發酵飼料及在養豬生產中的應用效果
導讀
發酵飼料是符合健康養殖理念的環保型飼料，具有提高飼料利用率及動物生產能力，改善動物健康水平，減少抗生素使用與環境污染，保障人類健康安全等作用。在養豬生產中發酵飼料具有良好的研究價值和應用前景。因此，文章綜述了發酵飼料的生產方式、工藝技術控制，以及發酵飼料在養豬生產中不同生長階段的應用情況，以期為相關領域提供新的思路和方法。
隨著生活水平的提高，消費者對豬肉品質安全的要求越來越嚴格，我國畜牧業中人畜爭糧和畜產品安全這兩大問題越顯嚴峻，而如何解決這兩大問題，反映了我國飼料工業技術的發展水平。提高現有資源的利用效率，開發新的飼料資源，緩解飼料資源短缺，關鍵是要找到合適的生物技術和飼料營養技術手段。不同的工藝技術會對飼料資源的合理循環利用帶來不同的效果。生產中，水解、膨化、微波等工藝技術均有其優劣。而發酵技術已經成為近年農業以及廢棄物利用的研究熱點。
1發酵方式
1.1 液體發酵
發酵液體飼料是指將水與飼料以 1∶1.5～4 的比例混合，添加適宜比例的微生物，再經過一定時間的發酵后，產生的一種低 pH值、狀態穩定、易被采食、消化和吸收的飼料形式。液體發酵飼料能改善飼料消化特性，提高飼料利用率，改善動物生長性能。目前，液體發酵技術多是朝著人工控制發酵參數以及優化發酵過程的方向發展，陸文清等研制了液態發酵飼料及其相應的飼喂傳送系統，使液態飼料能夠現發酵現喂。
1.2 固態發酵
固態發酵是指微生物在沒有或基本沒有游離水的固態基質上的發酵方式。固態發酵飼料能夠減少發酵后期的干燥程序，無廢水、廢氣產生，具有投資低、耗能低等優點。但是，固態發酵在傳質、傳熱等方面缺乏深入研究，敞開發酵易受雜菌污染，占地面積大，機械化程度差。目前，已開發應用的固態發酵反應器有轉鼓式、水平槳式攪拌反應器等。王春林等利用呼吸膜技術進行發酵飼料生產，其工藝省略了消毒、干燥兩個高耗能環節，減少感染雜菌，氣體參數可控。
1.3 復合發酵
除了單一的發酵方式外，復合發酵也是一種新的趨勢。液態轉固態工藝對原料中大腸桿菌直接產生抑菌作用。李紹章等用植物乳酸菌對飼料原料進行了液態轉固態發酵和液態發酵、固態發酵的比較研究，結果表明，液態轉固態發酵組發酵飼料能較好地保持飼料品質，發酵消耗遠低于固態發酵組。
2發酵參數
發酵飼料的優劣與發酵參數的優化緊密相關。發酵參數包括菌種種類及接種量、pH值、發酵溫度、氧含量、水含量、發酵底物、碳源氮源等多個工藝參數。
2.1 發酵參數的控制
2.1.1 菌種
發酵飼料使用的菌種應當符合我國農業部2013年發布的第2045號文件《飼料添加劑品種目錄》中29種可直接飼喂動物或者允許飼料中使用微生物的要求。目前飼料發酵主要使用的菌種有乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌和霉菌等。
菌種是飼料發酵工藝技術的關鍵因素，菌種品質的優劣直接決定發酵飼料的效果與質量。目前的研究主要集中在人工篩選高性能菌種進行發酵，針對發酵底物的特性而開發專一菌種。另外，發酵菌種趨向于由單一菌種向混合菌種甚至基因工程菌發展。程方等研究多菌種混合發酵馬鈴薯渣產蛋白飼料，結果表明，黑曲霉Z9和啤酒酵母PJ組合為最佳菌種配伍，且當菌種比例為1∶1時，效果較單一菌種佳。在蘋果渣發酵中產朊假絲酵母HJ1和黑曲霉HF3組合是優選菌種配伍，接菌比例為1∶1時，發酵產物中蛋白酶活742.40（±56.77）U/g、纖維素酶活64.31（±3.19）U/g、總酚含量達5.8（±0.47）g/kg，與對照組相比分別增加了207.32%、947.45%和86.00%。在采用混合菌種發酵中如何解決菌種間的拮抗作用和協同作用，防止感染雜菌等是目前要解決的技術關鍵。
2.1.2 pH值
發酵可使飼料的pH值降低，從而抑制病原微生物的滋生。雖然pH值是一個很重要的參數，但是在固態發酵過程中因缺乏在線測量pH值的技術，因此很難有效控制pH值。目前研究固態發酵過程中pH值變化及調控方面的研究比較少。pH值的控制研究主要集中在液體發酵中。發酵液pH值為7時有利于微生物的生長繁殖，可促進碳水化合物和可溶性蛋白的水解和酸化。黑曲霉發酵生產β-葡萄糖苷酶的最佳初始pH值為5.0，將產酶期的pH值控制在4.0左右時，有利于β-葡萄糖苷酶的分泌。王紅波等對糞鏈球菌的發酵過程進行了pH值調控與非調控的比較研究，發現pH值調控維持發酵液pH為6.3～7.8，發酵16h，活菌數較非調控提高了65.9%。
2.1.3 溫度
溫度過高或過低會影響微生物正常生長，溫度過高易快速產酸產氣，溫度過低，菌種難以繁殖，發酵不充分。固態發酵中，隨著發酵的進行，代謝熱容易在物料中積累，造成基體體積收縮阻礙氣體對流散熱。Jensen等研究了不同溫度條件下的發酵特性，發現發酵溫度高于20℃，pH值低于4.5，能有效抑制大腸桿菌生長，溫度提高至30℃的效果更好；劉天蒙等將米曲霉產酶的最適溫度30℃升高為蛋白酶最適水解溫度45℃，發酵72h后，大豆肽轉化率升至54.51%；魏金濤等研究了初始水溫與飼料液態發酵后pH值變化規律，結果表明，在17～20℃之間，初始水溫和液態發酵后pH值呈顯著的線性相關，初始水溫高于20℃時，對液態發酵后pH值無顯著影響；發酵過程中還應避免加入冷水。
2.1.4氧含量
氧的供應是影響好氧發酵的重要因素。為防止發酵體系缺氧和增加其氧濃度，促進微生物生長，通常采用通風、攪拌或翻動來提高氧的傳遞。Kim等研究了液體發酵中攪拌速度和通氣量對發酵產物的影響，發現隨著攪拌速度和通氣量的增加，菌絲體密度和發酵液粘度也隨之增加。姚剛等研究證明，固定容器中裝液量少，溶氧量大，有利于菌株產粗酶。
2.1.5 水含量
水是微生物生長必需的養分，是發酵的重要因素，水分含量過低會影響微生物營養物質的吸收和菌體生長，水分含量高易導致物料結塊和污染雜菌并增加發酵后期的干燥成本。水分含量越高，pH值降低速率越快，水分含量在30%～40%內，水分含量越高，乳酸菌活菌數升高越快。發酵飼料最適含水率為35%～40%。詹湉湉等研究表明，料水比為1∶0.70組的寡肽/粗蛋白質、游離氨基酸/粗蛋白和（游離氨基酸+寡肽）/粗蛋白質極顯著高于料水比為1∶0.40和1∶0.55組。
2.1.6 底物
目前發酵飼料底物主要有兩種，一種是全價飼料，一種是單一或幾種單一原料混合。發酵處理后，前者直接飼喂畜禽，而后者一般與其他組分按比例混合后飼喂。劉曉明等探討不同飼料原料品質隨發酵時間變化的規律，結果表明，相同含水量的原料，達到pH值穩定所需的時間為：玉米＜豆粕＜棉籽粕，而黏度強度為：棉籽粕＞豆粕＞玉米，益生菌存留數量為：玉米＞豆粕＞棉籽粕。發酵底物中碳氮比例、發酵底物的顆粒大小以及預處理方式也會直接影響微生物的生長、氧的供給及代謝產物的釋放等。如麩皮發酵中添加硝酸銨有利于酵母和益生菌的生長。
2.2 發酵參數的優化
2.2.1 液體發酵飼料參數優化
劉偉民等以米糠為基礎培養基進行猴頭菌液體發酵，優化控制參數為：葡萄糖20g/L、培養基pH5.0、KH2PO41.5g/L、MgSO40.75g/L，接種量10%、培養溫度28℃、培養時間7d，得到優化條件為250mL三角燒瓶裝樣150mL，蛋白胨濃度9.8g/L，米糠濃度23.3g/L；張亞蘭等采用混合菌種聯合厭氧發酵的方法，利用塑料薄膜袋對無抗全價飼料進行發酵處理，發現最佳的發酵工藝為：乳酸菌3%、酵母菌2%、枯草芽孢桿菌1%，料水比1∶0.8，pH6.5，發酵時間3d，發酵溫度35℃；趙俊杰等對香菇B08菌株的液體發酵培養基進行研究，發現香菇液體發酵最佳培養基組成為：葡萄糖2%、蛋白胨1.5%、硫酸鎂0.07%，pH7.0，最佳溫度條件為26℃，250mL搖瓶最佳裝液量為100mL，搖床最合適的轉速為160r/min，在此條件下，香菇液體發酵多糖的產量為1.58g/L。
2.2.2 固態發酵飼料參數優化
李加友等通過響面分析法獲得了麩皮發酵飼料生產相關性的數學模型，確定了酵母7.00mL、益生菌（枯草芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌）0.18mL、淀粉酶0.10mL和硝酸銨6g時，產品中游離氨基酸含量達最高18.35%；詹湉湉等研究混合菌種發酵豆粕在35℃時最佳工藝條件為：凝結芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和酵母菌配比為（2∶5∶3）×108，料水比為1∶0.70，接種量為0.02%，厭氧發酵72h。趙華等探討甘薯渣最佳發酵工藝，結果表明，在38℃、料水比1∶1.3、接種量1×106個/g、黑曲霉：里氏木霉：枯草芽孢桿菌：釀酒酵母=1∶1∶2∶1條件下發酵4.5d效果最好，粗蛋白質含量從6.37%提高到9.75%，粗脂肪含量從2.71%提高到4.92%，還原糖含量達到8.22%；劉國娟等研究復合菌固態發酵工藝的優化，發現發酵工藝優化為含水量60%、pH8.0、溫度30℃、時間46h，此時活菌數為6.71×108CFU/g、葡聚糖含量為279.83mg/g、甘露聚糖含量為156.82mg/g、酒石酸含量為2.78mg/g、蘋果酸含量為8.28mg/g、檸檬酸含量為1.34mg/g、丁二酸含量為2.54mg/g；林標聲等結果表明，接種釀酒酵母和乳酸菌的最優發酵工藝條件為玉米淀粉250kg、豆粕4000kg、淀粉酶0.85kg、糖化酶0.30kg、物料含水量34％～36％、發酵菌液pH5.0、發酵溫度30℃和發酵時間90h，在此優化條件下，能以較快的發酵速度得到較好的乳酸飼料產品，還能降低生產成本；Wang等研究發酵豆粕的發酵工藝，認為溫度為40℃，初始水分含量60％和蛋白酶補充劑0.3％，中性蛋白酶：酸性蛋白酶比為3∶1，能改善豆粕的營養價值，生產品質優良的發酵豆粕。
3發酵飼料在養豬生產中的應用
3.1 生長育肥豬
3.1.1 發酵飼料對生長育肥豬生長性能的影響
發酵飼料飼喂生長育肥豬，可明顯提高豬的生長性能，促進飼料的消化吸收，降低料肉比。李志云等通過對比試驗測定，用發酵配合飼料飼喂中豬、大豬，平均日增重分別提高了23.66%和20.18%，料肉比分別下降了6.43%和3.77%；劉瑞麗等研究表明，非常規日糧經益生菌發酵后飼喂生長肥育豬（65kg），有提高肥育豬日增重的趨勢，與對照組相比，非常規發酵組提高育肥豬日采食量7.13%，降低料肉比3.22%；胡新旭等在生長育肥豬（18～110kg）日糧中添加20%無抗發酵飼料，發現平均日采食量提高5.86%，平均日增重提高10.89%，料肉比顯著降低4.38%；金樁等在生長豬（25～50kg）飼料中分別添加20%、30%和50%的乳酸菌發酵飼料，結果表明，與對照組比較，平均日采食量分別提高了3.47%（P<0.05）、4.16%（P<0.05）和4.88%（P<0.01），平均日增重分別提高了9.67%（P<0.05）、11.47%（P<0.05）和13.68%（P<0.01），料肉比分別下降了5.16%、6.35%和7.54%。
3.1.2 發酵飼料對生長育肥豬肉品質的影響
除了能夠提高豬生長性能外，研究發現發酵飼料可以提高豬的肉品質，改善豬肉風味。胡新旭等研究發現，20%無抗發酵飼料添加組的豬肉pH45min、pH2h、紅度值和肌內脂肪顯著高于對照組，與對照組比較分別顯著提高3.09%、2.11%、8.06%和28.06%；而滴水損失和剪切力則顯著低于對照組，與對照組比較分別顯著降低36.24%和29.41%；沈彥鋒等研究發酵飼料對魯萊黑豬肥育豬胴體品質及肉質特性的影響中，發現飼喂發酵飼料的豬肉保水能力、瘦肉率及日增重顯著高于對照組，在屠宰率、眼肌面積、肌內脂肪等方面與對照組無顯著差異；另外添加發酵飼料能提高肌內脂肪、α-亞麻酸和總單不飽和脂肪酸的含量，降低亞油酸、總多不飽和脂肪酸的含量，延長貨架期。
3.1.3 發酵飼料對生長育肥豬免疫能力的影響
大部分研究認為，發酵飼料能提高生長育肥豬免疫功能，如提高血清堿性磷酸酶的活性，提高免疫球蛋白含量，降低生長育肥豬發病率。金樁等研究乳酸菌發酵飼料對規模化豬場生長豬（25～50kg）的影響，發現添加20%、30%、50%的乳酸菌發酵飼料的發病率比對照組分別降低了38.46%、46.15%和69.23%；也有研究認為不同劑量的發酵飼料對于生長育肥豬的免疫能力和氮排量影響不同，在肖軻等研究中則發現，低劑量發酵飼料飼喂生長育肥豬（25kg）的豬血清白蛋白和尿素氮含量均顯著高于對照組，高劑量發酵飼料組的總蛋白含量顯著高于對照組，而血清堿性磷酸酶和血糖含量均顯著低于對照組。
3.1.4 發酵飼料對生長育肥豬營養消化及環境的影響
發酵飼料可提高生長豬的營養成分消化率，如可提高豬對粗脂肪、粗蛋白質和粗纖維的消化率，減少環境污染如降低血清尿素氮含量。涂小麗等研究表明，與對照組相比較，飼喂微生物發酵料極顯著提高了豬對粗脂肪的消化率，且接近添加抗生素組的效果；劉瑞麗等報道，非常規日糧經過發酵后，營養物質消化率有極顯著提高，干物質提高11.65%，有機物提高4.44%，粗蛋白質提高5.18%，粗纖維提高38.46%，總磷提高23.55%。同時，發酵飼料能有效控制腹瀉和顯著減少糞臭，可提高生長豬糞中乳酸菌含量，降低糞中大腸桿菌和沙門氏菌含量。
3.2 仔豬
3.2.1 發酵飼料對仔豬生長性能的影響
發酵飼料能夠提高仔豬生長性能，降低料肉比和腹瀉率。李志云等用發酵配合飼料飼喂仔豬，仔豬平均日增重425g，仔豬存活率為97.32%，同比用常規飼料飼喂，仔豬平均日增重增加65g，增幅達18.06%。Yan等研究認為發酵大蒜粉在較低水平可提高斷奶仔豬平均日增重和日采食量；陳玉龍等用24%發酵豆粕飼喂9（±0.5）kg保育豬，料肉比顯著降低了6.33%，腹瀉率極顯著降低了94.61%；胡新旭等發現20%無抗發酵飼料組平均日增重提高了6.37%，料肉比降低了5.54%，腹瀉率顯著降低了63.63%；李泳寧研究了微生物發酵飼料對斷奶仔豬的生長性能和腹瀉情況的影響，發現添加0.5%、1.0%微生物發酵飼料的試驗組日增質量分別比對照組顯著提高了13.32%、15.69%，腹瀉率均比對照組降低了66.65%，而添加2.0%微生物發酵飼料的腹瀉率為4.28%，比對照組降低了77.80%；1.0%微生物發酵飼料的料肉比最低，比對照組顯著降低了12.89%；宋承謀飼喂豆粕酶解發酵物的仔豬（18kg）平均日增重和對照組相比顯著提高了10.58%，平均日采食量比對照組顯著提高了8.52%。Canibe等給28日齡斷奶仔豬飼喂液體發酵飼料，均發現日增重和日采食量有所降低；Wang等用6％發酵豆粕代替豆粕飼喂豬，顯著提高日增重和平均日采食量，而飼料轉化率不變。Jensen等發現，與干飼料和非發飼料酵組相比，液體發酵飼料飼喂的仔豬日增重有所提高，但飼料轉化效率卻降低。
3.2.2 發酵飼料對仔豬腸道的影響
發酵飼料能改善仔豬腸道粘膜形態和微生態環境，減少環境污染等作用。Scholten等發現小麥液體發酵飼料能使斷奶仔豬小腸絨毛長度顯著增加；李旋亮等研究表明，水拌和菌液發酵組的空腸、盲腸和結腸的絨毛高度和黏膜厚度均顯著高于對照組，菌液發酵組十二指腸和空腸的隱窩深度顯著低于對照組，添加發酵飼料可以提高仔豬腸道益生菌如乳酸菌、雙歧桿菌的數量，抑制大腸桿菌的數量；胡新旭等用20%無抗發酵飼料飼喂9.5kg斷奶仔豬，前期和中期糞便乳酸菌數量顯著高于對照組，而前期和中期糞便大腸桿菌數量顯著低于對照組；李泳寧等在28日齡仔豬日糧中添加1.0%微生物發酵飼料有效提高了直腸中雙歧桿菌、乳酸桿菌的數量，分別比對照組提高了11.83%、15.24%，對仔豬腹瀉率和糞便中大腸桿菌的數量起到顯著的抑制作用。
3.2.3 發酵飼料對仔豬免疫能力及環境的影響
發酵飼料還能夠提高仔豬免疫能力，改善粗蛋白質和粗纖維的消化率。Yan等認為飼喂發酵大蒜粉末能夠增加營養物質的消化率、淋巴細胞和紅細胞濃度，降低糞便大腸桿菌濃度；王娟娟等研究了日糧添加發酵飼料對14.17（±0.24）kg仔豬的影響，發現發酵料組的白細胞數量、淋巴細胞轉化率、血清IgA濃度、多個抗氧化指標水平顯著高于對照組，MDA值顯著低于對照組；胡新旭等研究無抗發酵飼料對9.5kg斷奶仔豬的影響，發現20%無抗發酵飼料組血清中堿性磷酸酶、葡萄糖、總蛋白、IgG含量顯著高于對照組，尿素氮含量顯著低于對照組；陳玉龍等研究指出飼喂發酵飼料的豬舍內NH3濃度極顯著低于對照組，豬舍試驗組豬舍內NH3濃度相比對照組極顯著降低了26.09%，添加發酵豆粕顯著提高保育豬的IgG和IgA含量；飼喂發酵飼料的仔豬糞中氮的排放量顯著下降了8.22%，磷、銅、鋅的排放量有降低的趨勢。
3.3 母豬
研究表明發酵飼料能夠改善母豬生產性能，王輝等試驗證明發酵飼料飼喂母豬可使仔豬出生重提高0.09kg，斷奶體重提高0.19kg，斷奶成活率提高2.9%，仔豬腹瀉率降低5.97%；李志云等用發酵配合飼料飼喂經產母豬，母豬平均發情率提高6.7%，胎平均產仔數增加21.03%，仔豬平均出生重增加28.41%，而后備母豬胎平均產仔數增加10.71%，仔豬平均出生重增加30.50%；李想等發現發酵中藥飼料飼喂母豬能夠使產程縮短0.72h，促進母豬外陰紅腫疲斑的恢復，縮短母豬的斷奶至發情間隔，促進斷奶母豬發情；熊立寅等在母豬妊娠期和泌乳期飼喂發酵飼料，發現全程添加發酵飼料能提高母豬采食量，仔豬斷奶成活率、斷奶仔豬數、斷奶窩重及斷奶平均體重，其研究還表明發酵飼料試驗組哺乳母豬血清IgA、IgG和IgM水平顯著提高，母豬GH分泌增加。
4結 論
發酵飼料在豬的生產養殖中應用較多，研究應用集中在生長育肥豬和仔豬上，母豬的應用研究相對較少。同時發酵飼料對于豬不同生長階段的作用機制研究并不深入，主要集中在生長性能、免疫能力方面的研究，部分集中在肉品質和環境污染等方面。目前沒有發酵飼料的產品標準，由于發酵菌種、原料、工藝條件不同，飼喂比例不一致等可能是導致研究結果不一致的原因。因此，發酵飼料生產需要建立完善的綜合評價體系，并且要針對豬不同生長階段特性研究不同菌種和發酵工藝的發酵飼料，尋求更加高效安全的飼料。隨著飼料發酵生產工藝技術的不斷改進完善，發酵技術將會在養豬生產中得到更加廣泛的應用，帶來更高的經濟和社會效益。
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