發(fā)酵飼料的研究與應(yīng)用進(jìn)展

韋春杰，陸 靜，王在貴，詹 凱，馬瑞鈺，聶 銘，聶琬晴，聶 蕾，胡 培，徐雙貴

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,安徽 合肥 230036;2.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所,安徽 合肥 230031;3.銅陵鳳丹種植科技開發(fā)有限責(zé)任公司,安徽 銅陵 244151;4.安徽省新康飼料有限公司,安徽 合肥 230031)

我國(guó)是畜牧業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，但是隨著畜牧業(yè)的日趨健康發(fā)展，飼料資源短缺的問題日益嚴(yán)重，無抗化發(fā)展也使得動(dòng)物健康成為焦點(diǎn)。目前大多數(shù)籽粕、秸稈及糟渣類農(nóng)副產(chǎn)品因其含有較多抗?fàn)I養(yǎng)因子直接飼喂效果不佳而被廢棄，導(dǎo)致資源大量浪費(fèi)，且造成了環(huán)境污染；而發(fā)酵飼料則是以這些產(chǎn)品為原料，利用微生物發(fā)酵技術(shù)，降解原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子和毒素，使其能用于飼料中提高動(dòng)物生長(zhǎng)及生產(chǎn)性能等，其中含有的益生菌、酶和低聚多糖等替抗成分，在畜禽水產(chǎn)飼料中廣泛應(yīng)用，充分利用了飼料資源，保護(hù)了環(huán)境，符合我國(guó)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展要求。

1 非常規(guī)飼料

非常規(guī)飼料是指區(qū)別于傳統(tǒng)飼料，人們對(duì)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和飼用價(jià)值了解較少的原料，它們是一類很少被用于日糧配方中禽畜可飼用資源的總稱，如農(nóng)工業(yè)副產(chǎn)品和動(dòng)植物下腳料等。這些非常規(guī)飼料原料并不是一個(gè)絕對(duì)概念，不同地區(qū)用作不同動(dòng)物飼料的原料都是不同的[1]。常規(guī)飼料資源的匱乏促使非常規(guī)飼料原料的研究成為熱點(diǎn)，這些非常規(guī)飼料原料雖然營(yíng)養(yǎng)豐富，但基本都含有對(duì)動(dòng)物有害的抗?fàn)I養(yǎng)因子，見表1。

非常規(guī)飼料來源廣泛且種類繁多，據(jù)張心如等[12]估算我國(guó)的非常規(guī)飼料原料年產(chǎn)將近40億t，僅秸稈年產(chǎn)量已超過8億t，棉粕和菜粕年產(chǎn)量也已超過700萬t，穩(wěn)居世界第一。但這些原料僅有少部分被合理利用，大部分都被焚燒廢棄，不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，還可能引發(fā)火災(zāi)給社會(huì)帶來損失，最重要的是這些有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的飼料資源被大量浪費(fèi)，這是因?yàn)檫m口性差且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低或者營(yíng)養(yǎng)成分不平衡等特點(diǎn)限制了它們的使用；另外，大量的抗?fàn)I養(yǎng)因子和有毒物質(zhì)也導(dǎo)致很多非常規(guī)飼料無法被直接利用或只能少量使用；且這些原料因?yàn)椴煌奶幚砗唾A存手段導(dǎo)致其營(yíng)養(yǎng)成分和質(zhì)量都不穩(wěn)定；沒有準(zhǔn)確的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定便無法得到這些原料的基礎(chǔ)養(yǎng)分含量數(shù)據(jù)，無法為日糧配方的設(shè)計(jì)提供參考。幾種非常規(guī)飼料原料的抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)動(dòng)物的影響見表1。

表1 幾種非常規(guī)飼料原料的抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)動(dòng)物的影響

2 益生菌

WHO在2001年將益生菌定義為“活的微生物”，它作為綠色無殘留且可替代抗生素的飼料添加劑有著顯著的飼用效果和飼用安全性。

飼用益生菌主要包括芽孢桿菌屬(Bacillus)、乳酸桿菌屬(Lactobacillus)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)和酵母菌(Yeast)。益生菌可以替代抗生素促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)是毋庸置疑的，益生菌在動(dòng)物體內(nèi)發(fā)揮作用不會(huì)像抗生素那樣快速、明顯，但是動(dòng)物可以長(zhǎng)期使用不會(huì)產(chǎn)生抗藥性，能有效解決抗生素在人體內(nèi)累積這一問題。郭盼盼[13]用枯草芽孢桿菌W1飼喂固始蛋雞，以研究其對(duì)該種蛋雞的生長(zhǎng)及生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)、血液生化指標(biāo)和盲腸菌群組成的作用效果，結(jié)果顯示益生菌可以顯著提高蛋雞生長(zhǎng)性能和蛋品質(zhì)；與對(duì)照組相比，益生菌組血清中甘油三酯、膽固醇和丙二醛含量顯著降低，血鈣含量顯著上升；且加菌組的盲腸菌群組成也有顯著變化，乳酸桿菌和雙歧桿菌數(shù)量明顯提高，大腸桿菌數(shù)量顯著降低。Lokapirnasari等[14]研究了雙歧桿菌和干酪乳桿菌共同作用對(duì)蛋雞的影響，發(fā)現(xiàn)0.5%的雙歧桿菌和0.25%的干酪乳桿菌顯著降低了料蛋比和采食量，且產(chǎn)蛋量和蛋重都得到提高，說明它們完全可以代替抗生素對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生積極作用。根據(jù)Giang等[15]的報(bào)道，添飼乳酸菌復(fù)合物可降低仔豬腹瀉率，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率。此外，在育肥豬的日糧中添加酵母菌可顯著提高鈣的表觀消化率，降低隱窩深度，提高絨隱比，說明酵母菌對(duì)豬的營(yíng)養(yǎng)吸收和腸道形態(tài)都有一定影響[16]。

3 發(fā)酵飼料概述

益生菌是可以作為飼料添加劑直接飼喂動(dòng)物并有效促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)和生產(chǎn)的，但目前它更多應(yīng)用于在適當(dāng)?shù)臈l件下發(fā)酵非常規(guī)飼料原料，再將發(fā)酵產(chǎn)物用作飼料添加劑飼養(yǎng)動(dòng)物。

發(fā)酵飼料即是通過芽孢桿菌、酵母菌和乳酸桿菌等益生菌作用使得一些動(dòng)植物的農(nóng)副產(chǎn)物中抗?fàn)I養(yǎng)因子被分解，從而可用作動(dòng)物飼料，且能有效解決我國(guó)飼料資源短缺的問題[17]。近年來，發(fā)酵飼料越來越被國(guó)內(nèi)外學(xué)者重視，丁小青等[18]發(fā)現(xiàn)生物發(fā)酵飼料對(duì)提高仙居雞生產(chǎn)性能和蛋品質(zhì)有益，該研究結(jié)果表明，6%發(fā)酵飼料組在提高血清抗氧化能力和血清白蛋白含量方面效果最好，且有試驗(yàn)表明發(fā)酵飼料可提高生長(zhǎng)期育肥豬肌肉中不飽和脂肪酸和氨基酸含量，提升豬肉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，改善豬肉品質(zhì)[19-20]。此外，廖云瓊[21]還證實(shí)了發(fā)酵飼料的飼喂效果要優(yōu)于未發(fā)酵飼料。以上研究結(jié)果表明，餅粕糟渣和秸稈等非常規(guī)飼料資源發(fā)酵后也可以用作飼料添加劑提高動(dòng)物性能。

3.1 發(fā)酵餅粕糟渣

發(fā)酵餅粕主要包括發(fā)酵豆粕、棉籽粕、菜粕等。餅粕蛋白質(zhì)含量很高，氨基酸比較平衡，但其所含抗?fàn)I養(yǎng)因子種類也較多，如胰蛋白酶抑制劑、植酸、棉酚、異硫氰酸酯等。陳中平等[22]利用米曲霉發(fā)酵豆粕降解了其本身的大、中分子蛋白質(zhì)，提高了該飼料的飼用特性。Hong等[23]發(fā)現(xiàn)米曲霉發(fā)酵豆粕后，粗蛋白質(zhì)和小肽含量顯著提高，胰蛋白酶抑制劑多數(shù)被消除。Teng等[24]利用枯草芽孢桿菌發(fā)酵豆粕也有類似效果?？莶菅挎邨U菌、酵母菌及其復(fù)合發(fā)酵的棉粕中，ADF、NDF和EE均降低，鈣、磷、游離氨基酸和棉籽鈦等的含量均提高[25]。此外，經(jīng)發(fā)酵的棉粕粗蛋白質(zhì)和酸溶蛋白含量以及粗蛋白質(zhì)體外降解率也被顯著提高，棉酚含量降低[26-27]。菜籽粕經(jīng)過30 d的發(fā)酵，其異硫氰酸酯含量可從119.6 mmol/kg極顯著降至14.7 mmol/kg[28]。

發(fā)酵糟渣主要是發(fā)酵酒糟、果渣、薯渣等。糟渣雖然營(yíng)養(yǎng)豐富，但其水分含量高，單寧等有毒有害物質(zhì)含量較高，難以儲(chǔ)存和利用。而實(shí)驗(yàn)表明，酒糟經(jīng)發(fā)酵后也能大量用于飼喂，且飼喂效果更好。據(jù)阿拉騰珠拉等[29]報(bào)道，發(fā)酵后的白酒糟CP、TP和總氨基酸含量分別提高了30.39%、38.06%和17.74%，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量分別降低23.64%、20.40%。啤酒糟經(jīng)發(fā)酵后，其粗蛋白質(zhì)含量、必需氨基酸總量、蛋白體外消化率和水解氨基酸總量都顯著提升，粗纖維含量大大降低[30]。于修燭等[31]的研究表明，發(fā)酵后的蘋果渣中益生菌屬于優(yōu)勢(shì)菌群，且蛋白質(zhì)含量有較大提高，這更有利于小腸的吸收功能。利用微生物對(duì)柑橘渣進(jìn)行發(fā)酵，測(cè)得柚皮苷和檸檬苦素均降低35%以上，粗蛋白質(zhì)、真蛋白質(zhì)等含量均大幅度提高[32]。Liu[33]和湯小朋[34]分別以馬鈴薯渣和木薯渣為發(fā)酵底物，分析結(jié)果顯示發(fā)酵后的薯渣纖維含量降低，還原糖和粗蛋白質(zhì)含量增加。

3.2 發(fā)酵秸稈

我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，玉米、水稻和小麥?zhǔn)侨笾饕r(nóng)作物，秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中數(shù)量最大的副產(chǎn)品，秸稈類的共同特點(diǎn)是粗蛋白質(zhì)含量低，粗纖維含量高，飼喂價(jià)值小，資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重。而王汝富的研究表明，玉米秸稈經(jīng)發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量可提高12.4%[35]，秸稈發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生多種酶類可降解秸稈中難以被動(dòng)物利用的纖維、粗蛋白質(zhì)等成分，可提高飼料蛋白質(zhì)、維生素等的含量，改善飼料適口性及安全性[36]。岳麗等[37]以黑曲霉和產(chǎn)朊假絲酵母1∶1混合發(fā)酵秸稈，發(fā)現(xiàn)粗蛋白質(zhì)和粗纖維含量分別增加了18.79%和34.68%，顯著改善了飼料品質(zhì)。據(jù)焦有宙[38]報(bào)道，玉米秸稈經(jīng)微生物發(fā)酵液處理后，秸稈中木質(zhì)素、半纖維素和纖維素含量都顯著降低。

3.3 牡丹籽粕

牡丹為毛茛科植物，花色多樣種類繁多，素有“花中之王”的美稱。在我國(guó)有4 000多年的生長(zhǎng)歷史，且已引種到世界各地。迄今為止，對(duì)牡丹的研究主要體現(xiàn)在其觀賞價(jià)值[39]與藥用價(jià)值[40]。油用牡丹是一種新興作物，因牡丹籽粕富含豐富的不飽和脂肪酸，對(duì)人體有極大保健功能[41]。牡丹籽粕則是榨油后的副產(chǎn)物，一度被當(dāng)做生物廢棄物導(dǎo)致資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。為尋找其利用價(jià)值，許多學(xué)者開始研究牡丹籽粕成分，以期為其合理利用提供科學(xué)依據(jù)。吳靜義等[42]對(duì)其化學(xué)成分作出科學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)牡丹籽粕中含有苯甲酸、齊墩果酸和白芍苷等的十?dāng)?shù)種化合物，且這些化合物均對(duì)機(jī)體有積極作用。而盧宗元[43]從牡丹籽粕中分離得到包括這十?dāng)?shù)種化合物在內(nèi)的21種化合物，其中芪類化合物對(duì)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌有抑制作用。王敏等[44]對(duì)其含量最高的蛋白質(zhì)和堿性蛋白酶解產(chǎn)物做了進(jìn)一步研究，研究結(jié)果表明牡丹籽粕蛋白抗氧化穩(wěn)定性和溶解性較好，可作為食品或保健品添加劑，有比較大的利用價(jià)值。昝麗霞等[45]主要研究其營(yíng)養(yǎng)成分，發(fā)現(xiàn)粗蛋白質(zhì)含量最高，完全符合蛋白飼料規(guī)定的蛋白含量，氨基酸組成豐富且平衡，微量元素也高于豆粕，可發(fā)展為一種優(yōu)質(zhì)蛋白飼料資源。

4 發(fā)酵飼料在養(yǎng)殖中的應(yīng)用

無論是餅粕、糟渣還是秸稈類物質(zhì)都含有大量抗?fàn)I養(yǎng)因子，不僅影響了飼料的適口性，同時(shí)也大大降低了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收和利用，其大量遺棄或者燃燒不僅造成了資源的大量浪費(fèi)，還污染了環(huán)境。大量研究表明，微生物發(fā)酵可降解抗?fàn)I養(yǎng)因子，使得部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量大幅提高，且發(fā)酵后的飼料散發(fā)香味能促進(jìn)動(dòng)物采食，進(jìn)而提高了動(dòng)物生長(zhǎng)及生產(chǎn)性能，改善了血清生化指標(biāo)，促進(jìn)了免疫功能。

4.1 發(fā)酵飼料在家畜養(yǎng)殖中的應(yīng)用

發(fā)酵飼料在家畜養(yǎng)殖方面的研究主要是用于豬、牛和羊的飼養(yǎng)。彭雙等[46]分別以基礎(chǔ)日糧和菜粕為對(duì)照，研究添飼發(fā)酵菜粕對(duì)豬的飼喂效果，結(jié)果顯示，生長(zhǎng)性能方面發(fā)酵菜粕組顯著優(yōu)于菜粕組，與對(duì)照組差異不顯著；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率方面，對(duì)照組顯著高于菜粕組，與發(fā)酵菜粕組差異不顯著；血清參數(shù)方面，發(fā)酵菜粕組谷草轉(zhuǎn)氨酶活性顯著降低，血磷水平顯著升高。Kim等[47]研究了添飼發(fā)酵農(nóng)副產(chǎn)品對(duì)育肥豬性能指標(biāo)的影響，飼喂62 d后結(jié)果顯示，豬的平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率均顯著降低，血液生化指標(biāo)也沒有增加趨勢(shì)，但胴體品質(zhì)顯著升高，說明農(nóng)副產(chǎn)品經(jīng)發(fā)酵后可以替代基礎(chǔ)日糧飼養(yǎng)育肥動(dòng)物提高肉品質(zhì)。王汝富[35]的發(fā)酵秸稈飼喂育肥肉牛試驗(yàn)的結(jié)果與上述結(jié)論一致。此外，Lin等[48]研究了添加不同比例發(fā)酵豆粕對(duì)斷奶仔豬糞便微生物的影響，發(fā)現(xiàn)3種比例的試驗(yàn)組糞便中大腸桿菌和沙門氏菌數(shù)量均低于對(duì)照組，各試驗(yàn)組和對(duì)照組之間乳酸菌含量差異不顯著。Laxmi等[49]的試驗(yàn)結(jié)果顯示，酵母菌發(fā)酵飼料可顯著提高雄性犢牛的體重和飼料轉(zhuǎn)化率。桂蘊(yùn)等[50]的試驗(yàn)結(jié)果顯示發(fā)酵玉米秸稈飼料添飼肉?？娠@著提高生長(zhǎng)性能，對(duì)其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率和血液生化指標(biāo)也有一定促進(jìn)作用，與勞俊等[51]的發(fā)酵小麥秸稈飼養(yǎng)肉牛試驗(yàn)結(jié)果一致。

4.2 發(fā)酵飼料在家禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用

關(guān)于發(fā)酵飼料在家禽添飼試驗(yàn)方面的研究報(bào)道較多。胡永娜等[52]使用發(fā)酵菜粕等氮替代豆粕飼喂肉雞的試驗(yàn)結(jié)果表明，與菜粕組相比，發(fā)酵菜粕組生長(zhǎng)性能顯著提高；與對(duì)照組相比，發(fā)酵菜粕組臟器指數(shù)也顯著提高；發(fā)酵菜粕組也可顯著提高動(dòng)物腸道消化酶活力。陳小連等[53]和Fazhi等[54]通過發(fā)酵菜粕飼喂番鴨的試驗(yàn)結(jié)果表明，添飼發(fā)酵菜粕對(duì)番鴨生長(zhǎng)性能無顯著影響，對(duì)其血液生化指標(biāo)影響較大，添飼發(fā)酵棉粕對(duì)肉仔雞生長(zhǎng)與生產(chǎn)性能的影響與之類似。當(dāng)?shù)半u飼糧中添加發(fā)酵菜籽粕時(shí)，可以優(yōu)化海蘭褐蛋雞的腸道菌群結(jié)構(gòu)，提高蛋品質(zhì)和生產(chǎn)性能，對(duì)血液生化指標(biāo)也有一定影響[55]。牛自康等[56]設(shè)計(jì)2.5%、5.0%和7.5%三種添加比例的發(fā)酵飼料飼喂肉鵝，結(jié)果表明，添加發(fā)酵飼料對(duì)肉鵝生長(zhǎng)性能和血清免疫指標(biāo)并無顯著影響，但是5.0%和7.5%的發(fā)酵飼料添加量可顯著降低血清中堿性磷酸酶、酸性磷酸酶和甘油三酯含量。以上研究結(jié)果表明，發(fā)酵飼料可以廣泛應(yīng)用家禽飼養(yǎng)中。

4.3 在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

發(fā)酵飼料也已被廣泛應(yīng)用到水產(chǎn)養(yǎng)殖中，其不僅可提高飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、促進(jìn)生長(zhǎng)和提高免疫力，還有利于凈化水體環(huán)境。李小梅等[57]分別用發(fā)酵豆粕和去皮豆粕代替部分魚粉飼喂凡納濱對(duì)蝦，發(fā)現(xiàn)去皮豆粕對(duì)對(duì)蝦的生長(zhǎng)性能和飼料利用率都有顯著抑制作用，而發(fā)酵豆粕在其生長(zhǎng)性能和成活率方面都表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。劉勇等[58]研究混合發(fā)酵飼料對(duì)奧尼羅非魚幼魚的影響，結(jié)果卻顯示混合發(fā)酵飼料對(duì)幼魚生長(zhǎng)、飼料利用和生長(zhǎng)并沒有顯著影響。這與羅智等[59]的試驗(yàn)結(jié)果一致。但據(jù)陳萱等[60]的報(bào)道，利用發(fā)酵豆粕與未發(fā)酵豆粕混合飼喂異育銀鯽，隨著發(fā)酵豆粕比例的增加，促進(jìn)生長(zhǎng)、增強(qiáng)免疫和改善肝功能的效果也更加明顯。趙麗梅等[61]通過發(fā)酵豆粕代替魚粉的飼養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，發(fā)酵飼料可提高金鯧魚的增重率和存活率，差異不顯著。

5 問題與展望

諸多研究表明，發(fā)酵飼料比未發(fā)酵飼料飼喂效果更好，但是我國(guó)發(fā)酵技術(shù)起步較晚，發(fā)酵工藝研究并不深入，同一菌種跟不同原料相互作用，發(fā)酵產(chǎn)物的理化性質(zhì)也有差別，尤其是不同菌種混合發(fā)酵的發(fā)酵特性不明了。飼喂效果也不穩(wěn)定，且發(fā)酵飼料含水量高，不耐儲(chǔ)存，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值隨著儲(chǔ)存時(shí)間增加而降低，因此，給運(yùn)輸和儲(chǔ)存造成了困難。但發(fā)展新型飼料發(fā)酵技術(shù)，提升經(jīng)濟(jì)效益，已成為畜牧業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。但是目前還缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)以評(píng)價(jià)發(fā)酵產(chǎn)物的優(yōu)劣，規(guī)范發(fā)酵飼料的生產(chǎn)與管理才能有效推動(dòng)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展。只有在有效的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系下，發(fā)酵飼料的應(yīng)用才會(huì)更加安全有效，未來才會(huì)有更多新型發(fā)酵飼料，有利于解決我國(guó)飼料資源短缺和飼用抗生素替代等問題。