秸稈飼料發酵添加劑研究概況

王秀飛，劉海燕，王彥靖，楊大海，劉 鵬

（吉林省農業科學院，吉林長春130033）

秸稈飼料發酵添加劑研究概況

王秀飛，劉海燕，王彥靖，楊大海，劉 鵬*

（吉林省農業科學院，吉林長春130033）

本文介紹了秸稈飼料發酵劑和中藥飼料添加劑的研究現狀，提出秸稈飼料發酵劑與中藥添加劑存在的一些問題，并展望了飼料添加劑的應用前景。

秸稈飼料；發酵；中草藥添加劑

秸稈飼料發酵研究對是微生物及飼料添加劑處理秸稈青（黃）貯和微貯的研究。農作物秸稈是具有巨大潛力而未被充分開發利用的資源，將其發酵用做飼糧，對畜牧業具有積極的意義。利用微生物處理秸稈可以提高秸稈的營養價值，減少對環境造成污染。半個多世紀以來，相關部門進行了不斷地探索，取得了相當進展，但能在生產實踐中應用的微生物處理技術很少，而微生物處理秸稈關鍵就是添加劑的處理和研究。應用添加劑的主要目的是保證乳酸菌繁殖條件，從而促進秸稈青（黃）發酵過程良好，完善青（黃）貯品質。此外，添加劑還被用來減少發酵損失和提高有氧穩定性。

理想的青（黃）貯添加劑，必須增加干物質（養分）的保存量，提高動物的生產性能（乳，增重，體況，繁殖），或減少貯存和取料時的發熱和霉變。目前，國內外的研究主要集中在發酵促進型添加劑（包括添加乳酸菌、纖維素酶以及菌酶協同處理）。

1 秸稈飼料發酵劑與中草藥添加劑研究現狀

1.1 發酵促進型添加劑研究現狀

發酵促進劑主要是促進乳酸菌的發酵，達到保鮮貯藏的目的，主要包括乳酸菌制劑、酶制劑和糖制劑。目前常用的優良乳酸菌制劑有植物乳桿菌、腸道球菌、戊糖片球菌等。秸稈發酵中起初大多是單菌接種，例如接種同型發酵乳桿菌Lactobacillus.plantarum[1-2]或 L.casei[3]，異型發酵乳桿菌如 L.buchneri或L.bre-vis[1-3]，或者將兩者簡單結合[2]。單純接種L.plantarum雖然可使發酵飼料最終pH值降低，乳酸含量提高，但對改善其有氧穩定性效果不明顯；而單純接種L.buchneri或L.brevis雖提高了有氧穩定性，抑制了有氧條件下的有機質損失，但乳酸含量較低，缺乏營養；將2種菌混合發酵，在一定程度上可以保證營養，提高有氧穩定性[2]。若在玉米秸稈黃貯過程中接種乳酸菌可使秸稈的纖維含量由35.3%降低到25.3%，并增加可溶性碳水化合物含量；若同時使用酵母菌，可使粗蛋白質含量提高10%[4]。酶制劑添加劑主要是多種細胞壁分解酶，如淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶等。孫娟娟等[5]研究結果表明，纖維素酶能夠分解細胞壁，使細胞內容物流出，增加青貯飼料中乳酸發酵所需可溶性糖；王安等[6]的研究結果表明，添加纖維素酶后，青貯飼料的NDF和ADF含量降低，Selmer-olsen[7]在牧草和紅三葉混合青貯中添加纖維素酶，青貯飼料pH降低，乳酸和水溶性碳水化合物含量增加；呂建敏等[8]實驗表明，纖維素酶可將青貯原料細胞壁中的結構性多糖降解為單糖，為乳酸菌發酵提供充足的底物，使pH值迅速降低，抑制有害微生物發酵，從而更好地保存青貯料；楊永明等發現，溫度可顯著加強外源纖維復合酶對黃貯玉米秸稈纖維物質的降解效果，40℃時的降解效果優于20℃，加大酶量時纖維物質的降解效果好[9]。向青貯原料中混合添加菌制劑和酶制劑對降解植物細胞壁成分有顯著作，同時還可以降低氨態氮和有害微生物的含量，使青貯飼料的發酵品質得到了明顯的改善[10]；韓繼福[11]等發現，纖維素酶和復合乳酸菌對玉米秸稈pH值、組成成分、瘤胃降解無顯著影，但可以提高乳酸含量；固體調制劑（復合乳酸菌+酶制劑）和液體調制劑（益生菌）顯著提高了玉米秸稈快速降解的DM、NDF成分；陳合等利用菌酶共同降解處理玉米秸稈，結果表明：木質素、纖維素、半纖維素的降解率分別達到67.0%、60.4%、33.0%，秸稈還原糖含量達0.507%[12]。采用多孔聚酯材料固定里氏木霉菌絲細胞，將固定化細胞在生長限制條件下重復分批培養，使纖維酶的合成與玉米秸稈纖維原料的酶解糖化耦合在一個反應器中同時進行，在30℃、初始pH值4.8、搖瓶轉速150r/min的條件下，連續重復進行12次分批培養試驗。每批玉米秸稈用量為60g/L，培養周期4.5，共54d。培養液中含濾紙酶活力平均0.70IU/m，還原糖26.41g/L，糖化率達到理論值的89.11。這種菌酶共降解工藝發揮了酶、菌的相互作用，為玉米秸稈的生物利用提供了一種新途徑。總體看，單獨加入酶或菌都對秸稈的纖維素降解轉化有較好的效果，但效果不理想，意義也不大。用酶和菌共同處理秸稈，利用酶和菌的協同作用，可有效地提高秸稈的利用價值，能夠取得更好的飼喂效果。

1.2 中草藥飼料添加劑研究現狀

中草藥添加劑是具有中國特色的綠色添加劑，它以傳統的中醫藥學理論作為依據，輔以動物生理和動物營養等科學理論技術，通過一定的加工工藝而制成的飼料添加劑[13]。中草藥作為飼料添加劑具有營養性和藥物性的作用，其本質就是利用微生物在生長代謝過程中所產生的酶，對外源性中草藥底物進行結構的修飾和轉化[14]。中草藥通過微生物的發酵作用之后，中草藥細胞壁被破使有效物質溶出，從而提高了有效活性物質的濃度[15]，原有不能被直接利用的有效活性大分子物質被分解成相對分子量較小的物質，并且中草藥自身的有效成分和活性物質都能夠得到最大限度的提取；發酵后的藥物容易被動物體收快，較完整，最大程度提高藥效，并降低藥的使用量。例如，大豆異黃酮主要以9種異黃酮糖苷和3種相應的配糖體組成，經過腸道微生物的作用，大部分糖苷被脫離并釋放出游離式的二羥基異黃酮和三羥基異黃酮，這兩種異黃酮可以被機體有效的吸收[16]。另外，微生物利用生物轉化體系的分解作用，可以將中草藥中的有毒物質進行分解或者進行結構修飾轉化為新的成分，從而在一定程度上降低了藥物的毒副作用[17]。韓春楊等[18]采用HPLC來檢測由黃芪、黨參、茯、山楂、麥芽和白術組成中藥制劑在經微生物發酵前后主要成分的變化情況，并通過動物試驗（飼喂肉雞）驗證效果。其試驗結果表明，該復合制劑經過微生物發酵后，有些成分的含量增加了1～4倍，且主要成分也發生了改變；中草藥發酵制劑組肉雞的新城疫抗體效價、免疫器官指數、血液中RBC均顯著高于未發酵制劑組，同時明顯提高了飼料利用率。由此可見，微生物具有較強的生物轉化能力，可將中草藥中含有的毒性成分轉化成其他物質或降低，使毒性中草藥的用藥量控制在安全范圍內，而不影響其療效。劉鵬等通過加入中草藥飼料添加劑（特色菊芋）的飼料飼喂生豬的試驗，母豬產仔率和仔豬成活率提高5%～10%，日增重提高10%，縮短出欄時間5天左右，檢測鮮味氨基酸、脂肪酸均比對照提高顯著。袁政委[19]等研究發現，由當歸、山楂、丹參、黃芪、馬齒莧、等11味中草藥組成的添加劑，可以改善獺兔肉中脂肪酸、氨基酸含量，提高肌肉營養價值和肉質的風味。

事實證明，經過微生物發酵的中草藥，可以顯著提升有效成分的含量，調節畜禽胃腸道的菌群結構，抑制有害菌的生長，促進有益菌的增殖。同時明顯的提高了飼料利用率。中草藥添加劑作為一種可能替代抗生素的健康飼料、綠色飼料添加劑，中草藥已在生產實踐中表現出極大的優勢。中草藥飼料添加劑的開發利用，會有效提高我國畜牧業生產水平及產品質量，保障畜產品質量安全。將有效解決藥物殘留問題，為生產健康、綠色、有機的高端畜產品提供強力保障，必將推動整個畜牧業的健康發展。因此，中草藥是較為適合的飼料添加劑。

2 秸稈飼料發酵劑與中草藥添加劑存在問題

國內外學者對秸稈飼料化利用研究主要是在改善秸稈的適口性，提高消化率，增加其營養價值等方面進行了大量深入的研究和生產實踐，并取得了很大的進展。酶制劑是近年來研究較多的一種黃（青）貯填加劑，主要是纖維素酶，其他還有半纖維素酶，β-葡聚糖酶，植酸酶，果膠酸酶等。目前，所用的生物技術如酶解法與微生物發酵法等仍為初級階段，處于實驗室研究階段，很少進行成果轉化，更未走上產業化的道路。無論是酶菌發酵劑研制開發，還是中草藥添加劑用于秸稈飼料，雖然研究的不少，時間也較長；實驗室研究成果較多，能夠應用到實際的不多，大都處研究發展初級階段。有些研究可重復性及可操作性不強，還需要大量試驗去驗證完善，存在很多需要解決問題，但總的發展趨勢是好的，是向前發展的。未來秸稈發酵飼料的發展趨勢主要是由原來青貯、黃貯向秸稈包膜微貯及顆粒化全價料方向發展，發酵添加劑的應用也由最初多采用單菌種、單酶制劑發酵，向多菌種與多酶制劑混合發酵，效率更高方向發酵，并且由原來的只提高適口性和利用率，向既提高適口性和利用率，又增強畜禽抗病免疫力及產子率、改善產品品質等方面深入。飼料添加劑也由原先在飼料里添加抗生素轉為添加中草藥添加劑等原生態、健康的添加劑為主要方向。

總體看，單獨加入酶或菌都對秸稈的纖維素降解轉化有較好的效果，能夠有效地提高秸稈的利用價值，只是處理秸稈的效果都不太理想，作用與意義不大。雖然中草藥飼料添加劑的應用越來越廣泛，但加工工藝粗糙、添加劑量大，缺乏質量安全檢測標準，造成了中草藥市場和配方市場的混亂。酶和菌共同處理秸稈，利用酶和菌的相互作用以及中藥的獨特添加，相信能夠取得更好的效果。

3 結語

系統集成秸稈飼料添加劑的制做要系統化和集成化。從原料的種植→管理→采收→粗加工→精加工→提取物→配方混合→成品，實現基地化、農場化、產業化。隨著中草藥成本攀升和資源匱乏等條件的改變，制約了中藥飼料添加劑的使用和推廣。建立相關的中草藥生產和中草藥飼料添加劑加工基地，具有重要的經濟意義和社會效益。

生產、飼用安全標準安全化、標準化是秸稈飼料添加劑市場化的前提和重要保證。中草藥含有一定的毒性，通過各種飼喂試驗及檢測部門化驗檢測優化出行業中草藥添加劑統一的質量安全標準，以便于飼料的工業化生產。

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S816.6；TQ920

A

10.14025/j.cnki.jlny.2017.20.058

王秀飛，本科學歷，副研究員，研究方向：能源作物開發及生物質資源化利用。

劉鵬，碩士，研究員，研究方向：能源作物開發及生物質資源化利用。