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液體發(fā)酵飼料在豬業(yè)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究

畜牧行業(yè)特別是養(yǎng)豬業(yè)，是許多國(guó)家農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的主要貢獻(xiàn)者，也是全球糧食供應(yīng)中日益重要的組成部分。隨著養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展和國(guó)內(nèi)外推行禁止在農(nóng)牧行業(yè)使用抗生素政策的頒布，以及飼料原料價(jià)格的節(jié)節(jié)攀升，使農(nóng)牧行業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，養(yǎng)豬業(yè)便首當(dāng)其沖。因此，生產(chǎn)低價(jià)、安全、高效的飼料已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)亟需考慮的問(wèn)題。

液體發(fā)酵飼料是在一定條件下，利用微生物代謝活動(dòng)轉(zhuǎn)化飼料及原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子，將蛋白質(zhì)、多糖等大分子物質(zhì)分解為易吸收的小肽、單糖等小分子物質(zhì)，隨之產(chǎn)生消化酶、有機(jī)酸、細(xì)菌素等益生代謝產(chǎn)物，具有抑制致病菌繁殖、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、提高動(dòng)物生產(chǎn)性能等作用的優(yōu)質(zhì)飼料。液體發(fā)酵飼料原料來(lái)源廣泛，可以運(yùn)用食品業(yè)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)副產(chǎn)品作為發(fā)酵原料。這些原料具有產(chǎn)量大、價(jià)格低、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值偏低等特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)液態(tài)發(fā)酵后可滿足豬的消化生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，適口性好、易于消化吸收，有助于避免浪費(fèi)和增加環(huán)境負(fù)擔(dān)。本文討論了液體發(fā)酵飼料的營(yíng)養(yǎng)特性及在養(yǎng)豬業(yè)中的應(yīng)用，為液體發(fā)酵飼料在國(guó)內(nèi)的推廣拓寬道路。

1 液體發(fā)酵飼料簡(jiǎn)介

荷蘭首次使用液體發(fā)酵飼料，隨后法國(guó)、西班牙、瑞典等歐洲國(guó)家陸續(xù)推廣使用已將近30多年。在荷蘭和英國(guó)規(guī)模化豬場(chǎng)中運(yùn)用液體飼料飼喂比例達(dá)到60%和25%以上。液體發(fā)酵飼料在外國(guó)研究及應(yīng)用十分廣泛，但是在我國(guó)還是屬于一種新型技術(shù)，應(yīng)用程度較低。

1.1   液體發(fā)酵飼料的制備

液體發(fā)酵飼料的生產(chǎn)方式主要分為三類：①以發(fā)酵底物劃分，為全價(jià)飼料完全發(fā)酵和單一或多種原料發(fā)酵后，作為預(yù)混料再與其他原料制成全價(jià)飼料。相對(duì)于發(fā)酵部分谷物原料來(lái)說(shuō)，完全發(fā)酵比較簡(jiǎn)便快捷，但是會(huì)造成必需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失；而部分谷物原料發(fā)酵迅速，養(yǎng)分丟失率低，可以與各種原料配比成用于各個(gè)年齡階段飼料。②以發(fā)酵微生物來(lái)源劃分，為自發(fā)發(fā)酵和接種發(fā)酵。相對(duì)于接種發(fā)酵來(lái)說(shuō)，自發(fā)發(fā)酵是利用飼料及原料中的自有的微生物進(jìn)行液體發(fā)酵，過(guò)程中容易受雜菌的影響，且適口性和安全性差，造成飼料質(zhì)量不穩(wěn)定；而接種發(fā)酵會(huì)在發(fā)酵過(guò)程中加入有益微生物，其代謝產(chǎn)生大量有機(jī)酸、細(xì)菌素，能有效地抑制飼料及原料中病原菌繁殖。③以操作方式劃分，為連續(xù)發(fā)酵和批次發(fā)酵。批次發(fā)酵是完成一個(gè)生長(zhǎng)周期的微生物發(fā)酵，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率高，操作簡(jiǎn)單易解決雜菌污染問(wèn)題，但是資源耗費(fèi)大、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率低；而連續(xù)發(fā)酵是以完成多個(gè)生長(zhǎng)周期的微生物發(fā)酵，每次發(fā)酵結(jié)束后，取一定比例發(fā)酵底物與新原料混合繼續(xù)發(fā)酵，具有發(fā)酵穩(wěn)定、便于管理、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。

1.2   影響液體發(fā)酵飼料品質(zhì)的因素

影響液體發(fā)酵飼料產(chǎn)品質(zhì)量的因素包括：微生物種類和數(shù)量、底物數(shù)量和質(zhì)量以及發(fā)酵參數(shù)3個(gè)方面。就微生物種類和數(shù)量而言，微生物種類和數(shù)量是影響發(fā)酵的關(guān)鍵因素，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著液體發(fā)酵飼料的品質(zhì)。目前，主要應(yīng)用于飼料發(fā)酵的微生物種類主要有酵母類、芽孢桿菌類、乳酸菌類。植物乳桿菌和戊糖片球菌是液體發(fā)酵飼料中存在的最豐富的乳酸菌菌株，其中植物乳桿菌還具有抑制發(fā)酵過(guò)程中飼料及其原料的賴氨酸降解的功效，有利于提高液體發(fā)酵飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。飼料中乳酸菌的含量決定了乳酸產(chǎn)量，產(chǎn)量越多，pH值下降越快，當(dāng)乳酸菌含量超過(guò)于100 mmol/mL時(shí)，能有效抑制沙門(mén)氏菌、大腸桿菌等致病菌的繁殖。研究表明，優(yōu)質(zhì)的液體發(fā)酵飼料中pH值應(yīng)該小于4.5，乳酸菌含量大于109CFU/mL，乳酸濃度大于150 mmol/mL，乙酸與乙醇濃度應(yīng)分別小于40.0 mmol/mL和0.8 mmol/mL。液體發(fā)酵飼料中酵母含量非常高，酵母量也影響發(fā)酵液體飼料的質(zhì)量。酵母具有將腸桿菌結(jié)合到其表面的能力，阻斷這些細(xì)菌與腸上皮的結(jié)合，從而降低腸桿菌對(duì)機(jī)體腸上皮的侵染。因此，發(fā)酵液體飼料中高濃度的酵母可能是有益的；但是，高濃度的酵母可能會(huì)大量產(chǎn)生諸如乙酸、乙醇和戊醇之類的化合物，導(dǎo)致產(chǎn)生飼料異味和污染，造成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量和適口性降低。研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵過(guò)程中添加甲酸、山梨酸鉀和苯甲酸等弱酸抑制酵母的生長(zhǎng)而不會(huì)干擾乳酸菌生長(zhǎng)，因此，在生產(chǎn)液體飼料時(shí)可以加入適量乳酸避免酵母菌過(guò)度生長(zhǎng)對(duì)飼料品質(zhì)的影響。

2  液體發(fā)酵飼料特性

2.1    降低抗?fàn)I養(yǎng)因子水平，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收

飼料原料中存在胰蛋白酶抑制因子、單寧、植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子，嚴(yán)重影響畜禽對(duì)飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，甚至還有可能影響畜禽健康。液態(tài)發(fā)酵過(guò)程中，經(jīng)過(guò)微生物作用一段時(shí)間后，可以激活原料中天然純?cè)诘拿福軌蛳现械目範(fàn)I養(yǎng)因子。液態(tài)發(fā)酵對(duì)原料營(yíng)養(yǎng)成分影響程度低，能將大分子物質(zhì)降解為易吸收的小分子，更有利于機(jī)體的消化吸收。植酸等大多數(shù)動(dòng)物無(wú)法直接利用的無(wú)機(jī)鹽經(jīng)過(guò)發(fā)酵后能轉(zhuǎn)化為有機(jī)鹽，提高機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，降低糞便中磷的排放，緩解了對(duì)環(huán)境的壓力。Zheng等報(bào)道，在芽孢桿菌發(fā)酵過(guò)程中，豆粕（SBM）的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到了提高。他們發(fā)現(xiàn)凝乳蛋白（CP）、小肽濃度和體外消化率增加，大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白減少。Shi等發(fā)現(xiàn)，用黑曲霉發(fā)酵菜籽粉傾向于增加CP和氨基酸（AA）含量，并減少中性洗滌纖維（NDF）、硫代葡萄糖苷、異硫氰酸酯、唑烷硫酮和植酸的量。

2.2   抑制致病菌生長(zhǎng)，維護(hù)胃腸道菌群平衡

液體發(fā)酵飼料中含有大量的益生菌。益生菌在胃腸道內(nèi)能夠與致病菌搶占定植位點(diǎn)，搶奪致病菌生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，發(fā)揮生物奪氧作用形成厭氧環(huán)境，從環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)方面抑制致病菌的定植、侵染。液體發(fā)酵飼料中益生菌在胃腸道內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的反應(yīng)后，產(chǎn)生如乙酸、乳酸、脂肪酸等酸性代謝產(chǎn)物，降低胃腸道局部pH值，從而抑制致病菌的生長(zhǎng)。通過(guò)代謝反應(yīng)能產(chǎn)生諸如尼生素、細(xì)菌素、谷草菌素等抗菌物質(zhì)，對(duì)致病菌具有抑制或者殺滅作用。混合飼料經(jīng)枯草芽孢桿菌和糞腸球菌發(fā)酵后，益生菌、CP、小肽、幾種芳香族氨基酸和乳酸濃度隨時(shí)間顯著增加，而腸道桿菌科和霉菌生長(zhǎng)受到抑制。Canibe等監(jiān)測(cè)了液體飼料發(fā)酵過(guò)程中微生物和pH值的變化，第1 d乳酸菌、酵母菌和大腸菌群都在增殖，第2d乳酸菌和酵母菌的數(shù)量處于穩(wěn)定階段，大腸菌群的數(shù)量迅速下降到低水平，第3dpH值逐漸降低到4.0~4.2左右。

2.3   產(chǎn)生有益因子，增強(qiáng)機(jī)體免疫力

飼料及原料經(jīng)液體發(fā)酵后，富含的益生菌不僅能對(duì)胃腸道的微生物菌群調(diào)控作用，還能對(duì)樹(shù)突細(xì)胞及多種免疫細(xì)胞類型進(jìn)行功能性調(diào)節(jié)，產(chǎn)生益生因子。腸道樹(shù)突細(xì)胞占據(jù)腸道相關(guān)的淋巴組織的絕大部分，分布在整個(gè)腸固有層，與微生物接觸后，樹(shù)突狀細(xì)胞充當(dāng)微生物配體的“傳感器”。細(xì)菌衍生的分子與樹(shù)突細(xì)胞上的受體結(jié)合并激活不同的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，導(dǎo)致其表型修飾和細(xì)胞因子的干擾素、腫瘤壞死因子、白細(xì)胞介素等細(xì)胞因子，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，增強(qiáng)機(jī)體免疫力。如，乳桿菌能通過(guò)上調(diào)T細(xì)胞的比例，提升小鼠血清中IL-10、IL-12含量，降低促炎細(xì)胞因子IL-12、IL-17和IL-23含量。此外，液體發(fā)酵飼料中的主要代謝產(chǎn)物—短鏈脂肪酸能調(diào)節(jié)細(xì)胞因子在機(jī)體組織中的表達(dá)。如，丁酸能抑制趨化因子和黏附分子的表達(dá)來(lái)減少巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞向組織的募集，通過(guò)激活GPCR和抑制組蛋白脫乙酰酶起作用，調(diào)節(jié)白細(xì)胞中TNF-α、IL-2、IL-6和IL-10等細(xì)胞因子的產(chǎn)生。

3  在豬生產(chǎn)中應(yīng)用研究

3.1   對(duì)豬生產(chǎn)性能的影響

國(guó)內(nèi)外研究表明，飼料及其原料在液體發(fā)酵過(guò)程中，能夠消滅抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量和飼料的適口性，不同程度地提高豬生長(zhǎng)性能。陳鮮鑫等試驗(yàn)表明，液體發(fā)酵飼料能夠顯著提高斷奶仔豬的平均日增重，顯著降低料肉比和腹瀉率。王曉明等研究液體發(fā)酵飼料對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能和血液生化指標(biāo)的影響，結(jié)果表明，飼喂液體發(fā)酵飼料的斷奶仔豬平均日增重和平均日采食量分別提高了27.12%和22.08%（P<0.05）。李永明等研究發(fā)酵谷物液體飼料對(duì)超早期斷奶仔豬生長(zhǎng)性能和腸道微生物菌群多樣性的影響，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵谷物液體飼料能夠提高超早期斷奶仔豬的平均日采食量22.63%（P<0.01），平均日增重13.50%（P<0.05）。而Canibe等研究液體發(fā)酵和非液體發(fā)酵飼料對(duì)生長(zhǎng)豬的胃腸生態(tài)和生長(zhǎng)性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與飼喂顆粒飼料的豬相比，飼喂液體發(fā)酵飼料的生長(zhǎng)豬的平均日增重和平均日采食量有降低趨勢(shì)，料肉比有提高的趨勢(shì)，與上述結(jié)果不同。這可能與飼料的發(fā)酵時(shí)間、菌種以及料水比不同有關(guān)。此外，這也可能與豬在生長(zhǎng)階段的生理結(jié)構(gòu)發(fā)育成熟度不同有關(guān)。具體原因還需要進(jìn)一步研究。

3.2   對(duì)豬胃腸道機(jī)能的影響

豬胃腸道中的微生物群落具有動(dòng)態(tài)多樣性，能夠?yàn)樗拗鳟a(chǎn)生必需的營(yíng)養(yǎng)素，并在腸道形態(tài)，營(yíng)養(yǎng)消化和宿主免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。液體發(fā)酵飼料中，益生菌能與消化道相互作用，使胃腸道和糞便中各種病原體數(shù)量減少，病原體含量降低，降低畜禽患病概率。益生菌還能激活腸黏膜中的T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞等免疫細(xì)胞，提高腫瘤壞死因子、白細(xì)胞介素、干擾素等細(xì)胞因子的產(chǎn)生，介導(dǎo)T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞分化，調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答和炎癥反應(yīng)。Dmenckova等研究液體發(fā)酵飼料對(duì)分娩母豬的初乳質(zhì)量和糞便微生物學(xué)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與飼喂干飼料母豬相比，飼喂液體發(fā)酵飼料的母豬的仔豬排泄的糞便中乳酸菌顯著提高，大腸桿菌極顯著降低。且飼喂液體發(fā)酵飼料的母豬初乳對(duì)腸道細(xì)胞（IEC-6）和血液淋巴細(xì)胞的促有絲分裂活性極顯著高于飼喂干飼料母豬的初乳。Højberg等研究飼喂液體發(fā)酵飼料對(duì)豬消化道發(fā)酵消化率的影響，結(jié)果表明，與飼喂干飼料的豬相比，飼喂液體發(fā)酵飼料的胃、結(jié)腸、回腸的pH值有下降趨勢(shì)，小腸后端、盲腸、結(jié)腸中大腸桿菌和沙門(mén)氏菌含量顯著降低。Scholten等研究含有小麥的液體發(fā)酵飼料對(duì)斷奶仔豬胃腸道特性的影響，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，飼喂液體發(fā)酵飼料的斷奶仔豬胃中pH值顯著降低，腸道絨毛高進(jìn)而隱窩比顯著提高。Tajima等研究發(fā)現(xiàn)，液體發(fā)酵飼料能提高斷奶仔豬回腸和盲腸中的細(xì)菌多樣性，且乳酸菌數(shù)量在菌群中占比最高。

3.3   對(duì)飼養(yǎng)環(huán)境的影響

飼料經(jīng)過(guò)液體發(fā)酵后動(dòng)物對(duì)其利用率提高，減少了排泄物中氨、氮、吲哚等有害物質(zhì)的產(chǎn)生，降低飼養(yǎng)舍內(nèi)NH3、H2S的濃度，去除糞便氣味，從而改善飼養(yǎng)環(huán)境。如枯草芽孢桿菌可分泌大量的細(xì)胞外酶，分解硫化物和吲哚類物質(zhì)，減少了有毒有害氣體的產(chǎn)生。此外，經(jīng)過(guò)液體發(fā)酵后的飼料，微量元素利用率高，降低了畜禽重金屬的排放。盛清凱等發(fā)現(xiàn)，在母豬飼料中添加乳酸菌及芽孢桿菌厭氧發(fā)酵后可改變銅、鋅等的化學(xué)形態(tài)，減少了豬糞臭味。Kjeldsen等發(fā)現(xiàn)，飼喂液體發(fā)酵飼料可以抑制糞便中的色氨酸經(jīng)過(guò)微生物轉(zhuǎn)化為糞臭素，導(dǎo)致較低的糞臭素的產(chǎn)生，從而減少公豬異味。

4   結(jié)  論

液體發(fā)酵飼料在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用，能夠拓寬飼料原料來(lái)源，降低飼料成本，提高動(dòng)物生產(chǎn)性能，調(diào)控消化道微生態(tài)平衡，提升飼料的消化吸收，減少重金屬的排放和有害氣體的產(chǎn)生，從而改善養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境污染問(wèn)題，緩解人畜爭(zhēng)糧的問(wèn)題。但是液體發(fā)酵飼料在菌種質(zhì)量、發(fā)酵過(guò)程的控制、飼喂系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面還沒(méi)有形成標(biāo)準(zhǔn)，造成生產(chǎn)出來(lái)的液體發(fā)酵飼料品種不穩(wěn)定，制約了其在國(guó)內(nèi)養(yǎng)豬業(yè)中的推廣應(yīng)用。隨著國(guó)內(nèi)外液體發(fā)酵技術(shù)發(fā)展，發(fā)酵過(guò)程的穩(wěn)定調(diào)控，飼喂系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完善，以及在市場(chǎng)上合理的推廣應(yīng)用，液態(tài)發(fā)酵飼料將在養(yǎng)殖業(yè)中將會(huì)擁有廣闊的市場(chǎng)。

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