微生物發酵飼料在畜禽養殖中的發展現狀及應用

陶 蕾，周玉巖，趙鳳舞，逯佩鳳，梁劍平，陳世恩(.廣東海納川藥業股份有限公司，廣州廣東5855;.蘭州職業技術學院，甘肅蘭州70000;.中國農業科學院蘭州畜牧與獸藥研究所，蘭州甘肅70050;4.西北民族大學，甘肅蘭州7000)

近年來，在畜禽、反芻動物和水產動物規模化、集約化養殖過程中，在飼料中長期連續使用添加抗生素已造成動物體的抗藥性，促使對人類有害的病原菌產生抗藥性，進而影響到人類公共衛生與安全。目前，國家規定了許多藥物飼料添加劑的限制使用，特別是抗生素的限制使用，促進了非藥物飼料添加劑的發展和廣泛使用，微生物發酵飼料行業得到了發展，因其所具備的多種優點已經引起世界飼料行業的重視，并且已經開始了產業化生產。利用微生物生產的飼料蛋白、酶制劑、氨基酸、維生素、抗生素和益生菌微生物制劑等飼料產品的使用使發酵工程技術在飼料工業中得到了更廣泛的應用，可以彌補常規飼料中容易缺乏的氨基酸，而且能使其他粗飼料原料營養成份迅速轉化，達到增強消化吸收與利用的效果。微生物發酵飼料可以防治動物疾病，促進動物生長，改善生態環境，具有明顯的經濟效益和積極的環保意義［1－3］。

1 微生物發酵飼料

1.1 定義 微生物發酵飼料是指在人為可控制的條件下，以植物性農副產品為主要原料，通過1種或多種有益復合微生物的發酵作用，降解部分多糖、蛋白質、脂肪，消除抗營養因子和積累有益的代謝產物等大分子物質，生成有機酸和可溶性多肽等小分子物質，形成營養豐富、適口性好和活菌含量高的生物飼料［4］。

1.2 作用 通過微生物發酵飼料產生促進動物生長的有益成分，提高飼料消化率，增加適口性，延長儲存時間，將有毒粕類轉變為無毒、低毒的優質飼料，提高氮利用率，減少畜禽養殖過程中環境污染，降低糞便中氮污染，抑制病原微生物滋生，積累小肽和乳酸等有益代謝產物，大幅減少或完全替代抗生素的使用。江浩軍等［5］對豆粕進行發酵后發現對照組平均日增重為250 g，試驗組平均日增重為269 g，試驗組比對照組提高7.6%;對照組料重比為1.79∶1，而試驗組料重比1.65∶1，試驗組比對照組下降了7.8%，差異顯著(P ＜0.05)。試驗組腹瀉率顯著低于對照組;2組仔豬腹瀉都在試驗開始2周內較多，尤以斷奶后3～5 d為高峰期。試驗期對照組仔豬死亡3頭，死亡率為6%，試驗組死亡1頭，死亡率為2%，試驗組死亡率顯著低于對照組。李旋亮等［6］研究表明發酵飼料可以改善斷奶仔豬腸黏膜的形態結構，有助于減少仔豬腹瀉和增強仔豬對營養物質的消化吸收能力。林標聲等［7］研究發現飼用微生物發酵飼料組比常規飼料組平均日增重提高了5.56%，而料重比降低3.53%。此外，試驗組糞便中有益菌群數量增加，pH下降，與對照組差異顯著(P＜0.05)。微生物發酵飼料可以代替抗生素添加飼料，并可起到促進仔豬健康生長的功效。胡新旭等［8］研究表明無抗發酵飼料能夠提高生長育肥豬的生產性能，增強免疫能力，提高屠宰豬肉品質。王德培等［9］研究發現飼喂微生物發酵飼料組的奶牛產奶量較對照組提高了0.85 kg/d(P＜0.05)，乳脂率提高了0.17%(P ＜0.05)，乳蛋白含量提高了 4.1%(P ＜0.05)，全乳固體提高了0.4%(P ＜0.05)。

2 微生物發酵飼料主要的發酵菌種

2.1 選擇發酵菌種的原則 微生物發酵飼料的菌種必須符合安全原則，不能危害環境固有的生態平衡(特別是某些基因工程菌種);不能產生有毒有害的物質;菌體本身具有很好的生長代謝活力，合成小肽和有機酸等小分子物質，能在培養基中迅速生長，能有效降解大分子和抗營養因子。菌種能保護和加強動物體菌群的正平衡。可以通過2種方式來達到目標:發酵飼料的生產菌種本身就是從飼養的目標動物消化道中分離出來的有益菌［10］或者我國農業部2013年12月發布的第1126號公告《飼料添加劑品種目錄》的菌種。

2.2 主要的發酵菌種 美國已批準40多種微生物用于飼料微生物添加劑生產，我國農業部于1999年公布允許使用飼料級微生物添加劑和酶制劑的微生物菌種名單［11］。目前，市場上用于飼料發酵的益生菌種類主要是乳酸菌、芽孢桿菌、酵母和霉菌。

2.2.1 乳酸菌。乳酸菌是應用最早、最廣泛的益生菌，是一類能在可利用的碳水化合物發酵過程中產生大量乳酸的細菌的總稱［12］。乳酸菌具有促進營養物質的消化和吸收、降低血清膽固醇、調節腸道菌群平衡、激活機體免疫系統、改善食品風味和預防癌癥等多方面的生理功能，利用益生乳酸菌發酵而成的飼料對促進動物的健康生長具有重要的實踐意義［13］。乳酸菌在食品、醫藥和畜牧業中廣泛應用。乳酸菌固態發酵酶解能通過提高豆粕、棉籽粕和菜籽粕中粗蛋白質含量，降低PH及對抗營養因子的降解，從而達到改善飼料品質的目的［14］。國內外有大量的飼養和臨床試驗都證實，乳酸菌對人類和動物體保健和治療都有較好的療效。楊璐等［15］通過對發酵液體飼料的營養特性的研究和在對仔豬生產上的應用現狀發現，可以降低仔豬胃內的酸度，增加仔豬的采食量，從而提高其生產性能。同時，能有效抑制有害細菌的生長和繁殖，控制仔豬的腹瀉，減少抗生素的使用。乳酸菌可以提高飼料的品質，提升家禽對飼料的利用率，與傳統的抗生素和化學添加劑相比具有無污染、高效、安全等優點。

2.2.2 酵母菌。酵母是一類非絲狀真核微生物，一般泛指能發酵糖類的各種單細胞真菌，酵母菌體中含有非常豐富的蛋白質、B族維生素、脂肪、糖、酶等多種營養成分。飼料酵母因其含有較高的粗蛋白質、氨基酸(粗蛋白質含量高達50%)及多種維生素，同時含有多種動物所需的消化酶(α-淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶等)，對營養物質的消化利用起著重要作用［16－18］。酒糟可在生產中用作飼料來飼喂動物，價格低廉，對牛適口性好，在瘤胃中酒糟蛋白降解率較高，補充肉牛育肥快速生長對蛋白質的需要，在生產中可作為肉牛育肥的蛋白質補充料進行應用［19］。酵母菌富含蛋白質和其他代謝產物，在提高動物的免疫、生長和繁殖能力方面具有顯著功效，是天然綠色生物飼料添加劑，價格低廉并有很高的經濟價值，市場需求旺盛，具有很好的應用前景［20］。K.Gbelibasakis等試驗表明濕啤酒糟替代青貯玉米和大豆粉來改變35% ～39%的瘤胃不可降解蛋白飼喂奶牛，顯著提高了實際乳產量、4%校正乳產量、乳脂含量、乳總固形物含量和乳脂產量［21］。Wlliams等報道給雜交肉牛供給酵母培養物能夠提高飼料的利用率。據報道，在泌乳牛、生長牛、水牛、綿羊、山羊日糧中添加酵母菌培養物后，產奶量提高6.8% ～17.4%，平均提高 7.8%［22］。

2.2.3 芽孢桿菌。由于芽孢桿菌能夠產生維生素B1、B2、B6等B族維生素、維生素C、蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等酶以及多種代謝產物;進入腸道后消耗大量的氧氣，維持腸道厭氧環境，抑制需氧致病菌的生長，維持動物腸道的菌群平衡。這些特性對促進動物營養的消化吸收、提高動物的飼料轉化率、防病和促進生長起到重要作用。陳潔梅等利用芽孢桿菌對豆粕進行固態發酵試驗，發酵后樣品中粗蛋白含量從50.6%增加到54.1%，TCA-N 含量從2.4%增加到 38.8%，大豆肽含量從1.8%提高到29.5%，乳酸含量從0.7%增加到4.7%，游離氨基酸含量從5.57 mg/g增加到92.65 mg/g。SDS－PAGE電泳分析結果表明，發酵后大豆抗原已經完全被分解，大分子蛋白質基本上都被降解成10 kD以下的小分子肽，各種主要抗營養因子的降解率達90%以上。芽孢桿菌是一種公認的安全無毒的革蘭氏陽性菌，對飼料的降解消化吸收和動物的營養代謝起到促進作用［23］。肉雞日糧中添加枯草芽孢桿菌B7對其生長性能及免疫功能影響［24］。因此，飼料微生物的發酵菌種具有很好的研究意義和發展前景。

3 微生物發酵飼料的作用機理

3.1 產生有益因子 促進動物生長微生物發酵飼料中含有大量的有益菌，飼喂動物時會產生一些具有特殊生理活性的小肽，參與機體的生理活動，促進氨基酸和礦物質的吸收，提高蛋白質的合成，促進動物生長，還能改善飼料風味和提高飼料適口性，從而提高動物生產性能。陳如水等以發酵豆粕和發酵棉粕為主要蛋白原料的育肥豬無抗飼料配方產品與常規飼料相比，能顯著提高育肥豬末重及平均日增重;每頭豬養殖收入增加78.72元，提高毛利33.98%;能顯著降低豬肉剪切力和滴水損失，提高豬肉氨基酸水平，改善肉品質，提高豬肉營養［25］。鄭云峰等在斷奶仔豬日糧中分別添加發酵豆粕8%和20%，均能顯著提高仔豬的日增重、蛋白質利用率和飼料轉化率［26］。俞曉輝等在斷奶仔豬日糧中用2種大豆發酵蛋白替代魚粉，結果表明主要以枯草芽孢桿菌、酵母菌和曲霉菌混合菌為主的大豆發酵蛋白替代部分魚粉對斷奶仔豬的生長具有抑制作用，增加仔豬的腹瀉率;以枯草芽孢桿菌、乳酸菌和酵母菌混合菌為主的大豆發酵蛋白替代部分魚粉對仔豬的生長具有促進作用，降低仔豬的腹瀉率［27］。孫汝江等研究表明在蛋雞基礎日糧中添加10%微生物發酵飼料可以顯著提高蛋雞的生產性能與經濟效益［28］。盧珍蘭等［29］研究表明在生長育肥豬日糧中添加微生物發酵玉米秸稈飼料能夠滿足育肥豬的生長需要，當其添加量為20%～30%時能夠降低生長育肥豬的腹瀉率及死亡率，降低養殖成本，提高經濟效益，且以添加20%微生物發酵玉米秸稈飼料的效果最佳。

3.2 提高機體的免疫性能 微生物發酵飼料中含有大量的有益菌，可以通過菌體本身或細胞壁成分刺激并激活宿主免疫細胞，促進吞噬細胞活力。有益微生物還可以發揮特異性免疫功能，增強動物體內B細胞產生抗體的能力，從而增強畜禽的免疫功能，減少疾病的發生。張勇剛等報道益生菌發酵飼料可以提高豬的采食量、飼料營養物質的消化率、轉化率及其仔豬的存活率，并能改善豬肉的品質，延長肉品貨架期，可以起到防病、治病、增強機體免疫力的功效。與傳統的抗生素和化學藥物相比，益生菌發酵飼料具有無公害、安全、高效、品質優良的優點，是新型的、安全的飼養添加劑［30］。

3.3 產生有益代謝物 調節動物體內微生態平衡，微生物發酵飼料中含大量的有益微生物。李旋亮等通過水拌發酵組和菌液發酵組的空腸、盲腸和結腸的絨毛高度顯著高于對照組(P＜0.05)，菌液發酵組十二指腸和空腸的隱窩深度顯著低于水拌組和對照組(P＜0.05)，菌液發酵組十二指腸和空腸的V/C值也顯著高于其他2組(P＜0.05)，水拌發酵組和菌液發酵組的空腸、回腸和結腸的黏膜厚度顯著高于對照組(P＜0.05)。發酵飼料可以改善斷奶仔豬腸黏膜的形態結構，有助于減少仔豬腹瀉和增強仔豬對營養物質的消化吸收能力［31］。這些益生菌改善了動物胃腸道微生物區系，促進了胃腸道中有益菌群繁殖，抑制了有害微生物的繁殖。Forestie等研究發現乳酸桿菌可以抑制埃希氏大腸桿菌和沙門氏寒菌等致病菌附著到腸細胞上，與病原菌發生競爭性頡頏作用，從而限制致病菌在腸道中的數量［32］。有益菌通過競爭性抑制作用阻止有害微生物在腸黏膜上的附著與繁殖，對構成畜禽腸道內微生態系統的平衡、建立一個正常且平衡良好的腸道微生物區系和抵御病原性微生物感染具有十分重要的意義。

4 存在問題

盡管發酵飼料在現階段養殖業中已經取得很大的成效，但是在其添加與應用中仍存在很多問題:微生物發酵生產菌株的性能不穩定，耐受性低;某些活菌制劑不易保存;有益菌群協同作用機制或拮抗作用機理不明確，對其有效成分缺乏研究，對微生物發酵飼料的品質難以鑒定。這些問題都阻礙了微生物發酵飼料的進一步發展。因此，建立完善的行業檢測標準和檢測方法十分必要。

發酵飼料目前尚未形成統一的生產技術標準，大多數發酵飼料廠對微生物和發酵工藝了解甚少，生產設備和專業人員非常有限;生產過程容易受到污染;檢測、監控條件差;菌種來源復雜;營養水平低等也是制約微生物發酵菌種的原因之一。

5 展望

微生物發酵飼料在水產動物、家禽、反芻動物和豬等畜禽養殖中大范圍應用，作為抗生素和蛋白的替代品可以大大降低藥源性(主要來自于飼料)疾病，改善動物整體健康狀況，還可以生產出無抗生素殘留的優質畜禽產品，滿足人們對綠色健康食品的迫切需求。微生物種類眾多，資源豐富，尤其是可以利用各種農作物秸稈、糠、木屑等物質，開發潛力巨大，發酵原料來源廣泛，減少環境污染，同時又變廢為寶，得到價格低廉、易于生產推廣的產品。它作為一種新興產業，會帶來巨大的社會效益與經濟效益，在飼料工業中必將具有廣闊的發展前景。

［1］潘力.食品發酵工程［M］.北京:化學工業出版社，2006.

［2］鐘茂，謝和芳.飼料木聚糖酶的開發［J］.飼料工業，2005，16(14):56 －59.

［3］吳暉，卓林霞，解檢清，等.發酵條件對枯草芽孢桿菌發酵豆粕中的蛋白酶活力的影響［J］.現代食品科技，2008，24(10):973 －976.

［4］張恒，劉立鶴，賀國龍.固態發酵技術在飼料資源開發上的研究與應用［J］.當代水產，2011(7):66 －69.

［5］江浩軍，孫浩蔣，法成孫，等.發酵豆粕在蘇淮豬斷奶仔豬生產中的應［J］.地方豬種，2014(12):58 －60.

［6］李旋亮，李建濤，潘樹德，等.發酵飼料對斷奶仔豬腸道腸黏膜形態的影響［J］.飼料工業，2014(4):38－41.

［7］林標聲，羅建，戴愛玲，等.微生物發酵飼料對斷奶仔豬生長性能的影響［J］.安徽農業科學，2010(5):2378 －2380.

［8］胡新旭，周映華，卞巧，等.無抗發酵飼料對生長育肥豬生產性能、血液生化指標和肉品質的影響［J］.華中農業大學學報，2015，34(1):72－77.

［9］王德培，揣玉多，馬志剛.微生物發酵精飼料飼喂奶牛效果觀察［J］.飼料工業，2007，28(21):47 －49.

［10］馬傳興.微生物發酵飼料發展現狀及展望［J］.飼料博覽，2014(5):29－32.

［11］《飼料和飼料添加劑管理條例》釋義［J］.中國飼料，2001(6):12－19.

［12］國春燕，杜紅芳，刁其玉，等.乳酸菌的生理功能及在畜牧業中的應用［J］.飼料工業，2006，27(2):55 －57.

［13］左志芳，謝紅兵，劉長忠，等.乳酸菌的生理功能及在飼料發酵中的應用［J］.河南科技學院學報，2014(2):39 －44.

［14］魏炳棟，黨修利，邱玉朗，等.乳酸菌固態發酵酶解對豆粕、棉籽粕和菜籽粕粗蛋白質、PH酸度及抗營養因子含量的影響［J］.中國畜牧獸醫，2014(11):107－113.

［15］楊璐，魯茗源.乳酸菌液體發酵飼料在仔豬生產上的應用［J］.仔豬營養與飼料科技，2014(4):31－35.

［16］陳平潔，陳莊，林勇.飼料酵母在畜禽飼養上的應用及作用機理的探討［J］.廣州畜牧獸醫科技，1999，24(2):35 －38.

［17］鄧露芳，王加啟，樸登攀，等.納豆芽孢桿菌作為益生菌飼用的研究現狀［J］.中國畜牧獸醫，2007，34(10):5 －8.

［18］DUC L H，HONG H A，BARBOSA T M，et al.Characterization of Bacillus probiotics available for human use［J］.Applied and Environmental Microbiology，2004，70(4):2161 －2171.

［19］胡德全，漆英，余國華，等.酒糟飼料在肉牛生產中的應用［J］.營養與日糧，2014(8):44－47.

［20］趙川東，朱廷恒，劉茂鋒，等.酵母源生物飼料添加劑的應用現狀及展望［J］.飼料與畜牧，2014(4):27－30.

［21］陳潔梅，熊娟，常磊，等.芽孢桿菌在豆粕固態發酵中的應用研究［J］.飼料工業，2011(9):15－18.

［22］BELLBASKIS K G，TSIRGOGIANNL D.Effects of wet brewers grains on milk composition and blood components of dairy cows in hot weather［J］.Animal Feed Science Technology，1996，57:175 －181.

［23］WLLIAMS P E，TAIT C A，INNES G M，et al.Effects of the inclusion of yeast culture(Saccharomyces cerevisiae plus growth medium)in the diet of dairy cows on milk yield and forage degradation and fermentation patterns in the rumen of steers［J］.Anim Sci，1991，69:3016 －3026.

［24］林顯華，孫合美，谷巍.枯草芽孢桿菌B7對肉雞生長性能及免疫性能的影響［J］.中國畜牧獸醫，2013(2):43 －46.

［25］陳如水，付瑞珍，黃元林.發酵蛋白飼料對生長育肥豬生產性能和豬肉品質的影響［J］.現代畜牧獸醫，2014(3):25－28.

［26］鄭云峰，龍洪年.發酵豆粕“肽多樂”對斷奶仔豬生產性能的影響［J］.廣東飼料，2006，15(5):37 －38.

［27］俞曉輝，姚文，施學仕，等.大豆發酵蛋白替代魚粉對斷奶仔豬生產性能和腸道主要菌群的影響［J］.動物營養學報，2008，20(1):46 －51.

［28］孫汝江，呂月琴，高明芳.微生物發酵飼料在蛋雞生產中的應用研究［J］.中國飼料，2012(15):12 －15.

［29］盧珍蘭，李致寶，俸祥仁，等.微生物發酵玉米秸稈飼料在生長育肥豬養殖中的應用［J］.安徽農業科學，2014(33):43－45.

［30］張勇剛，董改香.益生菌發酵飼料在養豬業中的應用［J］.湖北畜牧獸醫，2013(11):48－50.

［31］李旋亮，李建濤，潘樹德，等.發酵飼料對斷奶仔豬腸道腸黏膜形態的影響［J］.飼料工業，2014(4):38－42.

［32］FORESTIER C，DE CHAMPS C，VATOUX C，et al.Probiotic activities of Lactobacillus casei rhamnosus:in vitro adherence to intestinal cells and antimicrobial properties［J］.Research in Microbiology，2001，152(2):167 －173.