微生物發酵飼料在水產養殖中的應用

于夢楠，陳玉珂，張宇柔，雷新雨，王嘉婧，高永生，Mahmoud M. Elsadek，王秋舉，張東鳴3，

（1.吉林農業大學 生命科學學院，吉林長春 130118；2.吉林農業大學 動物科學技術學院，動物生產及產品質量安全教育部重點實驗室，吉林省動物營養與飼料科學重點實驗室，吉林長春 130118；3.通化師范學院，吉林通化 134000）

水產養殖過程中需要消耗大量飼料，也就需要大量的魚粉來滿足水產動物的蛋白需求，但近年來魚粉等精飼料因資源緊缺而價格上漲，使得傳統飼料配方和生產工藝無法適應當前水產飼料行業，有必要尋找廉價、穩定的蛋白質來源替代魚粉和其他濃縮飼料，以減輕蛋白質原料的短缺（Olalemi和 Adewale，2018；陳士倫，2018）。與此同時，微生物發酵飼料憑借優良的應用效果受到水產養殖從業者的高度重視。近年來，有關微生物發酵飼料的研究已表明，其有利于轉化傳統植物蛋白源中的抗營養因子，提高飼料利用率，改善動物機體健康水平和免疫功能等。因此，微生物發酵飼料的應用能為水產養殖業綠色、健康、高效、可持續發展提供堅實的保障。

1 微生物發酵飼料的概述

微生物發酵飼料是利用有益微生物的功能性一級和二級代謝產物生產的一種新型發酵生物飼料，即利用乳酸菌（Lactobacillus Beijerinck）、酵母（Saccharomyce）、芽孢桿菌（Bacillus）等有益微生物進行一種或多種飼料原料的厭氧或好氧發酵（Soccol等，2017）。近年來，國內外關于微生物發酵飼料的研究主要集中在發酵菌種類型篩選、生理學功能、飼喂效果等方面，而關于發酵植物蛋白源選擇的報道較少，阻礙了微生物發酵飼料的進一步發展。相對于傳統飼料來說，微生物發酵飼料具有很多優勢，主要表現在（1）原料廣泛，成本低廉；（2）有效提高飼料利用率，降低養殖成本；（3）微生物發酵脫毒，飼料更安全；（4）改善養飼料適口性和殖水體環境（陶蓮等，2016）。

2 微生物發酵飼料的主要生產環節

2.1 篩選菌種 自然界微生物資源十分豐富，微生物菌種是決定飼料發酵成功與否的關鍵因素。2013年農業部發布的飼料添加劑目錄中允許作為飼料添加劑使用的微生物種類達到34種，比2008年增加了18種。

2.1.1 乳酸菌 乳酸菌是一類能發酵碳水化合物且產生大量乳酸的細菌，屬革蘭氏陽性菌，常用作益生菌添加劑。乳酸菌作為一種微生物發酵飼料添加劑，在動物體內有眾多作用：（1）調節腸道內菌群平衡，改善腸道功能，促進動物生長；（2）乳酸菌代謝過程中產生大量非特異性免疫酶，增強動物非特異性免疫能力，提高抗病力；（3）降低腸道pH，提高消化酶活性，提升飼料利用率。此外，乳酸菌還能調節機體免疫反應，保持腸壁完整性。

2.1.2 芽孢桿菌 芽孢桿菌（Bacillus）是一種能產生芽孢的革蘭氏陽性菌，是眾多水生動物中研究最多的宿主相關益生菌。目前在微生物發酵飼料研究中應用較多的有枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）、蠟樣芽胞桿菌（Bacillus cereus）。芽孢桿菌作為一種生物發酵飼料添加劑具有很多優點，主要表現為（1）耐氧化、耐高溫、耐擠壓、耐酸堿，能抵御外界不良環境；（2）能產生蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等多種消化酶，提高飼料消化利用率；（3）能分泌多種氨基酸和B族維生素，提高飼料營養水平。

2.1.3 酵母菌 酵母是一種單細胞真菌，是一種天然發酵劑。酵母是人類使用最早的微生物，至今知曉有1000多種酵母（吳業陽等，2018）。酵母生長繁殖快，周期短；營養價值高，其菌體富含多糖、蛋白、脂肪、維生素、蛋白酶、纖維素酶、胰蛋白酶等，應用于發酵飼料中可增加發酵飼料的營養價值。

2.2 選擇蛋白源 發酵植物蛋白源主要包括以豆粕、菜籽粕、棉籽粕為主的農業副產品。由于其氨基酸含量豐富、蛋白質含量高、成本低廉，可作為水產養殖動物飼料中的蛋白質來源。通過發酵豆粕可增加飼料中肽含量、纖溶酶活性、體外胰蛋白酶消化率和氮溶解度，降低抗營養因子，從而提高水產養殖動物的飼料利用率。在菜籽粕發酵過程中使用的益生菌和酵母可以降低抗營養因子和植酸水平，提高粗蛋白質和礦物質的相對含量。棉籽粕可以替代眾多魚類日糧中的魚粉，但由于棉籽粕中含有游離棉酚、植酸和抗營養因子，導致利用率降低。發酵棉籽粕可以利用有益微生物來降低游離棉酚濃度，增加粗蛋白質含量和必需氨基酸水平。如表1所示，在許多相關研究中已經證明，發酵豆粕、發酵菜籽粕和發酵棉籽粕可替代水產養殖動物日糧中的魚粉，并能促進水產養殖動物生長發育。

表1 不同植物蛋白源和不同微生物的發酵效果

3 微生物發酵飼料在水產養殖中的應用

3.1 提高水產動物的消化吸收，促進生長發育微生物發酵飼料中的益生菌可以在腸道內生存繁殖，代謝生產出多種有利于動物消化吸收的有益因子，增強水產動物的消化吸收能力，從而促進水產動物的生長（陳洪發和路懷燈，2018）。黃世金等（2011）研究發現，發酵飼料能促進羅非魚生長、提高成活率，降低餌料系數，并且15%添加效果最佳。陳文典等（2009）將發酵魚粉、發酵蝦殼粉、發酵豆粕和發酵棉粕等原添加到飼料中飼養中華絨螯蟹發現，肝胰臟和性腺占中華絨螯蟹的體重比重顯著增加，平均畝產量和成活率分別提高11.06%和16.53%，平均畝收益提高11.8%～46.7%。

3.2 強化水產動物免疫機能，增強抵抗力 在投食益生菌后，水產動物體內相應的抗體能加快機體的體液免疫和細胞免疫，提高抗體水平，增強機體免疫功能，及時防御和消滅致病菌（徐亞飛，2018）。與此同時還可以為水產動物有效補充益生菌，不同的微生物群落之間形成彼此依存的關系，在水產動物消化道內建立微生態平衡系統，有利于水產動物抵御病原微生物的侵害。

3.3 分解有機污染物，改善養殖生態環境 與普通飼料相比，微生物發酵飼料在水中溶解速率慢，不易流失，不僅提高飼料利用率，還大幅度降低了殘余餌料和動物糞便對水質的污染。在益生菌代謝過程中會形成許多中間物質，如氨基轉移酶、氨基氧化酶和硫化物降解酶，可以分解水中的有害物質。此外，微生物發酵飼料在水中能依靠不同類型益生菌的氧化、硝化、氨化和固氮作用降解水中的有機物，生成能被浮游植物吸收的無機鹽，達到優化水質的目的。

4 發展前景

隨著當前水產養殖行業向綠色產業發展，對水產品的品質要求也更加嚴格。水產品安全首先是飼料安全，而微生物發酵飼料通過微生物發酵技術能消除飼料原料中可能存在的毒素，提高飼料利用率，具有廣闊的應用前景。

但目前微生物發酵飼料還面臨著一些需要解決的問題：（1）沒有統一的生產技術標準；（2）在飼料發酵過程中缺少專業人員監控，影響發酵飼料的質量，并降低了使用效果；（3）目前我國用于微生物發酵飼料的菌種來源較少，并且在微生物發酵飼料中活菌質量得不到保證，易失活。隨著人們對其研究的進一步深入和我國微生物發酵技術的發展，這些問題必然會迎刃而解。同時微生物發酵飼料必然會成為未來飼料業的發展方向，并被廣泛應用于養殖業，為更多的養殖者帶來理想的經濟效益。