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)科學研究所 鹽城市畜牧養(yǎng)殖裝備工程技術研究中心，江蘇 鹽城 224002 ；2. 射陽縣動物疫病預防控制中心，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，飼料成本是關鍵的經(jīng)濟因素，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)濟效益[2]。玉米、豆粕、菜籽粕等飼料原料中含有大量抗營養(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，這些成分可能會抑制營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收。

發(fā)酵是通過降低粗纖維含量[3]、增加粗蛋白質(zhì)含量[4]以及降解ANF[5]等方式，提高飼料成分營養(yǎng)價值的有效方法。發(fā)酵能夠產(chǎn)生大量有機酸和各種生物活性物質(zhì)，可促進有益微生物的生長，抑制腸道內(nèi)有害細菌的定殖[3,6]。此外，對非常規(guī)飼料進行發(fā)酵還能夠擴大飼料原料來源。近年來，發(fā)酵飼料已廣泛應用于豬生產(chǎn)養(yǎng)殖中[7]。在家禽生產(chǎn)中，發(fā)酵飼料對蛋雞的生產(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)中的應用效果進行綜述，以期為發(fā)酵飼料的開發(fā)及其在蛋雞生產(chǎn)中的進一步應用提供參考。

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行，主要包括釀酒酵母和黑曲霉等真菌以及乳酸桿菌等細菌[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)酵足夠長的時間以達到穩(wěn)態(tài)條件[13]。目前，國內(nèi)外對家禽發(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)缺點見表1。

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

發(fā)酵飼料生產(chǎn)的關鍵是選擇合適的菌種。常見發(fā)酵菌種及作用效果見表2。通常情況下，不同種類的發(fā)酵菌種會產(chǎn)生不同的發(fā)酵產(chǎn)物，并通過不同途徑提高飼料營養(yǎng)價值和利用率，改善家禽生產(chǎn)性能，增強機體免疫力等。飼料經(jīng)發(fā)酵可產(chǎn)生豐富的功能性物質(zhì)，提高飼料營養(yǎng)價值，促進家禽對營養(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 降解飼料抗營養(yǎng)因子，提高飼料營養(yǎng)價值

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，從而降低飼料的營養(yǎng)價值。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，提高飼料營養(yǎng)價值[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，提高橄欖餅的營養(yǎng)價值。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，提高飼料的營養(yǎng)價值。

2.2 分解有機化合物，促進營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收

在微生物的作用下，飼料中復雜的大分子有機化合物降解為易被動物吸收利用的小分子物質(zhì)，同時產(chǎn)生營養(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，進而提高飼料營養(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行發(fā)酵，并用發(fā)酵后的飼料替代基礎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日齡肉雞對干物質(zhì)和能量的利用率。劉澤等[31]研究發(fā)現(xiàn)，用復合益生菌發(fā)酵全價料飼喂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營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收率。

2.3 調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡，提高機體免疫力

動物的腸道菌群對動物的健康狀況和生產(chǎn)性能起到至關重要的作用，影響腸道的生理、發(fā)育、營養(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和促炎細胞因子白細胞介素-17F（IL-17F）、白細胞介素-23（IL-23），上調(diào)調(diào)節(jié)性T細胞產(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豐度，降低腸球菌屬、大腸桿菌-志賀菌群、罕見小球菌屬等病原菌屬的相對豐度，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)中的應用

3.1 發(fā)酵飼料對蛋雞生產(chǎn)性能的影響

在微生物的作用下，飼料經(jīng)過發(fā)酵，其中的大分子化合物被降解并產(chǎn)生大量的維生素、有機酸、肽、氨基酸和酶等有益物質(zhì)，這些物質(zhì)可促進蛋雞對微量元素和礦物質(zhì)的吸收，提高飼料利用率，減少飼料浪費，同時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照組，這有利于提高營養(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)酵飼料可通過降解ANF改善飼料的營養(yǎng)特性，提高營養(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玉米、豆粕和麥麩進行發(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。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，可能是因為發(fā)酵過程中，光合細菌可產(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)酵飼料對蛋雞腸道健康的影響

腸道的健康功能對蛋雞的生長性能和健康至關重要。完整的腸道形態(tài)更利于蛋雞對營養(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，提高蛋雞對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收率[8]。郭麗娟[18]在蛋雞基礎日糧中添加6%復合菌粉發(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，擴大腸道絨毛與營養(yǎng)物質(zhì)的接觸面積，提高蛋雞對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力。Lü 等[37]研究表明，在基礎日糧中添加卷曲乳桿菌和唾液乳桿菌發(fā)酵飼料可通過改善小腸吸收功能促進腸道發(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。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胞的損傷。

完整的腸道屏障不僅是營養(yǎng)吸收的基礎，也是降低外界病原微生物入侵的關鍵。物理屏障是腸道屏障的結(jié)構基礎；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)，在蛋雞基礎日糧中添加6%的復合益生菌發(fā)酵飼料可顯著上調(diào)空腸黏膜中OccludinmRNA的相對表達量，改善蛋雞腸道物理屏障功能。腸道化學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形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構，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 相對表達量。因此，發(fā)酵飼料也可改善蛋雞腸道化學和免疫屏障功能。以上結(jié)果表明，發(fā)酵飼料可提高腸道屏障相關基因表達，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養(yǎng)吸收[46-47]。飼喂發(fā)酵飼料有助于調(diào)節(jié)腸道細菌的組成，并通過防止腸道對病原體的過度炎癥反應，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基礎基質(zhì)（60%玉米、20%豆粕和20%麥麩）進行發(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日糧中。結(jié)果表明，發(fā)酵飼料添加量≥6%時，蛋雞盲腸微生物群結(jié)構會發(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)量少等關鍵特性有關。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，維持腸道生態(tài)系統(tǒng)平衡，提高機體免疫能力。

4 結(jié)論

發(fā)酵飼料在商業(yè)化蛋雞生產(chǎn)中具有廣闊的應用前景和市場潛力，應用發(fā)酵飼料可擴大飼料原料來源，緩解“人畜爭糧”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營養(yǎng)因子含量，提高飼料原料的營養(yǎng)價值，促進營養(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)酵飼料可通過改善蛋雞腸道的形態(tài)和屏障功能，進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)酵飼料在實際生產(chǎn)和使用過程中仍存在較多亟待解決的問題：發(fā)酵劑的篩選和鑒定還存在空白，多菌種發(fā)酵過程中互作效應難以控制；發(fā)酵工藝尚無統(tǒng)一標準，技術參數(shù)仍需要優(yōu)化；發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量標準不完善，適宜添加量不明確；發(fā)酵飼料飼喂動物方式無標準指南；發(fā)酵飼料難以混合和儲存，不利于商業(yè)化推廣等。因此，今后對發(fā)酵飼料的研究和開發(fā)應集中于發(fā)酵條件的優(yōu)化、發(fā)酵過程和產(chǎn)品質(zhì)量的動態(tài)監(jiān)控、規(guī)范化的生產(chǎn)標準以及適宜添加量和改善飼喂方式等方面。