發酵飼料的研究與應用進展

韋春杰，陸 靜，王在貴，詹 凱，馬瑞鈺，聶 銘，聶琬晴，聶 蕾，胡 培，徐雙貴

(1.安徽農業大學生命科學學院,安徽 合肥 230036;2.安徽省農業科學院畜牧獸醫研究所,安徽 合肥 230031;3.銅陵鳳丹種植科技開發有限責任公司,安徽 銅陵 244151;4.安徽省新康飼料有限公司,安徽 合肥 230031)

我國是畜牧業生產大國，但是隨著畜牧業的日趨健康發展，飼料資源短缺的問題日益嚴重，無抗化發展也使得動物健康成為焦點。目前大多數籽粕、秸稈及糟渣類農副產品因其含有較多抗營養因子直接飼喂效果不佳而被廢棄，導致資源大量浪費，且造成了環境污染；而發酵飼料則是以這些產品為原料，利用微生物發酵技術，降解原料中抗營養因子和毒素，使其能用于飼料中提高動物生長及生產性能等，其中含有的益生菌、酶和低聚多糖等替抗成分，在畜禽水產飼料中廣泛應用，充分利用了飼料資源，保護了環境，符合我國畜牧業可持續發展要求。

1 非常規飼料

非常規飼料是指區別于傳統飼料，人們對其營養價值和飼用價值了解較少的原料，它們是一類很少被用于日糧配方中禽畜可飼用資源的總稱，如農工業副產品和動植物下腳料等。這些非常規飼料原料并不是一個絕對概念，不同地區用作不同動物飼料的原料都是不同的[1]。常規飼料資源的匱乏促使非常規飼料原料的研究成為熱點，這些非常規飼料原料雖然營養豐富，但基本都含有對動物有害的抗營養因子，見表1。

非常規飼料來源廣泛且種類繁多，據張心如等[12]估算我國的非常規飼料原料年產將近40億t，僅秸稈年產量已超過8億t，棉粕和菜粕年產量也已超過700萬t，穩居世界第一。但這些原料僅有少部分被合理利用，大部分都被焚燒廢棄，不僅嚴重污染環境，還可能引發火災給社會帶來損失，最重要的是這些有營養價值的飼料資源被大量浪費，這是因為適口性差且營養價值低或者營養成分不平衡等特點限制了它們的使用；另外，大量的抗營養因子和有毒物質也導致很多非常規飼料無法被直接利用或只能少量使用；且這些原料因為不同的處理和貯存手段導致其營養成分和質量都不穩定；沒有準確的營養價值評定便無法得到這些原料的基礎養分含量數據，無法為日糧配方的設計提供參考。幾種非常規飼料原料的抗營養因子對動物的影響見表1。

表1 幾種非常規飼料原料的抗營養因子對動物的影響

2 益生菌

WHO在2001年將益生菌定義為“活的微生物”，它作為綠色無殘留且可替代抗生素的飼料添加劑有著顯著的飼用效果和飼用安全性。

飼用益生菌主要包括芽孢桿菌屬(Bacillus)、乳酸桿菌屬(Lactobacillus)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)和酵母菌(Yeast)。益生菌可以替代抗生素促進動物生長是毋庸置疑的，益生菌在動物體內發揮作用不會像抗生素那樣快速、明顯，但是動物可以長期使用不會產生抗藥性，能有效解決抗生素在人體內累積這一問題。郭盼盼[13]用枯草芽孢桿菌W1飼喂固始蛋雞，以研究其對該種蛋雞的生長及生產性能、蛋品質、血液生化指標和盲腸菌群組成的作用效果，結果顯示益生菌可以顯著提高蛋雞生長性能和蛋品質；與對照組相比，益生菌組血清中甘油三酯、膽固醇和丙二醛含量顯著降低，血鈣含量顯著上升；且加菌組的盲腸菌群組成也有顯著變化，乳酸桿菌和雙歧桿菌數量明顯提高，大腸桿菌數量顯著降低。Lokapirnasari等[14]研究了雙歧桿菌和干酪乳桿菌共同作用對蛋雞的影響，發現0.5%的雙歧桿菌和0.25%的干酪乳桿菌顯著降低了料蛋比和采食量，且產蛋量和蛋重都得到提高，說明它們完全可以代替抗生素對動物產生積極作用。根據Giang等[15]的報道，添飼乳酸菌復合物可降低仔豬腹瀉率，提高營養物質的表觀消化率。此外，在育肥豬的日糧中添加酵母菌可顯著提高鈣的表觀消化率，降低隱窩深度，提高絨隱比，說明酵母菌對豬的營養吸收和腸道形態都有一定影響[16]。

3 發酵飼料概述

益生菌是可以作為飼料添加劑直接飼喂動物并有效促進動物生長和生產的，但目前它更多應用于在適當的條件下發酵非常規飼料原料，再將發酵產物用作飼料添加劑飼養動物。

發酵飼料即是通過芽孢桿菌、酵母菌和乳酸桿菌等益生菌作用使得一些動植物的農副產物中抗營養因子被分解，從而可用作動物飼料，且能有效解決我國飼料資源短缺的問題[17]。近年來，發酵飼料越來越被國內外學者重視，丁小青等[18]發現生物發酵飼料對提高仙居雞生產性能和蛋品質有益，該研究結果表明，6%發酵飼料組在提高血清抗氧化能力和血清白蛋白含量方面效果最好，且有試驗表明發酵飼料可提高生長期育肥豬肌肉中不飽和脂肪酸和氨基酸含量，提升豬肉營養價值，改善豬肉品質[19-20]。此外，廖云瓊[21]還證實了發酵飼料的飼喂效果要優于未發酵飼料。以上研究結果表明，餅粕糟渣和秸稈等非常規飼料資源發酵后也可以用作飼料添加劑提高動物性能。

3.1 發酵餅粕糟渣

發酵餅粕主要包括發酵豆粕、棉籽粕、菜粕等。餅粕蛋白質含量很高，氨基酸比較平衡，但其所含抗營養因子種類也較多，如胰蛋白酶抑制劑、植酸、棉酚、異硫氰酸酯等。陳中平等[22]利用米曲霉發酵豆粕降解了其本身的大、中分子蛋白質，提高了該飼料的飼用特性。Hong等[23]發現米曲霉發酵豆粕后，粗蛋白質和小肽含量顯著提高，胰蛋白酶抑制劑多數被消除。Teng等[24]利用枯草芽孢桿菌發酵豆粕也有類似效果?？莶菅挎邨U菌、酵母菌及其復合發酵的棉粕中，ADF、NDF和EE均降低，鈣、磷、游離氨基酸和棉籽鈦等的含量均提高[25]。此外，經發酵的棉粕粗蛋白質和酸溶蛋白含量以及粗蛋白質體外降解率也被顯著提高，棉酚含量降低[26-27]。菜籽粕經過30 d的發酵，其異硫氰酸酯含量可從119.6 mmol/kg極顯著降至14.7 mmol/kg[28]。

發酵糟渣主要是發酵酒糟、果渣、薯渣等。糟渣雖然營養豐富，但其水分含量高，單寧等有毒有害物質含量較高，難以儲存和利用。而實驗表明，酒糟經發酵后也能大量用于飼喂，且飼喂效果更好。據阿拉騰珠拉等[29]報道，發酵后的白酒糟CP、TP和總氨基酸含量分別提高了30.39%、38.06%和17.74%，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量分別降低23.64%、20.40%。啤酒糟經發酵后，其粗蛋白質含量、必需氨基酸總量、蛋白體外消化率和水解氨基酸總量都顯著提升，粗纖維含量大大降低[30]。于修燭等[31]的研究表明，發酵后的蘋果渣中益生菌屬于優勢菌群，且蛋白質含量有較大提高，這更有利于小腸的吸收功能。利用微生物對柑橘渣進行發酵，測得柚皮苷和檸檬苦素均降低35%以上，粗蛋白質、真蛋白質等含量均大幅度提高[32]。Liu[33]和湯小朋[34]分別以馬鈴薯渣和木薯渣為發酵底物，分析結果顯示發酵后的薯渣纖維含量降低，還原糖和粗蛋白質含量增加。

3.2 發酵秸稈

我國作為農業大國，玉米、水稻和小麥是三大主要農作物，秸稈是農業生產中數量最大的副產品，秸稈類的共同特點是粗蛋白質含量低，粗纖維含量高，飼喂價值小，資源浪費較為嚴重。而王汝富的研究表明，玉米秸稈經發酵后粗蛋白質含量可提高12.4%[35]，秸稈發酵過程中會產生多種酶類可降解秸稈中難以被動物利用的纖維、粗蛋白質等成分，可提高飼料蛋白質、維生素等的含量，改善飼料適口性及安全性[36]。岳麗等[37]以黑曲霉和產朊假絲酵母1∶1混合發酵秸稈，發現粗蛋白質和粗纖維含量分別增加了18.79%和34.68%，顯著改善了飼料品質。據焦有宙[38]報道，玉米秸稈經微生物發酵液處理后，秸稈中木質素、半纖維素和纖維素含量都顯著降低。

3.3 牡丹籽粕

牡丹為毛茛科植物，花色多樣種類繁多，素有“花中之王”的美稱。在我國有4 000多年的生長歷史，且已引種到世界各地。迄今為止，對牡丹的研究主要體現在其觀賞價值[39]與藥用價值[40]。油用牡丹是一種新興作物，因牡丹籽粕富含豐富的不飽和脂肪酸，對人體有極大保健功能[41]。牡丹籽粕則是榨油后的副產物，一度被當做生物廢棄物導致資源浪費和環境污染。為尋找其利用價值，許多學者開始研究牡丹籽粕成分，以期為其合理利用提供科學依據。吳靜義等[42]對其化學成分作出科學分析，發現牡丹籽粕中含有苯甲酸、齊墩果酸和白芍苷等的十數種化合物，且這些化合物均對機體有積極作用。而盧宗元[43]從牡丹籽粕中分離得到包括這十數種化合物在內的21種化合物，其中芪類化合物對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌有抑制作用。王敏等[44]對其含量最高的蛋白質和堿性蛋白酶解產物做了進一步研究，研究結果表明牡丹籽粕蛋白抗氧化穩定性和溶解性較好，可作為食品或保健品添加劑，有比較大的利用價值。昝麗霞等[45]主要研究其營養成分，發現粗蛋白質含量最高，完全符合蛋白飼料規定的蛋白含量，氨基酸組成豐富且平衡，微量元素也高于豆粕，可發展為一種優質蛋白飼料資源。

4 發酵飼料在養殖中的應用

無論是餅粕、糟渣還是秸稈類物質都含有大量抗營養因子，不僅影響了飼料的適口性，同時也大大降低了營養物質的消化吸收和利用，其大量遺棄或者燃燒不僅造成了資源的大量浪費，還污染了環境。大量研究表明，微生物發酵可降解抗營養因子，使得部分營養物質含量大幅提高，且發酵后的飼料散發香味能促進動物采食，進而提高了動物生長及生產性能，改善了血清生化指標，促進了免疫功能。

4.1 發酵飼料在家畜養殖中的應用

發酵飼料在家畜養殖方面的研究主要是用于豬、牛和羊的飼養。彭雙等[46]分別以基礎日糧和菜粕為對照，研究添飼發酵菜粕對豬的飼喂效果，結果顯示，生長性能方面發酵菜粕組顯著優于菜粕組，與對照組差異不顯著；營養物質表觀消化率方面，對照組顯著高于菜粕組，與發酵菜粕組差異不顯著；血清參數方面，發酵菜粕組谷草轉氨酶活性顯著降低，血磷水平顯著升高。Kim等[47]研究了添飼發酵農副產品對育肥豬性能指標的影響，飼喂62 d后結果顯示，豬的平均日增重和飼料轉化率均顯著降低，血液生化指標也沒有增加趨勢，但胴體品質顯著升高，說明農副產品經發酵后可以替代基礎日糧飼養育肥動物提高肉品質。王汝富[35]的發酵秸稈飼喂育肥肉牛試驗的結果與上述結論一致。此外，Lin等[48]研究了添加不同比例發酵豆粕對斷奶仔豬糞便微生物的影響，發現3種比例的試驗組糞便中大腸桿菌和沙門氏菌數量均低于對照組，各試驗組和對照組之間乳酸菌含量差異不顯著。Laxmi等[49]的試驗結果顯示，酵母菌發酵飼料可顯著提高雄性犢牛的體重和飼料轉化率。桂蘊等[50]的試驗結果顯示發酵玉米秸稈飼料添飼肉?？娠@著提高生長性能，對其營養物質消化率和血液生化指標也有一定促進作用，與勞俊等[51]的發酵小麥秸稈飼養肉牛試驗結果一致。

4.2 發酵飼料在家禽養殖中的應用

關于發酵飼料在家禽添飼試驗方面的研究報道較多。胡永娜等[52]使用發酵菜粕等氮替代豆粕飼喂肉雞的試驗結果表明，與菜粕組相比，發酵菜粕組生長性能顯著提高；與對照組相比，發酵菜粕組臟器指數也顯著提高；發酵菜粕組也可顯著提高動物腸道消化酶活力。陳小連等[53]和Fazhi等[54]通過發酵菜粕飼喂番鴨的試驗結果表明，添飼發酵菜粕對番鴨生長性能無顯著影響，對其血液生化指標影響較大，添飼發酵棉粕對肉仔雞生長與生產性能的影響與之類似。當蛋雞飼糧中添加發酵菜籽粕時，可以優化海蘭褐蛋雞的腸道菌群結構，提高蛋品質和生產性能，對血液生化指標也有一定影響[55]。牛自康等[56]設計2.5%、5.0%和7.5%三種添加比例的發酵飼料飼喂肉鵝，結果表明，添加發酵飼料對肉鵝生長性能和血清免疫指標并無顯著影響，但是5.0%和7.5%的發酵飼料添加量可顯著降低血清中堿性磷酸酶、酸性磷酸酶和甘油三酯含量。以上研究結果表明，發酵飼料可以廣泛應用家禽飼養中。

4.3 在水產養殖中的應用

發酵飼料也已被廣泛應用到水產養殖中，其不僅可提高飼料營養價值、促進生長和提高免疫力，還有利于凈化水體環境。李小梅等[57]分別用發酵豆粕和去皮豆粕代替部分魚粉飼喂凡納濱對蝦，發現去皮豆粕對對蝦的生長性能和飼料利用率都有顯著抑制作用，而發酵豆粕在其生長性能和成活率方面都表現出一定的優勢。劉勇等[58]研究混合發酵飼料對奧尼羅非魚幼魚的影響，結果卻顯示混合發酵飼料對幼魚生長、飼料利用和生長并沒有顯著影響。這與羅智等[59]的試驗結果一致。但據陳萱等[60]的報道，利用發酵豆粕與未發酵豆粕混合飼喂異育銀鯽，隨著發酵豆粕比例的增加，促進生長、增強免疫和改善肝功能的效果也更加明顯。趙麗梅等[61]通過發酵豆粕代替魚粉的飼養試驗發現，與對照組相比，發酵飼料可提高金鯧魚的增重率和存活率，差異不顯著。

5 問題與展望

諸多研究表明，發酵飼料比未發酵飼料飼喂效果更好，但是我國發酵技術起步較晚，發酵工藝研究并不深入，同一菌種跟不同原料相互作用，發酵產物的理化性質也有差別，尤其是不同菌種混合發酵的發酵特性不明了。飼喂效果也不穩定，且發酵飼料含水量高，不耐儲存，營養價值隨著儲存時間增加而降低，因此，給運輸和儲存造成了困難。但發展新型飼料發酵技術，提升經濟效益，已成為畜牧業發展的趨勢。但是目前還缺少統一的標準以評價發酵產物的優劣，規范發酵飼料的生產與管理才能有效推動畜牧業可持續發展。只有在有效的質量評價體系下，發酵飼料的應用才會更加安全有效，未來才會有更多新型發酵飼料，有利于解決我國飼料資源短缺和飼用抗生素替代等問題。