發(fā)酵飼料在蛋雞生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

肖 霞，楊義東，侯福銀，朱文軍，楊智青*，薛松磊

（ 1. 江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所 鹽城市畜牧養(yǎng)殖裝備工程技術(shù)研究中心，江蘇 鹽城 224002 ；2. 射陽(yáng)縣動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，江蘇 鹽城 224051 ； 3. 鹽城眾合昇生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司，江蘇 鹽城 224599 ）

在商業(yè)化家禽生產(chǎn)中，飼料成本是關(guān)鍵的經(jīng)濟(jì)因素，占總生產(chǎn)成本的70%[1]。由于傳統(tǒng)飼料的短缺和飼料價(jià)格的快速上漲，家禽養(yǎng)殖中可采用非常規(guī)的飼料原料降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益[2]。玉米、豆粕、菜籽粕等飼料原料中含有大量抗?fàn)I養(yǎng)因子（anti-nutritional factors，ANF），如大豆抗原蛋白、胰蛋白酶抑制劑、寡糖、非淀粉多糖和植酸等，這些成分可能會(huì)抑制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收。

發(fā)酵是通過(guò)降低粗纖維含量[3]、增加粗蛋白質(zhì)含量[4]以及降解ANF[5]等方式，提高飼料成分營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的有效方法。發(fā)酵能夠產(chǎn)生大量有機(jī)酸和各種生物活性物質(zhì)，可促進(jìn)有益微生物的生長(zhǎng)，抑制腸道內(nèi)有害細(xì)菌的定殖[3,6]。此外，對(duì)非常規(guī)飼料進(jìn)行發(fā)酵還能夠擴(kuò)大飼料原料來(lái)源。近年來(lái)，發(fā)酵飼料已廣泛應(yīng)用于豬生產(chǎn)養(yǎng)殖中[7]。在家禽生產(chǎn)中，發(fā)酵飼料對(duì)蛋雞的生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)和腸道功能等方面也存在積極作用[8-10]。本文對(duì)發(fā)酵飼料的特性、發(fā)酵方式和菌種及發(fā)酵飼料在蛋雞生產(chǎn)中的應(yīng)用效果進(jìn)行綜述，以期為發(fā)酵飼料的開(kāi)發(fā)及其在蛋雞生產(chǎn)中的進(jìn)一步應(yīng)用提供參考。

1 飼料發(fā)酵方式和菌種

目前，飼料發(fā)酵的方法主要包括固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵。固態(tài)發(fā)酵法涉及固體基質(zhì)，如谷物、大米、米糠和麥麩等[2]，常用于發(fā)酵干飼料的生產(chǎn)。由于水分含量低，固態(tài)發(fā)酵法只能使用限量的微生物進(jìn)行，主要包括釀酒酵母和黑曲霉等真菌以及乳酸桿菌等細(xì)菌[11]。與固態(tài)發(fā)酵法不同，液態(tài)發(fā)酵法需要自由流動(dòng)的液體基質(zhì)，如肉湯介質(zhì)、糖蜜、乳清和濕酒糟[12]。大多數(shù)情況下，液態(tài)發(fā)酵技術(shù)用于生產(chǎn)發(fā)酵液態(tài)飼料，其中配合飼料與食品工業(yè)的水或液體副產(chǎn)品按1∶1.5～1∶4 的比例混合，發(fā)酵足夠長(zhǎng)的時(shí)間以達(dá)到穩(wěn)態(tài)條件[13]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)家禽發(fā)酵飼料的研究主要集中于固態(tài)發(fā)酵飼料，兩種發(fā)酵方法的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵的優(yōu)缺點(diǎn)Tab.1 Advantages and disadvantages of liquid and solid fermentation

發(fā)酵飼料生產(chǎn)的關(guān)鍵是選擇合適的菌種。常見(jiàn)發(fā)酵菌種及作用效果見(jiàn)表2。通常情況下，不同種類的發(fā)酵菌種會(huì)產(chǎn)生不同的發(fā)酵產(chǎn)物，并通過(guò)不同途徑提高飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和利用率，改善家禽生產(chǎn)性能，增強(qiáng)機(jī)體免疫力等。飼料經(jīng)發(fā)酵可產(chǎn)生豐富的功能性物質(zhì)，提高飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，促進(jìn)家禽對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，從而改善生產(chǎn)性能。目前，發(fā)酵飼料選用的菌株大多為植物乳桿菌、枯草芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌和黑曲霉。

表2 常見(jiàn)發(fā)酵菌種及作用效果Tab.2 Common fermentation strains and their effects

2 發(fā)酵飼料的特性

2.1 降解飼料抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

植物性飼料原料中含有多種ANF，包括單寧、植酸、非淀粉多糖（non-starch polysaccharides，NSP）、凝集素和酶抑制劑（如胰蛋白酶、糜蛋白酶和α-淀粉酶抑制劑）等。這些物質(zhì)可通過(guò)干擾礦物生物利用度、蛋白質(zhì)和碳水化合物的消化率，從而降低飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。發(fā)酵可將飼料中的ANF和大分子蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子化合物、肽或游離氨基酸，提高飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[25]。李瑩等[26]研究表明，與未發(fā)酵豆粕相比，發(fā)酵豆粕中的營(yíng)養(yǎng)成分，如粗蛋白質(zhì)、酸溶蛋白、必需氨基酸和非必需氨基酸的含量均有不同程度的升高，ANF如大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制劑等的平均含量均大幅度地降低。Salima 等[27]用絲狀真菌固態(tài)發(fā)酵橄欖油工業(yè)生產(chǎn)的橄欖餅，結(jié)果表明，發(fā)酵可使橄欖餅的蛋白質(zhì)含量提高94%，使總酚、總黃酮和總縮合單寧含量分別降低43%、70%和42%，有效降解ANF，提高橄欖餅的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。以上結(jié)果表明，發(fā)酵可降解常規(guī)和非常規(guī)飼料原料中的ANF，提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

2.2 分解有機(jī)化合物，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收

在微生物的作用下，飼料中復(fù)雜的大分子有機(jī)化合物降解為易被動(dòng)物吸收利用的小分子物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)豐富的菌體蛋白和各種代謝產(chǎn)物[28]。發(fā)酵產(chǎn)生的NSP 水解酶可以降低小腸內(nèi)消化內(nèi)容物的黏度，提高消化酶活性，進(jìn)而提高飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率。Niu 等[29]研究表明，日糧中添加不同水平的發(fā)酵銀杏葉，可通過(guò)提高肉雞胰腺、空腸和回腸中淀粉酶和胰蛋白酶活性以及回腸中脂肪酶活性，從而提高粗脂肪的表觀利用率。孫顥軒等[30]將基礎(chǔ)日糧中的植物性原料部分用植物乳桿菌和枯草芽孢桿菌進(jìn)行發(fā)酵，并用發(fā)酵后的飼料替代基礎(chǔ)飼糧中的植物性原料部分飼喂肉雞。結(jié)果表明，用15%發(fā)酵飼料替代飼料原料可顯著提高19～21日齡肉雞對(duì)干物質(zhì)和能量的利用率。劉澤等[31]研究發(fā)現(xiàn)，用復(fù)合益生菌發(fā)酵全價(jià)料飼喂Z型鴨可顯著提高粗蛋白和淀粉的表觀消化率，并在一定程度上提高鈣和磷的表觀消化率。上述研究表明，發(fā)酵飼料可提高家禽對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收率。

2.3 調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡，提高機(jī)體免疫力

動(dòng)物的腸道菌群對(duì)動(dòng)物的健康狀況和生產(chǎn)性能起到至關(guān)重要的作用，影響腸道的生理、發(fā)育、營(yíng)養(yǎng)和免疫功能。以發(fā)酵飼料的形式攝入益生菌，可抑制病原體定植，誘導(dǎo)抗菌肽產(chǎn)生和黏液分泌，提高免疫球蛋白A（IgA）含量，下調(diào)T輔助性17和促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-17F（IL-17F）、白細(xì)胞介素-23（IL-23），上調(diào)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞產(chǎn)生，從而提高腸道屏障完整性和腸道免疫力，維持腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)[32]。研究表明，發(fā)酵飼料可抑制大腸桿菌、腸球菌等有害菌群，增加雙歧桿菌、乳酸桿菌、阿克曼菌等有益菌群，從而改善腸道功能[33]。林標(biāo)聲等[34]發(fā)現(xiàn)，肉雞日糧中添加5.0%菌酶協(xié)同發(fā)酵飼料，可提高腸道乳桿菌屬、克里斯滕森菌科R-7 群、另支菌屬等有益菌屬的相對(duì)豐度，降低腸球菌屬、大腸桿菌-志賀菌群、罕見(jiàn)小球菌屬等病原菌屬的相對(duì)豐度，改善肉雞腸道健康，維持腸道微生態(tài)平衡。因此，發(fā)酵飼料在調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡、改善腸道功能、提高機(jī)體免疫力等方面具有巨大的潛力。

3 發(fā)酵飼料在蛋雞生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 發(fā)酵飼料對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能的影響

在微生物的作用下，飼料經(jīng)過(guò)發(fā)酵，其中的大分子化合物被降解并產(chǎn)生大量的維生素、有機(jī)酸、肽、氨基酸和酶等有益物質(zhì)，這些物質(zhì)可促進(jìn)蛋雞對(duì)微量元素和礦物質(zhì)的吸收，提高飼料利用率，減少飼料浪費(fèi)，同時(shí)減少糞便中有害氣體的排放量，改善了蛋雞舍的環(huán)境衛(wèi)生，最終使蛋雞保持較高的生產(chǎn)性能[28,35-36]。Lü等[37]在22 周齡蛋雞日糧中分別添加比例均為6%的丁酸梭菌、卷曲乳桿菌和唾液乳桿菌發(fā)酵飼料，結(jié)果表明，發(fā)酵后產(chǎn)生的有機(jī)酸可顯著降低飼料的pH值；發(fā)酵飼料中的β-葡聚糖水平顯著降低6.81%，植酸和胰蛋白酶抑制劑含量也低于對(duì)照組，這有利于提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率；唾液乳桿菌發(fā)酵飼料組蛋雞的料蛋比顯著降低了7.05%，產(chǎn)蛋率提高了1.5%。正旭城等[38]將不同比例（2.0%、2.5%和3.0%）的發(fā)酵飼料加入580日齡海蘭褐蛋雞日糧中，發(fā)現(xiàn)添加2.5%發(fā)酵飼料可將蛋雞產(chǎn)蛋率顯著提高4.44%；同時(shí)使蛋雞糞便中粗脂肪、粗蛋白、鈣和磷的排泄量分別減少了30.96%、24.83%、24.04%和12.36%，提高了養(yǎng)分的利用率。王雅敏等[39]研究表明，蛋雞日糧中添加6%的發(fā)酵飼料可使雞的產(chǎn)蛋率和平均蛋重分別提高2.65%和0.43 g。以上研究表明，發(fā)酵飼料可通過(guò)降解ANF改善飼料的營(yíng)養(yǎng)特性，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率，從而提高蛋雞的生產(chǎn)性能。

3.2 發(fā)酵飼料對(duì)蛋雞蛋品質(zhì)的影響

雞蛋的蛋品質(zhì)既影響雞蛋生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)盈利能力，也影響孵化率。目前，已有研究表明，發(fā)酵飼料可有效提高雞蛋的蛋白高度和哈夫單位，加深蛋黃顏色等。Guo等[40]采用枯草芽孢桿菌和釀酒酵母對(duì)玉米、豆粕和麥麩進(jìn)行發(fā)酵制備發(fā)酵飼料，并以20%的比例加入80 周齡海蘭褐蛋雞的日糧中，發(fā)現(xiàn)蛋白高度和哈夫單位分別顯著提高了10.42%和9.87%，蛋黃顏色顯著變深，蛋黃重量也有提高的趨勢(shì)。Choi等[9]和易春霞等[41]也得到了相似的結(jié)果。發(fā)酵飼料提高了雞蛋的蛋白高度和哈夫單位，可能是由于腸道完整性的改善和腸道菌群組成的改變促進(jìn)了蛋白質(zhì)的吸收。王雅敏等[39]研究表明，日糧中添加發(fā)酵飼料可顯著改善蛋黃顏色，降低蛋黃中甘油三酯和膽固醇含量。有研究表明，發(fā)酵飼料可提高蛋黃顏色等級(jí)，可能是因?yàn)榘l(fā)酵過(guò)程中，光合細(xì)菌可產(chǎn)生大量的類胡蘿卜素和番茄紅素，蛋雞將色素吸收后轉(zhuǎn)化并沉積在蛋黃中，從而改善蛋黃顏色[10]。以上研究均表明，發(fā)酵飼料可在一定程度上提高雞蛋蛋白高度、哈夫單位以及深化蛋黃顏色，改善蛋品質(zhì)。

3.3 發(fā)酵飼料對(duì)蛋雞腸道健康的影響

腸道的健康功能對(duì)蛋雞的生長(zhǎng)性能和健康至關(guān)重要。完整的腸道形態(tài)更利于蛋雞對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。發(fā)酵飼料可顯著提高絨毛高度，增加絨隱比，提高蛋雞對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收率[8]。郭麗娟[18]在蛋雞基礎(chǔ)日糧中添加6%復(fù)合菌粉發(fā)酵飼料，結(jié)果顯示，發(fā)酵飼料可增加十二指腸和空腸絨毛高度和絨隱比，擴(kuò)大腸道絨毛與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的接觸面積，提高蛋雞對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力。Lü 等[37]研究表明，在基礎(chǔ)日糧中添加卷曲乳桿菌和唾液乳桿菌發(fā)酵飼料可通過(guò)改善小腸吸收功能促進(jìn)腸道發(fā)育。飼喂發(fā)酵飼料的雞腸道形態(tài)改善通常與腸道中乳酸菌數(shù)量增加有關(guān)。乳酸菌可抑制彎曲桿菌等病原體，從而減少腸道黏膜上皮細(xì)胞的損傷。

完整的腸道屏障不僅是營(yíng)養(yǎng)吸收的基礎(chǔ)，也是降低外界病原微生物入侵的關(guān)鍵。物理屏障是腸道屏障的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；緊密連接蛋白如閉鎖蛋白（Occludin）、跨膜蛋白家族（Claudin1-25）、支架蛋白（ZO-1）等是腸道物理屏障的重要組成部分[42]。Guo 等[43]研究發(fā)現(xiàn)，在蛋雞基礎(chǔ)日糧中添加6%的復(fù)合益生菌發(fā)酵飼料可顯著上調(diào)空腸黏膜中OccludinmRNA的相對(duì)表達(dá)量，改善蛋雞腸道物理屏障功能。腸道化學(xué)屏障主要指上皮的黏液層，黏蛋白2（MUC2）是黏液層主要的一種黏蛋白，可在腸道受到刺激時(shí)形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而發(fā)揮屏障功能，維持腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)[44]。分泌型免疫球蛋白A（sIgA）作為免疫屏障的關(guān)鍵組成部分，可有效防止內(nèi)毒素和其他病原微生物損害腸上皮細(xì)胞，在保障腸道黏膜免疫和屏障功能方面發(fā)揮重要作用。Liu等[45]研究顯示，在京粉6號(hào)蛋雞日糧中添加6%或8%的發(fā)酵玉米-豆粕混合飼料均可顯著提高空腸中sIgA濃度，顯著上調(diào)空腸黏膜MUC2mRNA 相對(duì)表達(dá)量。因此，發(fā)酵飼料也可改善蛋雞腸道化學(xué)和免疫屏障功能。以上結(jié)果表明，發(fā)酵飼料可提高腸道屏障相關(guān)基因表達(dá)，改善蛋雞腸道屏障功能。

大量研究表明，腸道菌群在將飼料成分轉(zhuǎn)化為活性代謝物方面發(fā)揮重要作用，從而直接或間接影響腸道屏障功能和營(yíng)養(yǎng)吸收[46-47]。飼喂發(fā)酵飼料有助于調(diào)節(jié)腸道細(xì)菌的組成，并通過(guò)防止腸道對(duì)病原體的過(guò)度炎癥反應(yīng)，維持腸道生態(tài)系統(tǒng)的健康[48]。Liu 等[45]采用含有芽孢桿菌、乳酸菌和釀酒酵母的益生菌凍干粉對(duì)基礎(chǔ)基質(zhì)（60%玉米、20%豆粕和20%麥麩）進(jìn)行發(fā)酵，并將發(fā)酵后的飼料分別按0、4%、6%和8%的比例加入蛋雞基礎(chǔ)日糧中。結(jié)果表明，發(fā)酵飼料添加量≥6%時(shí)，蛋雞盲腸微生物群結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生顯著變化，有益菌如Paraspertella、Butyricicoccus和Eryspilotrichaceae的豐度增加，盲腸微生態(tài)環(huán)境顯著改善。發(fā)酵飼料利于維持蛋雞健康的胃腸道生態(tài)系統(tǒng)可能與pH值低、乳酸菌數(shù)量多、乳酸和乙酸濃度高以及大腸桿菌數(shù)量少等關(guān)鍵特性有關(guān)。上述研究表明，飼喂發(fā)酵飼料可改善蛋雞腸道的形態(tài)和屏障功能，調(diào)節(jié)微生物群結(jié)構(gòu)，維持腸道生態(tài)系統(tǒng)平衡，提高機(jī)體免疫能力。

4 結(jié)論

發(fā)酵飼料在商業(yè)化蛋雞生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景和市場(chǎng)潛力，應(yīng)用發(fā)酵飼料可擴(kuò)大飼料原料來(lái)源，緩解“人畜爭(zhēng)糧”的矛盾，節(jié)約飼料成本。一方面，飼料發(fā)酵后可有效降低飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量，提高飼料原料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，改善蛋雞生產(chǎn)性能和蛋品質(zhì)；另一方面，發(fā)酵飼料可通過(guò)改善蛋雞腸道的形態(tài)和屏障功能，進(jìn)而改變微生物組成和提高微生物群落豐富度，改善腸道健康，從而減少蛋雞生產(chǎn)中抗生素的使用。

然而，發(fā)酵飼料在實(shí)際生產(chǎn)和使用過(guò)程中仍存在較多亟待解決的問(wèn)題：發(fā)酵劑的篩選和鑒定還存在空白，多菌種發(fā)酵過(guò)程中互作效應(yīng)難以控制；發(fā)酵工藝尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)參數(shù)仍需要優(yōu)化；發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不完善，適宜添加量不明確；發(fā)酵飼料飼喂動(dòng)物方式無(wú)標(biāo)準(zhǔn)指南；發(fā)酵飼料難以混合和儲(chǔ)存，不利于商業(yè)化推廣等。因此，今后對(duì)發(fā)酵飼料的研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)集中于發(fā)酵條件的優(yōu)化、發(fā)酵過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)控、規(guī)范化的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以及適宜添加量和改善飼喂方式等方面。