微生物發酵飼料在反芻動物生產中的研究進展

張轉弟，張巧娥，王慶，李月，李云鶴

（寧夏大學農學院，寧夏銀川 750021）

近年來，動物性食品安全問題引起了廣泛關注，多數國家和地區已經禁止飼料中使用抗生素。農業農村部第194 號公告明確指出，自2020 年7月1 日起全面禁止在飼料中添加促生長類抗生素。然而由抗生素禁用引起的飼料價格上漲及動物的健康問題有待解決。目前關于微生物發酵飼料對畜禽健康、生產性能和肉質等方面的影響做了大量研究（Xie等，2017）。微生物發酵飼料已經在許多國家廣泛使用，其優勢日漸突出，對于養殖業的健康發展具有舉足輕重的作用。本文簡要介紹微生物發酵飼料的概念、作用機理和常用菌種等，重點討論其在反芻動物生產中的應用研究進展，旨在為微生物發酵飼料的開發、應用和推廣提供理論參考。

1 微生物發酵飼料概述

1.1 概念 微生物發酵飼料是指將一些營養價值較低，價格低廉，適口性較差的農業和工業副產物，如農作物秸稈、棉籽粕、菜籽粕、麥麩、酒糟和馬鈴薯渣等作為底物，在人為控制條件下，通過微生物發酵將部分纖維素、蛋白質和脂肪等大分子營養物質降解成易吸收的糖類和可溶性小肽及有機酸等小分子物質，形成適口性好、營養豐富和有益微生物數量較多的一類生物飼料（Joris等，2016）。通過此技術可以擴大飼料來源，緩解我國飼料原料短缺的現狀。

1.2 微生物發酵的分類及常用菌種 微生物發酵飼料按照工藝可分為固體發酵、液體發酵和復合發酵；按照發酵微生物的好氧型，可分為好氧發酵、厭氧發酵及兼性厭氧發酵；按照發酵的菌種類可分為混菌發酵及單一菌發酵。

菌種的合理選擇與搭配能夠提高發酵的效率，是發酵成功的關鍵。目前，微生物發酵常用菌種是芽孢桿菌、酵母菌和乳酸菌。芽孢桿菌能產生大量的酶（淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶）和較多的小分子肽和氨基酸，能夠提高飼料的抗氧化能力（Wu等，2014），促進酸性洗滌纖維的降解（Chi 和Cho，2015）。酵母菌和乳酸菌本身就是優質的菌體蛋白。酵母含有大量的蛋白質和B 族維生素（Kriss等，2018）。研究表明，酵母可預防動物疾病，調節代謝平衡，提高飼料利用率（Shurson，2018）。乳酸菌能夠降低胰蛋白酶抑制因子的活性，降低飼料中的抗營養因子含量（Dzialo等，2017）。霉菌產蛋白酶能力極強，可以促進小分子肽和氨基酸的生成。

2 微生物發酵飼料的作用

經過微生物發酵后，抗營養因子含量極顯著下降（Runni Mukherjee等，2016；Nicole等，2012），粗蛋白質含量顯著增加，粗脂肪和粗纖維含量顯著下降，飼料營養價值得到提升（Chen等，2017；Sun等，2013）。微生物發酵飼料富含益生菌、功能性寡聚糖、活性小肽、抗菌肽和多種活性代謝產物等，可減少畜禽代謝過程中產生的有害物質，降低畜禽養殖對環境帶來的危害，改善飼養環境。

2.1 提高飼料原料的營養價值 微生物發酵可以提高飼料的營養價值。徐高驍等（2015）研究表明，木薯渣經發酵優化條件處理后，粗蛋白質水平最高可以提高67.63%。Kpako 等（2016）發酵木薯皮渣發現，粗蛋白質含量顯著提高18.9%。Ranjitkar 等（2012）研究發現，微生物發酵能夠提高玉米籽中有機酸的含量，其中乳酸菌數量增加，使飼料pH 從5.5 降低至4.2，導致一些致病菌如大腸桿菌、霉菌的數量下降，提高了飼料的安全性。

2.2 降低或消除飼料原料中的抗營養因子和有害物質 研究表明，發酵過程中微生物可以降解飼料中的抗營養因子，提高飼料的營養價值和轉化效率。Yang 等（2018）研究發現，通過微生物發酵霉變的玉米和玉米面，可以減少玉米赤霉烯酮的含量，抑制飼料中霉菌的生長，提升飼料品質。Deng 等（2012）研究表明，發酵可以將棉籽粕和菜籽粕等飼料中的抗營養因子和有毒物質去除85%。徐力（2016）研究表明，混菌發酵可以提高豆粕的營養價值，能很好地降解大分子蛋白、抗原蛋白及抑制脲酶活性，提高其有效營養成分（蛋白含量和活菌數）和利用率，且可產生香味。但微生物發酵飼料對于原料中抗營養因子的去除及有害物質的降解機制尚不清楚，可能與微生物的某些代謝產物有關。

2.3 減少畜禽養殖對環境的污染 微生物發酵還可顯著增加飼料中乳酸和乙酸含量，pH 降至4.0 以下，從而抑制沙門氏菌等有害菌的增殖（René等，2001），增加畜禽腸道中有益菌的定植，保持腸道菌群平衡，保證畜禽機體健康。研究表明，飼喂微生物發酵飼料可以減少畜禽代謝過程產生的有害物質，降低畜禽養殖對環境帶來的危害，改善飼養環境。Ahmed 等（2014）研究發現，通過肉雞飼糧中添加發酵海藻顯著減少了糞便中氨態氮的排放量，改善了雞舍環境質量。陳國營等（2016）研究指出，飼喂發酵豆粕可以降低雞舍內氨氣和硫化氫的濃度。Sheng 等（2012）研究表明，飼喂母豬發酵飼料可改變銅、鋅等重金屬的化學形態，減少豬糞的臭味。

3 微生物發酵飼料在反芻動物中的應用

3.1 微生物發酵飼料對反芻動物生產性能的影響 生產性能是畜牧業生產中的重要指標，可反映畜禽的生長狀況。葉以哲等（2021）給湖羊飼喂精料補充料＋發酵花生秸稈的試驗結果表明，相比花生秸稈組，微生物發酵花生秸稈組湖羊的采食量提高了65.13%，這與王小平（2020）使用復合菌劑發酵玉米青貯飼喂灘羊在采食量上的研究結果一致。可能是由于經過微生物發酵，生成醇類等物質，使微生物發酵飼料具有特殊的香味改善了適口性，從而提高了飼料的采食量（楊夢婷等，2019）。邱玉朗等（2019）研究發現，相比對照組，飼喂秸稈與玉米漿混合微生物發酵飼料，肉羊的平均日增重提高7.91%，料重比降低28.61%。王曉飛（2020）給杜寒雜交肉羊飼喂膨化秸稈微生物發酵飼料后，極顯著提高了羔羊的日增重。究其原因可能是由于飼喂微生物發酵飼料可以提高粗蛋白質、粗脂肪和中性洗滌纖維的表觀消化率，進而提高日增重（王小平等，2020）。微生物發酵飼料對于奶牛和肉牛育肥效果和肉羊一致。俞文靚等（2019）研究表明，飼喂以玉米皮為主要的微生物發酵飼料可提高奶公牛的平均日增重，降低料重比，提高飼料利用效率。Suryanto 等（2019）研究表明，給肉牛飼喂發酵可可豆殼可顯著提高胴體率、眼肌面積和肉牛肉骨比等生產性能。綜上所述，微生物發酵飼料可以提高反芻動物的生產性能。

3.2 微生物發酵飼料對反芻動物免疫性能的影響 陳柯等（2015）研究表明，微生物發酵玉米秸稈可以提高山羊血清中IgG 和IgM 的含量，增加血清總抗氧化能力（T-AOC）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）和過氧化氫酶（CAT）酶活，提高山羊的免疫力和抗氧化性能。崔瑩等（2018）的試驗結果表明，添加復合菌培養物可顯著提高肉羊的IgG、IgM、IL-6 含量及GSH-Px 活性，提高肉羊的免疫功能。姜鑫等（2019）的研究表明，日糧中添加發酵玉米蛋白粉，可顯著提高血漿TP、CAT、總超氧化物歧化酶（T-SOD）、T-AOC、IgA 和IgG 含量，提高犢牛抗氧化和免疫能力。余淼等（2019）用添加玉米黃漿液、噴漿玉米纖維和醬糟等食品工業廢棄物為主要原料的微生物發酵飼料飼喂西雜牛，提高了血液中總蛋白、白蛋白、IgA、IgG 和IgM含量，降低了丙二醛濃度、谷草轉氨酶以及谷丙轉氨酶活性，提高總抗氧化能力，增強超氧化物歧化酶活性，進而改善肉牛的抗病能力。可能的原因是飼料經發酵后產生的多糖類物質，能促進免疫細胞產生多種免疫因子，促進免疫細胞增殖活性，提高機體免疫力。

3.3 微生物發酵飼料對反芻動物肉品質的影響動物肉品質一般由肉色、熟肉率、剪切力和肌間脂肪等指標來評定。肉色是肉眼可見的評價指標。彭忠利等（2013）研究表明，以玉米黃漿液、噴漿玉米纖維、醬糟和木薯渣等食品工業廢棄物為主要原料發酵的微生物飼料，有改善牛肉肉色的趨勢，該結果和王莉梅等（2019）給小尾寒羊飼喂土豆渣發酵飼料在肉色上的研究結果一致。剪切力是評價肌肉嫩度的主要指標。剪切力越低，肌肉嫩度越好。仲偉光等（2019）給育肥羊飼喂膨化玉米秸稈發酵飼料，結果降低了羊肉的剪切力，這和王莉梅等（2019）在飼喂土豆渣有降低小尾寒羊剪切力趨勢及胡宇超等（2020）在飼糧中添加100 mg/g 發酵麩皮產物多糖可降低羊肉剪切力的結果相似。表明微生物發酵飼料可以降低肌肉的剪切力，提高肉的口感。

除此之外，微生物發酵飼料可以提高肌肉中粗脂肪的含量，改變脂肪酸組成。肌內脂肪的含量可影響肌肉的嫩度，肌內脂肪含量越高剪切力越低。劉旺景等（2018）在基礎日糧中添加微生物發酵飼料，提高了羊肉脂肪的氧化穩定性。Faucitano等（2011）研究表明，微生物發酵全混合日糧可以提高肌內脂肪含量。馮健等（2015）研究表明，在延邊黃牛育肥后期飼糧中添加以玉米粉和糖蜜等經酵母菌發酵飼料，提高了肌肉中的粗脂肪、油酸和谷氨酸含量。Kim 等（2018）研究表明，用全混合發酵日糧飼喂肉牛可以提高肉的大理石花紋評分。微生物發酵飼料提高了肌內脂肪的含量，可能是由于發酵飼料促進了機體的代謝平衡，促進脂肪在肌肉中的沉積。綜上，添加微生物發酵飼料可以增加肌肉嫩度，提高肌肉品質。

4 小結與展望

微生物發酵飼料營養豐富、價格低廉，能夠降低原料中的抗營養因子，改善飼料的適口性，增加有益的代謝產物，維持腸道菌群平衡，提高免疫力、飼料的利用效率以及畜禽的生產性能和肉品質等，具有極其廣闊的應用空間。微生物發酵飼料作為近年來的研究熱點，其作用也逐漸得到認可。然而對于微生物發酵飼料降低抗營養因子和有毒有害物質的機制尚未明確；其次，用于發酵菌種的保存問題沒有得到有效解決（Ezekiel等，2018），對混菌發酵比例有待深入研究；發酵飼料的質量評定尚未明確（余寶等，2019）；發酵速度難以控制，同時飼料的二次發酵也會帶來一定的經濟損失。微生物發酵飼料的整體研發和產業化水平有待提高。今后在微生物發酵飼料的開發利用過程中，需要建立專門的微生物發酵飼料研究數據庫，健全品質評價體系，深入研究微生物發酵飼料的作用機理及優勢，推動微生發酵飼料的可持續發展。