生物技術(shù)發(fā)酵對(duì)飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成和消化率等指標(biāo)的影響

韓浩月譯

摘? 要：本文闡述了飼料生產(chǎn)過(guò)程中的生物技術(shù)發(fā)酵對(duì)家禽和豬的飼料的物理性狀、化學(xué)組成以及淀粉與蛋白質(zhì)的消化率的影響。濕熱加工，即膨脹加工和膨化加工，可以通過(guò)減少飼料原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量提高家禽和豬日糧蛋白質(zhì)和氨基酸的消化率，但發(fā)酵過(guò)程也可以有效減少飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量，并可改變豬和家禽的腸道菌群組成。然而，發(fā)酵加工對(duì)飼料原料的營(yíng)養(yǎng)組成及其消化率的影響并不一致，這很大程度上取決于發(fā)酵類型、發(fā)酵周期、所用發(fā)酵劑、發(fā)酵過(guò)程中主要微生物的酶學(xué)特征、飼料原料的類型及其化學(xué)組成。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)發(fā)酵法;發(fā)酵類型;發(fā)酵劑;抗?fàn)I養(yǎng)因子

中圖分類號(hào)：S816.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-0769（2021）06-0008-10

1? 飼料的發(fā)酵

中國(guó)發(fā)酵大豆的報(bào)道可以追溯到公元前? 3 500年。發(fā)酵工藝已被廣泛用于各種用途，包括細(xì)菌、酵母或霉菌、酶的使用。隨著微生物學(xué)、分子生物學(xué)和生物技術(shù)的高速發(fā)展，極其高效地進(jìn)行工業(yè)化發(fā)酵加工成為可能。與工業(yè)生物技術(shù)相比，飼料發(fā)酵是一種傳統(tǒng)但多變的生物技術(shù)加工工藝。青貯飼料可能是廣為人知的將發(fā)酵用于保存飼料和提高飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的例子，特別是用于反芻動(dòng)物飼料的生產(chǎn)。在歐洲，目前只有少量的發(fā)酵飼料被用于單胃動(dòng)物，但對(duì)于單胃動(dòng)物來(lái)說(shuō)，使用發(fā)酵飼料也逐漸引發(fā)出一個(gè)問(wèn)題。研究表明，適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵可以改善飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和消化率，并且通?？蓽p少飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量，從而提高本土生產(chǎn)的蛋白質(zhì)原料的可用性。此外發(fā)酵蛋白原還會(huì)對(duì)動(dòng)物的健康和福利以及食品安全產(chǎn)生有益的影響。自此，研究打開(kāi)一個(gè)歐洲乃至全球至今還未充分開(kāi)發(fā)和研究的有趣的應(yīng)用領(lǐng)域。

2? 發(fā)酵原理

根據(jù)定義，飼料的微生物發(fā)酵可以是厭氧的（“La vie sans air”;巴斯德），也可以是需氧的。固態(tài)原料（無(wú)論是全價(jià)料、谷物或蛋白質(zhì)，還是它們的組合物或食品加工的副產(chǎn)品）都可通過(guò)添加水、不同微生物或其他生產(chǎn)工藝形成的液態(tài)副產(chǎn)物（例如乳清或濕酒糟）進(jìn)行發(fā)酵。在發(fā)酵過(guò)程中，大分子被分解成較小的分子，并合成新的分子，這一方面會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失，另一方面也可以提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和消化率。與全發(fā)酵日糧相比，業(yè)內(nèi)較為認(rèn)可部分發(fā)酵，因?yàn)檫@種發(fā)酵方式可以更好地保留某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和添加劑，使它們免遭微生物的降解。氧氣和水的存在與否決定了發(fā)酵的特性，因?yàn)檫@會(huì)影響微生物及其代謝活性。在沒(méi)有水或有少量水的條件下進(jìn)行的發(fā)酵分別被稱為固態(tài)發(fā)酵或半固態(tài)發(fā)酵。在某些國(guó)家，特別是在亞洲，對(duì)相對(duì)干燥的混合物用霉菌或某些乳酸菌進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵或半固態(tài)發(fā)酵具有十分悠久的歷史。如果增加水分含量，且最終產(chǎn)物并不進(jìn)行干燥，則將產(chǎn)生液態(tài)飼料。液態(tài)飼料的pH較低，菌群主要為乳酸桿菌，也可能是酵母。這種深層發(fā)酵特別適用于養(yǎng)豬生產(chǎn)。依靠可用的技術(shù)，可以通過(guò)一步或多步技術(shù)對(duì)飼料進(jìn)行發(fā)酵。多步發(fā)酵可以使用不同的微生物，如第一步發(fā)酵使用具有水解蛋白質(zhì)活性的芽孢桿菌，第二步發(fā)酵使用乳酸桿菌或酵母菌，能夠?qū)Φ孜镞M(jìn)行更加徹底的預(yù)消化。實(shí)際生產(chǎn)中通常采用自然發(fā)酵，在發(fā)酵過(guò)程開(kāi)始時(shí)不添加發(fā)酵劑，但是據(jù)我們所知，并無(wú)實(shí)際操作過(guò)程中關(guān)于特征、持續(xù)性和結(jié)果的數(shù)據(jù)。在進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵和半固態(tài)發(fā)酵時(shí)，通常會(huì)添加諸如益生菌的發(fā)酵劑。發(fā)酵劑可以充當(dāng)主要的發(fā)酵菌，或用于支持發(fā)酵過(guò)程所需的其他微生物的生長(zhǎng)和活性。此外，發(fā)酵劑還可以抑制有害菌或致病菌的生長(zhǎng)。豬用液態(tài)飼料發(fā)酵時(shí)，也需要添加乳酸桿菌等進(jìn)行發(fā)酵，否則會(huì)發(fā)生自然發(fā)酵。乳酸桿菌是常用的發(fā)酵劑，可以穩(wěn)定發(fā)酵狀態(tài)，通常會(huì)阻礙酵母的生長(zhǎng)。實(shí)踐中經(jīng)常會(huì)接種部分舊批次的菌株，也就是所謂的老酵。飼料自然發(fā)酵引發(fā)的一個(gè)問(wèn)題是，或多或少會(huì)生成無(wú)法控制的微生物菌群，通常還會(huì)促進(jìn)霉菌的生長(zhǎng)，尤其是酵母，這反過(guò)來(lái)會(huì)影響飼料的特性，包括異味和污染，降低動(dòng)物（尤其是豬）的接受度。此外，在實(shí)踐中，對(duì)容器和設(shè)備進(jìn)行清潔和消毒十分關(guān)鍵。將自然發(fā)酵的混合物的pH降至4.5以下，可以避免由與該混合物相關(guān)的微生物引起的不受控制的發(fā)酵（腐敗）。在自然發(fā)酵過(guò)程中添加微生物酶可能會(huì)提高發(fā)酵效率，使其對(duì)某些抗?fàn)I養(yǎng)因子或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更具針對(duì)性和特異性，其可以稱為酶促發(fā)酵。

3? 對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成的影響

發(fā)酵加工對(duì)飼料原料的營(yíng)養(yǎng)組成似乎有不同的影響，特別是對(duì)原料中粗蛋白和氨基酸組成（表1），并且很大程度上取決于發(fā)酵類型、發(fā)酵劑和發(fā)酵環(huán)境中優(yōu)勢(shì)微生物的酶學(xué)特性。關(guān)于飼料發(fā)酵對(duì)蛋白質(zhì)含量、氨基酸范圍及其消化率的影響，可獲得的數(shù)據(jù)有限。與未發(fā)酵的豬全價(jià)料相比，發(fā)酵可使飼料的粗蛋白含量提高近8%，不過(guò)記錄顯示生物胺含量也較高。在蛋雞全價(jià)料的液態(tài)自然發(fā)酵中，粗蛋白含量在很大程度上保持恒定，不過(guò)觀察到必需氨基酸如賴氨酸和蘇氨酸的濃度降低。自然發(fā)酵主要是依靠乳酸桿菌的微生物活性，但在發(fā)酵過(guò)程中其組成似乎并不不穩(wěn)定，這取決于原料的微生物菌群、技術(shù)設(shè)備、加工時(shí)間和底物的可用性。

大量研究探討了豆類特別是大豆蛋白的發(fā)酵?；旌霞?xì)菌發(fā)酵會(huì)提高豆粕的粗蛋白含量。枯草芽孢桿菌、嗜熱鏈球菌和釀酒酵母的共同發(fā)酵只會(huì)細(xì)微改變豆粕的蛋白質(zhì)含量，但會(huì)明顯降低大肽（60 kDa以上）的含量。Upadhaya和Kim（2015）指出，用酵母或芽孢桿菌或兩者混合來(lái)發(fā)酵豆粕，會(huì)使蛋白質(zhì)含量提高至少20%，氨基酸濃度保持穩(wěn)定或提高。用屎腸球菌發(fā)酵豆粕，可提高豆粕的粗蛋白含量，除了含硫氨基酸的含量顯著降低之外，氨基酸的濃度基本保持穩(wěn)定。用兩步發(fā)酵法對(duì)大豆蛋白和玉米的混合物進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)先添加枯草芽孢桿菌，再使用屎腸球菌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)混合物的粗蛋白、必需氨基酸、小肽和游離氨基酸的含量均提高。用枯草芽孢桿菌以及枯草芽孢桿菌和地衣桿菌的混合菌對(duì)豌豆進(jìn)行發(fā)酵，粗蛋白含量略微提高（分別為228 g/kg對(duì)238 g/kg和235 g/kg），而未觀察到氨基酸有其他顯著的變化。使用屎腸球菌、植物乳桿菌、布氏乳桿菌、干酪乳桿菌和釀酒酵母發(fā)酵羽扇豆，粗蛋白濃度提高8%，但與未發(fā)酵羽扇豆相比，真蛋白降低20%。研究證明，對(duì)肉雞飼料進(jìn)行兩步發(fā)酵，先用納豆菌進(jìn)行需氧發(fā)酵，然后用凝結(jié)芽孢桿菌、羅伊乳桿菌、干酪乳桿菌、德氏乳桿菌和兩株嗜酸乳桿菌進(jìn)行厭氧發(fā)酵，飼料的必需氨基酸增加。值得注意的是，經(jīng)過(guò)發(fā)酵的飼料原料在粗蛋白含量上出現(xiàn)變化是濃縮效應(yīng)所致，這是由于在發(fā)酵過(guò)程中，其他成分會(huì)被微生物發(fā)酵分解。因此，觀察到的粗蛋白含量提高實(shí)際上是成比例的變化。

除了豆類外，油料籽實(shí)也是飼料的重要蛋白質(zhì)來(lái)源。用發(fā)酵乳桿菌和枯草芽孢桿菌發(fā)酵RSM可提高粗蛋白、賴氨酸和含硫氨基酸的含量。用枯草芽孢桿菌、黑曲霉和米曲霉發(fā)酵，棉粉的粗蛋白含量可從363 g/kg顯著提高到392 g/kg。在上述過(guò)程中，發(fā)酵會(huì)導(dǎo)致氨基酸的降解，并釋放出包括生物胺在內(nèi)的降解產(chǎn)物，這可能是一個(gè)問(wèn)題。這可能表明氨基酸已遭破壞，還可能觸發(fā)藥理反應(yīng)，如動(dòng)物的腹瀉和嘔吐，因此必須嚴(yán)格控制生物胺的形成。在發(fā)酵過(guò)程中微生物的增殖會(huì)先將低分子量的糖作為第一發(fā)酵底物，然后再利用淀粉和其他可發(fā)酵的碳水化合物。這也許就是大多數(shù)研究在采用不同類型的自然發(fā)酵或使用有益菌發(fā)酵時(shí)，最終產(chǎn)品的淀粉含量沒(méi)有降低或略微降低的原因。然而，與上述研究的結(jié)果相比，一些針對(duì)谷物的研究表明，發(fā)酵后淀粉含量降低的幅度更大。發(fā)酵過(guò)程中增殖微生物的類型、酶活性、飼料原料的化學(xué)組成、可用于發(fā)酵的底物類型以及發(fā)酵時(shí)間都可能會(huì)對(duì)經(jīng)過(guò)發(fā)酵的原料的營(yíng)養(yǎng)組成起著重要作用。據(jù)我們所知，在豬和家禽的研究中這些因素尚未進(jìn)行檢查。

4? 對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響

發(fā)酵可以降低飼料中抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量，進(jìn)而提高蛋白質(zhì)和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率。各種微生物，包括酵母、細(xì)菌和霉菌，均可用于蛋白質(zhì)飼料原料的發(fā)酵。乳酸發(fā)酵，如經(jīng)典的青貯飼料，能夠減少田間豆類、豌豆和羽扇豆中單寧和低聚糖的含量，而不會(huì)影響生物堿的含量。發(fā)酵導(dǎo)致豆類中抗?fàn)I養(yǎng)蛋白和胰蛋白酶抑制劑的失活引起了人們的極大興趣（表2）。同樣，伴大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白在大豆蛋白中也占據(jù)著十分重要的地位，因?yàn)樗鼈兙赡軙?huì)誘發(fā)家禽和豬出現(xiàn)超敏反應(yīng)或過(guò)敏反應(yīng)。各種研究表明，發(fā)酵能夠誘導(dǎo)潛在的抗原蛋白和胰蛋白酶抑制劑顯著降低活性。用枯草芽孢桿菌、屎腸球菌或兩種細(xì)菌的混合菌來(lái)發(fā)酵玉米-豆粕型豬飼料，可使大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白的含量分別降低87%和78%。用暹羅芽孢桿菌發(fā)酵豆粕，可分別將大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白和胰蛋白酶抑制劑的活性降低86%、70%和95%。

用植物乳桿菌、枯草芽孢桿菌和釀酒酵母發(fā)酵豆粕也觀察到了類似的情況。大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白和胰蛋白酶抑制劑的活性分別降低了73%、75%和100%。豆粕經(jīng)過(guò)枯草芽孢桿菌發(fā)酵后，其中的胰蛋白酶抑制劑活性降至初始值的5%。豌豆經(jīng)過(guò)枯草芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和地衣桿菌的混合菌發(fā)酵后，胰蛋白酶抑制劑的活性分別降低了66%和19%。

發(fā)酵會(huì)影響糖、可發(fā)酵碳水化合物和日糧纖維的濃度，相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。大多數(shù)研究表明，由于其他可發(fā)酵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度發(fā)生成比例的變化，可溶性碳水化合物的含量降低了，而可溶性纖維的含量卻趨于增加。舉例來(lái)說(shuō)，用屎腸球菌發(fā)酵的豆粕、經(jīng)酵母和芽孢桿菌及其組合發(fā)酵的豆粕以及用酵母發(fā)酵的羽扇豆，它們所含的棉子糖和水蘇糖的水平均出現(xiàn)類似的情況。用混合菌（鏈霉菌屬、科恩菌和纖維菌屬的細(xì)菌）和米曲霉發(fā)酵豆粕，可以減少寡糖的含量。用不同的釀酒酵母發(fā)酵羽扇豆后，檢測(cè)不到寡糖。但是，對(duì)細(xì)胞壁成分的影響似乎取決于培養(yǎng)物和發(fā)酵條件。一項(xiàng)研究表明，使用芽孢桿菌屬的菌株發(fā)酵豆粕，可使纖維含量從47.7 g/kg降至28.3 g/kg，而用酵母以及酵母與芽孢桿菌屬細(xì)菌的混合菌發(fā)酵豆粕，則會(huì)提高纖維含量（分別為61.3 g/kg和61.3g/kg）。豌豆經(jīng)過(guò)枯草芽孢桿菌以及枯草芽孢桿菌和地衣桿菌的混合菌發(fā)酵后，可溶性NSPs的含量會(huì)略微提高，不溶性NSPs和總?cè)占Z纖維的含量降低。此外，豌豆經(jīng)過(guò)這些芽孢桿菌屬的細(xì)菌發(fā)酵后，其中的抗性淀粉含量顯著降低（分別為32.5 g/kg對(duì)7.3 g/kg和? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 7.8 g/kg），α-半乳糖苷的濃度也顯著降低（分別為97.9 mol/g對(duì)30.7 mol/g和? ?40.0 mol/g）。用黑曲霉發(fā)酵RSM后，纖維含量顯著降低近15%。

發(fā)酵除了會(huì)降低碳水化合物的濃度外，還會(huì)進(jìn)行物質(zhì)的從頭合成，這很有趣，因?yàn)槠渲幸恍┪⑸镌葱蕴妓衔锞哂谢蛑辽倏赡芫哂幸嫔饔?。豬的液態(tài)飼料經(jīng)過(guò)枯草芽孢桿菌發(fā)酵7 d、21 d和35 d后，研究發(fā)酵飼料中時(shí)間對(duì)代謝產(chǎn)物組成的效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵飼料含有較高水平的核糖、纖維二糖、山梨糖、丙酮酸和泛酸等代謝產(chǎn)物。令人感興趣的是，來(lái)自乳酸桿菌的胞外多糖可作為功能性益生元。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，羅伊乳桿菌在24 h后會(huì)產(chǎn)生羅伊（reuteri）葡聚糖和果聚胞外多糖，從而抑制大腸桿菌對(duì)黏膜的黏附。

植酸是豆類和其他植物蛋白中已知的抗?fàn)I養(yǎng)因子，可能會(huì)影響磷和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在豬和家禽腸道中的表觀消化率。不同類型的發(fā)酵（包括液態(tài)飼料的“自然”發(fā)酵）都具有降低其消化率的趨勢(shì)。這方面的研究大部分都是圍繞大豆蛋白開(kāi)展的（表3）。與未發(fā)酵的豆粕相比，用米曲霉和枯草芽孢桿菌對(duì)豆粕進(jìn)行商業(yè)性發(fā)酵，結(jié)果略微降低了植酸的濃度，但兩者的差異不大。Chen等（2014）發(fā)現(xiàn)，米曲霉可使豆粕中的植酸水平降低57%;Shi等（2015）則發(fā)現(xiàn)，米曲霉能將RSM中的植酸水平降低86%。豌豆經(jīng)過(guò)枯草芽孢桿菌以及枯草芽孢桿菌和地衣桿菌混合菌的發(fā)酵后，植酸的含量分別降低16%和17%。用不同的啤酒酵母對(duì)羽扇豆進(jìn)行發(fā)酵，會(huì)導(dǎo)致植酸的含量減少近80%，但是生物堿的比例保持不變。與未發(fā)酵的豆粕相比，經(jīng)過(guò)枯草芽孢桿菌和屎腸球菌發(fā)酵的豆粕，植酸的含量降低了近50%。經(jīng)過(guò)屎腸球菌、植物乳桿菌、布氏乳桿菌和干酪乳桿菌發(fā)酵的羽扇豆粉，植酸的濃度也出現(xiàn)了類似的情況。用從土壤中分離出的不同的腸桿菌對(duì)麻瘋樹(shù)餅粕進(jìn)行半固態(tài)發(fā)酵后，發(fā)現(xiàn)所含的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量顯著降低，如佛波酯、植酸、單寧、凝集素和胰蛋白酶抑制劑。發(fā)酵過(guò)程對(duì)飼料原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子的有益影響之一似乎是通過(guò)微生物酶消化實(shí)現(xiàn)的。另一方面，微生物酶常用作家禽飼料中的飼料添加劑，以滅活或消除飼料中的某些抗?fàn)I養(yǎng)因子。然而，飼料在家禽胃腸道中的存留時(shí)間相對(duì)較短，因此限制了這些酶在飼料中發(fā)揮最佳的效果。用由α-半乳糖苷酶、蛋白酶和果膠酶組成的復(fù)合酶對(duì)豌豆進(jìn)行酶促發(fā)酵，可分別降低豌豆中的α-半乳糖苷、肌醇六磷酸、胰蛋白酶抑制劑和抗性淀粉分別減少50%、49%、25%和75%。在豌豆的自然發(fā)酵過(guò)程中添加復(fù)合酶，即纖維素酶、果膠酶、木聚糖酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、半乳糖酶和甘露聚糖酶的酶復(fù)合物，可降低阿拉伯糖、木糖、半乳糖、葡萄糖、糖醛酸和總NSPs的含量。試驗(yàn)證明，用植酸酶對(duì)菜籽餅進(jìn)行自然發(fā)酵后，植酸的濃度可以降低到初始值的5%以下，芥子油苷則能夠減少到初始值的10%以下。用由蛋白酶、木聚糖酶和β-葡聚糖酶組成的復(fù)合酶對(duì)大麥進(jìn)行酶促發(fā)酵，可以降低酸提取物的黏度，并可降低可溶性、不溶性和總β-葡聚糖的濃度。啤酒糟在自然發(fā)酵過(guò)程中添加木聚糖酶，可使木糖和阿拉伯糖的濃度降低15%～30%。

5? 對(duì)日糧淀粉的消化率

5.1 豬

在發(fā)酵過(guò)程中，飼料中的淀粉可能會(huì)發(fā)生溶脹和糊化，導(dǎo)致淀粉顆粒更易于與小腸中的α-淀粉酶接觸。淀粉的溶脹和糊化以及上述抗性淀粉的減少可改善豬和家禽對(duì)淀粉的消化率。有關(guān)發(fā)酵加工對(duì)豬和家禽日糧淀粉消化率影響的研究十分有限。在生長(zhǎng)豬的日糧中加入自然發(fā)酵的大麥或小麥，可改善日糧淀粉的回腸消化率。在仔豬日糧中加入用植物乳桿菌或布氏乳桿菌發(fā)酵的小麥，也可以提高日糧淀粉的回腸消化率。然而，在豬日糧中添加用副干酪乳桿菌和植物乳桿菌發(fā)酵的麥麩，不會(huì)影響日糧淀粉的全腸道消化率。

5.2 家禽

與未經(jīng)過(guò)加工的豌豆相比，在火雞日糧中添加經(jīng)過(guò)枯草芽孢桿菌和地衣桿菌發(fā)酵的豌豆，以及經(jīng)過(guò)α-半乳糖苷酶、蛋白酶和果膠酶的酶促發(fā)酵后的豌豆，其日糧淀粉的標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率更高。在肉雞日糧中加入經(jīng)枯草芽孢桿菌發(fā)酵的豌豆和經(jīng)過(guò)上述酶促發(fā)酵的豌豆，可提高日糧淀粉的回腸消化率。

6? 對(duì)日糧蛋白質(zhì)消化率的影響

6.1 豬

大多數(shù)在豬上的研究表明，發(fā)酵對(duì)飼料蛋白質(zhì)和氨基酸的消化有積極的影響（表4），但是，這種影響在很大程度上取決于發(fā)酵所用的微生物和發(fā)酵條件。在Cervantes Pahm和Stein（2010）對(duì)斷奶仔豬進(jìn)行的一項(xiàng)研究中，豆粕經(jīng)過(guò)米曲霉發(fā)酵后，粗蛋白的AID和SID分別為0.701和0.818，酶促發(fā)酵后粗蛋白的AID和SID分別為0.768和0.919，而天然豆粕中粗蛋白的AID和SID分別為0.700和0.843;但是，除了酶促發(fā)酵豆粕后粗蛋白的SID高于其他兩組的外，另外兩組在粗蛋白的SID上差異均不顯著。與未發(fā)酵的豆粕相比，豆粕用米曲霉和枯草芽孢桿菌發(fā)酵后，所含粗蛋白的AID和SID差異不大，但是某些氨基酸在AID和SID上有顯著的差異。生長(zhǎng)豬喂給用枯草芽孢桿菌、嗜熱鏈球菌和啤酒酵母發(fā)酵的豆粕和一個(gè)商業(yè)性發(fā)酵的SBM后，其對(duì)粗蛋白的SID與喂給未發(fā)酵豆粕的相似或顯著提高。比較用卡氏酵母、枯草芽孢桿菌或兩者混合菌發(fā)酵的豆粕的SID，枯草芽孢桿菌組以及混合菌組豆粕的粗蛋白和一些必需氨基酸的SID有所提高。通過(guò)屎腸球菌的發(fā)酵，豆粕中粗蛋白的AID從0.783顯著提高到0.832。同時(shí)，發(fā)酵能夠顯著降低胰蛋白酶抑制劑、棉子糖和水蘇糖的含量。與未發(fā)酵RSM的粗蛋白的全腸道表觀消化率（0.787）相比，經(jīng)黑曲霉發(fā)酵后，豬上對(duì)RSM中的氨基酸的全腸道表觀消化率與對(duì)天然豆粕中的氨基酸的相似（0.823對(duì)0.865）。當(dāng)將藍(lán)色窄葉羽扇豆經(jīng)過(guò)釀酒酵母、屎腸球菌、植物乳桿菌、布氏乳桿菌和干酪乳桿菌的混合培養(yǎng)物發(fā)酵后，粗蛋白的AID從未發(fā)酵的對(duì)照組藍(lán)色窄葉羽扇豆的0.670提高到0.780。在閹割公豬上，發(fā)酵原料的一些必需氨基酸的消化率也較高。干酒糟及其可溶物是豬日糧中常見(jiàn)的蛋白質(zhì)原料，但可能含有高濃度的黏性NSPs。在仔豬斷奶后的第一階段，用β-葡聚糖酶和木聚糖酶的復(fù)合酶對(duì)干酒糟及其可溶物進(jìn)行酶促發(fā)酵具有一定的積極作用，但卻不會(huì)提高生長(zhǎng)豬對(duì)粗蛋白的全腸道表觀消化率。

6.2 家禽

與發(fā)酵飼料在豬上使用情況的可用數(shù)據(jù)相比，有關(guān)發(fā)酵飼料在家禽上的使用情況以及其對(duì)家禽日糧中粗蛋白和氨基酸消化率影響的文獻(xiàn)十分有限（表4）。與發(fā)酵（含枯草芽孢桿菌和地衣桿菌）和未經(jīng)處理的豌豆相比，喂給用α-半乳糖苷酶、蛋白酶和果膠酶進(jìn)行酶促發(fā)酵后的豌豆后，火雞對(duì)日糧粗蛋白（分別為0.97對(duì)0.92和0.91）、谷氨酸（分別為0.98對(duì)0.94和0.93）、苯丙氨酸（分別為0.98對(duì)0.93和0.92）、纈氨酸（分別為0.96對(duì)0.91和0.89）的SID更高。此外，與未經(jīng)過(guò)發(fā)酵處理的豌豆相比，經(jīng)酶促發(fā)酵后，豌豆的丙氨酸（0.97對(duì)0.90）、甘氨酸（0.96對(duì)0.92）、組氨酸（0.98對(duì)0.92）、異亮氨酸（0.97對(duì)0.90）、亮氨酸（0.98對(duì)0.91）和賴氨酸（0.98對(duì)0.92）的SID更高。但是，發(fā)酵豌豆中這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率與其他兩種豌豆的相似。在日糧中加入上述酶促發(fā)酵的豌豆以及用枯草芽孢桿菌發(fā)酵過(guò)的豌豆后，肉雞對(duì)粗蛋白和氨基酸的AID沒(méi)有影響。提高肉仔雞日糧中用米曲霉發(fā)酵過(guò)的木薯漿的添加量，會(huì)降低粗蛋白的沉積量。經(jīng)過(guò)納豆菌和凝結(jié)芽孢桿菌發(fā)酵的豆粕無(wú)法改善肉雞對(duì)粗蛋白和氨基酸的AID。當(dāng)使用嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、枯草芽孢桿菌和米曲霉的混合菌發(fā)酵豆粕時(shí)，肉雞對(duì)日糧粗蛋白的AID從0.764提高到0.790，且胰腺和小腸內(nèi)容物中蛋白酶的活性提高。有研究表明，給肉雞飼喂未發(fā)酵過(guò)的液態(tài)飼料，會(huì)增加肉雞的干物質(zhì)攝入量。一些研究報(bào)道，雖然在實(shí)際生產(chǎn)中很難給雞飼喂液態(tài)發(fā)酵飼料，但液態(tài)飼料有利于提高肉雞的采食量和營(yíng)養(yǎng)利用率。另一方面，Engberg等（2009）報(bào)道，蛋雞不會(huì)被自然發(fā)酵的濕飼料所吸引，這會(huì)導(dǎo)致蛋雞減少干物質(zhì)攝入量，行為更具攻擊性，且羽毛狀況變差。這種結(jié)果是由于該試驗(yàn)所用的試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)不合理，發(fā)酵過(guò)程中飼料在水中的浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（24 h），導(dǎo)致飼料的結(jié)構(gòu)被破壞，提供的濕飼料使家禽無(wú)法展示出自然行為（搜尋、啄食等），且無(wú)法保持忙碌狀態(tài)。然而，在這項(xiàng)研究中，與干飼料相比，采食發(fā)酵濕飼料的母雞具有更大的體重和更好的飼料轉(zhuǎn)化率。據(jù)我們所知，這方面尚無(wú)進(jìn)一步的研究。

7? 對(duì)動(dòng)物健康和食品安全的影響

7.1 豬

發(fā)酵飼料的使用預(yù)期會(huì)對(duì)動(dòng)物的消化道、健康和傳染性病原體在體內(nèi)的定植產(chǎn)生積極作用。產(chǎn)生這種效應(yīng)的原因是日糧抗?fàn)I養(yǎng)因子濃度的降低，特別是飼料中抗原物質(zhì)含量的減小，改善了腸道健康并對(duì)腸道菌群產(chǎn)生了積極的影響。圍繞豬進(jìn)行的多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，飼喂發(fā)酵飼料可以降低仔豬斷奶后主要由大腸桿菌誘發(fā)的腹瀉。經(jīng)小孢根霉發(fā)酵的豆粕會(huì)對(duì)仔豬產(chǎn)生保護(hù)作用。與飼喂烘烤豆粕的仔豬相比，飼喂經(jīng)小孢根霉發(fā)酵豆粕的仔豬會(huì)顯著降低腹瀉的嚴(yán)重程度（腹瀉評(píng)分為2.3對(duì)1.7）。也有報(bào)道稱，用枯草芽孢桿菌發(fā)酵的乳清以及用乳酸桿菌發(fā)酵的大麥同樣會(huì)對(duì)仔豬產(chǎn)生保護(hù)作用。給仔豬飼喂用羅伊乳桿菌發(fā)酵過(guò)的飼料，可降低消化道中大腸桿菌和熱穩(wěn)定腸毒素的濃度。細(xì)菌源性葡聚糖是一種特殊的胞外多糖，可能會(huì)對(duì)這種作用產(chǎn)生特別的影響。有趣的是，有試驗(yàn)證實(shí)，在母豬日糧中添加經(jīng)150 g/kg枯草芽孢桿菌和屎腸球菌發(fā)酵的玉米與豆粕的混合物后，可以顯著降低哺乳仔豬的腹瀉率?？刂粕抽T(mén)菌在家畜中的流行水平是另一個(gè)發(fā)酵飼料對(duì)動(dòng)物健康和食品安全十分重要的應(yīng)用領(lǐng)域。在荷蘭豬場(chǎng)的試驗(yàn)證實(shí)，發(fā)酵飼料可以降低沙門(mén)菌污染的風(fēng)險(xiǎn)。攻毒試驗(yàn)表明，給豬飼喂用不同乳桿菌發(fā)酵過(guò)的飼料，可以顯著降低鼠傷寒沙門(mén)菌的感染水平。

7.2 家禽

多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵飼料可以減輕肉雞應(yīng)對(duì)疾病挑戰(zhàn)的負(fù)擔(dān)，并可降低沙門(mén)菌和彎曲桿菌的傳播水平。例如，與未經(jīng)發(fā)酵的飼料相比，用植物源性乳桿菌發(fā)酵的液態(tài)飼料（每克飼料含乳酸桿菌109 CFU～1010 CFU）能夠減少排泄腸炎沙門(mén)菌的肉雞數(shù)量。利用彎曲桿菌進(jìn)行的三項(xiàng)感染試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用相同發(fā)酵類型的液態(tài)飼料，在家禽尚未開(kāi)始排出彎曲桿菌的任何時(shí)刻，飼喂發(fā)酵飼料的肉雞在隨后很短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)始排出彎曲桿菌的可能性要比飼喂未發(fā)酵飼料的肉雞低9倍。在兩項(xiàng)研究中，液態(tài)發(fā)酵飼料可能會(huì)阻礙沙門(mén)菌和彎曲桿菌感染肉雞群。在利用鼠傷寒沙門(mén)菌進(jìn)行的感染試驗(yàn)中，肉雞采食經(jīng)嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、枯草芽孢桿菌和米曲霉混合培養(yǎng)物發(fā)酵的豆粕后，其胃腸道和各個(gè)器官中鼠傷寒沙門(mén)菌的定植量明顯減少。用嗜酸乳桿菌、枯草芽孢桿菌和黑曲霉發(fā)酵的RSM，可以減少肉雞體內(nèi)鼠傷寒沙門(mén)菌的定植量，并可提高增重（第21天，626 g對(duì)788 g）和改善飼料轉(zhuǎn)化率（第21天，1.76對(duì)1.60）。

另一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)相關(guān)的問(wèn)題是壞死性腸炎，其是由多種因素引起的，特別是產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌的致病性菌株。葡萄糖、紅糖、糖蜜、豆粕、酵母和魚(yú)粉被用作枯草芽孢桿菌發(fā)酵的碳源和氮源。用該發(fā)酵工藝產(chǎn)生的終產(chǎn)物（低劑量，3 g/kg）進(jìn)行的肉雞攻毒試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著終產(chǎn)物中表面活性素濃度的增加，產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌感染的臨床癥狀和肉雞胃腸道發(fā)生損傷的風(fēng)險(xiǎn)降低。

8? 結(jié)論

發(fā)酵可有效減少飼料原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，并會(huì)對(duì)豬和家禽腸道中的菌群產(chǎn)生積極作用。然而，發(fā)酵對(duì)飼料原料的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成及其消化率的影響并不一致，并且很大程度上取決于所用的發(fā)酵類型、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵劑、發(fā)酵環(huán)境中主要微生物的酶學(xué)特征以及發(fā)酵類型、飼料成分及其化學(xué)組成。在所有發(fā)酵類型中，酶的自然發(fā)酵似乎是最有應(yīng)用前景，尤其是對(duì)家禽飼料而言。

原題名：（Bio）Technological processing of poultry and pig feed： Impact on the composition，digestibility，anti-nutritional factors and hygiene（英文）

原作者：Jürgen Zentek，F(xiàn)arshad Goodarzi Boroojeni