中藥渣發(fā)酵飼料制備工藝及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

宋洪寧 王風(fēng)青 馬艷芳 張 鑫 曾思恒 何 娟 劉超蘭

（1．四川輕化工大學(xué)生物工程學(xué)院，四川 宜賓 644000；2．山東泰山生力源集團(tuán)股份有限公司，山東 泰安 271000；3．固態(tài)發(fā)酵資源利用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 宜賓 644000；4．泰安市岱岳區(qū)畜牧獸醫(yī)事業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，山東 泰安271000；5．成都大學(xué)藥學(xué)院 國(guó)家新抗生素菌種保藏管理中心，四川 成都 610106）

中藥對(duì)特定疾病具有預(yù)防、治療或診斷作用[1]。2020年，全國(guó)中藥材種植面積達(dá)55 596.4 km2，藥食同源中藥種植占36 575.4 km2[2]。隨著中藥材產(chǎn)量增大，中藥渣的產(chǎn)量也隨加。目前，中藥材加工企業(yè)對(duì)中藥渣的處理多為堆放、掩埋、焚燒，資源化利用率低，對(duì)環(huán)境造成二次污染[3]。在特定培養(yǎng)基及條件下，微生物可以分泌不同代謝產(chǎn)物，如各類(lèi)蛋白酶、纖維素酶、果膠酶等。這些產(chǎn)物可以破壞中藥材植物細(xì)胞的完整性，提高細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞間有效成分的釋放，發(fā)生生物轉(zhuǎn)化，形成新的活性物質(zhì)，強(qiáng)化中藥性能[4]。中藥渣殘留中藥的部分營(yíng)養(yǎng)或是活性成分，經(jīng)特定工藝發(fā)酵后，具有一定的藥學(xué)功能，具有開(kāi)發(fā)為生物飼料或是飼料添加劑的潛力。因此，本文總結(jié)分析了中藥渣發(fā)酵菌株、發(fā)酵方式及工藝、發(fā)酵中藥渣營(yíng)養(yǎng)成分及功能成分及其對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能的影響，為中藥渣的飼料化應(yīng)用及研究提供參考。

1 中藥渣的發(fā)酵菌種及工藝

不同微生物生長(zhǎng)繁殖或是產(chǎn)生特定代謝產(chǎn)物所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)種類(lèi)及含量有差異。中藥渣中的殘留成分的種類(lèi)及含量會(huì)決定利用中藥渣生長(zhǎng)繁殖或是生物轉(zhuǎn)化的微生物種類(lèi)，從而在一定程度上決定了發(fā)酵工藝。目前，中藥渣發(fā)酵底物有單劑藥渣、復(fù)方藥渣。發(fā)酵菌株涉及枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌等細(xì)菌，酵母菌及各類(lèi)霉菌（黑曲霉、煙曲霉、綠色木霉等），還有用于雙向發(fā)酵的各類(lèi)真菌，發(fā)酵方式以固態(tài)發(fā)酵應(yīng)用較多。中藥渣發(fā)酵工藝見(jiàn)表1。

表1 中藥渣發(fā)酵工藝

2 發(fā)酵對(duì)中藥渣營(yíng)養(yǎng)成分及功能性成分的影響

微生物利用中藥渣中殘余的營(yíng)養(yǎng)源進(jìn)行發(fā)酵，可提高蛋白、多糖等活性成分水平，降低纖維素、脂肪等含量[18]。微生物發(fā)酵能夠改變中藥渣的性質(zhì)，增加保存期，改善適口性[19]。中藥渣中的重金屬及真菌毒素等有害成分含量符合國(guó)家飼料標(biāo)準(zhǔn)，可作為飼料添加劑在動(dòng)物生產(chǎn)中應(yīng)用。

2.1 發(fā)酵對(duì)中藥渣蛋白質(zhì)及氨基酸含量的影響

蛋白質(zhì)及氨基酸是生命體不可或缺的組成部分，幾乎參與了動(dòng)物的所有生命活動(dòng)，可作為動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。在日糧中添加不同種類(lèi)及水平的蛋白質(zhì)會(huì)對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)性能會(huì)造成不同程度的影響[20]。中藥渣經(jīng)微生物發(fā)酵后，可有效提高蛋白質(zhì)含量，從而提高飼用價(jià)值?？莶菅挎邨U菌發(fā)酵中藥藥渣后，粗蛋白質(zhì)含量提高了59.63%[21]。枯草芽孢桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母與黑曲霉混合固態(tài)發(fā)酵中藥渣，蛋白含量提高了47.3%[22]。利用靈芝對(duì)婦科千金片藥渣進(jìn)行雙向發(fā)酵后，蛋白質(zhì)和氨基酸含量均有所提高[23]。

2.2 發(fā)酵對(duì)中藥渣多糖含量的影響

植物多糖是由10個(gè)以上單糖通過(guò)糖苷鍵聚合而成的生物大分子。研究發(fā)現(xiàn)，植物多糖具有抗腫瘤、抗衰老、消炎、抗病毒、提高免疫力等作用，可以在動(dòng)物的疾病預(yù)防和治療中應(yīng)用[24]。中藥渣發(fā)酵能夠提高多糖含量，可在一定程度上強(qiáng)化中藥渣的功能，提高中藥渣的應(yīng)用價(jià)值。研究表明，枯草芽孢桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母與黑曲霉混合固態(tài)發(fā)酵中藥渣，多糖含量提高了47.3%[22]；婦科千金片藥渣經(jīng)靈芝雙向發(fā)酵后，多糖含量有所降低[23]。周勇等[25]以枯草芽孢桿菌、乳酸芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母菌為發(fā)酵劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，固態(tài)發(fā)酵復(fù)合中藥渣可有效提高多糖含量。

2.3 發(fā)酵對(duì)中藥渣纖維素含量的影響

粗纖維含量較高的飼料中可供動(dòng)物利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較少[26]。但適量的粗纖維能夠改善的動(dòng)物腸道健康[27]。因此，粗纖維含量是評(píng)價(jià)飼料質(zhì)量的指標(biāo)之一。粗纖維是中藥渣的主要組成部分，使用特定微生物發(fā)酵中藥渣可以有效降低纖維素含量，增加營(yíng)養(yǎng)成分的含量。韋票[28]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌發(fā)酵的中藥渣，中性洗滌纖維含量下降了45.87%，酸性洗滌纖維下降了51.76%，可以改善中藥渣的營(yíng)養(yǎng)成分。利用枯草芽孢桿菌發(fā)酵復(fù)方中藥藥渣，粗纖維素含量可降低37.50%[21]。婦科千金片藥渣經(jīng)靈芝雙向發(fā)酵后，木質(zhì)素含量降低[23]。

2.4 發(fā)酵對(duì)中藥渣其他中藥活性成分含量的影響

中藥渣經(jīng)發(fā)酵后，可以有效地釋放特定功能性成分，豐富中藥渣的功能性，在新藥研發(fā)領(lǐng)域具有很大的研究?jī)r(jià)值。黃芪藥渣經(jīng)棘孢木霉發(fā)酵，其活性成分黃芪甲苷的釋放量增加了4 倍，對(duì)動(dòng)物中的致病菌，如沙門(mén)氏桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等，具有較強(qiáng)的抑制作用[29]。Hsu等[30]在人參萃取殘?jiān)薪臃N靈芝，進(jìn)行雙向固態(tài)發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)殘?jiān)腥藚⒃碥誖g1、Rg3含量均增加，實(shí)現(xiàn)了人參皂苷的定向生物轉(zhuǎn)化。Wen等[4]將米曲霉接種于瓜蔞、厚樸、甘草及丹參的水提殘?jiān)?，進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵產(chǎn)物的化學(xué)成分及性質(zhì)發(fā)生了變化，提高了發(fā)酵殘?jiān)目寡趸钚?，具有廣譜抗菌活性。張艷聰?shù)萚31]研究發(fā)現(xiàn)，利用蟬擬青霉對(duì)甘草渣進(jìn)行雙向發(fā)酵可改變了甘草渣中總黃酮類(lèi)物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，增加了有效成分的提取率。

3 發(fā)酵中藥渣在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

發(fā)酵中藥渣中含有蛋白質(zhì)、多糖、纖維素、皂苷、各種酶等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及功能成分，還含有活性益生菌。發(fā)酵中藥渣在動(dòng)物養(yǎng)殖中應(yīng)用可有效改善動(dòng)物的生產(chǎn)性能，改善肉品質(zhì)。

3.1 發(fā)酵中藥渣在牛生產(chǎn)中的應(yīng)用

在牛日糧中添加發(fā)酵中藥渣可以有效提高機(jī)體免疫力，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化功能，提高牛的生長(zhǎng)性能。董彬廠(chǎng)等[32]研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加發(fā)酵中藥渣可以使肉牛增重20.8 kg、采食量增加0.73 kg；血液中總蛋白和白蛋白含量均顯著提高；顯著提高谷胱甘肽過(guò)氧化物歧化酶活性及免疫球蛋白G 含量。研究發(fā)現(xiàn)，在犢牛日糧中添加一定量發(fā)酵中藥渣，可提高犢牛的生長(zhǎng)速度，提高日增重和飼料報(bào)酬，提高血清球蛋白水平，降低谷丙轉(zhuǎn)氨酶水平，增加過(guò)氧化物歧化酶活性[33]。研究發(fā)現(xiàn)，飼喂雜交奶牛中藥渣及等量精料后，可顯著提高奶牛的產(chǎn)奶量[34]。

3.2 發(fā)酵中藥渣在羊生產(chǎn)中的應(yīng)用

發(fā)酵中藥渣能夠改善適口性，提高羊的采食量與免疫力，降低發(fā)病率，提高生產(chǎn)性能。張志紅等[19]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵中藥渣飼喂湖羊公羊，羊平均日增重增加了6.4%，顯著提高了羊血清中生長(zhǎng)激素、免疫球蛋白含量。研究發(fā)現(xiàn)，在4 月齡波爾山羊日糧中添加發(fā)酵中藥渣，可降低山羊發(fā)病率，提高山羊采食量及經(jīng)濟(jì)效益[35]。日糧中添加益菌肽發(fā)酵中藥渣，飼喂近3 月齡斷奶的陶寒一代肉雜羊，顯著提高了肉雜羊的平均日采食量[36]。研究發(fā)現(xiàn)，在山羊日糧中添加枸杞枝條發(fā)酵飼料，可明顯增加山羊的平均采食量、平均日增重以及山羊腸道中功能性微生物的相對(duì)豐度，促進(jìn)山羊?qū)︼暭Z中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，對(duì)羊肉品質(zhì)無(wú)不良影響[37]。

3.3 發(fā)酵中藥渣在雞生產(chǎn)中的應(yīng)用

發(fā)酵中藥渣在不同品種雞養(yǎng)殖中的應(yīng)用見(jiàn)表2。

表2 發(fā)酵中藥渣在不同品種雞養(yǎng)殖中的應(yīng)用

雞消化道較短，飼料利用率較低，可為腸道中微生物的生長(zhǎng)提供有效的營(yíng)養(yǎng)成分，增加致病菌增殖的可能性。微生物發(fā)酵后的中藥渣，充分降解了中藥渣的營(yíng)養(yǎng)成分利用動(dòng)物消化吸收，增加了飼料的利用率及腸道益生菌數(shù)量，更有利于動(dòng)物生長(zhǎng)繁殖。發(fā)酵中藥渣（黃芪、黨參、黃芪、皇竹草、金蓮花、人參莖葉等）飼喂天露黑雞、文昌母雞、青腳麻雞、鐵腳麻雞、黃羽肉仔雞等，可以減少雞干細(xì)胞損傷，增加雞抗氧化及抗病能力，提高雞的免疫力及成活率，顯著增加了雞平均日采食量與平均日增重，改善雞的屠宰性能與肉品質(zhì)。

3.4 發(fā)酵中藥渣在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

發(fā)酵中藥渣在豬養(yǎng)殖中的應(yīng)用涉及不同生長(zhǎng)階段的母豬、仔豬、斷奶豬、育肥豬。原料中藥渣的種類(lèi)包括黃芪、當(dāng)歸、熟地黃、白芍、江蘺渣、絞股藍(lán)、地骨皮、杜仲、甘草、人參、麥冬、茯苓、黨參、板藍(lán)根、紫錐菊、五味子、女貞子、山楂、頭翁、黃連、黃柏、秦皮、蒼術(shù)、白術(shù)、石榴皮、茯苓、決明子、枸杞子、桑葚等。日糧中添加發(fā)酵中藥渣可以顯著提高豬采食量，降低料重比，提高妊娠母豬繁殖性能，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力，提高豬肉品質(zhì)。日糧中添加中藥渣可以有效改善豬腸道菌群，提高飼料利用率，降低糞污排泄量[44]，降低豬養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境的影響。侯海鋒等[45]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵中藥渣在調(diào)節(jié)斷奶仔豬血脂濃度方面可發(fā)揮一定的作用，同時(shí)可提高斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能、抗氧化能力和免疫力，效果優(yōu)于抗生素。發(fā)酵中藥渣在不同階段豬養(yǎng)殖中的應(yīng)用見(jiàn)表3。

4 結(jié)論

中藥渣中殘余的功能性活性成分具有一定的藥用價(jià)值。微生物發(fā)酵中藥渣可有效釋放中藥渣中的營(yíng)養(yǎng)成分，形成新的功能性成分。發(fā)酵中藥渣可以增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體免疫力，預(yù)防疾病，改善肉品質(zhì)。目前，發(fā)酵中藥渣在動(dòng)物養(yǎng)殖中的應(yīng)用涉及牛、羊、雞、鴨、兔、豬、驢、水產(chǎn)等，但在豬養(yǎng)殖中的研究較多，在反芻動(dòng)物及家禽的應(yīng)用研究較少，需要進(jìn)一步探索。不同中藥渣的發(fā)酵產(chǎn)物具有的功效也有所不同，未來(lái)還需要研究其在不同動(dòng)物中的應(yīng)用效果。