發酵飼料發酵品質評定的研究進展

李 龍，高林青，蔡鋒隆，張 偉，洪 亮，蒲 蕾，楊 華，張建斌

（1.天津農學院動物科學與動物醫學學院，天津市農業動物繁育與健康養殖重點實驗室，天津 300384；2.長治職業技術學院 動物科學系，山西長治 046000；3.天津市廣源畜禽養殖有限公司，天津 301800）

發酵飼料在近些年已發展為飼料行業的一個發展趨勢，其開發與利用成為飼料行業的研究熱點。發酵飼料指在人為控制下，把有益微生物接種在植物性農副產品上，經過一段時間的發酵，將飼料中原有的蛋白質、脂肪等有機大分子分解成有機酸等小分子物質，形成營養價值高、易消化吸收的飼料（萬里等，2021）。發酵飼料操作簡單，成本低，無毒害，易保存，在動物生產中應用廣泛，但針對其質量評定缺乏相關標準，本研究對現有的檢測指標進行了介紹，以期建立一套簡單、成本低的評估方法，適用于飼料行業，可促進發酵飼料的開發與應用。

1 發酵飼料的特點

1.1 發酵飼料的優點 與原料相比，發酵飼料中含有較高的乳酸菌和較低的腸桿菌科細菌，有機酸的濃度較高，pH較低，這些特性使發酵飼料有益于動物腸道健康。一項研究表明，發酵后有機酸增加，pH從5.5下降到4.2，大腸桿菌群、乳糖陰性腸桿菌、酵母菌霉菌的數量從6顯著下降至 3 lg CFU/g，乳酸菌從 7.5 增加到 8.2 lg CFU/g（Ranjitkar等，2016）。除了改善微生物指標外，發酵也可以減少飼料中的霉菌毒素。研究發現，玉米粒經發酵后玉米赤霉烯酮減少，這主要是參與發酵的細菌在霉菌毒素降解和生物轉化為無毒化合物中起關鍵作用（Yang等，2018）。除了這些主要抗菌特性外，發酵生成了大量有機酸、氨基酸、小肽、酶和菌體蛋白等代謝產物增加了飼料天然香味，改善了其適口性（Jin等，2019）。發酵飼料還可減少糞便中氮、磷和有害氣體的排放，減少環境污染。發酵飼料能讓非常規飼料得到再利用，降低飼料成本，使我國飼料資源短缺問題得到進一步緩解（康懷艷，2019）。

1.2 發酵飼料的缺點 在發酵過程中，乳酸菌分泌的乳酸是 L-（+）-和 D-（-）異構體的組合。D（一）乳酸不能被哺乳動物代謝，會導致酸中毒，即酸堿平衡紊亂（康懷艷，2019）。在發酵過程中，受發酵過程中的溫度、水分、原料等因素的影響，有可能減少微生物活性，影響最后的發酵效果。由于菌種來源復雜，多種菌在一起使用時會出現拮抗作用，不僅會影響菌種生長，還會產生有害的代謝物質損害機體健康。

2 發酵品質評定指標

2.1 化學指標 基于發酵飼料的優缺點，品質評定的化學指標有乳酸、物料pH、酶活性和乙酸、丙酸、丁酸等短鏈脂肪酸。飼料經發酵后會產生大量乳酸，乳酸會使飼料中pH降低，一方面促進了飼料發酵菌種本身的生長；另一方面會導致動物腸道形成更酸性的環境，大部分的致病菌和霉菌對低pH的環境不耐受，其生長和繁殖會受到很大限制，進而提高了動物抗病能力（劉曉飛，2021；Vadopalas等，2020），減少發酵飼料中的霉菌。益生菌發酵過程中會產生一些消化酶，提高飼料中小分子有機物質含量，更容易被動物消化利用（李旺 等，2020）。

短鏈脂肪酸對動物腸道的生長健康發揮至關重要的作用（薛永強等，2020）。首先，短鏈脂肪酸能增加腸道絨毛高度和隱窩深度，從而增加食物與腸道的接觸面積，促進營養物質的消化利用（鄭卓林，2020）。其次，短鏈脂肪酸對腸道屏障有調控作用，主要包括四大屏障：機械屏障、生物屏障、化學屏障和免疫屏障。其調控動物腸道的機械屏障是通過促進腸道緊密連接蛋白Claudin、Occludin和ZOs等相關基因的表達（陳慧子等，2018；Wang等，2018），促進腸黏膜細胞的增殖，降低腸道通透性，實現改善動物腸道機械屏障的功能。短鏈脂肪酸通過促進腸道中黏蛋白MUC相 關 基 因 的 表 達（Diao等，2019；Gaudier等，2009），減少腸道細胞的凋亡，提高腸道分泌的酶活性，加強腸道化學屏障（Bai等，2010）。對動物腸道免疫屏障的調控，短鏈脂肪酸主要通過促進動物機體免疫器官的發育（鈕海華等，2010），提高免疫物質的活性（Wang等，2018；Chen等，2018），增強抗氧化的能力（Xiong等，2018），抑制促炎細胞因子表達（Chen等，2018；Tong等，2016），進而增強腸道免疫屏障的功能。短鏈脂肪酸能調控腸道生物屏障，短鏈脂肪酸能釋放H+來降低腸道pH，提高腸道內有益菌的含量，降低有害菌的含量（Zhang等，2018）。

2.2 生物指標 發酵飼料中存在大量益生菌，動物采食后，益生菌進入動物腸道能在腸道黏膜上定植，進而減少有害菌與腸道的結合，降低有害菌對機體的致病力，改善胃腸道的消化功能。霉菌在飼料中大量繁殖可以降低飼料營養價值，有研究發現，保存96 d的發霉玉米中脂肪、胡蘿卜素、維生素E含量均有減少（Bartov，1983）。飼料中的霉菌還能降低飼料適口性，其代謝毒素會直接危害動物健康，在仔豬日糧中添加0.28 mg/kg黃曲霉毒素B1可降低仔豬的平均日采食量和平均日增重（Pu等，2021）。玉米赤霉烯酮常導致動物繁殖功能障礙，有研究報道，當妊娠母豬日糧中赤霉烯酮含量超過30 mg/kg會造成早期胚胎死亡（石青松，2016）。飼料中除了有益生菌和霉菌外還存在的一些致病菌，如大腸桿菌（K88、K99）、沙門氏菌等，這些致病菌平常不會危害到機體，但當其達到一定數量后，不僅會造成動物腹瀉，還會降低飼料利用率，甚至會造成動物死亡。引起幼齡動物大腸桿菌病的產腸毒素大腸埃希菌（ETEC）主要攜帶菌毛 F4（k88）、F5（k99）、F6（987P）或F41，而斷奶后腹瀉的ETEC攜帶菌毛F4（k88）和 F18（Luppi等，2017）。因此，一般在生產中檢測發酵飼料中發酵種子、致病菌（大腸桿菌、沙門氏菌等）、霉菌（黃曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮、嘔吐霉素等）菌落數量和發酵飼料體外抑菌活性作為發酵品質評定的生物指標。

2.3 營養指標 一般發酵飼料除了檢測一些常規指標干物質、粗蛋白質、粗脂肪、粗灰分、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、鈣、磷、氨基酸，還會檢測可溶性糖、淀粉、酸溶性蛋白、銨態氮。可溶性糖是水溶性碳水化合物，包括單糖、二糖和低聚糖。部分替代淀粉不僅會降低瘤胃酸中毒的風險，而且還可以提高干物質采食量、瘤胃液中丁酸濃度和乳脂肪產量等（Pu等，2021）。飼料發酵過程中，腐敗梭菌分解氨基酸、嘌呤、嘌啶、硝酸鹽、亞硝酸鹽產生銨態氮，銨態氮含量會直接影響發酵飼料飼用價值（黃俊等，2008）。通過酸溶蛋白含量來評價發酵飼料品質，一是能反映飼料中蛋白質抗營養因子被水解的程度，二是在一定程度上反映肽含量的高低（亓秀曄等，2017），說明動物生長必需氨基酸含量的變化，故酸溶蛋白的含量是評判發酵飼料質量好壞的重要標準。

3 發酵評定指標在飼料生產中的應用

萬里等（2022）通過測定發酵飼料中氨態氮、可溶性糖、淀粉含量，pH以及3種霉菌毒素和微生物群落結構變化來選擇最優品質的發酵飼料，以此達到確定最優時發酵條件的目的，為了確定最佳的發酵時間，萬里等（2022）又測定了發酵飼料中常規營養成分含量、酶活性、霉菌毒素含量及有氧穩定性。李巧云等（2013）通過討論溫度、pH、溶氧、接種量、接種比例和培養基對發酵飼料品質的影響，以確定最優的發酵條件。王洋等（2021）通過檢測發酵飼料中常規營養成分、pH、銨態氮/總氮、乳酸、丙酸、酸溶蛋白，判斷發酵飼料的好壞，結果顯示，產朊假絲酵母菌和植物乳桿菌按1：1添加可顯著提高全株構樹發酵的品質。楊潔等（2022）通過測定發酵油菜中中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、銨態氮/總氮、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸、pH確定了水分含量為50%～60%時發酵品質較好。因此，在制作發酵飼料過程中選擇合適的品質評定指標能快速確定最佳的發酵工藝，達到事半功倍的效果。

吝常華等（2018）利用發酵飼料中常規營養成分、可溶性糖、總酸、pH判斷發酵品質，優化發酵工藝，篩選出最優的單菌發酵飼料，選用肉雞飼喂發酵飼料，結果發現，提高了其表觀消化能。王嘉豪等（2022）將發酵花生粕中常規營養成分、酸溶性蛋白、pH、有機酸等作為發酵品質的評定參數，然后把篩選出最優菌株發酵的花生粕飼喂給豬，其生長性能得到提高，達到體外預消化的目的。劉俊陽等（2019）選用活菌數、β-葡聚糖、檸檬酸、多肽、乳酸作為發酵飼料品質評定的指標，優化發酵工藝，將制備的固態發酵微生態發酵制劑飼喂犢牛，結果發現，其提高了犢牛機體的抗氧化能力。Zhu等（2017）將粗蛋白質、酸溶性蛋白作為篩選發酵水分的評定指標，制備的發酵料飼喂仔豬，發現發酵豆粕可提高其生長性能和免疫水平。Vadopalas等（2020）利用飼料酸度和菌落計數觀察發酵飼料的品質，制備復合乳酸菌發酵飼料飼喂仔豬，結果顯示，發酵飼料可以改變豬腸道中的微生物分布變化，降低仔豬腹瀉率。魏越波（2020）通過不同條件下發酵飼料的酸溶蛋白/粗蛋白質、pH、抑菌活性指標，優化發酵條件，將發酵飼料替代基礎日糧飼喂400日齡蛋雞，結果表明，飼喂蛋雞發酵飼料顯著提高生產效率（P＜0.05），改善了腸道健康。綜上所述，通過檢測發酵飼料中的化學指標、生物指標、營養指標來判斷其發酵品質，選出最佳的發酵工藝，將發酵飼料在動物生產中應用能達到較理想的效果。

4 展望

由于發酵目的的不同，評價指標選擇性較多，但也不能盲目選定幾個指標對發酵品質進行評定，在考慮到發酵優點的同時也要顧及其缺點，通過綜合分析發酵飼料優缺點后篩選出的發酵菌種才具有參考價值。目前，關于發酵飼料發酵品質評定的指標不夠完善，還需要深入挖掘，制定行業統一標準，以利于對發酵產品質量進行有效管控，確保飼料行業健康長久的發展。