淺析微生物發(fā)酵飼料對(duì)豬腸道健康的影響

文│李燕中（集寧師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院）

王玥 張振奇 邱濤 王璐（集寧師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院）

由于集約化、規(guī)?；B(yǎng)殖的蓬勃發(fā)展，飼料中抗生素殘留問題日益凸顯。近年來，研究人員不斷尋找抗生素替代品，微生物發(fā)酵飼料憑借眾多優(yōu)勢(shì)成為研究熱點(diǎn)。常用的發(fā)酵材料有麩皮、玉米、豆粕、玉米蛋白等，通過微生物發(fā)酵可將飼料中的大分子物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)，使飼料中的一些抗?fàn)I養(yǎng)因子發(fā)生分解與轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生適口性好的飼料。益生菌定植于小腸黏膜上，利用爭(zhēng)奪氧氣、位點(diǎn)，營(yíng)造厭氧環(huán)境及產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的方法抑制致病菌的生長(zhǎng)，激活腸道黏膜免疫功能，提高動(dòng)物免疫力。生豬產(chǎn)業(yè)是我國(guó)支柱性產(chǎn)業(yè)之一，經(jīng)發(fā)酵的飼料不僅生豬腸道更易消化吸收，而且可以改善生豬腸道的微生態(tài)平衡狀態(tài)，減少腸道疾病的發(fā)生，對(duì)推動(dòng)我國(guó)生豬產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。

從十九世紀(jì)中葉起將抗生素添加到飼料中來刺激宿主動(dòng)物的發(fā)育。但由于集約化、規(guī)?；B(yǎng)殖的蓬勃發(fā)展，抗生素的過度使用導(dǎo)致藥物殘留問題日漸嚴(yán)重。近年來，研究人員不斷尋找抗生素替代品，微生物發(fā)酵飼料憑借眾多優(yōu)勢(shì)成為研究熱點(diǎn)。大量研究發(fā)現(xiàn)，具有活性的微生物飼料添加劑使宿主動(dòng)物抵抗病原菌侵害能力顯著提高，減少腸道疾病的發(fā)生，積極推動(dòng)了飼料行業(yè)的綠色發(fā)展。

微生物是指一類形態(tài)小且構(gòu)造簡(jiǎn)單的生物體，普遍存在在自然界中，且種類多樣，如我們熟知的真菌、細(xì)菌、病毒等。它們?cè)谧匀唤缇摺岸嘀厣矸荨?，在人類生活諸多領(lǐng)域發(fā)揮至關(guān)重要的作用。微生物發(fā)酵飼料是指使用國(guó)家允許的發(fā)酵原材料和菌種，利用科學(xué)的發(fā)酵技術(shù)手段制造出來的簡(jiǎn)單飼料和混合飼料。各種菌種的新陳代謝活動(dòng)可以分解或轉(zhuǎn)化發(fā)酵原料中的大分子化合物和抗?fàn)I養(yǎng)因子，形成利于禽畜腸道消化吸收的有機(jī)飼料。常用的發(fā)酵材料有麩皮、玉米、豆粕、辣椒粕、棕櫚粕、玉米蛋白，它們都可以利用飼料發(fā)酵技術(shù)發(fā)酵成發(fā)酵飼料運(yùn)用于禽畜養(yǎng)殖。生物發(fā)酵飼料分為液態(tài)生物發(fā)酵飼料和固態(tài)生物發(fā)酵飼料。液態(tài)生物發(fā)酵飼料技術(shù)應(yīng)用于國(guó)外，國(guó)內(nèi)普遍采用固態(tài)發(fā)酵飼料技術(shù)。固態(tài)發(fā)酵飼料技術(shù)是在沒有水的條件下，微生物在固體培養(yǎng)基上進(jìn)行發(fā)酵，能提高副產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。固態(tài)生物發(fā)酵飼料使用的益生菌種通常分為四大類：芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌和霉菌。

豬產(chǎn)業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，綠色發(fā)展養(yǎng)豬可以為國(guó)民健康提供保障。對(duì)此，國(guó)家在2020年實(shí)施禽畜飼料中全面禁止使用抗生素的措施，對(duì)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展提出了更高要求。其中生豬腸道健康是需要盡快解決的問題。人們能在人為限制下，通過營(yíng)養(yǎng)控制的手段來改善飼料成分，進(jìn)而提高生豬消化道菌群的微生態(tài)平衡，從而增強(qiáng)生豬腸胃的消化吸收能力，降低腸胃疾病的發(fā)生率，對(duì)我國(guó)生豬產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展具有重要意義。

一、微生物發(fā)酵飼料的功能

飼料與菌種混合發(fā)酵后，可以使飼料內(nèi)部成分發(fā)生變化。在菌種作用下，飼料中的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小分子物質(zhì)，同時(shí)可以消除或降低抗?fàn)I養(yǎng)因子，變成一種富含大量益生菌及保護(hù)動(dòng)物健康生長(zhǎng)的飼料。同時(shí)，微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酶類、B族維生素和多種營(yíng)養(yǎng)因子不僅利于動(dòng)物的消化吸收，而且明顯提高了飼料適口性。如枯草桿菌發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的胞外酶可降解飼料中的酸性洗滌纖維。我國(guó)大部分飼料原料均存在進(jìn)口問題，豆粕作為優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)飼料資源，合理發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生巨大的生產(chǎn)效益。豆粕是許多禽畜動(dòng)物補(bǔ)充蛋白質(zhì)的飼料之一，其中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育；但存在蛋白酶抑制因子、單寧、凝集素、植酸、寡糖等抗?fàn)I養(yǎng)因子，抑制了飼料作用的發(fā)揮。研究發(fā)現(xiàn)，用芽孢桿菌（Bacillussiamensis）發(fā)酵豆粕后，其中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和蛋白質(zhì)物質(zhì)含量明顯上升，各抑制因子與有害物質(zhì)顯著降低，發(fā)酵后的飼料營(yíng)養(yǎng)組成更加合理。

二、微生物發(fā)酵飼料對(duì)豬腸道免疫功能的影響

微生物發(fā)酵飼料不但能提高飼料利用率，還能直接作用在動(dòng)物消化道中，從而增強(qiáng)動(dòng)物抵抗力。腸道作為消化器官，作用是消化吸收不同的營(yíng)養(yǎng)成分，其腸道黏膜系統(tǒng)則是由與腸道有關(guān)淋巴組織形成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是腸道阻礙病原菌侵害動(dòng)物體的第一道防線。發(fā)酵飼料中的益生菌可與腸道黏膜直接發(fā)生作用，刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生lgA、lgM，抑制感染，提高腸黏膜的免疫功能。張秀林研究發(fā)現(xiàn)，把玉米、豆粕與5種菌攪拌發(fā)酵，用發(fā)酵飼料飼養(yǎng)斷奶仔豬一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)斷奶仔豬消化系統(tǒng)結(jié)腸的免疫球蛋白水平顯著提高，從而增強(qiáng)了仔豬腸道黏膜免疫系統(tǒng)的功能?？梢婏暳现械挠幸婢芴岣哓i腸道黏膜的免疫功能，維護(hù)豬的腸道健康。

三、微生物發(fā)酵飼料對(duì)豬腸道微生態(tài)平衡的影響

發(fā)酵飼料的益生菌分真菌與細(xì)菌兩類。微生物發(fā)酵飼料可改善豬腸道微生態(tài)平衡，主要機(jī)理是將益生菌定植于小腸黏膜的一定部位，利用爭(zhēng)奪氧氣、位點(diǎn)、營(yíng)造厭氧環(huán)境及代謝產(chǎn)物的方法對(duì)致病菌的生長(zhǎng)增殖發(fā)揮抑制作用，從而增強(qiáng)腸道免疫功能。

豬腸道中的微生物菌群與宿主動(dòng)物腸道健康有密切關(guān)系。通過飲食可以對(duì)豬腸道菌群產(chǎn)生影響。Kiarie等研究發(fā)現(xiàn)，斷奶仔豬食用經(jīng)酵母菌發(fā)酵的飼料，其腸道中腸桿菌的數(shù)量減少，回腸中細(xì)菌種類增多。益生菌產(chǎn)生的有機(jī)酸對(duì)仔豬腸道中大腸桿菌與沙門氏菌繁殖有抑制作用；發(fā)酵產(chǎn)生的抗菌素能抑制細(xì)菌繁殖。可見，經(jīng)微生物發(fā)酵的飼料可調(diào)節(jié)豬腸道微生態(tài)平衡，進(jìn)而對(duì)豬腸道傳染病有所預(yù)防。

四、試驗(yàn)方法與結(jié)果

試驗(yàn)選取60頭杜洛克、長(zhǎng)白、大白育肥豬，體重在28～30千克，隨機(jī)分為3組，其中試驗(yàn)組飼喂微生物活菌發(fā)酵飼料，對(duì)照組飼喂全價(jià)顆粒豬飼料。飼喂試驗(yàn)共進(jìn)行20周。本次研究選用微生物活菌發(fā)酵飼料，生產(chǎn)工藝為先需氧發(fā)酵、后厭氧發(fā)酵，在制備過程中采取如下方法：取酵母菌凍干粉、芽孢桿菌凍干粉、乳酸桿菌凍干粉、豬用復(fù)合酶、紅糖、水，按照0.3∶0.3∶0.4∶1∶20∶280的比例混合，得到多菌種混合液；取血粉、玉米、豆粕，按照1∶19∶52的比例混合，得到混合料，將多菌種混合液與混合料按質(zhì)量比3.1∶10混合，處于25～38℃環(huán)境下發(fā)酵4～5天。取豬用復(fù)合酶、植酸酶、果寡糖、育肥豬用多礦、蛋氨酸、氯化膽堿、賴氨酸、食鹽、育肥豬用多維、飼料級(jí)磷酸氫鈣、飼料級(jí)碳酸鈣石灰粉，按照數(shù)1∶1∶1∶2∶2∶3∶12∶18∶20∶24∶36的比例混合，得到飼料添加劑。

生豬轉(zhuǎn)移到圈舍前3天進(jìn)行清洗和消毒，然后整體飼喂，每天定時(shí)提供4次相同的飼料，讓生豬自由采食并提供清潔水，同時(shí)每天對(duì)圈舍打掃2次，定時(shí)觀察生豬狀態(tài)，飼喂試驗(yàn)結(jié)束后選擇5頭體重相近、未出現(xiàn)消化道疾病的育肥豬，取出完整腸道使用乙醇（75%）清洗，取2厘米等長(zhǎng)的豬腸道共7段，其中包括1段盲腸、2段十二指腸、4段小腸，然后截取各段豬腸道1厘米，利用無菌手術(shù)刀拋開內(nèi)容物，放在100毫升的生理鹽水中均勻攪拌，之后分離培養(yǎng)腸道相關(guān)菌群。

分析微生物活菌發(fā)酵飼料對(duì)芽孢菌在育肥豬腸道各區(qū)段分布的影響發(fā)現(xiàn)，3種飼料飼喂的育肥豬腸道內(nèi)芽孢菌活性菌落總數(shù)分布趨勢(shì)如下：十二指腸內(nèi)數(shù)量最少，進(jìn)入小腸后數(shù)量逐漸增多，小腸3段到盲腸處數(shù)量開始下降，但盲腸處活性菌落總數(shù)仍高于十二指腸，因此，芽孢菌的最佳定殖區(qū)段為小腸3段。

綜上所述，微生物發(fā)酵飼料可以改變飼料成分與營(yíng)養(yǎng)特性。有益菌不僅可以改變飼料適口性和營(yíng)養(yǎng)成分，還可與腸道黏膜直接作用，刺激宿主免疫細(xì)胞分泌免疫球蛋白，激活免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)動(dòng)物免疫力。隨著規(guī)模化養(yǎng)殖的發(fā)展，微生物發(fā)酵飼料作為一種新型綠色飼料，對(duì)我國(guó)生豬產(chǎn)業(yè)隊(duì)伍進(jìn)一步擴(kuò)大具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。