微生物發(fā)酵飼料在反芻動物生產中的研究進展

張轉弟，張巧娥，王慶，李月，李云鶴

（寧夏大學農學院，寧夏銀川 750021）

近年來，動物性食品安全問題引起了廣泛關注，多數(shù)國家和地區(qū)已經禁止飼料中使用抗生素。農業(yè)農村部第194 號公告明確指出，自2020 年7月1 日起全面禁止在飼料中添加促生長類抗生素。然而由抗生素禁用引起的飼料價格上漲及動物的健康問題有待解決。目前關于微生物發(fā)酵飼料對畜禽健康、生產性能和肉質等方面的影響做了大量研究（Xie等，2017）。微生物發(fā)酵飼料已經在許多國家廣泛使用，其優(yōu)勢日漸突出，對于養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展具有舉足輕重的作用。本文簡要介紹微生物發(fā)酵飼料的概念、作用機理和常用菌種等，重點討論其在反芻動物生產中的應用研究進展，旨在為微生物發(fā)酵飼料的開發(fā)、應用和推廣提供理論參考。

1 微生物發(fā)酵飼料概述

1.1 概念 微生物發(fā)酵飼料是指將一些營養(yǎng)價值較低，價格低廉，適口性較差的農業(yè)和工業(yè)副產物，如農作物秸稈、棉籽粕、菜籽粕、麥麩、酒糟和馬鈴薯渣等作為底物，在人為控制條件下，通過微生物發(fā)酵將部分纖維素、蛋白質和脂肪等大分子營養(yǎng)物質降解成易吸收的糖類和可溶性小肽及有機酸等小分子物質，形成適口性好、營養(yǎng)豐富和有益微生物數(shù)量較多的一類生物飼料（Joris等，2016）。通過此技術可以擴大飼料來源，緩解我國飼料原料短缺的現(xiàn)狀。

1.2 微生物發(fā)酵的分類及常用菌種 微生物發(fā)酵飼料按照工藝可分為固體發(fā)酵、液體發(fā)酵和復合發(fā)酵；按照發(fā)酵微生物的好氧型，可分為好氧發(fā)酵、厭氧發(fā)酵及兼性厭氧發(fā)酵；按照發(fā)酵的菌種類可分為混菌發(fā)酵及單一菌發(fā)酵。

菌種的合理選擇與搭配能夠提高發(fā)酵的效率，是發(fā)酵成功的關鍵。目前，微生物發(fā)酵常用菌種是芽孢桿菌、酵母菌和乳酸菌。芽孢桿菌能產生大量的酶（淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶）和較多的小分子肽和氨基酸，能夠提高飼料的抗氧化能力（Wu等，2014），促進酸性洗滌纖維的降解（Chi 和Cho，2015）。酵母菌和乳酸菌本身就是優(yōu)質的菌體蛋白。酵母含有大量的蛋白質和B 族維生素（Kriss等，2018）。研究表明，酵母可預防動物疾病，調節(jié)代謝平衡，提高飼料利用率（Shurson，2018）。乳酸菌能夠降低胰蛋白酶抑制因子的活性，降低飼料中的抗營養(yǎng)因子含量（Dzialo等，2017）。霉菌產蛋白酶能力極強，可以促進小分子肽和氨基酸的生成。

2 微生物發(fā)酵飼料的作用

經過微生物發(fā)酵后，抗營養(yǎng)因子含量極顯著下降（Runni Mukherjee等，2016；Nicole等，2012），粗蛋白質含量顯著增加，粗脂肪和粗纖維含量顯著下降，飼料營養(yǎng)價值得到提升（Chen等，2017；Sun等，2013）。微生物發(fā)酵飼料富含益生菌、功能性寡聚糖、活性小肽、抗菌肽和多種活性代謝產物等，可減少畜禽代謝過程中產生的有害物質，降低畜禽養(yǎng)殖對環(huán)境帶來的危害，改善飼養(yǎng)環(huán)境。

2.1 提高飼料原料的營養(yǎng)價值 微生物發(fā)酵可以提高飼料的營養(yǎng)價值。徐高驍?shù)龋?015）研究表明，木薯渣經發(fā)酵優(yōu)化條件處理后，粗蛋白質水平最高可以提高67.63%。Kpako 等（2016）發(fā)酵木薯皮渣發(fā)現(xiàn)，粗蛋白質含量顯著提高18.9%。Ranjitkar 等（2012）研究發(fā)現(xiàn)，微生物發(fā)酵能夠提高玉米籽中有機酸的含量，其中乳酸菌數(shù)量增加，使飼料pH 從5.5 降低至4.2，導致一些致病菌如大腸桿菌、霉菌的數(shù)量下降，提高了飼料的安全性。

2.2 降低或消除飼料原料中的抗營養(yǎng)因子和有害物質 研究表明，發(fā)酵過程中微生物可以降解飼料中的抗營養(yǎng)因子，提高飼料的營養(yǎng)價值和轉化效率。Yang 等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，通過微生物發(fā)酵霉變的玉米和玉米面，可以減少玉米赤霉烯酮的含量，抑制飼料中霉菌的生長，提升飼料品質。Deng 等（2012）研究表明，發(fā)酵可以將棉籽粕和菜籽粕等飼料中的抗營養(yǎng)因子和有毒物質去除85%。徐力（2016）研究表明，混菌發(fā)酵可以提高豆粕的營養(yǎng)價值，能很好地降解大分子蛋白、抗原蛋白及抑制脲酶活性，提高其有效營養(yǎng)成分（蛋白含量和活菌數(shù)）和利用率，且可產生香味。但微生物發(fā)酵飼料對于原料中抗營養(yǎng)因子的去除及有害物質的降解機制尚不清楚，可能與微生物的某些代謝產物有關。

2.3 減少畜禽養(yǎng)殖對環(huán)境的污染 微生物發(fā)酵還可顯著增加飼料中乳酸和乙酸含量，pH 降至4.0 以下，從而抑制沙門氏菌等有害菌的增殖（René等，2001），增加畜禽腸道中有益菌的定植，保持腸道菌群平衡，保證畜禽機體健康。研究表明，飼喂微生物發(fā)酵飼料可以減少畜禽代謝過程產生的有害物質，降低畜禽養(yǎng)殖對環(huán)境帶來的危害，改善飼養(yǎng)環(huán)境。Ahmed 等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，通過肉雞飼糧中添加發(fā)酵海藻顯著減少了糞便中氨態(tài)氮的排放量，改善了雞舍環(huán)境質量。陳國營等（2016）研究指出，飼喂發(fā)酵豆粕可以降低雞舍內氨氣和硫化氫的濃度。Sheng 等（2012）研究表明，飼喂母豬發(fā)酵飼料可改變銅、鋅等重金屬的化學形態(tài)，減少豬糞的臭味。

3 微生物發(fā)酵飼料在反芻動物中的應用

3.1 微生物發(fā)酵飼料對反芻動物生產性能的影響 生產性能是畜牧業(yè)生產中的重要指標，可反映畜禽的生長狀況。葉以哲等（2021）給湖羊飼喂精料補充料＋發(fā)酵花生秸稈的試驗結果表明，相比花生秸稈組，微生物發(fā)酵花生秸稈組湖羊的采食量提高了65.13%，這與王小平（2020）使用復合菌劑發(fā)酵玉米青貯飼喂灘羊在采食量上的研究結果一致?？赡苁怯捎诮涍^微生物發(fā)酵，生成醇類等物質，使微生物發(fā)酵飼料具有特殊的香味改善了適口性，從而提高了飼料的采食量（楊夢婷等，2019）。邱玉朗等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，相比對照組，飼喂秸稈與玉米漿混合微生物發(fā)酵飼料，肉羊的平均日增重提高7.91%，料重比降低28.61%。王曉飛（2020）給杜寒雜交肉羊飼喂膨化秸稈微生物發(fā)酵飼料后，極顯著提高了羔羊的日增重。究其原因可能是由于飼喂微生物發(fā)酵飼料可以提高粗蛋白質、粗脂肪和中性洗滌纖維的表觀消化率，進而提高日增重（王小平等，2020）。微生物發(fā)酵飼料對于奶牛和肉牛育肥效果和肉羊一致。俞文靚等（2019）研究表明，飼喂以玉米皮為主要的微生物發(fā)酵飼料可提高奶公牛的平均日增重，降低料重比，提高飼料利用效率。Suryanto 等（2019）研究表明，給肉牛飼喂發(fā)酵可可豆殼可顯著提高胴體率、眼肌面積和肉牛肉骨比等生產性能。綜上所述，微生物發(fā)酵飼料可以提高反芻動物的生產性能。

3.2 微生物發(fā)酵飼料對反芻動物免疫性能的影響 陳柯等（2015）研究表明，微生物發(fā)酵玉米秸稈可以提高山羊血清中IgG 和IgM 的含量，增加血清總抗氧化能力（T-AOC）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）和過氧化氫酶（CAT）酶活，提高山羊的免疫力和抗氧化性能。崔瑩等（2018）的試驗結果表明，添加復合菌培養(yǎng)物可顯著提高肉羊的IgG、IgM、IL-6 含量及GSH-Px 活性，提高肉羊的免疫功能。姜鑫等（2019）的研究表明，日糧中添加發(fā)酵玉米蛋白粉，可顯著提高血漿TP、CAT、總超氧化物歧化酶（T-SOD）、T-AOC、IgA 和IgG 含量，提高犢?？寡趸兔庖吣芰?。余淼等（2019）用添加玉米黃漿液、噴漿玉米纖維和醬糟等食品工業(yè)廢棄物為主要原料的微生物發(fā)酵飼料飼喂西雜牛，提高了血液中總蛋白、白蛋白、IgA、IgG 和IgM含量，降低了丙二醛濃度、谷草轉氨酶以及谷丙轉氨酶活性，提高總抗氧化能力，增強超氧化物歧化酶活性，進而改善肉牛的抗病能力?？赡艿脑蚴秋暳辖洶l(fā)酵后產生的多糖類物質，能促進免疫細胞產生多種免疫因子，促進免疫細胞增殖活性，提高機體免疫力。

3.3 微生物發(fā)酵飼料對反芻動物肉品質的影響動物肉品質一般由肉色、熟肉率、剪切力和肌間脂肪等指標來評定。肉色是肉眼可見的評價指標。彭忠利等（2013）研究表明，以玉米黃漿液、噴漿玉米纖維、醬糟和木薯渣等食品工業(yè)廢棄物為主要原料發(fā)酵的微生物飼料，有改善牛肉肉色的趨勢，該結果和王莉梅等（2019）給小尾寒羊飼喂土豆渣發(fā)酵飼料在肉色上的研究結果一致。剪切力是評價肌肉嫩度的主要指標。剪切力越低，肌肉嫩度越好。仲偉光等（2019）給育肥羊飼喂膨化玉米秸稈發(fā)酵飼料，結果降低了羊肉的剪切力，這和王莉梅等（2019）在飼喂土豆渣有降低小尾寒羊剪切力趨勢及胡宇超等（2020）在飼糧中添加100 mg/g 發(fā)酵麩皮產物多糖可降低羊肉剪切力的結果相似。表明微生物發(fā)酵飼料可以降低肌肉的剪切力，提高肉的口感。

除此之外，微生物發(fā)酵飼料可以提高肌肉中粗脂肪的含量，改變脂肪酸組成。肌內脂肪的含量可影響肌肉的嫩度，肌內脂肪含量越高剪切力越低。劉旺景等（2018）在基礎日糧中添加微生物發(fā)酵飼料，提高了羊肉脂肪的氧化穩(wěn)定性。Faucitano等（2011）研究表明，微生物發(fā)酵全混合日糧可以提高肌內脂肪含量。馮健等（2015）研究表明，在延邊黃牛育肥后期飼糧中添加以玉米粉和糖蜜等經酵母菌發(fā)酵飼料，提高了肌肉中的粗脂肪、油酸和谷氨酸含量。Kim 等（2018）研究表明，用全混合發(fā)酵日糧飼喂肉牛可以提高肉的大理石花紋評分。微生物發(fā)酵飼料提高了肌內脂肪的含量，可能是由于發(fā)酵飼料促進了機體的代謝平衡，促進脂肪在肌肉中的沉積。綜上，添加微生物發(fā)酵飼料可以增加肌肉嫩度，提高肌肉品質。

4 小結與展望

微生物發(fā)酵飼料營養(yǎng)豐富、價格低廉，能夠降低原料中的抗營養(yǎng)因子，改善飼料的適口性，增加有益的代謝產物，維持腸道菌群平衡，提高免疫力、飼料的利用效率以及畜禽的生產性能和肉品質等，具有極其廣闊的應用空間。微生物發(fā)酵飼料作為近年來的研究熱點，其作用也逐漸得到認可。然而對于微生物發(fā)酵飼料降低抗營養(yǎng)因子和有毒有害物質的機制尚未明確；其次，用于發(fā)酵菌種的保存問題沒有得到有效解決（Ezekiel等，2018），對混菌發(fā)酵比例有待深入研究；發(fā)酵飼料的質量評定尚未明確（余寶等，2019）；發(fā)酵速度難以控制，同時飼料的二次發(fā)酵也會帶來一定的經濟損失。微生物發(fā)酵飼料的整體研發(fā)和產業(yè)化水平有待提高。今后在微生物發(fā)酵飼料的開發(fā)利用過程中，需要建立專門的微生物發(fā)酵飼料研究數(shù)據(jù)庫，健全品質評價體系，深入研究微生物發(fā)酵飼料的作用機理及優(yōu)勢，推動微生發(fā)酵飼料的可持續(xù)發(fā)展。