黃 強，朱秋鳳，孫亞楠，高全利，岳隆耀，邵彩梅

（遼寧禾豐牧業(yè)股份有限公司，遼寧沈陽 110000）

隨著我國城市化進程的加快和城市規(guī)模的擴大，畜牧業(yè)發(fā)展所需的飼料資源和發(fā)展空間嚴(yán)重不足，畜牧業(yè)發(fā)展受到制約。2017年，全國年末生豬存欄量為43 325萬頭，出欄量為68 861萬頭，而生豬養(yǎng)殖是典型的耗糧型畜牧生產(chǎn)[1]，如何利用生物技術(shù)和飼料工藝手段來提高現(xiàn)有飼料資源的利用效率、開發(fā)新的飼料資源，以緩解飼料資源緊缺，是當(dāng)前我國畜牧業(yè)亟需解決的首要問題。生物發(fā)酵飼料可以通過有益微生物的自身代謝、降解或轉(zhuǎn)化飼料原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，產(chǎn)生更易被消化吸收且無殘留的飼料，大大提高飼料的營養(yǎng)價值及利用率，同時生物發(fā)酵飼料中的有益微生物具有調(diào)節(jié)動物腸道的微生物區(qū)系、增強免疫力和促生長等作用[2-4]。生物發(fā)酵飼料作為新型無抗飼料，還具有原料多樣化、無抗生素殘留、綠色環(huán)保和經(jīng)濟效益高等特點，是有效解決動物性食品安全問題的重要途徑。

1 生物發(fā)酵飼料的定義及分類

生物發(fā)酵飼料是指在可控條件下，利用一些有益微生物按照一定的發(fā)酵工藝流程將飼料（單一飼料或全價配合飼料）和輔料混合發(fā)酵，使得飼料中的部分蛋白質(zhì)、脂肪和多糖等大分子物質(zhì)被降解或轉(zhuǎn)化為可溶性多肽、有機酸和酶等小分子物質(zhì)，從而形成營養(yǎng)豐富、活菌含量高、適口性好的生物發(fā)酵飼料[5]。

生物發(fā)酵飼料根據(jù)微生物種類、設(shè)備工藝等設(shè)定不同分類。按微生物好氧程度差異可分為好氧性發(fā)酵飼料和厭氧性發(fā)酵飼料；按發(fā)酵劑種類差異可分為酶制劑發(fā)酵飼料、微生物制劑發(fā)酵飼料和菌酶協(xié)同發(fā)酵飼料；按發(fā)酵設(shè)備差異可分為密閉式發(fā)酵飼料、敞口式發(fā)酵飼料、淺盤式發(fā)酵飼料和深層式發(fā)酵飼料；按發(fā)酵產(chǎn)品類型差異可分為發(fā)酵原料、發(fā)酵全價配合飼料和發(fā)酵濃縮飼料；按發(fā)酵工藝差異可分為固體發(fā)酵飼料、液體發(fā)酵飼料和復(fù)合發(fā)酵飼料[6-7]。其中，復(fù)合發(fā)酵飼料是指飼料由液態(tài)發(fā)酵后，再經(jīng)固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)生的一種低pH、品質(zhì)更穩(wěn)定、抑菌效果更明顯、更易被動物采食、消化和吸收的飼料形式。

2 生物發(fā)酵飼料的作用機理

目前，生物發(fā)酵飼料的常用菌種是芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌和霉菌等4類[8-10]。其中，枯草芽孢桿菌對大豆中抗原蛋白具有較強的降解效果，乳酸菌產(chǎn)生的有機酸、細(xì)菌素等代謝產(chǎn)物能有效殺死飼料中的有害微生物（如大腸桿菌和沙門氏菌）和改善飼料的營養(yǎng)價值，酵母菌能降解大豆中的水蘇糖和棉子糖，霉菌能產(chǎn)生豐富的酶類，如植酸酶、淀粉酶、蛋白酶、果膠酶和纖維素酶等。

生物發(fā)酵飼料在發(fā)酵初期，以兼性好氧微生物（酵母菌）的生長代謝為主，并且快速消耗氧氣，產(chǎn)生少量乙醇和乳酸（圖1），同時飼料的pH下降到5.6以下，從而為兼性好氧微生物（芽孢桿菌）和厭氧微生物（乳酸菌）的生長繁殖提供了有利條件；隨著乳酸菌的生長代謝，乳酸產(chǎn)量不斷增加，飼料pH繼續(xù)下降，而酵母菌的生長代謝開始減弱（圖2），飼料中的一些抗?fàn)I養(yǎng)因子（如大豆抗原蛋白、胰蛋白酶抑制因子和非淀粉多糖等）被降解和轉(zhuǎn)化，一些大分子營養(yǎng)物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、脂肪和多糖等）不斷被分解，同時一些多肽、游離氨基酸、維生素和有機酸的產(chǎn)量不斷增加，飼料營養(yǎng)價值得到很大提高[11-13]。另外，發(fā)酵過程中產(chǎn)生的多種消化酶（如植酸酶、果膠酶和纖維素酶等）可以與機體內(nèi)的消化酶相互協(xié)同，進一步提高動物對飼料中蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物的消化吸收率[14]。發(fā)酵接近成熟期，飼料中乳酸菌占絕對主導(dǎo)，酵母菌和芽孢桿菌數(shù)量趨于穩(wěn)定，形成一個復(fù)雜而平衡的具備多種功能的微生態(tài)系統(tǒng)。發(fā)酵后所產(chǎn)生的一些乳酸、多糖類、芳香烴和醇類等物質(zhì)使得飼料具有多種香味、酸味和甜味，可以改善飼料的適口性，并能顯著增加動物的采食量[15-16]。此外，有益微生物在腸道內(nèi)生長繁殖，可以產(chǎn)生大量的生物活性物質(zhì)（如寡糖、活性肽和未知促生長因子等），對改善動物腸道的微生物區(qū)系、抑制病原菌的生長、促進動物的健康和延長動物的壽命等方面都起著重要作用[15, 17]。

圖1 生物發(fā)酵飼料菌種協(xié)同作用的示意圖 [13]

圖2 微生物發(fā)酵過程中有益微生物數(shù)量及體系pH變化[13]

生物發(fā)酵飼料可以選用雜糧、雜粕和農(nóng)副產(chǎn)品的下腳料等非常規(guī)飼料作為發(fā)酵底物，充分利用飼料資源，不僅能改善飼料原料的營養(yǎng)價值[13]，還能降低飼料成本并提高養(yǎng)殖效益[18]。生物發(fā)酵飼料還可以抑制腸道內(nèi)腐敗菌，減少氨氣、硫化氫、生物胺和吲哚等有害物質(zhì)的含量，從而降低糞臭污染、減少蚊蠅數(shù)量和改善養(yǎng)殖場及其周圍環(huán)境。

3 生物發(fā)酵飼料在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 生物發(fā)酵飼料在母豬上的應(yīng)用 在母豬日糧中添加生物發(fā)酵飼料可以改善母豬的繁殖性能，保證斷奶仔豬的健康生長。Wang等[11]試驗表明，在哺乳母豬日糧中用10%～15%的發(fā)酵豆粕替代豆粕，可以顯著增加哺乳母豬的營養(yǎng)物質(zhì)消化率，明顯提高血清中催乳素水平和抗氧化能力，且斷奶仔豬數(shù)和仔豬斷奶成活率分別提高26.17%～28.07%和10.28%～21.98%。趙會英等[19]研究證實，在母豬妊娠后期飼喂添加10%的生物發(fā)酵飼料可以使仔豬出生重提高0.31%、弱仔率降低1.85%、經(jīng)濟效益增加34.65元/頭。李志云等[20]用發(fā)酵全價配合飼料飼喂后備母豬和經(jīng)產(chǎn)母豬，發(fā)現(xiàn)后備母豬的胎平均產(chǎn)仔數(shù)和仔豬平均出生重分別增加10.71%和30.50%，而經(jīng)產(chǎn)母豬的平均發(fā)情率、胎平均產(chǎn)仔數(shù)和仔豬平均出生重分別增加6.7%、21.03%和28.41%。熊立寅等[21]研究也發(fā)現(xiàn)，在妊娠期和哺乳期的母豬日糧中全程添加5%～10%的生物發(fā)酵飼料能夠增加母豬采食量、改善母豬機體的免疫機能和促進生長激素的分泌，且初生窩活仔重、斷奶仔豬數(shù)、斷奶窩重和斷奶成活率分別提高18.20%～25.10%、19.65%～21.03%、34.86%～38.59% 和8.33%～10.62%。

3.2 生物發(fā)酵飼料在仔豬上的應(yīng)用 生物發(fā)酵飼料飼喂仔豬可以明顯促進飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收、提高仔豬的生長性能、降低腹瀉率和改善腸道健康。大量研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加發(fā)酵豆粕可以促進仔豬的腸道發(fā)育，顯著改善仔豬的生長性能和營養(yǎng)物質(zhì)的消化率，尤其是蛋白質(zhì)的消化率，其中以天冬氨酸和甘氨酸的表觀回腸消化率和標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率的升高更為顯著[22-24]。胡新旭等[25]研究發(fā)現(xiàn)，與對照組（含抗生素）相比，20%無抗發(fā)酵飼料組斷奶仔豬的平均日增重提高6.37%、耗料增重比降低5.54%和腹瀉率降低63.63%，同時糞便乳酸菌數(shù)量顯著增加、大腸桿菌數(shù)量顯著降低。李泳寧等[26]研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，斷奶仔豬日糧中添加1.0%的生物發(fā)酵飼料組的平均日增重、直腸中雙歧桿菌和乳酸桿菌的數(shù)量分別提高15.69%、11.83%和15.24%，腹瀉率、耗料增重比和直腸內(nèi)容物pH分別降低66.65%、12.89%和2.86%，而且對直腸中大腸桿菌的生長繁殖起到一定的抑制作用。

3.3 生物發(fā)酵飼料在生長育肥豬上的應(yīng)用 生長育肥期是豬只體重增長最快的階段，該階段的飼養(yǎng)成績直接關(guān)系到養(yǎng)殖者的經(jīng)濟效益，同時也與豬肉品質(zhì)和風(fēng)味息息相關(guān)。眾多研究證實，飼喂生物發(fā)酵飼料具有提高生長育肥豬的生長速度、促進飼料的消化吸收、增強機體的免疫功能和抗氧化能力、減少腹瀉、改善腸道健康以及提高豬肉品質(zhì)的效果。周紅妹[27]研究結(jié)果表明，用底物為全價配合飼料的發(fā)酵飼料飼喂育肥豬的效果更優(yōu)于底物為玉米豆粕飼料的發(fā)酵飼料，并且顯著提高育肥豬的平均日增重、降低飼養(yǎng)成本、提高機體抗氧化能力、降低細(xì)胞受損傷程度和增強機體免疫力。李志云等[20]研究發(fā)現(xiàn)，用發(fā)酵全價配合飼料飼喂中豬和大豬可以使其平均日增重分別提高23.66%和20.18%，耗料增重比分別下降6.43%和3.77%。周映華等[28]研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，20%無抗生物發(fā)酵飼料組的平均日增重和平均日采食量分別提高10.89%和5.86%，耗料增重降低4.38%，飼料中粗蛋白質(zhì)和粗纖維的表觀消化率分別提高4.66%和7.47%，同時顯著增加生長育肥階段中期和后期糞便中的乳酸菌數(shù)量，減少糞便中大腸桿菌和沙門氏菌數(shù)量。張娜娜等[29]研究結(jié)果表明，與對照組相比，日糧添加15%的發(fā)酵飼料桑粉能使豬平均日增重和肌內(nèi)脂肪含量分別提高2.51%和17.82%，平均背膘厚度和肌肉剪切力分別降低4.59%和9.86%，同時背最長肌的肌內(nèi)飽和脂肪酸含量顯著降低，而不飽和脂肪酸含量有升高的趨勢。肌內(nèi)脂肪是豬肉品質(zhì)評價的重要指標(biāo)之一，直接影響著豬肉品質(zhì)，包括嫩度、風(fēng)味和多汁性。生物發(fā)酵飼料正是通過提高豬背最長肌的肌內(nèi)脂肪含量，增加脂肪沉積，從而改善豬肉的風(fēng)味和嫩度。Ahmed等[30]研究還發(fā)現(xiàn)，生物發(fā)酵中草藥飼料可以通過增加背最長肌的瘦肉率和肌內(nèi)n-3多不飽和脂肪酸含量、降低膽固醇和過氧化脂質(zhì)含量，從而改善豬肉品質(zhì)，延長貨架期。另外，用生物發(fā)酵飼料飼喂生長育肥豬可以使豬群的排糞量顯著減少，圈舍氨氣味和蚊蠅數(shù)量也顯著減少，糞便松軟，豬只發(fā)病率尤其是腹瀉和呼吸道疾病明顯降低，養(yǎng)殖效益得到明顯提高[31]。

4 應(yīng)用生物發(fā)酵飼料的注意問題

目前，生物發(fā)酵飼料在市場上有很廣闊的發(fā)展空間，使用效果也已經(jīng)得到養(yǎng)殖者的廣泛認(rèn)可，但生物發(fā)酵飼料在實際生產(chǎn)和應(yīng)用中仍存在諸多問題，應(yīng)引起高度重視。

4.1 防止菌種之間發(fā)生拮抗 采用復(fù)合菌種和酶制劑協(xié)同發(fā)酵，可以有效提高發(fā)酵過程中微生物對飼料中大分子物質(zhì)的降解率，如采用非淀粉多糖酶（包括纖維素酶、甘露糖酶和果膠酶等）與糞腸球菌、枯草芽孢桿菌協(xié)同發(fā)酵，可以進一步降解飼料中的大分子蛋白質(zhì)和纖維，產(chǎn)生小分子肽和游離氨基酸，更有利于仔豬對氨基酸的消化利用，進而提高仔豬的生長性能和健康[19]。 但是不同菌種之間可能存在拮抗作用，例如使用干酪乳桿菌和米曲霉直接混合發(fā)酵豆粕時，干酪乳桿菌會抑制米曲霉對豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的降解作用[32]。

4.2 保證生物發(fā)酵飼料產(chǎn)品的活菌數(shù) 生物發(fā)酵飼料中的活菌質(zhì)量一般不穩(wěn)定，容易失活。因此，要求生物發(fā)酵飼料中必須含有一定量的活菌，才能在其被采食后成為腸道內(nèi)的優(yōu)勢菌群，抑制致病菌的生長繁殖。歐盟法律規(guī)定益生素類飼料添加劑中所含活菌數(shù)不得少于1010CFU/g，預(yù)混料中的活菌數(shù)不得少于108CFU/g，全價配合飼料中的活菌數(shù)不得少于106CFU/g[33]。

4.3 避免或慎重選擇與抗生素配合使用 由于生物發(fā)酵飼料中的有益微生物是活菌，而抗生素具有殺菌抑菌作用，因此，一般情況下二者不可同時使用。當(dāng)豬群處于患病等特殊情況下，可以允許先用抗生素類藥物進行保健治療，然后再飼喂生物發(fā)酵飼料，這樣飼料中的有益微生物可以大量存活，并能快速生長成為腸道內(nèi)的優(yōu)勢菌群，起到防病、治病和促生長的作用。

4.4 生物發(fā)酵飼料的儲存及飼喂配套技術(shù) 生物發(fā)酵飼料的使用效果易受儲存環(huán)境的影響，如在悶熱、潮濕環(huán)境條件下，生物發(fā)酵飼料易發(fā)生霉變，開袋飼料應(yīng)盡快用完，而在陰涼、干燥環(huán)境時，生物發(fā)酵飼料的放置時間可以適當(dāng)延長。同時，應(yīng)完善飼喂配套技術(shù)，如生物發(fā)酵飼料的真空包裝或?qū)Ｓ眠\輸設(shè)備、健全飼養(yǎng)管理制度、豬舍的消毒免疫以及干濕料槽的使用等技術(shù)措施。

4.5 生物發(fā)酵飼料使用的安全性問題 當(dāng)正常微生物區(qū)系平衡被打破后，有益菌微生物有可能在特定情況下變?yōu)椴≡⑸?。有研究者認(rèn)為，較多的乳酸菌菌株含有抗性基因，乳酸菌也可能含有抗生素抗性基因，它們大量進入動物體腸道中，直接接觸到腸道微生物群落，由此抗性基因可能水平轉(zhuǎn)移到腸道內(nèi)的病原體[34-35]。因此，使用生物發(fā)酵飼料應(yīng)充分考慮到動物安全、使用者安全、消費者安全和環(huán)境安全，發(fā)酵菌種要經(jīng)過嚴(yán)格的耐藥性和毒理學(xué)檢測，證明無害后才能廣泛推廣應(yīng)用，以免出現(xiàn)類似于抗生素添加劑的耐藥性和長期接觸而引起的慢性毒性與致癌性。

5 結(jié)論和展望

生物發(fā)酵飼料作為新型飼料資源和生態(tài)健康型產(chǎn)品，它兼具益生菌、有機酸、寡糖和酶等的生理功效，現(xiàn)已成為世界各國在無抗飼養(yǎng)應(yīng)用方面的研究熱點。未來，生物發(fā)酵飼料在緩解飼料資源緊缺、拓寬原料多樣化、降低養(yǎng)殖生產(chǎn)成本、保護環(huán)境和提高動物福利等方面仍會有更廣泛的應(yīng)用前景，是一種經(jīng)濟的抗生素替代品，具有很強的時代性和必然性，這勢必會推進我國養(yǎng)豬業(yè)規(guī)?；⒓s化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的進程，也會促進我國養(yǎng)豬業(yè)朝綠色、健康、環(huán)保的方向前進。