乳酸菌發(fā)酵飼料的優(yōu)勢及其在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用
近年來，隨著許多國家限制和禁止使用抗生素以及飼料資源的日趨緊張，尋找高效、生態(tài)健康型飼料成為當(dāng)務(wù)之急。乳酸菌是應(yīng)用最早、最廣泛的益生菌，是一類可利用碳水化合物發(fā)酵產(chǎn)生大量乳酸的細(xì)菌總稱，且被廣泛應(yīng)用于乳制品等發(fā)酵食品和醫(yī)藥保健制品中。隨著乳酸菌自身優(yōu)良特性被不斷深入了解，其在飼料領(lǐng)域的應(yīng)用也具有巨大潛力。
乳酸菌作為替代抗生素的新型飼料發(fā)酵劑，具有益生菌的效用，如維持動(dòng)物胃腸道菌群平衡、提高機(jī)體免疫水平、促進(jìn)動(dòng)物生長和改善環(huán)境，且具有無殘留、不產(chǎn)生耐藥性和無毒害作用等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而確保人類健康與生態(tài)環(huán)境的安全，同時(shí)，乳酸菌發(fā)酵飼料作為功能性飼料，其還具有氣味香、適口性好、飼喂簡單方便、消化率高、功效穩(wěn)定等優(yōu)勢，具有良好的生產(chǎn)和應(yīng)用價(jià)值。目前，市場上常見的市售產(chǎn)品有乳酶生、抗痢靈和EM 微生態(tài)制劑。
1發(fā)酵飼料的定義
發(fā)酵飼料是指利用微生物在飼料原料中的生長繁殖和新陳代謝，積累有用的菌體、酶和中間代謝產(chǎn)物來生產(chǎn)加工和調(diào)制的飼料，因此也稱為微生物飼料 。此外，農(nóng)業(yè)部飼料工業(yè)中心發(fā)酵飼料課題組經(jīng)過多年研究，對(duì)發(fā)酵飼料也給出了如下定義：發(fā)酵飼料是指在人為可控制的條件下，以植物性農(nóng)副產(chǎn)品為主要原料，通過微生物的代謝作用，降解部分多糖、蛋白質(zhì)和脂肪等大分子物質(zhì)，生成有機(jī)酸、可溶性多肽等小分子物質(zhì)，形成營養(yǎng)豐富、適口性好、活菌含量高的生物飼料或飼料原料 。
2乳酸菌發(fā)酵飼料的優(yōu)勢
乳酸菌發(fā)酵飼料技術(shù)是一種生態(tài)健康型飼料生產(chǎn)技術(shù)，經(jīng)過發(fā)酵處理不僅可以改善飼料營養(yǎng)的吸收水平、降解飼料原料中可能存在的毒素，將其飼喂禽還能促進(jìn)動(dòng)物體生長、維持動(dòng)物體腸道內(nèi)微生態(tài)平衡、增強(qiáng)機(jī)體免疫力，此外，還能夠改善飼養(yǎng)環(huán)境。
2.1 改善飼料的品質(zhì)
2.1.1 改善飼料營養(yǎng)水平
據(jù)報(bào)道，飼料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵處理后其品質(zhì)得以提高。有些飼料中可能含有某些抗?fàn)I養(yǎng)因子，如蛋白酶抑制劑、植酸、凝集素、芥酸、棉酚、單寧酸、硫苷等，這些成分的存在可降低飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的利用率、影響動(dòng)物的生長速度和動(dòng)物的健康水平。這些抗?fàn)I養(yǎng)因子可通過微生物發(fā)酵技術(shù)得以消除。
Feng等研究表明，飼料經(jīng)發(fā)酵處理能夠消除其中的蛋白酶抑制類物質(zhì)，顯著提高蛋白酶的活性。
Carlson等報(bào)道，飼料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵，其中的植酸磷可被降解或析出，從而變成了更易被動(dòng)物機(jī)體吸收的游離磷。同時(shí)，發(fā)酵過程中的一系列生物化學(xué)反應(yīng)使飼料中的淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等復(fù)雜的大分子有機(jī)物降解為動(dòng)物易消化吸收的單糖、雙糖、低聚糖和氨基酸等小分子物質(zhì)，提高了飼料的適口性。
此外，飼料發(fā)酵過程中還會(huì)產(chǎn)生營養(yǎng)豐富的微生物菌體蛋白以及有用的代謝產(chǎn)物，如氨基酸、有機(jī)酸、酯、醇、醛、抗生素、維生素、激素、活化的微量元素等，從而改變了飼料的物化性質(zhì)，提高其營養(yǎng)水平。Tajima 等使用植物乳桿菌發(fā)酵液體飼料，發(fā)酵18h時(shí)，飼料pH值降低至3.93，乳酸含量達(dá)到237.4mmol／g ，乙酸含量為32.0 mmol／g ，動(dòng)物采食這種飼料后，能增加胃腸道酸度，有助于增強(qiáng)胃腸道內(nèi)消化酶活性，提高消化能力。
2.1.2 減少飼料中的毒素
飼料原料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后可降低飼料中毒素的含量，較常見的毒素有黃曲霉毒素。魏愛彬使用乳酸菌Lactobacillus casei Zhang 和Lactobacillusplantarum IMAU10120發(fā)酵豆粕，豆粕中黃曲霉素B1含量較對(duì)照組均顯著降低（P＜0.05）。
2.2 改善動(dòng)物體的健康狀態(tài)
2.2.1 促進(jìn)動(dòng)物體生長
乳酸菌在飼料發(fā)酵的過程中會(huì)產(chǎn)生蛋白酶、脂肪酶、植酸酶及淀粉酶等活性消化酶，能夠改善飼料的適口性，提高飼料利用率，提高動(dòng)物的進(jìn)食欲，進(jìn)而有助于動(dòng)物體生長。Jonas 等對(duì)犢牛飼喂腸糞球菌和益生素（不可消化的低聚糖NDO） ，評(píng)價(jià)其生長性能。試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，試驗(yàn)組犢牛飼料和干物質(zhì)攝取量均高于對(duì)照組，平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率分別提高15.3％ 和12.8％ ，對(duì)犢牛的生長起到積極作用。據(jù)報(bào)道，母豬攝取屎腸球菌發(fā)酵飼料，可增加母豬采食量，減少其哺乳期間的體重?fù)p失。另外，飼料經(jīng)發(fā)酵處理后產(chǎn)生的有機(jī)酸可促進(jìn)礦物質(zhì)的吸收利用，且發(fā)酵飼料中的乳酸菌還可在腸道內(nèi)代謝產(chǎn)生幾種B 族維生素。
2.2.2 維持動(dòng)物體腸道內(nèi)微生態(tài)平衡
飼料在乳酸菌發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生以乳酸為主的多種有機(jī)酸，使飼料的pH 值降低至4.5左右，破壞了中性、好氧的有害菌生長環(huán)境，抑制了有害菌生長，動(dòng)物攝入后，菌體及其代謝物質(zhì)所導(dǎo)致的環(huán)境可促進(jìn)其腸道內(nèi)有益菌（乳酸菌、雙歧桿菌）增殖，增加腸道有益菌的數(shù)量，故可改善腸道微生態(tài)環(huán)境。Demecková 等證實(shí)給母豬飼喂Lactobacillusp lantarum 液體發(fā)酵飼料，其糞便中大腸桿菌類細(xì)菌顯著降低（P＜ 0.01） 。劉金萍用發(fā)酵飼料喂仔豬，試驗(yàn)組仔豬空腸、盲腸內(nèi)乳酸菌數(shù)量較對(duì)照組仔豬分別提高了9.65％ 、18.11％ ；而空腸內(nèi)大腸桿菌和沙門氏菌的數(shù)量分別降低了9.26％ 、5.93％ ，盲腸內(nèi)大腸桿菌和沙門氏菌的數(shù)量分別降低了12.32％ 、17.58％ 。白獻(xiàn)曉等證實(shí)給蛋雞飼喂含有乳酸菌的復(fù)合微生態(tài)制劑發(fā)酵飼料，可較強(qiáng)地抑制蛋雞胃、小腸、大腸、盲腸內(nèi)大腸桿菌的生長和繁殖，且在預(yù)防和治療消化道疾病方面要優(yōu)于抗生素。
2.2.3 增強(qiáng)機(jī)體免疫力
細(xì)胞因子具有調(diào)節(jié)白細(xì)胞、介導(dǎo)炎性反應(yīng)、參與免疫應(yīng)答和組織修復(fù)等生理功能。某些乳酸菌能夠刺激產(chǎn)生腫瘤壞死因子、白細(xì)胞介素及干擾素等細(xì)胞因子，進(jìn)而提高機(jī)體的免疫水平。另外，乳酸菌活菌液和其代謝產(chǎn)物中含有大量的超氧化物歧化酶，能提高動(dòng)物體的免疫力。Muscettola 等研究發(fā)現(xiàn)，含L.bulgaricus 和L.thermopliilus 活菌的酸奶可促進(jìn)幼年小白鼠及成年小白鼠體內(nèi)IFN‐Y 的產(chǎn)生，用乳酸菌發(fā)酵飼料飼喂亦可增加其體內(nèi)IFN‐a和IFN‐Y 的含量。
2.2.4 防病
乳酸菌可有效減少動(dòng)物腸道中病原微生物的數(shù)量，對(duì)致病菌起到生物拮抗作用，進(jìn)而達(dá)到防病的目的。Winsen 等研究表明，飼料經(jīng)發(fā)酵后，乳酸和乙酸含量的增加使得pH 值下降到4.0，低pH 值的環(huán)境導(dǎo)致沙門氏菌的數(shù)量減少。動(dòng)物飼喂液體發(fā)酵飼料，可減少腸道中的潛在致病菌，促進(jìn)胃腸健康。Jonas 等對(duì)犢牛飼喂腸糞球菌和益生素（不可消化的低聚糖NDO） ，結(jié)果表明：試驗(yàn)組犢牛與對(duì)照組相比，斷乳后其腹瀉發(fā)生率和腹瀉嚴(yán)重程度均顯著降低，其中腹瀉發(fā)生率降低了40％ 。金樁等在豬的日糧中添加乳酸菌發(fā)酵飼料，對(duì)照組豬的流行性腹瀉發(fā)病數(shù)為18頭，治療時(shí)間為7d ；而試驗(yàn)組豬的發(fā)病數(shù)為７頭，治療時(shí)間為3d 。試驗(yàn)說明豬飼喂乳酸菌發(fā)酵飼料能降低流行性腹瀉的發(fā)病數(shù)及治療時(shí)間。
2.3 改善飼養(yǎng)環(huán)境
使用乳酸菌發(fā)酵飼料飼喂動(dòng)物，乳酸菌可抑制腸道內(nèi)的腐敗菌，減少生物胺、氨氣、吲哚等有害物質(zhì)的產(chǎn)生，從而降低畜禽舍內(nèi)NH3、H2S 的濃度及臭味，減少污染，改善飼養(yǎng)環(huán)境。江水平等證實(shí)使用發(fā)酵飼料飼喂生長豬可減輕豬舍內(nèi)的牲畜異味和糞尿惡臭。Demeckov 等亦通過試驗(yàn)表明飼喂液體發(fā)酵飼料母豬的糞樣中大腸菌群比對(duì)照組顯著降低（P＜ 0.01） ，進(jìn)而可減少對(duì)環(huán)境的污染。李明艷證實(shí)在日糧中添加EM 發(fā)酵飼料，可明顯降低雞舍內(nèi)NH3和CO3的濃度，改善飼養(yǎng)環(huán)境。
3乳酸菌發(fā)酵飼料在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用
3.1 家禽類
乳酸菌是人類和動(dòng)物益生菌制劑中使用和研究最多的菌種之一，對(duì)于禽用益生性乳酸菌的研究主要包括乳酸桿菌屬內(nèi)多菌種混合物制劑，或含有乳酸桿菌的多屬混合益生菌制劑，如與雙岐桿菌、芽孢桿菌或酵母菌等組成的混合菌制劑 。
乳酸菌發(fā)酵飼料飼喂蛋雞，可以提高產(chǎn)蛋率，改善雞蛋品質(zhì)，降低飼養(yǎng)成本；飼喂肉雞，能夠加快肉雞生長，提高飼料報(bào)酬和存活率。EM 微生態(tài)制劑（包含Lactobacillus acidophilus 、Lactococcus 及Strep tococcus faecalis）是一種復(fù)合型制劑，常被用于家禽飼養(yǎng)中。有研究證實(shí)，蛋雞采食EM 制劑發(fā)酵飼料能夠提高產(chǎn)蛋率及蛋品品質(zhì) 。李明艷選用300只同批次健康無病的28周齡新羅曼蛋雞作為試驗(yàn)動(dòng)物，結(jié)果表明：在蛋雞飼料中添加EM發(fā)酵飼料可提高蛋雞的生產(chǎn)性能，其中產(chǎn)蛋率提高了7.13％ ～ 8.16％ ；平均日只產(chǎn)蛋量提高11.23％和9.54％ ；同時(shí)，也能提高蛋重和改善蛋品質(zhì)。
植物乳桿菌發(fā)酵的代謝產(chǎn)物（如細(xì)菌素、有機(jī)酸）能夠改善肉雞的腸道菌群和腸道組織形態(tài)，進(jìn)而能夠提高肉雞的食用性能。Missotten 等 將Lactobacillus plantarum NCIMB 40087 接種于潮濕的飼料（水料比為1.3 ︰ 1）中，于26℃ 分批發(fā)酵48h ，后將此發(fā)酵飼料飼喂1日齡的肉雞，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)生長和肥育期結(jié)束后，試驗(yàn)組空腸中段和回腸中段的絨毛高度較對(duì)照組分別提高了22.6％ 和16.0％ ，增加了腸道的吸收面積，亦提高了飼料利用率。
此外，許鐠文通過試驗(yàn)證實(shí)，鵪鶉飼喂乳酸菌發(fā)酵飼料后，其總蛋重及產(chǎn)蛋率均顯著提高（P ＜0.05） ，且料蛋比明顯下降（ P ＜ 0.01） ；同時(shí)，蛋殼重、蛋黃重、蛋重都明顯提高（P ＜ 0.05） ，故應(yīng)用乳酸菌發(fā)酵飼料飼喂鵪鶉可提高蛋重和改善蛋品質(zhì)。尹鵬鵬使用由Lactobacillus JJB3和地衣芽孢桿菌組成的聯(lián)合微生態(tài)制劑發(fā)酵的飼料飼喂肉鴨，試驗(yàn)結(jié)果表明此方法能顯著提高肉鴨的生長性能、血清指數(shù)、免疫器官指數(shù)及腸道菌群的多樣性。由于禽類的飼養(yǎng)周期短，而飼料報(bào)酬高，被視為最經(jīng)濟(jì)、有效的模式用于飼用微生物添加劑的研究。故將乳酸菌生物制劑用于家禽的生產(chǎn)已成為一種發(fā)展趨勢。
3.2 反芻類
反芻動(dòng)物采食的飼料有一多半是被瘤胃中的微生物分解代謝的。現(xiàn)在用于反芻動(dòng)物的益生菌制劑主要是乳酸菌屬。
在牛養(yǎng)殖業(yè)中，飼喂乳酸菌發(fā)酵飼料，飼料消化吸收率提高，具有明顯的增重增奶效果。李澤英等在奶牛飼料中添加3％ 的EM 發(fā)酵飼料，平均日產(chǎn)奶量增加1.6kg ，乳脂率增加0.6％ 。嚴(yán)昌國等用發(fā)酵飼料飼喂延邊黃牛，試驗(yàn)組與對(duì)照組的平均日增重分別為0.98kg 和0.77kg ，差異極顯著（P＜ 0.01） ；同時(shí)，試驗(yàn)組和對(duì)照組的屠宰率分別為57.24％ 和52.84％ ，凈肉率為45.62％ 和40.9％ ；差異顯著（P＜ 0.05） 。Schmidt 等給15 ～ 18 月齡公牛飼喂Lactobacillus buchneri 40788 發(fā)酵的甘蔗青貯飼料，試驗(yàn)組公牛的平均日增重值比對(duì)照組的高，飼料的利用率也平均提高了12％ ，進(jìn)而提高了公牛的生產(chǎn)性能。
EM 發(fā)酵飼料氣味酸甜，適口性好，適于羊只采食，提高了飼料利用率，達(dá)到增產(chǎn)的目的。程俐使用EM 制劑發(fā)酵草菇渣，其粗蛋白質(zhì)含量提高45％ ，粗纖維含量降低35％ ；提高了飼料的適口性及消化吸收率，試驗(yàn)組山羊日增重比對(duì)照組提高了15％ 左右。Keles 等對(duì)Konya‐merino 羊羔飼喂由Lactobacillus buchneri 11A44發(fā)酵的野豌豆（巢菜）飼料，試驗(yàn)組飼料的攝入量為656（gDM ）／d ，羊羔日增重為84 g ，較對(duì)照組有顯著提高，羊羔的生產(chǎn)性能得到改善。
此外，使用BMF 菌劑（包含Lactobacillusp lantarum DSM12837和L Buchneri DSM 12856 ）和LFLB 菌劑（包含Lactobacillus buchneri NCIMB 40788）發(fā)酵的青貯飼料具有良好的發(fā)酵特性，可顯著降低飼料的干物質(zhì)含量、pH 值和丁酸含量（P＜ 0.05） ，但顯著提高水溶性碳水化合物、乳酸和乙酸的含量（P ＜ 0.05） ，水溶性碳水化合物是乳酸菌生長的必需物質(zhì)，其含量低會(huì)抑制乳酸菌的生長，且乙酸是有效的抗真菌物質(zhì)。羊羔飼喂經(jīng)BMF菌劑發(fā)酵的飼料可提高其生長率，進(jìn)而提高羊羔的生產(chǎn)性能。
3.3 豬
乳酸菌發(fā)酵飼料應(yīng)用于養(yǎng)豬業(yè)，在提高豬采食量、飼料利用率、豬日增重和母豬繁殖性能及促進(jìn)豬生長發(fā)育等方面具有優(yōu)勢。劉金萍用Lactobacillusp lantarum A６ 發(fā)酵飼料飼喂仔豬，試驗(yàn)組仔豬體重較對(duì)照組提高了13.85％ （P ＜ 0.05） ，同時(shí)也提高了采食量和飼料報(bào)酬。谷巍等研究證明，用乳酸菌發(fā)酵飼料喂斷奶仔豬，試驗(yàn)組斷奶仔豬的總增重、日增重與對(duì)照組相比均差異顯著（ P ＜0.05） ；試驗(yàn)組平均每頭日增重比對(duì)照組多0.05kg ，而每頭每日采食干料則比對(duì)照組少0.04 kg 。金樁等將乳酸菌發(fā)酵飼料添加至豬飼糧中，試驗(yàn)組豬平均日增重為825.28g ，比對(duì)照組平均日增重多49.5g ；而試驗(yàn)組的料重比低于對(duì)照組。Russell等研究表明，使用乳酸菌液體發(fā)酵飼料飼喂仔豬，斷奶仔豬的生長速度和采食量均得到顯著提高。Canibe 等使用乳酸菌發(fā)酵液體飼料飼喂豬，結(jié)果顯示其對(duì)豬后期生長性能有很大的影響，早期飼喂液體發(fā)酵飼料的仔豬有較好的生長性能，且明顯縮短豬的上市時(shí)間。
4結(jié)語
乳酸菌發(fā)酵飼料技術(shù)融匯了微生物學(xué)、動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)、飼料學(xué)等學(xué)科知識(shí)，結(jié)合了發(fā)酵工程技術(shù)、酶工程技術(shù)、飼料工業(yè)技術(shù)等專業(yè)技術(shù)。隨著人們對(duì)食品安全、生態(tài)安全和環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，對(duì)無公害、保健型畜禽產(chǎn)品需求量的日益增加，乳酸菌發(fā)酵飼料必定會(huì)在動(dòng)物生態(tài)養(yǎng)殖生產(chǎn)中發(fā)揮愈來愈重要的作用。然而，現(xiàn)階段乳酸菌發(fā)酵飼料仍存在許多問題，如發(fā)酵設(shè)備簡陋，發(fā)酵條件差，發(fā)酵原料滅菌不徹底，發(fā)酵菌種質(zhì)量較差等，故飼料易霉變、易受污染。現(xiàn)今，飼料行業(yè)蓬勃發(fā)展，飼料逐步向無抗生素的原生態(tài)靠攏，畜禽產(chǎn)品也逐步邁向綠色產(chǎn)業(yè)，因此，上述問題亟待廣大科研人員研究解決。
加強(qiáng)型活力99生酵劑——乳酸菌為主的國內(nèi)銷售量更大、更好用的專業(yè)益生菌發(fā)酵劑
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