發(fā)酵飼料發(fā)酵品質(zhì)評(píng)定的研究進(jìn)展

李 龍，高林青，蔡鋒隆，張 偉，洪 亮，蒲 蕾，楊 華，張建斌

（1.天津農(nóng)學(xué)院動(dòng)物科學(xué)與動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院，天津市農(nóng)業(yè)動(dòng)物繁育與健康養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300384；2.長(zhǎng)治職業(yè)技術(shù)學(xué)院 動(dòng)物科學(xué)系，山西長(zhǎng)治 046000；3.天津市廣源畜禽養(yǎng)殖有限公司，天津 301800）

發(fā)酵飼料在近些年已發(fā)展為飼料行業(yè)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，其開發(fā)與利用成為飼料行業(yè)的研究熱點(diǎn)。發(fā)酵飼料指在人為控制下，把有益微生物接種在植物性農(nóng)副產(chǎn)品上，經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)酵，將飼料中原有的蛋白質(zhì)、脂肪等有機(jī)大分子分解成有機(jī)酸等小分子物質(zhì)，形成營養(yǎng)價(jià)值高、易消化吸收的飼料（萬里等，2021）。發(fā)酵飼料操作簡(jiǎn)單，成本低，無毒害，易保存，在動(dòng)物生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，但針對(duì)其質(zhì)量評(píng)定缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本研究對(duì)現(xiàn)有的檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行了介紹，以期建立一套簡(jiǎn)單、成本低的評(píng)估方法，適用于飼料行業(yè)，可促進(jìn)發(fā)酵飼料的開發(fā)與應(yīng)用。

1 發(fā)酵飼料的特點(diǎn)

1.1 發(fā)酵飼料的優(yōu)點(diǎn) 與原料相比，發(fā)酵飼料中含有較高的乳酸菌和較低的腸桿菌科細(xì)菌，有機(jī)酸的濃度較高，pH較低，這些特性使發(fā)酵飼料有益于動(dòng)物腸道健康。一項(xiàng)研究表明，發(fā)酵后有機(jī)酸增加，pH從5.5下降到4.2，大腸桿菌群、乳糖陰性腸桿菌、酵母菌霉菌的數(shù)量從6顯著下降至 3 lg CFU/g，乳酸菌從 7.5 增加到 8.2 lg CFU/g（Ranjitkar等，2016）。除了改善微生物指標(biāo)外，發(fā)酵也可以減少飼料中的霉菌毒素。研究發(fā)現(xiàn)，玉米粒經(jīng)發(fā)酵后玉米赤霉烯酮減少，這主要是參與發(fā)酵的細(xì)菌在霉菌毒素降解和生物轉(zhuǎn)化為無毒化合物中起關(guān)鍵作用（Yang等，2018）。除了這些主要抗菌特性外，發(fā)酵生成了大量有機(jī)酸、氨基酸、小肽、酶和菌體蛋白等代謝產(chǎn)物增加了飼料天然香味，改善了其適口性（Jin等，2019）。發(fā)酵飼料還可減少糞便中氮、磷和有害氣體的排放，減少環(huán)境污染。發(fā)酵飼料能讓非常規(guī)飼料得到再利用，降低飼料成本，使我國飼料資源短缺問題得到進(jìn)一步緩解（康懷艷，2019）。

1.2 發(fā)酵飼料的缺點(diǎn) 在發(fā)酵過程中，乳酸菌分泌的乳酸是 L-（+）-和 D-（-）異構(gòu)體的組合。D（一）乳酸不能被哺乳動(dòng)物代謝，會(huì)導(dǎo)致酸中毒，即酸堿平衡紊亂（康懷艷，2019）。在發(fā)酵過程中，受發(fā)酵過程中的溫度、水分、原料等因素的影響，有可能減少微生物活性，影響最后的發(fā)酵效果。由于菌種來源復(fù)雜，多種菌在一起使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)拮抗作用，不僅會(huì)影響菌種生長(zhǎng)，還會(huì)產(chǎn)生有害的代謝物質(zhì)損害機(jī)體健康。

2 發(fā)酵品質(zhì)評(píng)定指標(biāo)

2.1 化學(xué)指標(biāo) 基于發(fā)酵飼料的優(yōu)缺點(diǎn)，品質(zhì)評(píng)定的化學(xué)指標(biāo)有乳酸、物料pH、酶活性和乙酸、丙酸、丁酸等短鏈脂肪酸。飼料經(jīng)發(fā)酵后會(huì)產(chǎn)生大量乳酸，乳酸會(huì)使飼料中pH降低，一方面促進(jìn)了飼料發(fā)酵菌種本身的生長(zhǎng)；另一方面會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物腸道形成更酸性的環(huán)境，大部分的致病菌和霉菌對(duì)低pH的環(huán)境不耐受，其生長(zhǎng)和繁殖會(huì)受到很大限制，進(jìn)而提高了動(dòng)物抗病能力（劉曉飛，2021；Vadopalas等，2020），減少發(fā)酵飼料中的霉菌。益生菌發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生一些消化酶，提高飼料中小分子有機(jī)物質(zhì)含量，更容易被動(dòng)物消化利用（李旺 等，2020）。

短鏈脂肪酸對(duì)動(dòng)物腸道的生長(zhǎng)健康發(fā)揮至關(guān)重要的作用（薛永強(qiáng)等，2020）。首先，短鏈脂肪酸能增加腸道絨毛高度和隱窩深度，從而增加食物與腸道的接觸面積，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用（鄭卓林，2020）。其次，短鏈脂肪酸對(duì)腸道屏障有調(diào)控作用，主要包括四大屏障：機(jī)械屏障、生物屏障、化學(xué)屏障和免疫屏障。其調(diào)控動(dòng)物腸道的機(jī)械屏障是通過促進(jìn)腸道緊密連接蛋白Claudin、Occludin和ZOs等相關(guān)基因的表達(dá)（陳慧子等，2018；Wang等，2018），促進(jìn)腸黏膜細(xì)胞的增殖，降低腸道通透性，實(shí)現(xiàn)改善動(dòng)物腸道機(jī)械屏障的功能。短鏈脂肪酸通過促進(jìn)腸道中黏蛋白MUC相 關(guān) 基 因 的 表 達(dá)（Diao等，2019；Gaudier等，2009），減少腸道細(xì)胞的凋亡，提高腸道分泌的酶活性，加強(qiáng)腸道化學(xué)屏障（Bai等，2010）。對(duì)動(dòng)物腸道免疫屏障的調(diào)控，短鏈脂肪酸主要通過促進(jìn)動(dòng)物機(jī)體免疫器官的發(fā)育（鈕海華等，2010），提高免疫物質(zhì)的活性（Wang等，2018；Chen等，2018），增強(qiáng)抗氧化的能力（Xiong等，2018），抑制促炎細(xì)胞因子表達(dá)（Chen等，2018；Tong等，2016），進(jìn)而增強(qiáng)腸道免疫屏障的功能。短鏈脂肪酸能調(diào)控腸道生物屏障，短鏈脂肪酸能釋放H+來降低腸道pH，提高腸道內(nèi)有益菌的含量，降低有害菌的含量（Zhang等，2018）。

2.2 生物指標(biāo) 發(fā)酵飼料中存在大量益生菌，動(dòng)物采食后，益生菌進(jìn)入動(dòng)物腸道能在腸道黏膜上定植，進(jìn)而減少有害菌與腸道的結(jié)合，降低有害菌對(duì)機(jī)體的致病力，改善胃腸道的消化功能。霉菌在飼料中大量繁殖可以降低飼料營養(yǎng)價(jià)值，有研究發(fā)現(xiàn)，保存96 d的發(fā)霉玉米中脂肪、胡蘿卜素、維生素E含量均有減少（Bartov，1983）。飼料中的霉菌還能降低飼料適口性，其代謝毒素會(huì)直接危害動(dòng)物健康，在仔豬日糧中添加0.28 mg/kg黃曲霉毒素B1可降低仔豬的平均日采食量和平均日增重（Pu等，2021）。玉米赤霉烯酮常導(dǎo)致動(dòng)物繁殖功能障礙，有研究報(bào)道，當(dāng)妊娠母豬日糧中赤霉烯酮含量超過30 mg/kg會(huì)造成早期胚胎死亡（石青松，2016）。飼料中除了有益生菌和霉菌外還存在的一些致病菌，如大腸桿菌（K88、K99）、沙門氏菌等，這些致病菌平常不會(huì)危害到機(jī)體，但當(dāng)其達(dá)到一定數(shù)量后，不僅會(huì)造成動(dòng)物腹瀉，還會(huì)降低飼料利用率，甚至?xí)斐蓜?dòng)物死亡。引起幼齡動(dòng)物大腸桿菌病的產(chǎn)腸毒素大腸埃希菌（ETEC）主要攜帶菌毛 F4（k88）、F5（k99）、F6（987P）或F41，而斷奶后腹瀉的ETEC攜帶菌毛F4（k88）和 F18（Luppi等，2017）。因此，一般在生產(chǎn)中檢測(cè)發(fā)酵飼料中發(fā)酵種子、致病菌（大腸桿菌、沙門氏菌等）、霉菌（黃曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮、嘔吐霉素等）菌落數(shù)量和發(fā)酵飼料體外抑菌活性作為發(fā)酵品質(zhì)評(píng)定的生物指標(biāo)。

2.3 營養(yǎng)指標(biāo) 一般發(fā)酵飼料除了檢測(cè)一些常規(guī)指標(biāo)干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗灰分、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、鈣、磷、氨基酸，還會(huì)檢測(cè)可溶性糖、淀粉、酸溶性蛋白、銨態(tài)氮?？扇苄蕴鞘撬苄蕴妓衔?，包括單糖、二糖和低聚糖。部分替代淀粉不僅會(huì)降低瘤胃酸中毒的風(fēng)險(xiǎn)，而且還可以提高干物質(zhì)采食量、瘤胃液中丁酸濃度和乳脂肪產(chǎn)量等（Pu等，2021）。飼料發(fā)酵過程中，腐敗梭菌分解氨基酸、嘌呤、嘌啶、硝酸鹽、亞硝酸鹽產(chǎn)生銨態(tài)氮，銨態(tài)氮含量會(huì)直接影響發(fā)酵飼料飼用價(jià)值（黃俊等，2008）。通過酸溶蛋白含量來評(píng)價(jià)發(fā)酵飼料品質(zhì)，一是能反映飼料中蛋白質(zhì)抗?fàn)I養(yǎng)因子被水解的程度，二是在一定程度上反映肽含量的高低（亓秀曄等，2017），說明動(dòng)物生長(zhǎng)必需氨基酸含量的變化，故酸溶蛋白的含量是評(píng)判發(fā)酵飼料質(zhì)量好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。

3 發(fā)酵評(píng)定指標(biāo)在飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用

萬里等（2022）通過測(cè)定發(fā)酵飼料中氨態(tài)氮、可溶性糖、淀粉含量，pH以及3種霉菌毒素和微生物群落結(jié)構(gòu)變化來選擇最優(yōu)品質(zhì)的發(fā)酵飼料，以此達(dá)到確定最優(yōu)時(shí)發(fā)酵條件的目的，為了確定最佳的發(fā)酵時(shí)間，萬里等（2022）又測(cè)定了發(fā)酵飼料中常規(guī)營養(yǎng)成分含量、酶活性、霉菌毒素含量及有氧穩(wěn)定性。李巧云等（2013）通過討論溫度、pH、溶氧、接種量、接種比例和培養(yǎng)基對(duì)發(fā)酵飼料品質(zhì)的影響，以確定最優(yōu)的發(fā)酵條件。王洋等（2021）通過檢測(cè)發(fā)酵飼料中常規(guī)營養(yǎng)成分、pH、銨態(tài)氮/總氮、乳酸、丙酸、酸溶蛋白，判斷發(fā)酵飼料的好壞，結(jié)果顯示，產(chǎn)朊假絲酵母菌和植物乳桿菌按1：1添加可顯著提高全株構(gòu)樹發(fā)酵的品質(zhì)。楊潔等（2022）通過測(cè)定發(fā)酵油菜中中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、銨態(tài)氮/總氮、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸、pH確定了水分含量為50%～60%時(shí)發(fā)酵品質(zhì)較好。因此，在制作發(fā)酵飼料過程中選擇合適的品質(zhì)評(píng)定指標(biāo)能快速確定最佳的發(fā)酵工藝，達(dá)到事半功倍的效果。

吝常華等（2018）利用發(fā)酵飼料中常規(guī)營養(yǎng)成分、可溶性糖、總酸、pH判斷發(fā)酵品質(zhì)，優(yōu)化發(fā)酵工藝，篩選出最優(yōu)的單菌發(fā)酵飼料，選用肉雞飼喂發(fā)酵飼料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，提高了其表觀消化能。王嘉豪等（2022）將發(fā)酵花生粕中常規(guī)營養(yǎng)成分、酸溶性蛋白、pH、有機(jī)酸等作為發(fā)酵品質(zhì)的評(píng)定參數(shù)，然后把篩選出最優(yōu)菌株發(fā)酵的花生粕飼喂給豬，其生長(zhǎng)性能得到提高，達(dá)到體外預(yù)消化的目的。劉俊陽等（2019）選用活菌數(shù)、β-葡聚糖、檸檬酸、多肽、乳酸作為發(fā)酵飼料品質(zhì)評(píng)定的指標(biāo)，優(yōu)化發(fā)酵工藝，將制備的固態(tài)發(fā)酵微生態(tài)發(fā)酵制劑飼喂?fàn)倥?，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其提高了犢牛機(jī)體的抗氧化能力。Zhu等（2017）將粗蛋白質(zhì)、酸溶性蛋白作為篩選發(fā)酵水分的評(píng)定指標(biāo)，制備的發(fā)酵料飼喂仔豬，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵豆粕可提高其生長(zhǎng)性能和免疫水平。Vadopalas等（2020）利用飼料酸度和菌落計(jì)數(shù)觀察發(fā)酵飼料的品質(zhì)，制備復(fù)合乳酸菌發(fā)酵飼料飼喂仔豬，結(jié)果顯示，發(fā)酵飼料可以改變豬腸道中的微生物分布變化，降低仔豬腹瀉率。魏越波（2020）通過不同條件下發(fā)酵飼料的酸溶蛋白/粗蛋白質(zhì)、pH、抑菌活性指標(biāo)，優(yōu)化發(fā)酵條件，將發(fā)酵飼料替代基礎(chǔ)日糧飼喂400日齡蛋雞，結(jié)果表明，飼喂蛋雞發(fā)酵飼料顯著提高生產(chǎn)效率（P＜0.05），改善了腸道健康。綜上所述，通過檢測(cè)發(fā)酵飼料中的化學(xué)指標(biāo)、生物指標(biāo)、營養(yǎng)指標(biāo)來判斷其發(fā)酵品質(zhì)，選出最佳的發(fā)酵工藝，將發(fā)酵飼料在動(dòng)物生產(chǎn)中應(yīng)用能達(dá)到較理想的效果。

4 展望

由于發(fā)酵目的的不同，評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇性較多，但也不能盲目選定幾個(gè)指標(biāo)對(duì)發(fā)酵品質(zhì)進(jìn)行評(píng)定，在考慮到發(fā)酵優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也要顧及其缺點(diǎn)，通過綜合分析發(fā)酵飼料優(yōu)缺點(diǎn)后篩選出的發(fā)酵菌種才具有參考價(jià)值。目前，關(guān)于發(fā)酵飼料發(fā)酵品質(zhì)評(píng)定的指標(biāo)不夠完善，還需要深入挖掘，制定行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，以利于對(duì)發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效管控，確保飼料行業(yè)健康長(zhǎng)久的發(fā)展。