還原糖、小肽、總氨基酸含量[19-20]，并可顯著降低植酸、單寧和粗纖維含量，從而達(dá)到改善餅粕類飼糧品質(zhì)的目的。

張昆[21]以菌酶協(xié)同固態(tài)發(fā)酵雜粕，發(fā)現(xiàn)原料經(jīng)發(fā)酵后，顯著降低了抗?fàn)I養(yǎng)因子（游離棉酚、硫甙）含量，真蛋白質(zhì)含量和賴氨酸含量分別較發(fā)酵前提高了3.55%和49.6%，小肽含量提高了1.84倍，顯著提高了蛋白品質(zhì)，與蔡國林等[22]在微生物發(fā)酵花生粕營養(yǎng)價值的初步研究中結(jié)果一致。張韋唯[23]通過體外模擬消化實驗發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵菜籽粕肽在小腸中的水解程度可從發(fā)酵前的4.96%增加至18.32%，表面疏水性從61.33%降低到53.48%，并且其DPPH 自由基清除率、-OH 離子清除率和還原力均顯著增加，因此經(jīng)消化后更有助于腸道吸收，其原理可用來解釋徐鑫[24]研究中混菌固態(tài)發(fā)酵有效提高了菜籽餅養(yǎng)分消化利用率的結(jié)果。方潔等[25]以混菌發(fā)酵菜籽餅，硫苷、異硫氰酸酯、植酸和芥子堿的降解率分別達(dá)到75.12%、82.47%、87.56%、56.00%，脫毒效果顯著。與王春芳[26]在固態(tài)發(fā)酵棉粕對游離棉酚含量影響的研究中結(jié)果一致。劉建成[19]以篩選出的枯草芽孢桿菌-1 和釀酒酵母復(fù)合固態(tài)發(fā)酵棉籽粕，可將其粗蛋白質(zhì)的55%降解生成32.13%的棉粕寡肽，有提高機(jī)體免疫和抗氧化的作用。

2.2 飼喂價值評價

吳東等[27]研究表明，發(fā)酵菜籽粕等營養(yǎng)替代4%和5%豆粕，對生長豬和肥育豬的生長性能、血清生化指標(biāo)和腸道菌群皆無負(fù)面影響，而徐鑫[24]試驗結(jié)果顯示，生長階段發(fā)酵菜籽餅替代30%豆粕和育肥階段發(fā)酵菜籽餅替代50%豆粕對豬的生長性能無不良影響，且改善了機(jī)體蛋白質(zhì)和糖代謝及腸道大腸桿菌和乳酸菌組成。兩者結(jié)果的差異可能與添加劑量有關(guān)。孫佩佩等[28]在生長豬飼糧中添加16%發(fā)酵菜籽粕等氮替代日糧，可降低血清中總膽固醇和三碘甲狀腺原氨酸、甲狀腺素的含量，提高了抗氧化能力，同時對免疫功能無負(fù)面影響。關(guān)紅民等[29]對保育豬、生長豬和肥育豬分別飼喂2%、6%和9%發(fā)酵棉籽粕等量代替基礎(chǔ)飼糧中豆粕的飼糧，結(jié)果表明，不同生理階段豬的日增重皆得到顯著提高，料重比、腹瀉率、發(fā)病率和死亡率皆得到顯著降低，與解佑志等[30]在發(fā)酵花生粕中的試驗結(jié)果相同，且后者得出在生長豬基礎(chǔ)日糧中添加8%的發(fā)酵花生粕可使試驗組粗蛋白質(zhì)、鈣和磷的消化率分別較對照組顯著提高了216%、425%和600%。王春芳[26]在生長豬飼糧中添加20%和30%的發(fā)酵棉籽粕，結(jié)果發(fā)現(xiàn)皆可顯著降低豬血液中游離棉酚殘留量，有利于動物機(jī)體的健康。

3 發(fā)酵農(nóng)作物秸稈類飼料

對于畜牧業(yè)而言，秸稈飼料是一種重要的粗飼料資源，我國農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量高，年產(chǎn)量高達(dá)6～8億噸[31]，但因其適口性差和細(xì)胞壁特殊的復(fù)合體結(jié)構(gòu)，影響動物的采食和消化吸收，使其利用受限。利用生物發(fā)酵技術(shù)，改變秸稈的化學(xué)結(jié)構(gòu)，降解秸稈中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等成分，提高其利用率，改善其營養(yǎng)價值和適口性，進(jìn)而生產(chǎn)出秸稈生物飼料，是秸稈綜合利用的一條有效途徑。

3.1 營養(yǎng)價值評價（見表3）

表3 我國三大秸稈發(fā)酵前后的營養(yǎng)成分變化(%)

據(jù)相關(guān)研究報道，微生物和酶制劑的生物降解功能可破解秸稈細(xì)胞壁中的纖維組分，改變不同層次中纖維素的空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高秸稈的利用效率[32-34]。因為復(fù)合微生物處理秸稈效果較單一微生物顯著，大多試驗皆以此進(jìn)行試驗設(shè)計。如趙政等[35]研究了在稻草青貯過程中同時添加乳酸菌制劑和纖維素酶制劑，可使稻秸青貯飼料中的NDF 和ADF 含量降低10.92%和0.48%，氨態(tài)氮與總氮質(zhì)量比降低27.05%，丁酸與總酸的摩爾比降低32.6%，明顯提高了稻秸青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)價值。陶蓮等[36]和王玉榮[37]試驗也得到相同的結(jié)論。另外，王玉榮[37]深入分析了復(fù)合酶菌制劑對水稻秸稈微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，復(fù)合酶制劑+果膠酶+漆酶處理組可使水稻秸稈纖維素的一級結(jié)構(gòu)-聚合度顯著降低56.32%，聚合度降低表明纖維素的碳鏈長度變短，有利于纖維素轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖[38]；二級結(jié)構(gòu)-分子間氫鍵結(jié)合力減弱，說明碳鏈片層結(jié)構(gòu)的分離程度增大，有縮短碳鏈的趨勢；三級結(jié)構(gòu)-結(jié)晶度有降低的趨勢，結(jié)晶度代表著纖維素構(gòu)成的結(jié)晶區(qū)占纖維素整體的分?jǐn)?shù)[39]，結(jié)晶度的降低意味著結(jié)構(gòu)性碳水化合物有轉(zhuǎn)變?yōu)槿绲矸?、可溶性糖、果膠等非結(jié)構(gòu)性碳水化合物的趨勢；同時，該試驗組可使水稻秸稈的四級結(jié)構(gòu)-比表面積從1.12 m2/g 增加至1.20 m2/g，說明纖維素微纖絲與降解酶分子間可接觸面積增大，有利于秸稈的降解。與毛建紅[32]和Cas?toldi等[40]研究結(jié)果一致。綜上，復(fù)合酶制劑可有效打破秸稈細(xì)胞壁的微觀結(jié)構(gòu)，從而提高秸稈的利用率。

3.2 飼用價值評價

發(fā)酵秸稈對豬的飼用效果評價可為豬日糧中科學(xué)合理的應(yīng)用秸稈資源提供理論依據(jù)。劉定發(fā)等[41]對玉米秸、高粱秸和麥秸均進(jìn)行了生物發(fā)酵處理，結(jié)果表明發(fā)酵玉米秸的飼喂效果最好。盧珍蘭等[42]試驗也得到相同的結(jié)論，且明確在添加劑量為20%～30%時能降低生長育肥豬的腹瀉率和死亡率。王鵬等[43]提出發(fā)酵玉米秸稈替代育肥豬10%的全價日糧較為合理，既對育肥豬的生產(chǎn)性能及肉品質(zhì)無明顯影響，也能使飼料成本降低12.45%，與郭志明[44]和李術(shù)娜等[45]研究結(jié)果一致。王鵬等[46]系統(tǒng)研究了發(fā)酵玉米秸稈日糧對育肥豬生長性能、飼料養(yǎng)分消化率、盲腸發(fā)酵效果及其微生物區(qū)系變化的影響，發(fā)現(xiàn)提高發(fā)酵秸稈的添加量對育肥豬生長性能影響不大，但會顯著提高平均日采食量和料肉比，顯著降低營養(yǎng)物質(zhì)消化率，提高盲腸厚壁菌門61.73%～86.51%的微生物含量，鏈球菌屬、醋弧菌屬、乳酸菌屬和蒼白桿菌屬含量也得到相對升高，且隨著添加量的提高纖維分解菌（瘤胃球菌屬、普雷沃氏菌屬和琥珀酸弧菌屬）的總量也有所增加，與馬敏[47]研究結(jié)果一致，后者研究還發(fā)現(xiàn)發(fā)酵玉米秸稈對試驗豬生長期（55 kg以前）和育肥期（55 kg～出欄）的血液生化指標(biāo)無不良影響，可明顯提高胰臟指數(shù)和空腸、回腸的絨毛高度、隱窩深度以及絨毛高度/隱窩深度，胴體品質(zhì)也得到一定程度的提高。

4 發(fā)酵林業(yè)副產(chǎn)品類飼料

林業(yè)副產(chǎn)品（如樹葉、花、嫩枝及木材加工下腳料等）經(jīng)微生物發(fā)酵后，除可改善飼糧原料的營養(yǎng)成分和發(fā)酵品質(zhì)，添加到畜禽日糧中，節(jié)約常規(guī)飼料，促進(jìn)畜牧業(yè)的發(fā)展。

4.1 營養(yǎng)價值評價（見表4）

林聰?shù)萚48]比較了辣木與苜蓿、羊草和玉米青貯的營養(yǎng)價值發(fā)現(xiàn)，辣木葉的粗蛋白質(zhì)和有效降解率均較高，其相對飼用價值高于苜蓿甘草，而辣木梗的相對飼用價值與羊草相當(dāng)，說明辣木的營養(yǎng)價值較好。而當(dāng)林業(yè)副產(chǎn)品飼料原料經(jīng)微生物發(fā)酵處理后，粗纖維和大分子粗蛋白質(zhì)得到有效降解，游離氨基酸的含量增加，動物的消化吸收率也會得到進(jìn)一步的提高[49-51]。如姜曉宇[52]以納豆芽孢桿菌發(fā)酵辣木葉，結(jié)果表明發(fā)酵后上清液中游離氨基酸的含量明顯增加，其中γ-氨基丁酸（GABA）溶出量比預(yù)處理上清液提高了42.90倍；生物活性肽的分子量提高了15.64%；礦物質(zhì)中Mg、Fe、Zn 的含量及維生素B2、維生素B3含量均得到了顯著的提高。除可提高營養(yǎng)成分，降低抗?fàn)I養(yǎng)因子（如水解單寧、皂苷和植酸）的含量外，發(fā)酵林業(yè)副產(chǎn)品的產(chǎn)物對機(jī)體的多種功能具有調(diào)節(jié)作用[49]，這些研究則為林業(yè)副產(chǎn)品的深加工及其藥用價值的開發(fā)提供了理論支撐。

表4 林業(yè)副產(chǎn)品飼料資源發(fā)酵前后營養(yǎng)成分變化

4.2 飼喂價值評價

李飛鳴等[53]在育肥豬的飼糧中添加13%的發(fā)酵桑葉，發(fā)現(xiàn)雖未對生長性能有促進(jìn)作用，但可改善其屠宰性能，有效保持豬肉鮮嫩多汁，優(yōu)化脂肪酸結(jié)構(gòu)，與李海新[54]研究結(jié)果相同。后者還發(fā)現(xiàn)發(fā)酵構(gòu)樹葉可顯著提高生長豬肌肉中游離氨基酸和谷氨酸鈉含量，對肉色亦有一定的改善作用。李璐潔等[55]試驗表明，在生長育肥豬飼糧中添加2%的綠茶加工副產(chǎn)物，可顯著提高生長性能，其大理石紋、剪切力、滴水損失及肉色等肉品質(zhì)均具有良好的改善作用，與段明房等[56]研究結(jié)果一致。林業(yè)副產(chǎn)品經(jīng)發(fā)酵處理后除可提高動物的生長性能、屠宰性能和肉品質(zhì)外，對動物細(xì)胞還具有一定的抗氧化作用[57-59]。

5 展望

非常規(guī)飼料資源的開發(fā)緩解了我國原料替代性不足與不斷發(fā)展的畜牧業(yè)間的矛盾，而生物發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用則為非常規(guī)飼料資源的利用提供了有力的技術(shù)支撐，具有廣闊的發(fā)展前景。因此，進(jìn)一步完善非常規(guī)飼料原料的營養(yǎng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，構(gòu)建發(fā)酵菌種庫，并持續(xù)開發(fā)新型發(fā)酵蛋白飼料、能量飼料、地源性飼料等；通過不斷優(yōu)化微生物發(fā)酵技術(shù)，健全生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)發(fā)酵飼料由基礎(chǔ)研究向產(chǎn)業(yè)化的過渡，將是廣大畜牧者的努力目標(biāo)。