微生物發(fā)酵飼料在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

于夢楠，陳玉珂，張宇柔，雷新雨，王嘉婧，高永生，Mahmoud M. Elsadek，王秋舉，張東鳴3，

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，吉林長春 130118；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，動(dòng)物生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林省動(dòng)物營養(yǎng)與飼料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林長春 130118；3.通化師范學(xué)院，吉林通化 134000）

水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中需要消耗大量飼料，也就需要大量的魚粉來滿足水產(chǎn)動(dòng)物的蛋白需求，但近年來魚粉等精飼料因資源緊缺而價(jià)格上漲，使得傳統(tǒng)飼料配方和生產(chǎn)工藝無法適應(yīng)當(dāng)前水產(chǎn)飼料行業(yè)，有必要尋找廉價(jià)、穩(wěn)定的蛋白質(zhì)來源替代魚粉和其他濃縮飼料，以減輕蛋白質(zhì)原料的短缺（Olalemi和 Adewale，2018；陳士倫，2018）。與此同時(shí)，微生物發(fā)酵飼料憑借優(yōu)良的應(yīng)用效果受到水產(chǎn)養(yǎng)殖從業(yè)者的高度重視。近年來，有關(guān)微生物發(fā)酵飼料的研究已表明，其有利于轉(zhuǎn)化傳統(tǒng)植物蛋白源中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高飼料利用率，改善動(dòng)物機(jī)體健康水平和免疫功能等。因此，微生物發(fā)酵飼料的應(yīng)用能為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色、健康、高效、可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的保障。

1 微生物發(fā)酵飼料的概述

微生物發(fā)酵飼料是利用有益微生物的功能性一級(jí)和二級(jí)代謝產(chǎn)物生產(chǎn)的一種新型發(fā)酵生物飼料，即利用乳酸菌（Lactobacillus Beijerinck）、酵母（Saccharomyce）、芽孢桿菌（Bacillus）等有益微生物進(jìn)行一種或多種飼料原料的厭氧或好氧發(fā)酵（Soccol等，2017）。近年來，國內(nèi)外關(guān)于微生物發(fā)酵飼料的研究主要集中在發(fā)酵菌種類型篩選、生理學(xué)功能、飼喂效果等方面，而關(guān)于發(fā)酵植物蛋白源選擇的報(bào)道較少，阻礙了微生物發(fā)酵飼料的進(jìn)一步發(fā)展。相對(duì)于傳統(tǒng)飼料來說，微生物發(fā)酵飼料具有很多優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在（1）原料廣泛，成本低廉；（2）有效提高飼料利用率，降低養(yǎng)殖成本；（3）微生物發(fā)酵脫毒，飼料更安全；（4）改善養(yǎng)飼料適口性和殖水體環(huán)境（陶蓮等，2016）。

2 微生物發(fā)酵飼料的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)

2.1 篩選菌種 自然界微生物資源十分豐富，微生物菌種是決定飼料發(fā)酵成功與否的關(guān)鍵因素。2013年農(nóng)業(yè)部發(fā)布的飼料添加劑目錄中允許作為飼料添加劑使用的微生物種類達(dá)到34種，比2008年增加了18種。

2.1.1 乳酸菌 乳酸菌是一類能發(fā)酵碳水化合物且產(chǎn)生大量乳酸的細(xì)菌，屬革蘭氏陽性菌，常用作益生菌添加劑。乳酸菌作為一種微生物發(fā)酵飼料添加劑，在動(dòng)物體內(nèi)有眾多作用：（1）調(diào)節(jié)腸道內(nèi)菌群平衡，改善腸道功能，促進(jìn)動(dòng)物生長；（2）乳酸菌代謝過程中產(chǎn)生大量非特異性免疫酶，增強(qiáng)動(dòng)物非特異性免疫能力，提高抗病力；（3）降低腸道pH，提高消化酶活性，提升飼料利用率。此外，乳酸菌還能調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)，保持腸壁完整性。

2.1.2 芽孢桿菌 芽孢桿菌（Bacillus）是一種能產(chǎn)生芽孢的革蘭氏陽性菌，是眾多水生動(dòng)物中研究最多的宿主相關(guān)益生菌。目前在微生物發(fā)酵飼料研究中應(yīng)用較多的有枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）、蠟樣芽胞桿菌（Bacillus cereus）。芽孢桿菌作為一種生物發(fā)酵飼料添加劑具有很多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)為（1）耐氧化、耐高溫、耐擠壓、耐酸堿，能抵御外界不良環(huán)境；（2）能產(chǎn)生蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等多種消化酶，提高飼料消化利用率；（3）能分泌多種氨基酸和B族維生素，提高飼料營養(yǎng)水平。

2.1.3 酵母菌 酵母是一種單細(xì)胞真菌，是一種天然發(fā)酵劑。酵母是人類使用最早的微生物，至今知曉有1000多種酵母（吳業(yè)陽等，2018）。酵母生長繁殖快，周期短；營養(yǎng)價(jià)值高，其菌體富含多糖、蛋白、脂肪、維生素、蛋白酶、纖維素酶、胰蛋白酶等，應(yīng)用于發(fā)酵飼料中可增加發(fā)酵飼料的營養(yǎng)價(jià)值。

2.2 選擇蛋白源 發(fā)酵植物蛋白源主要包括以豆粕、菜籽粕、棉籽粕為主的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品。由于其氨基酸含量豐富、蛋白質(zhì)含量高、成本低廉，可作為水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物飼料中的蛋白質(zhì)來源。通過發(fā)酵豆粕可增加飼料中肽含量、纖溶酶活性、體外胰蛋白酶消化率和氮溶解度，降低抗?fàn)I養(yǎng)因子，從而提高水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的飼料利用率。在菜籽粕發(fā)酵過程中使用的益生菌和酵母可以降低抗?fàn)I養(yǎng)因子和植酸水平，提高粗蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)的相對(duì)含量。棉籽粕可以替代眾多魚類日糧中的魚粉，但由于棉籽粕中含有游離棉酚、植酸和抗?fàn)I養(yǎng)因子，導(dǎo)致利用率降低。發(fā)酵棉籽粕可以利用有益微生物來降低游離棉酚濃度，增加粗蛋白質(zhì)含量和必需氨基酸水平。如表1所示，在許多相關(guān)研究中已經(jīng)證明，發(fā)酵豆粕、發(fā)酵菜籽粕和發(fā)酵棉籽粕可替代水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物日糧中的魚粉，并能促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物生長發(fā)育。

表1 不同植物蛋白源和不同微生物的發(fā)酵效果

3 微生物發(fā)酵飼料在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

3.1 提高水產(chǎn)動(dòng)物的消化吸收，促進(jìn)生長發(fā)育微生物發(fā)酵飼料中的益生菌可以在腸道內(nèi)生存繁殖，代謝生產(chǎn)出多種有利于動(dòng)物消化吸收的有益因子，增強(qiáng)水產(chǎn)動(dòng)物的消化吸收能力，從而促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物的生長（陳洪發(fā)和路懷燈，2018）。黃世金等（2011）研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵飼料能促進(jìn)羅非魚生長、提高成活率，降低餌料系數(shù)，并且15%添加效果最佳。陳文典等（2009）將發(fā)酵魚粉、發(fā)酵蝦殼粉、發(fā)酵豆粕和發(fā)酵棉粕等原添加到飼料中飼養(yǎng)中華絨螯蟹發(fā)現(xiàn)，肝胰臟和性腺占中華絨螯蟹的體重比重顯著增加，平均畝產(chǎn)量和成活率分別提高11.06%和16.53%，平均畝收益提高11.8%～46.7%。

3.2 強(qiáng)化水產(chǎn)動(dòng)物免疫機(jī)能，增強(qiáng)抵抗力 在投食益生菌后，水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)相應(yīng)的抗體能加快機(jī)體的體液免疫和細(xì)胞免疫，提高抗體水平，增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，及時(shí)防御和消滅致病菌（徐亞飛，2018）。與此同時(shí)還可以為水產(chǎn)動(dòng)物有效補(bǔ)充益生菌，不同的微生物群落之間形成彼此依存的關(guān)系，在水產(chǎn)動(dòng)物消化道內(nèi)建立微生態(tài)平衡系統(tǒng)，有利于水產(chǎn)動(dòng)物抵御病原微生物的侵害。

3.3 分解有機(jī)污染物，改善養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境 與普通飼料相比，微生物發(fā)酵飼料在水中溶解速率慢，不易流失，不僅提高飼料利用率，還大幅度降低了殘余餌料和動(dòng)物糞便對(duì)水質(zhì)的污染。在益生菌代謝過程中會(huì)形成許多中間物質(zhì)，如氨基轉(zhuǎn)移酶、氨基氧化酶和硫化物降解酶，可以分解水中的有害物質(zhì)。此外，微生物發(fā)酵飼料在水中能依靠不同類型益生菌的氧化、硝化、氨化和固氮作用降解水中的有機(jī)物，生成能被浮游植物吸收的無機(jī)鹽，達(dá)到優(yōu)化水質(zhì)的目的。

4 發(fā)展前景

隨著當(dāng)前水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)向綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)水產(chǎn)品的品質(zhì)要求也更加嚴(yán)格。水產(chǎn)品安全首先是飼料安全，而微生物發(fā)酵飼料通過微生物發(fā)酵技術(shù)能消除飼料原料中可能存在的毒素，提高飼料利用率，具有廣闊的應(yīng)用前景。

但目前微生物發(fā)酵飼料還面臨著一些需要解決的問題：（1）沒有統(tǒng)一的生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；（2）在飼料發(fā)酵過程中缺少專業(yè)人員監(jiān)控，影響發(fā)酵飼料的質(zhì)量，并降低了使用效果；（3）目前我國用于微生物發(fā)酵飼料的菌種來源較少，并且在微生物發(fā)酵飼料中活菌質(zhì)量得不到保證，易失活。隨著人們對(duì)其研究的進(jìn)一步深入和我國微生物發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展，這些問題必然會(huì)迎刃而解。同時(shí)微生物發(fā)酵飼料必然會(huì)成為未來飼料業(yè)的發(fā)展方向，并被廣泛應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)，為更多的養(yǎng)殖者帶來理想的經(jīng)濟(jì)效益。