發(fā)酵飼料概述及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

王 勝，黃 健，劉艷玲

（安徽寶杰生物科技有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

隨著后抗生素時代的到來，生物發(fā)酵技術(shù)重新興起并得到人們廣泛關(guān)注，其中發(fā)酵飼料技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用標(biāo)志著飼料產(chǎn)業(yè)進(jìn)入以“綠色、健康、高效、清潔”為主攻方向的4.0 時代。與傳統(tǒng)飼料相比，發(fā)酵飼料具有其自身獨(dú)特優(yōu)勢，不僅能促進(jìn)豬只的健康生長，提高生產(chǎn)性能，降本增效，還能改善其肉質(zhì)風(fēng)味，減少對抗生素的使用量和對環(huán)境污染物的排放量，有利于生態(tài)環(huán)境。發(fā)酵飼料的應(yīng)用符合當(dāng)前健康環(huán)保型豬業(yè)發(fā)展要求，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

1 發(fā)酵飼料定義

根據(jù)蔡輝益等[1]北京生物飼料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)布的T/CSWSL 001-2018 團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《生物飼料產(chǎn)品分類》中的定義為：使用《飼料原料目錄（2013）》和《飼料添加劑品種目錄（2013）》等國家相關(guān)法規(guī)允許使用的飼料原料和微生物，通過發(fā)酵工程技術(shù)生產(chǎn)、含有微生物或其代謝產(chǎn)物的單一飼料和混合飼料，稱之為發(fā)酵飼料。

2 發(fā)酵飼料分類

2.1 按原料組成

按飼料原料組成不同，發(fā)酵飼料分為發(fā)酵單一飼料和發(fā)酵混合飼料。

2.2 按菌種組成

按菌種組成的不同分為單菌種發(fā)酵飼料和多菌種發(fā)酵飼料。

2.3 按原料營養(yǎng)特性

按照原料干物質(zhì)的主要營養(yǎng)特性不同，可分為發(fā)酵蛋白飼料、發(fā)酵能量飼料和發(fā)酵粗飼料。

2.4 按發(fā)酵工藝及含水量

發(fā)酵飼料根據(jù)生產(chǎn)工藝和飼料水分含量可分為固體發(fā)酵和液體發(fā)酵。固態(tài)發(fā)酵是指在幾乎沒有可以流動的水的固體基質(zhì)表面上，微生物生長并產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。液體發(fā)酵飼料是飼料與水按照1 ∶1.5 ～1 ∶4 比例混合，經(jīng) 過充分發(fā)酵后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的飼料[2]。液體發(fā)酵飼料在國外應(yīng)用廣泛，在國內(nèi)因缺乏液體飼喂設(shè)備而限制了應(yīng)用。國內(nèi)目前以固體發(fā)酵為主。

發(fā)酵工藝還可以根據(jù)不同耗氧需求，主要分為2 種，一種是厭氧發(fā)酵，以接種菌種后密閉發(fā)酵的所有形式，如呼吸袋、發(fā)酵罐（桶）、地坑、噸袋式等。另一種是好氧、厭氧混合發(fā)酵，以接種菌種后，實(shí)現(xiàn)多輪次好氧、厭氧交替發(fā)酵過程的形式，如槽式帶式等，這類發(fā)酵需要翻耙。

3 發(fā)酵飼料在豬生產(chǎn)中的作用及效果

3.1 生物飼料在豬生產(chǎn)中的作用[3-5]

3.1.1 提高飼料利用率

發(fā)酵飼料中微生物能分泌脂肪酶、蛋白酶等多種酶類，能對飼料原料進(jìn)行生物加工，可以降解其中的硫苷、脲酶和胰蛋白酶抑制因子等抗?fàn)I養(yǎng)因子，降低腸道消化負(fù)擔(dān)，提高飼料消化吸收率，另外生物飼料中富含B 族維生素、氨基酸、小肽等重要代謝產(chǎn)物，同時原料經(jīng)過生物發(fā)酵后產(chǎn)生多種不飽和脂肪酸和有機(jī)酸，具有獨(dú)特發(fā)酵酸香味，能刺激豬的食欲，適口性好，增加豬的攝食量。發(fā)酵飼料較低的pH能夠促進(jìn)動物對鈣、磷、鐵等物質(zhì)的吸收與利用，在酸性條件下，高分子蛋白質(zhì)易被沉淀、消化和吸收。

3.1.2 改善豬的腸道微生態(tài)平衡

發(fā)酵飼料中有益菌在代謝過程中產(chǎn)生有機(jī)酸，降低腸道pH，可抑制有害菌的生長繁殖，同時發(fā)酵飼料中可以產(chǎn)生如嗜酸菌素、溶菌酶、過氧化氫等抗菌物質(zhì)，能直接殺滅或抑制病原菌；此外有益菌可以在腸道定植生長，形成優(yōu)勢菌群，遏制病原菌并奪取病原菌在腸壁上的定植部位和營養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)腸道微生態(tài)平衡。

3.1.3 提高豬的免疫力[6]

發(fā)酵飼料中的優(yōu)勢益生菌可以作為一種非特異性免疫調(diào)節(jié)因子，激活宿主免疫細(xì)胞，提高吞噬細(xì)胞的活力，從而提高機(jī)體免疫力。有益菌還能夠促進(jìn)黏膜淋巴小結(jié)和固有膜淋巴細(xì)胞分泌型lg A和分泌型lg M生成；此外，發(fā)酵飼料中的有益菌，能夠在腸道中定植，通過競爭性抑制作用，抑制有害菌的生長與繁殖，減少致病菌與腸道上皮相結(jié)合的機(jī)會，進(jìn)而提高機(jī)體的免疫功能，降低發(fā)病率。在特定情況下，如應(yīng)激反應(yīng)、疾病或長時間使用抗菌藥物時，可能會影響腸道內(nèi)的微生態(tài)平衡，此時使用發(fā)酵飼料，在有益菌的代謝過程中，會制造厭氧環(huán)境，有效抑制致病菌的生長與繁殖。Zhu 等添加10%和15%的發(fā)酵豆粕顯著提高了仔豬血漿免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)含量，同時顯著降低空腸和回腸自我吞噬因子(LC3B)的表達(dá)，LC3B 的表達(dá)是細(xì)胞損傷的標(biāo)志。

3.1.4 防止有害物質(zhì)產(chǎn)生，具有減抗減排作用

微生物發(fā)酵飼料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用能有效減少抗生素使用，降低飼料中鋅、銅等重金屬的添加；動物飼喂有益菌可降低畜禽舍內(nèi)氨氣、硫化氫等有毒氣體的濃度，可有效減少糞便中氨氮物質(zhì)的含量，畜禽養(yǎng)殖舍內(nèi)的氨氣含量明顯降低，凈化畜禽環(huán)境。直接飼用微生態(tài)制劑有益菌在腸道內(nèi)可形成致密性膜菌群，形成生物屏幕，防止機(jī)體對有害物質(zhì)和廢物的吸收。如發(fā)酵飼料中的乳酸菌在代謝的過程中分泌的多肽和抑菌物質(zhì)，對氨、吲哚以及糞便臭味等有良好的降解作用；芽孢桿菌代謝過程中產(chǎn)生的酶類物質(zhì)，能夠氧化和分解硫化物和吲哚類化合物，降低糞便的臭味。

3.1.5 改善食品品質(zhì)和風(fēng)味

隨著人們生活消費(fèi)水平的提高，原生態(tài)、無添加的綠色安全食品越來越受到消費(fèi)者的歡迎。發(fā)酵飼料的作用來源于微生物的生長及其產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物，能替代抗生素發(fā)揮防病、抗病作用，符合綠色健康養(yǎng)殖的發(fā)展方向。發(fā)酵飼料的使用還能夠改善產(chǎn)品風(fēng)味，提高其品質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)用20%發(fā)酵料等量替代基礎(chǔ)飼糧可以改變機(jī)體代謝，增加肥育豬背最長肌肉色評分及嫩度，改善肉品質(zhì)。

3.2 發(fā)酵飼料在豬生產(chǎn)中應(yīng)用效果

3.2.1 針對不同底物發(fā)酵的研究

出于節(jié)約糧食的目的，20 世紀(jì)90 年代有人用乳酸菌處理草粉制作生物飼料[7，8]，并將菜籽餅（粕）同步厭氧發(fā)酵，經(jīng)發(fā)酵后的菜籽餅脫毒率高達(dá)95%。但同期一些試驗(yàn)證明，采用秸稈發(fā)酵制作的發(fā)酵飼料飼喂肉豬因延長了肉豬的飼養(yǎng)周期并不經(jīng)濟(jì)[9，10]，鄭春田等[11]證實(shí)生長豬日糧中添加秸稈發(fā)酵飼料，降低了日糧氮存留、氨基酸回腸末端表觀消化率和消化能值。胡薇等[12]證實(shí)在生長肥育豬的日糧中，用發(fā)酵制作的玉米生物纖維飼料作為生長肥育豬飼糧中的蛋白質(zhì)補(bǔ)充飼料是完全可行的。明雷等[13]用乳酸菌發(fā)酵玉米皮以10%和20%替代基礎(chǔ)日糧，可不同程度提高豬只日增重，改善了豬的屠宰性能，改善了肉的品質(zhì)，另20%玉米皮組經(jīng)濟(jì)效益好于10%組。喬家運(yùn)等[14]研究了用呼吸閥的袋裝式發(fā)酵工藝?yán)冒拙圃闵a(chǎn)豬用發(fā)酵料。龐云杰等[15]研究用酒糟生物活性飼料，在育肥豬日糧中使用效果優(yōu)于含抗生素的對照組。李加友等[16]研究酵母、芽胞菌、淀粉酶和硝酸銨為麩皮發(fā)酵生產(chǎn)工藝條件中的重要影響因子。潘冬梅等[17]用乳酸菌發(fā)酵餐廚垃圾生產(chǎn)的發(fā)酵飼料喂豬，可以提高豬的生產(chǎn)性能，豬的腸道環(huán)境得到改善。黃彥興等[18]在豬飼料中添加發(fā)酵構(gòu)樹粉，能滿足肉豬的營養(yǎng)要求，減少毒素累積，降低過敏反應(yīng)，提高豬的健康指數(shù)。陳美松等[19]報道利用發(fā)酵豆粕，代替魚粉可以起促進(jìn)仔豬生長的作用，同時可有效抑制腸道微生物對仔豬的不良影響。

3.2.2 針對發(fā)酵飼料作用效果的研究

沈彥鋒等[20]用厭氧發(fā)酵全價料飼喂魯萊黑豬，豬日增重顯著提高，提高了豬肉保水性能，失水率和滴水損失降低。王俊鋒等[21]報道用玉米、豆粕、菜粕與棉粕作為底物的厭氧發(fā)酵，以20%和30%比例添加全價料中，可以增加育肥豬的平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率，但育肥豬日采食量有所降低。肖軻等[22]研究表明添加發(fā)酵料可提高育肥豬生長性能，降低豬腹瀉的產(chǎn)生。7.5%添加發(fā)酵料組就生長性能、日采食量，腹瀉情況都優(yōu)于15%添加組，因此選擇合適的發(fā)酵飼料添加量也非常重要。而史經(jīng)略等[23]研究40%添加生物發(fā)酵飼料對仔豬日增重、腹瀉率低于添加抗生素組，這可能與發(fā)酵工藝及底物等差別較大有關(guān)，另外試驗(yàn)豬的不同日齡而得出不同的結(jié)論。李仲玄等[24]報道了腸道微生物可以作為環(huán)境因子影響豬的機(jī)體脂肪沉積，從而影響豬肉的品質(zhì)。孫仁利等[25]報道發(fā)酵飼料提高了豬血清中總蛋白和白蛋白的含量以及堿性磷酸酶的活性，降低了血清尿素氮的含量。朱原等[26]報道發(fā)酵飼料作為抗生素的潛在有效替代品，通過向宿主提供益生菌及其代謝產(chǎn)物，豬腸道中增加了與健康相關(guān)的微生物，積極地調(diào)控豬腸道微生物平衡，減少抗生素在豬生產(chǎn)中的使用。黃健等[27]報道在育肥豬飼料中添加10%發(fā)酵料能極顯著降低舍內(nèi)外一氧化碳、一氧化二氮、氨氣、甲烷氣體濃度，改善豬舍空氣質(zhì)量，利于環(huán)境保護(hù)。

4 發(fā)酵飼料存在問題[5，6]

4.1 缺少規(guī)范管理體系

國內(nèi)的發(fā)酵飼料生產(chǎn)作為一個新興產(chǎn)業(yè)，目前還沒進(jìn)入政府管理范圍。沒有針對發(fā)酵飼料的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，只能按配合飼料、單一飼料或飼料原料來制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從而也難以突出發(fā)酵飼料自身的產(chǎn)品特點(diǎn)。這樣就會導(dǎo)致魚龍混雜，不少企業(yè)缺乏發(fā)酵飼料核心技術(shù)，生產(chǎn)的發(fā)酵飼料品質(zhì)參差不齊，極易出現(xiàn)發(fā)霉變質(zhì)、脹袋等現(xiàn)象。

4.2 發(fā)酵飼料評價標(biāo)準(zhǔn)不一致

發(fā)酵飼料因含有活菌，外觀顏色及營養(yǎng)成分容易受到發(fā)酵時間、溫度和pH 的影響而發(fā)生變化。目前，現(xiàn)有的發(fā)酵飼料營養(yǎng)價值主要是通過飼料的標(biāo)準(zhǔn)如粗蛋白質(zhì)、粗灰分、鈣、磷等來測定評判。對發(fā)酵飼料除明確的飼料營養(yǎng)常規(guī)指標(biāo)外，酸溶蛋白、乳酸、益生菌活菌數(shù)等有益指標(biāo)和揮發(fā)性鹽基氮、霉菌和霉菌毒素等有害指標(biāo)均應(yīng)納入產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 發(fā)酵菌種安全檢測

在發(fā)酵菌種生物安全方面，常見菌株來源不明、菌種退化，耐藥基因轉(zhuǎn)移、存在有害代謝產(chǎn)物、黏膜損傷、超敏反應(yīng)等來自菌種的威脅不斷增加，發(fā)酵飼料生產(chǎn)中添加的微生物制劑，是否存在雜菌污染及產(chǎn)生有毒代謝產(chǎn)物，是否會影響動物的腸道菌群，影響動物健康，要對其進(jìn)行安全性評估，建立可控的評價體系。

4.4 發(fā)酵飼料基礎(chǔ)理論研究滯后

在產(chǎn)品研究方面，發(fā)酵過程中小分子營養(yǎng)物質(zhì)流失，總能下降，發(fā)酵菌種、菌劑的協(xié)同或頡頏作用還有待研究，產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)存在爭議，產(chǎn)品質(zhì)量和應(yīng)用效果受菌種、工藝、養(yǎng)殖品種和飼喂模式的影響較大；在生產(chǎn)制備方面，存在菌種、原料的安全性、發(fā)酵工藝、發(fā)酵過程控制技術(shù)不成熟等問題；在應(yīng)用技術(shù)方面，對動物營養(yǎng)和微生物營養(yǎng)的協(xié)同性和安全性認(rèn)識需要提高，營養(yǎng)數(shù)據(jù)庫和適宜添加量尚需完善。

5 發(fā)酵飼料的開發(fā)前景

2016 年8 月，國 務(wù) 院 發(fā) 布《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，在“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)”中明確指出要以生物肥料、生物（發(fā)酵）飼料為重點(diǎn)，開展相關(guān)研究，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[28]。2017 年2 月國家發(fā)改委發(fā)布《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄》2016 版，其中生物飼料作為生物農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的6 大重點(diǎn)產(chǎn)品之一，也將成為飼料產(chǎn)業(yè)供給側(cè)改革的重要突破口。2017 年4 月，科技部發(fā)布《“十三五”生物技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)》，其中生物飼料添加劑新產(chǎn)品作為生物農(nóng)業(yè)方向下專欄的重點(diǎn)任務(wù)之一，必將推動生物飼料產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。2018 年7 月農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展技術(shù)導(dǎo)則（2018-2030）》的主要任務(wù)中將“發(fā)酵飼料應(yīng)用技術(shù)等”作為重點(diǎn)研發(fā)任務(wù)，特別是2020 年開始的禁抗，未來10 年將會是生物飼料發(fā)展的春天。2019 年9 月在廣州召開的第七屆中國生物飼料科技大會上，蔡輝益研究員認(rèn)為：生物飼料已基本被市場認(rèn)可，市場導(dǎo)入階段基本完成，30%以上的飼料企業(yè)開始生產(chǎn)發(fā)酵飼料，或使用或銷售相關(guān)產(chǎn)品。據(jù)估測2019年1-8 月份發(fā)酵飼料比2018 年同期增加65%，總量已經(jīng)超過2018 年全年水平（不含添加劑和發(fā)酵單一原料）。其中豬用發(fā)酵料下降40%，禽用發(fā)酵料增加180%，反芻發(fā)酵料增加130%。集成化應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)品效果穩(wěn)定，技術(shù)迭代能力增強(qiáng)，生物飼料產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)逐步建立，生物發(fā)酵飼料增量顯著。亟需系統(tǒng)評價菌種或菌株特性，使生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化：1）提高傳統(tǒng)動物營養(yǎng)和微生物營養(yǎng)的協(xié)同性認(rèn)識；2）構(gòu)建國內(nèi)生物飼料學(xué)術(shù)體系保障；3）建立發(fā)酵飼料基礎(chǔ)營養(yǎng)數(shù)據(jù)庫；4）制定相關(guān)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)；5）研究生物飼料生物學(xué)效價評價指標(biāo)；6）開展生物飼料質(zhì)量安全實(shí)施動態(tài)預(yù)警檢測，指導(dǎo)和推動產(chǎn)業(yè)健康和可持續(xù)發(fā)展。未來5 年，發(fā)酵飼料和發(fā)酵原料有望占飼料總量25%以上，將在飼料禁抗、養(yǎng)殖減抗和動物健康高效養(yǎng)殖等方面發(fā)揮重要作用。