生物發(fā)酵飼料在生豬生產(chǎn)中應(yīng)用研究進(jìn)展

趙云嬌 ，馬存明 ，王 磊 ，許發(fā)芳 ，韓啟春 ，湛守軍 ，莫華山 ，馬利民 ，周繼平 ，吳國芳 ＊

（1.青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院（青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院），青海 西寧 810016；2.青海省互助八眉豬原種育繁場，青海 海東 810599；3.八眉豬養(yǎng)殖技術(shù)服務(wù)中心，青海 海東 810599）

養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)在規(guī)?；⒓s化的現(xiàn)狀下，生產(chǎn)過程中對于抗生素需求量一再上升，而這個過程中引發(fā)了抗生素的濫用、藥物殘留以及其帶來的不斷更新的細(xì)菌微生物耐藥性等一系列問題，當(dāng)疫情暴發(fā)時，生產(chǎn)一線受到的影響難以控制。在2020 年全面禁抗的大環(huán)境下，加強(qiáng)生物發(fā)酵飼料及相關(guān)研究具有廣闊的發(fā)展前景，無毒害作用且發(fā)酵過程中的有益微生物還能抑制有害菌的生長，維持腸道微生態(tài)平衡。目前歐洲許多國家已有很多豬場在使用液體發(fā)酵飼料[1]，德國、法國等國家使用液體發(fā)酵飼料比例達(dá)到15%以上，荷蘭、丹麥等有60%～80%的規(guī)?；i場在應(yīng)用發(fā)酵飼料，且比例不斷上升。目前我國液體發(fā)酵飼料生產(chǎn)與飼喂技術(shù)尚不成熟，但近年來，固體發(fā)酵飼料在我國得到了較好的推廣利用[2]。

1 生物發(fā)酵飼料

1.1 發(fā)酵飼料的定義

生物發(fā)酵飼料是一類以微生物、復(fù)合酶為生物飼料發(fā)酵劑菌種，在人為控制下利用飼料原料中的營養(yǎng)成分，通過微生物代謝活動等轉(zhuǎn)化為微生物菌體蛋白、生物活性小肽類氨基酸、活性益生菌和復(fù)合酶制劑等為一體的特殊飼料。生物發(fā)酵飼料不但可以得到多種微生物代謝產(chǎn)物，彌補(bǔ)傳統(tǒng)飼料原料中容易缺乏的氨基酸等，加快粗飼料原料營養(yǎng)成分迅速轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)豬只腸道對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，還能降解飼料原料中的多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，同時發(fā)揮體外預(yù)消化的作用[3]，提高豬只飼料轉(zhuǎn)化率。

1.2 發(fā)酵飼料的種類

生物發(fā)酵飼料的相關(guān)應(yīng)用十分廣泛，根據(jù)發(fā)酵產(chǎn)物分類，可分為微生物酶發(fā)酵、微生物菌體發(fā)酵、微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵、微生物的轉(zhuǎn)化發(fā)酵、生物工程細(xì)胞發(fā)酵等。根據(jù)使用微生物的種類分類，可分為好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵兩種類型。根據(jù)使用不同狀態(tài)的培養(yǎng)基分類，可分為固體發(fā)酵飼料和液體發(fā)酵飼料兩種類型。目前固態(tài)厭氧發(fā)酵的工藝在我國更為成熟，且厭氧發(fā)酵相較好氧發(fā)酵具有能耗低、能長期存放、不易腐敗變質(zhì)等優(yōu)勢。主要用于生物飼料發(fā)酵的益生菌微生物種類有乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌和霉菌[4]。目前我國生物飼料中發(fā)酵豆粕、釀酒酵母培養(yǎng)物和構(gòu)樹葉等發(fā)酵產(chǎn)品逐漸增多，形成規(guī)模，在飼料企業(yè)和養(yǎng)殖場得到廣泛應(yīng)用[5]。

1.3 生物發(fā)酵飼料的作用機(jī)理及優(yōu)點(diǎn)

生物發(fā)酵飼料中存在許多對豬只機(jī)體健康有益的微生物，可以調(diào)節(jié)豬只胃腸道菌群平衡，且產(chǎn)生有益代謝產(chǎn)物，提高機(jī)體免疫力，還有一定的營養(yǎng)作用，將宿主機(jī)體無法消化吸收的營養(yǎng)成分轉(zhuǎn)化為能夠被其吸收利用的養(yǎng)分，提高豬只消化吸收效益。生物發(fā)酵飼料具有以下三個優(yōu)點(diǎn)：

其一，生物發(fā)酵飼料能讓飼料原料原有的營養(yǎng)吸收利用率得到提高，促進(jìn)豬只生長。飼料原料經(jīng)過發(fā)酵后，蛋白質(zhì)、非淀粉多糖等大分子物質(zhì)被降解為小分子活性物質(zhì)，更易于被豬只胃腸道消化吸收，同時經(jīng)代謝活動產(chǎn)生多種消化酶、氨基酸、維生素、抑菌物質(zhì)、免疫增強(qiáng)因子以及微生物菌體蛋白，共同變成可以被豬只機(jī)體吸收利用的營養(yǎng)物質(zhì)，顯著提高飼料原料的營養(yǎng)水平和豬只的飼料利用率。還能夠產(chǎn)生發(fā)酵產(chǎn)物糖、乙醇及酸性物質(zhì)所特有的酸香味，能刺激豬只食欲，提高生產(chǎn)性能。

其二，生物發(fā)酵飼料有助于維持豬只腸道菌群的平衡，對提高機(jī)體免疫力有一定作用。存在于生物發(fā)酵飼料中的有益微生物在進(jìn)入腸道后迅速繁殖，與腸道內(nèi)的有害菌形成競爭，并在數(shù)量上占據(jù)絕對優(yōu)勢，對有害菌起到了抑制作用。同時有益微生物的代謝產(chǎn)物（如乳酸和乙酸）降低消化道pH，造成的酸性環(huán)境也可以有效抑制大多數(shù)有害微生物的生長繁殖，從而達(dá)到維持豬只胃腸道微生物菌群平衡的效果，維持機(jī)體健康[6]。

其三，生物發(fā)酵飼料通過發(fā)酵脫毒，飼喂更安全。有研究表明，某些乳酸菌對于霉菌的生長和代謝產(chǎn)毒有抑制作用[7]，嗜酸乳桿菌對寄生曲霉的生長和產(chǎn)孢有抑制作用[8]。許多情況下，生物發(fā)酵飼料中的微生物代謝活動產(chǎn)物可以達(dá)到降低飼料原料中毒素含量的效果，使得生物發(fā)酵飼料的有害物質(zhì)含量比未發(fā)酵飼料中的有害物質(zhì)含量更低，且其中的有益微生物如乳酸菌和酵母菌等，在發(fā)酵過程中增殖并產(chǎn)生乳酸、乙酸和乙醇，從而降低pH，抑制有害菌的發(fā)育[9]，因此應(yīng)用生物發(fā)酵飼料養(yǎng)豬有更安全的優(yōu)勢。

2 發(fā)酵飼料在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 發(fā)酵飼料在哺乳仔豬和斷奶仔豬飼養(yǎng)中的應(yīng)用

無抗生物發(fā)酵飼料能代替抗生素成為新型飼料添加劑，能夠提高飼料營養(yǎng)水平，提高斷奶仔豬生產(chǎn)性能，有效調(diào)節(jié)仔豬腸道微生物平衡，提高仔豬免疫力和消化能力。研究表明，與飼喂添加抗生素飼料的仔豬相比，飼喂添加生物發(fā)酵飼料的豬只，在日增重和料重比等方面均表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，且生物發(fā)酵飼料對仔豬腹瀉也起到了改善作用，其能降低pH，起到改善腸道環(huán)境刺激仔豬采食量，減少仔豬腹瀉，維持仔豬機(jī)體健康[10]。李玉霞等研究表明，給斷奶仔豬飼喂生物發(fā)酵飼料，相較于飼喂普通斷奶料的對照組，可顯著提高其平均日增重和粗蛋白表觀消化率，還有效降低了仔豬腹瀉率和仔豬生長期間的料重比，提高了飼料利用率，提高斷奶仔豬的生長性能和消化能力[11]。

2.2 發(fā)酵飼料在生長育肥豬飼養(yǎng)中的應(yīng)用

育肥豬生產(chǎn)過程中，在全價飼料中添加微生物發(fā)酵飼料有利于提高育肥豬采食量和日增重，且添加量與之呈正相關(guān)關(guān)系[12]，也有利于提高豬肉品質(zhì)。提高豬只飼料轉(zhuǎn)化率，且早期應(yīng)用效果優(yōu)于后期，育肥豬糞便排出量也顯著下降，說明在育肥豬生產(chǎn)中使用生物發(fā)酵飼料能有效改善育肥豬生長性能，增加料重比，同時減少糞便排出量，還能減輕對環(huán)境的污染，降低飼料成本的同時提高生產(chǎn)效率，保護(hù)環(huán)境，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[13]。在飼料中添加乳酸菌發(fā)酵飼料能夠顯著增加豬只背最長肌pH45min和肉色評分，且能降低背最長肌剪切力，豬只血清中谷胱甘肽還原酶活性有升高的趨勢，表明添加生物發(fā)酵飼料可改善豬肉品質(zhì)[14]。

2.3 發(fā)酵飼料在繁殖母豬飼養(yǎng)中的應(yīng)用

飼喂生物發(fā)酵飼料不僅對母豬繁殖性能無害，還能有效改善妊娠母豬體況。生物發(fā)酵飼料適口性好，在妊娠期和哺乳期給母豬飼喂添加生物發(fā)酵飼料的日糧，能提高母豬采食量，改善機(jī)體免疫機(jī)能，促進(jìn)生長激素（GH）的分泌，提高母豬繁殖性能。在母豬的日糧中添加生物發(fā)酵飼料，能提高哺乳母豬泌乳量和乳品質(zhì)，從而提高哺乳仔豬的免疫力和生產(chǎn)性能。降低死胎率、弱仔率，提高斷奶仔豬數(shù)、斷奶平均體重，顯著提高仔豬斷奶成活率[15]。提高哺乳期母豬采食量及背膘厚，提高窩均產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)，使仔豬斷奶窩重極顯著提高；使妊娠母豬體內(nèi)血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶含量顯著降低，血清總蛋白和球蛋白含量顯著提高[16]。說明給繁殖母豬飼喂添加生物發(fā)酵飼料的日糧能提高其免疫性能和繁殖性能，不僅有利于繁殖母豬的健康，還能降低母豬場飼養(yǎng)成本，提高養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益[17]。

3 豬腸道微生態(tài)

3.1 豬腸道微生物的定植

豬只腸道微生物在其生長發(fā)育過程中不斷競爭，宋連喜等研究發(fā)現(xiàn)，仔豬在胚胎時期通過吞飲母體羊水，其腸道內(nèi)就開始有大腸桿菌、葡萄球菌等微生物定植[18]。起初胃腸道內(nèi)充滿氧氣，需氧菌、兼性厭氧菌如大腸桿菌，球菌，葡萄球菌等快速繁殖，氧氣被消耗后變?yōu)閰捬醐h(huán)境。專性厭氧菌為優(yōu)勢菌，雖然最后定植，在數(shù)量上卻占很大優(yōu)勢，約為99%，而兼性厭氧菌和需氧菌含量較少，只占約1%[19]。乳酸桿菌和鏈球菌在哺乳期仔豬腸道中為優(yōu)勢菌群，這與哺乳仔豬所處的生理階段相適應(yīng)，這種條件能讓仔豬更好地利用從母乳中獲得的營養(yǎng)成分；而對于斷奶仔豬而言，飼糧、環(huán)境等都發(fā)生重大改變，其腸道微生物菌群也會隨之改變。隨著仔豬日齡增長，其腸道微生物菌群也不斷發(fā)生變化，各腸段的結(jié)構(gòu)功能不同，相應(yīng)不同部位微生物菌群的組成也存在差異，但穩(wěn)定性會逐漸增強(qiáng)，最終形成了優(yōu)勢菌群為雙歧桿菌、乳酸桿菌等為主的穩(wěn)定腸道微生物區(qū)系[20]。在不同生理階段、日糧變化和應(yīng)激等因素影響下，使不同豬只腸道內(nèi)微生物種類、數(shù)量有所差異，這種變化存在于豬只整個生命活動中，并維持動態(tài)的平衡狀態(tài)。

3.2 豬腸道菌群與宿主

在豬只胃腸道這一特定營養(yǎng)環(huán)境中，依靠于宿主、不同微生物間以及同一微生物群體內(nèi)的相互作用，通過腸道定植形成了動態(tài)平衡的微生物菌群。該菌群可以在腸道上皮細(xì)胞表面形成一層菌膜屏障，能夠有效抵制外來有害菌對宿主的入侵，或是通過與腸道有害菌爭奪營養(yǎng)等方式抑制其侵入與繁殖[21]，一定程度上能夠維護(hù)豬只機(jī)體健康。禹慧明等[22]試驗(yàn)表明，下痢仔豬腸道中的優(yōu)勢菌群的乳桿菌、腸球菌和梭菌，其數(shù)量明顯少于健康仔豬，而飼喂生物發(fā)酵飼料能達(dá)到的效果不僅是增加有益菌的數(shù)量，還能促進(jìn)有益菌及某些兼性菌的增殖，改善腸道內(nèi)環(huán)境。

豬只腸道菌群的穩(wěn)定能保證其腸道微生物區(qū)系的正常生理活動及參與宿主發(fā)酵、降解多糖及合成纖維素等營養(yǎng)代謝[23]。腸道微生物將飼糧營養(yǎng)成分中豬只機(jī)體無法直接消化吸收的部分，轉(zhuǎn)化為促進(jìn)菌體自身生長繁殖的養(yǎng)分，同時將自身活動分解合成的葡萄糖等為宿主利用的營養(yǎng)成分回饋于宿主。黃曉暢試驗(yàn)表明，腸道菌群參與膽酸代謝影響血糖、血脂水平，豬只腸道微生物菌群的生理活動與宿主對飼糧營養(yǎng)的消化吸收作用相輔相成，相互影響[24]。Niederwerder 等研究表明，提高豬只腸道微生物菌群的多樣性，可以減少其呼吸道感染肺炎支原體的臨床癥狀和減輕肺部病變[25]。

3.3 生物發(fā)酵飼料對腸道菌群的影響

豬只腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)受到多種因素影響，如飼糧中營養(yǎng)素含量水平與比例。生物發(fā)酵飼料可以改變胃腸道中微生物菌群的組成，最常見的變化是乳酸菌濃度的增加與酵母細(xì)胞數(shù)量的增加[9]，尤其是在胃和小腸[26]。Moran 等[27]報道稱使用生物發(fā)酵飼料飼喂的斷奶仔豬下部腸段中乳酸菌與大腸菌比例發(fā)生變化，乳酸菌比例比飼喂普通干飼料的仔豬更高。而酵母菌具有改變腸道細(xì)菌與其表面結(jié)合的能力，從而阻止這些細(xì)菌與腸道上皮的結(jié)合[28]。

4 發(fā)酵飼料現(xiàn)階段存在的問題

技術(shù)和生產(chǎn)條件差是現(xiàn)階段我國發(fā)酵飼料產(chǎn)業(yè)存在的主要問題。目前國內(nèi)對于生物發(fā)酵飼料的推廣還有待完善，許多飼料企業(yè)現(xiàn)有的加工設(shè)備達(dá)不到要求，養(yǎng)殖企業(yè)的飼喂設(shè)備仍是全價配合飼料配套的飼喂條件，并不適用于生物發(fā)酵飼料。而對于生物發(fā)酵飼料的原理特性和生物安全等方面的知識，需要提高從業(yè)者的專業(yè)素質(zhì)，建立規(guī)范體系。以上方面的因素導(dǎo)致了生物發(fā)酵飼料在我國的使用及推廣受到限制。

5 發(fā)酵飼料在養(yǎng)殖業(yè)中的發(fā)展前景

從免疫學(xué)的角度看，生物發(fā)酵飼料中存在許多有益微生物，能在豬只腸道內(nèi)迅速繁殖，在為機(jī)體提供保護(hù)性屏障、幫助消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)和提高免疫力等方面發(fā)揮著重要作用。不僅能有效抑制腸道致病菌的入侵，使豬只發(fā)病率和死亡率下降，還能改善腸道健康。目前社會各界對于抗生素等抗菌藥物的使用限制管理增強(qiáng)，抗菌藥物使用量的減少，人們期待腸道有益微生物發(fā)揮作用，以改善豬只腸道、呼吸系統(tǒng)的健康水平[25]。在增強(qiáng)豬只免疫力，防病理念等方面，生物發(fā)酵飼料的研究與應(yīng)用將成為行業(yè)熱點(diǎn)。

在養(yǎng)豬生產(chǎn)實(shí)踐中，生物發(fā)酵飼料不僅可以提供有益微生物，增強(qiáng)豬只免疫力，同時還具有飼料原料來源廣泛、投資較少、產(chǎn)出率高以及飼料利用率高等優(yōu)點(diǎn)，生物發(fā)酵飼料適口性佳且能提高豬只健康水平，提高產(chǎn)效益，這也是當(dāng)今養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)和前進(jìn)方向。