發酵飼料及在我國家兔生產中的應用
摘要:文章概述了生物發酵飼料的基本概念、發酵的主要原料、菌種及發酵工藝;總結了生物發酵飼料在我國家兔生產中的應用效果,包括對生產性能的影響、替抗及對腹瀉和成活率的影響、對營養物質消化率的影響、對產品品質的影響、對生理生化指標的影響、對腸道菌群的影響、對小腸黏膜形態的影響、對飼養環境的影響,以及對霉菌毒素的影響等。最后提出發酵飼料存在的問題及未來展望。
隨著我國畜牧業由數量型向質量型的轉變,抗生素替代品的研發成為動物營養領域研究的熱點。其中生物發酵飼料成為人們關注和研究的重點之一。生產試驗表明,生物發酵飼料在提高動物的生產性能,提高飼料的適口性和消化率,改善環境,降低發病率,尤其是降低消化道疾病的發生率和提高成活率方面,展現出巨大的潛力。在此,就生物發酵飼料在我國家兔生產中的應用進展情況進行總結和歸納。
1生物發酵飼料的基本概念
生物發酵飼料是指將一定的飼料原料利用有益微生物制劑進行發酵,用以飼喂動物,即生物發酵飼料。通過微生物代謝作用,降解被發酵原料中的部分蛋白質、脂肪和多糖等大分子物質生成可溶性多肽、酶、B族維生素、細菌素、低分子有機酸等小分子活性物質,形成活菌含量高、營養豐富、適口性好的生物飼料或其原料。與未發酵的飼料原料比較,具有巨大的應用價值。
目前我國發酵飼料以固態發酵為主。發酵的菌種種類繁多,我國農業部2013年第2045號公告允許添加的微生物種類有34種(見表1)。
目前,市場上主要使用的菌種有:酵母菌、芽孢桿菌、乳酸菌、以及霉菌。大體可分為6大類:乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌、放線菌、光合細菌、霉菌等。
2生物發酵飼料的主要原料及發酵工藝
2.1 生物發酵飼料的主要原料
生物發酵的主要原料根據目的不同可分為兩大類:一類是賦予其新的功能的飼料,如:發酵豆粕類等;一類是具有一定缺陷的飼料,如:低質纖維類、有毒餅粕類,通過發酵,降低或鈍化抗營養因子,降低毒性,提高消化率和產品品質。
在家兔生產中,按照被發酵的飼料來源不同以及目前已有研究的原料,主要分為以下三類:
第一類:蛋白飼料類。生產中以發酵豆粕多見,并被廣泛應用于動物飼料中。但其他餅粕類飼料也有研究并在生產中應用。比如:菜籽粕、棉粕、花生粕、葵花粕、芝麻粕、玉米胚芽粕、葡萄籽粕、油茶粕、紫蘇粕、牡丹籽粕、棕櫚粕、榛仁粕、沙棘籽粕、甜菜粕、米糠粕、橙粕、油桐粕、韭菜籽粕等,幾乎應有盡有。
第二類:飼草秸稈類粗飼料。生產中以玉米秸秸稈為主,其他粗飼料也有不少研究,比如:花生秧、稻草、大豆秸稈、高粱秸稈、豌豆秸稈、胡麻秸稈、統糠、馬鈴薯莖葉、柑橘皮、葡萄皮渣、菠蘿皮渣、柚子皮、香蕉皮、蘋果渣、玉米皮、蘆葦、苜蓿草等。
第三類:工業下腳料(糟渣類):如白酒糟、啤酒糟、醋糟、甘薯渣、木薯渣、馬鈴薯渣、豆渣、菌糠、甘蔗渣、中藥渣等。
2.2 發酵的主要工藝
固體飼料發酵的工藝,依據發酵原料和目標不同而不同。有的是單一菌種發酵,更多的是復合菌種發酵;有的是一次發酵,也有的是兩次發酵;從發酵原料或培養基來說,有的是單一的,更多的是復合的。從發酵的條件來說,多進行發酵工藝條件的優化。一般設置若干影響因子的正交設計,如:原料(培養基)質量比、菌種質量比、接種量、水料比、碳氮比(C/N)、初始pH值、發酵溫度、發酵時間等。
從發酵的容器不同,可分為自封袋(或密封塑料袋)、發酵池和發酵罐等。
從有氧與否的不同,可分為厭氧發酵、好氧發酵和復合式發酵。由于好氧發酵消耗過多的能量,產生大量的熱量,一般以精飼料原料(能量飼料和蛋白飼料)為主的發酵多采用厭氧發酵為主。而好氧發酵多用于纖維含量較高的粗飼料,或必須通過高溫發酵過程達到目的的其他飼料。
3生物發酵飼料在家兔生產中的應用效果
3.1 對家兔生產性能的影響
發酵飼料對家兔生產性能影響的報道比較多。齊聰巖等以20%的發酵玉米秸稈飼喂生長獺兔,與對照組比較,日增重(30.53/26.60g)、平均日采食量(156.71/152.78g)均顯著增加(P<0.05);料重比下降(5.133/5.73)。王芳等以20%的醋糟、25%發酵醋糟替代對照組中等量的谷草和小米殼等混合物,飼喂加利福尼亞和新西蘭白兔育肥兔50d,全期增重、日增重、平均日采食量和料重比,各組間差異不顯著(P>0.05)。盧海強等以生物發酵飼料利菌肽1號(以復合粗飼料為主要發酵底物)和利菌肽2號(以釀酒酵母為主要發酵底物)替代無抗基礎日糧(對照組)的3%(試驗一組)和2%(試驗二組)飼喂斷奶獺兔。結果表明:日增重分別為26.82、26.00g和23.92g,兩個試驗組均高于對照組(P<0.05);日耗料分別為85.79、81.76g和80.71g,試驗組均高于對照組,可見發酵飼料有提高適口性的作用;料重比分別為3.20、3.14和3.37,兩個試驗組均優于對照組。周永倫將發酵花生秧替代0%、15%、25%和35%的花生秧,飼喂斷奶新西蘭白兔。日增重分別為29.12、31.56、33.76g和38.03g,即隨著添加發酵花生秧比例的增加而增加,各組間差異顯著(P<0.05);每只日均耗料也隨著添加量的增加而增加,料重比與之相反,組間差異顯著(P<0.05)。
由此可見,發酵花生秧可以提高日增重、適口性和飼料轉化率。徐興軍等以5種菌(產朊假絲酵母、熱帶假絲酵母、啤酒酵母、黑曲霉、白地霉)糖化發酵混合飼料,替代基礎日糧的20%,飼喂伊普呂兔肉兔。結果表明,試驗組日增重提高(23.80/20.00g)、日耗料降低(118.57/124.72g),差異顯著(P<0.05)。料重比下降(5.94/6.58)。李志濤以發酵白靈菇菌糠分別替代基礎日糧中的等量花生秧0.00%、20.80%、31.20%、41.60%和52.00%,飼喂75日齡商品肉兔,平均日采食量分別為148.53、139.41、144.35、152.13g和151.84g,高添加組有提高采食量的趨勢,各組間差異不顯著(P>0.05);日增重分別為18.00、21.00、18.25、22.25g和25.75g,隨著添加量的增加日增重提高,52.00%的替代組最高,與其他各組相比差異顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01),其次是41.60%的替代組,與對照組差異顯著(P<0.05);料重比分別為8.82、6.73、7.56、7.02和6.12,同樣以最高替代組最優,與對照組差異顯著(P<0.05)。
石劍以自己篩選的多菌種對玉米芯進行發酵,玉米芯發酵前后的營養成分變化如下(見表2)。
以發酵玉米芯替代基礎日糧中的部分粗飼料(菊花粉、花生秧、花生皮、玉米秸稈),替代比分別為0%、28.00%、39.00%和31.50%,飼喂7周齡的生長獺兔。各組的日增重分別為12.6、13.75、11.83g和13.28g,組間差異不顯著(P>0.05);增重成本降低,以替代28.00%的最佳。孫海濤等分別以0%、3%、6%、9%和12%的發酵豆粕飼喂斷奶~2月齡伊拉肉兔,日采食量差異不顯著(P>0.05);平均日增重ADG分別為41.33、40.58、39.28、39.17g/d和38.53g/d,隨著發酵豆粕添加量的增加而逐漸降低,但差異不顯著(P>0.05);料重比F/G分別為2.34、2.29、2.28、2.47和2.54,以3%和6%的低添加量最優。王根旺以一種商品生物飼料分別占精飼料的0%、1%、2%和3%飼喂1450~1750g的2月齡中國白兔,飼養期一個月,結果表明,日增重分別為6.7、8.3、18.3g和10.5g,以2%的生物飼料組最高。吳靈麗等分別在飼喂含有以發酵蘋果渣0%(對照組)、9.6%(A組)、19.2%(B組)、28.8%(C組)的試驗飼糧飼喂45日齡的健康獺兔,試驗兔日采食量隨著發酵蘋果渣添加量的增加而逐漸增加;平均日增重分別為21.78、23.39、23.41g和24.98g,以對照組最低,C組最高,二者差異顯著(P<0.05),其他各組差異不顯著(P>0.05);料重比分別為5.43、5.17、5.23和5.07,依然是對照組最差,C組最優。各試驗組與對照組相比差異顯著(P<0.05)。
3.2 替抗對腹瀉率和成活率的影響
發酵飼料含有大量的有益菌及抗病活性因子,在預防家兔腹瀉和提高成活率方面有較好的效果。盧海強等以生物發酵飼料(利菌肽1號和利菌肽2號)飼喂斷奶的仔兔,結果表明:日增重和料重比各組差異不顯著(P>0.05),斷奶成活率分別為98.20%、97.60%和95.20%,兩個試驗組成活率均高于對照組,其中試驗一組與對照組相比差異顯著(P<0.05)。盧海強等以此發酵飼料飼喂斷奶獺兔:腹瀉率分別為1.65%、1.87%和2.25%,成活率分別為97.87%、96.54%和94.95%,試驗一組與對照組相比差異顯著(P<0.05),其他各組間差異不顯著(P>0.05)。
由此可見,在無抗日糧中添加發酵飼料,對于預防腹瀉,提高成活率作用明顯。吳靈麗等分別飼喂含有發酵蘋果渣0(對照組)、9.6%(A組)、19.2%(B組)、28.8%(C組)的試驗飼糧飼喂45日齡的健康獺兔,各組的腹瀉率分別為9.12%、8.045%、7.51%和7.41%,添加發酵蘋果渣有降低腹瀉率的作用。其中B組和C組與對照組差異顯著(P<0.05),其他各組差異不顯著(P>0.05)。周永倫將發酵花生秧替代15%、25%和35%的花生秧,飼喂80只斷奶新西蘭白兔。結果表明,各組的死亡率分別為20%、15%、10%和0%,說明發酵花生秧具有預防疾病,提高成活率的作用。鄒知明等以發酵平菇菌糠飼料飼喂家兔,試驗組與對照組相比,發酵菌糠飼料可以降低家兔的腹瀉率和病死率,分別為51.85%和50%。說明平菇發酵飼料也是值得推廣的家兔飼料。
3.3 對消化酶活性及營養物質利用率的影響
飼料在發酵過程中會產生一些消化酶,同時會對內源酶產生一定影響。齊聰巖等以20%的發酵玉米秸稈飼喂生長獺兔,腸道中消化酶活力平均值變化,蛋白酶(0.4088/0.3188U/g)、α-淀粉酶(0.9868/0.7422U/g)、β-葡聚糖酶(0.2491/0.2057U/g)顯著升高(P<0.05),纖維素酶(1.20599/1.1462U/g)極顯著升高(P<0.01)。覃克勛等以21%的發酵菜籽餅替代等量的豆粕飼喂40日齡的新西蘭公兔(閹割),結果表明:發酵菜籽餅作為蛋白質補充飼料飼喂肉兔適口性好,無異常表現,生長速度快。兩組差異不顯著(P>0.05)。吳靈麗等飼喂含有4個不同比例發酵蘋果渣的試驗飼糧飼喂45日齡的健康獺兔,各組的營養物質消化率:干物質分別是:62.55%、62.20%、68.51%和66.37%,B組與其他組差異顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01);粗蛋白含量分別為:53.41%、55.28%、56.63%和57.29%,依然是C組最高,三個試驗組差異不顯著(P>0.05),與對照組差異顯著(P<0.05);粗纖維的消化率分別為16.03%、17.13%、19.49%和18.13%,與其他營養物質的消化率有相同的趨勢。
李志濤以發酵白靈菇菌糠替代等量花生秧的試驗表明:飼料粗蛋白的消化率分別為:60.36%、55.31%、71.04%、66.44%和64.10%,以試驗二組最高,與對照組和試驗一組差異顯著(P<0.05);粗纖維的消化率分別為:5.05%、6.94%、7.21%、10.27%和19.23%,以試驗四組最高,與對照組和試驗一組、二組差異顯著(P<0.05);各處理組肉兔空腸淀粉酶的活性均略高于對照組,但各組間差異均不顯著(P>0.05)。試驗組脂肪酶的活性均高于對照組,呈現一個先升高后降低的趨勢,與對照組相比分別提高了13.2%、20.3%、17.3%、19.6%(P<0.05)。各處理組間差異不顯著(P>0.05)。
石劍以發酵玉米芯飼喂生長獺兔,試兔糞中蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶和植酸酶的活性分別提高了34.29%、21.72%、46.73%和53.36%,相應糞便中蛋白質、淀粉、脂肪、粗纖維素等含量分別下降19.2%、20.5%、18.67%和7.95%,表明發酵玉米芯飼料中富含的菌劑進入胃腸道可產生消化酶,促進供試動物對飼料中營養物質的消化吸收,提高飼料報酬率。
3.4 對產品品質的影響
宋獻藝等以0%、9.60%、19.20%和28.8%的發酵蘋果渣飼喂生長獺兔,與對照組比較,被毛重量提高,其中試驗三組與對照組差異顯著(P<0.05);被毛長度和被毛密度有增加的趨勢,但差異不顯著(P>0.05);皮張面積普遍提高,其中試驗二組和試驗三組與對照組差異顯著(P<0.05);試驗兔全凈膛重、半凈膛重和肉中蛋白質含量顯著高于對照組(P<0.05),分別提高14.3%、9.6%、8.9%和5.25%,且第三組在各試驗組中達到最高,各試驗組間差異不顯著(P>0.05);在全凈膛率、半凈膛率、pH值方面,各試驗組僅具有提高其含量的趨勢(P>0.05)。徐興軍等以3種菌(白地霉、啤酒酵母、熱帶假絲酵母)混合發酵生產單細胞蛋白飼料,以20%的比例替代日糧飼喂生長肉兔,發現兔肉中脂肪質量分數降低0.39%。徐興軍等用5種菌制備馬鈴薯渣發酵飼料,以20%的比例替代肉兔日糧,試驗組肉兔鮮肉中的水分含量極顯著低于對照組(P<0.01),蛋白質含量顯著高于對照組(P<0.05),脂肪含量略高于對照組,表明5種菌糖化發酵飼料有利于肉兔體內蛋白質的合成與脂質的積累。邵淑麗等以30%馬鈴薯渣發酵飼料與沙棘嫩枝葉配合使用,可提高兔肉蛋白質(26.53%/21.30%)和脂肪(16.29%/8.73%)含量,改善兔肉品質。
3.5 對生理生化指標和免疫指標的影響
孫海濤等分別以0%、3%、6%、9%和12%的發酵豆粕飼喂斷奶~2月齡伊拉肉兔,血清膽固醇CHO含量隨著發酵豆粕添加量的增加而逐漸降低,高添加量與對照組相比差異極顯著(P<0.01),其他各組差異顯著(P<0.05);而血清總蛋白和堿性磷酸酶含量各組間差異不顯著(P>0.05)。王芳等以20%的醋糟、25%發酵醋糟替代對照組中等量的谷草和小米殼等混合物,飼喂加利福尼亞和新西蘭白兔育肥兔,各生理指標除了淋巴細胞百分比(LY%)分別比對照組低19.67%和13.69%(P
3.6 對腸道菌群的影響
齊聰巖等以20%的發酵玉米秸稈飼喂生長獺兔,腸道中微生物數量平均值變化(×109CFU/g):大腸桿菌明顯減少(61.1/113.54)、乳酸菌(139.0/106.4)、雙岐菌(99.6/77.12)和芽孢菌(97.4/70.0)顯著或極顯著增加。孫海濤等分別以0%、3%、6%、9%和12%的發酵豆粕飼喂斷奶~2月齡伊拉肉兔,盲腸乳酸菌含量分別為6.99、7.74、8.35、9.51CFU/g和9.29CFU/g,以兩個高劑量添加組最高,與對照組差異極顯著(P<0.01),與兩個低劑量添加組差異顯著(P<0.05);而大腸桿菌含量(CFU/g)隨著發酵豆粕添加量的增加而逐漸降低,除了3%添加量組之外,其他各試驗組與對照組比較差異顯著(P<0.05)。石劍以發酵玉米芯飼喂生長獺兔,測定糞便中不同微生物的含量。與對照組比較,大腸桿菌數量減少25.47%,乳酸菌提高33.28%、雙歧桿菌提高了24.77%,芽孢桿菌增加13.13%,說明發酵玉米芯飼料富含有益生作用的活菌,可以平衡供試動物腸道菌群結構并抑制致病菌的增殖。
3.7 對小腸黏膜形態的影響
孫海濤等以0%、3%、6%、9%和12%的發酵豆粕飼喂斷奶~2月齡伊拉肉兔,十二指腸絨毛高度(μm)分別為672.57、737.57、775.63、796.71和809.50,以12%劑量添加組最高,與對照組和兩個低劑量組比較差異極顯著(P<0.01)。吳靈麗等以發酵蘋果渣飼糧飼喂45日齡的健康獺兔,試驗組回腸隱窩深度、空腸絨毛長度和腸壁厚度、十二指腸腸壁厚度,與對照組明顯增加,差異顯著(P<0.05)。
3.8 對飼養環境的影響
生產中發現,使用生物發酵飼料之后,兔舍內的臭味降低,空氣質量明顯改善,家兔呼吸道疾病發生率降低。但是令人遺憾的是,至今未見相關的研究報道,其作用機制也不是十分清楚。
3.9 對霉菌毒素的影響
李素敏利用本實驗室研發的5種微生態制劑對已知霉菌孢子含量的花生皮(54500個/g)、紅薯秧(36000個/g)和玉米(50000個/g)進行發酵處理,結果表明,經過微生物處理之后,霉菌孢子數量大幅度降低,效果顯著。好氧發酵效果更好。對花生皮樣品在發酵的同時,添加一定的蔗糖,發酵進行更加徹底,消除霉菌孢子的效果更好。無論是厭氧還是好氧,均可使霉菌孢子控制在100個/g以內。該試驗用5種微生態制劑對霉變的玉米進行發酵處理,結果表明:不同霉菌毒素的含量都有一定程度的降低。其中黃曲霉毒素B1經BH和STS處理后均降低了31.88%。伏馬毒素素B1和B2經三個厭氧處理組(SS-W、SS-Y、STS)均降到100μg/kg以下。STS分別使玉米赤霉烯酮降低了50%,赭曲霉毒素降低了53.85%。但是,對于嘔吐毒素的降解率最低。該試驗對于發生飼料霉變中毒的兔場的飼料進行上述脫毒處理。使妊娠母兔流產死胎的現象得到控制,基本達到了對照組的水平;繼續飼喂脫毒的生物發酵飼料兩個月后,母兔的產仔數,出生成活率,斷奶成活率都恢復到了中毒前的水平。
4問題及展望
4.1 存在的問題
4.1.1 發酵飼料應用于家兔方面的研究較少。我國在發酵飼料方面起步晚,發展較慢,就其在不同動物生產中的應用進展也不盡相同。從中國知網查詢得知,在家兔生產中的應用研究遠遠少于其他畜禽和水產動物。機理的研究匱乏,多數為生產驗證性的試驗報告。
4.1.2 針對家兔研發的生物飼料種類較少。研發的產品多數是通用型的,沒有針對家兔的消化生理特點而研發。多數生物飼料生產企業規模小,設備簡單,高層次專業人才缺乏。由于設備簡陋,管理和衛生條件差,對發酵飼料質量的檢測方法和標準不健全,產品的穩定性不足。
4.1.3 使用效果表現不一。從眾多的試驗數據看,有些結果不盡一致。筆者對多個生產發酵飼料的企業和用戶進行調研,反應的效果不盡一致。也就是說,穩定性有待改進。
4.1.4 機理研究有待深入。很多研究側重于觀察應用效果,在機理方面研究較少或不深入。
4.1.5 評判體系不健全。目前評判發酵飼料的好壞主要是根據養殖效果來體現。但是從商品的生產要求來說,這個評判標準是不全面的。從營養物質含量,到消化吸收率;從有益菌數量,到代謝產物等主要指標,均應有一個定性和定量的指標,以全面客觀對發酵飼料進行評判。
4.2 展望
2020年我國飼料將全面禁抗。尋找抗生素替代品迫在眉睫。已有的研究表明,生物發酵飼料在預防動物的消化道疾病方面大有可為,是替抗方案中不可或缺的重要途徑之一。尤其是家兔,消化道疾病發病率最高,對生產造成的威脅最大,是生產中重點防控的對象。因此,開展生物發酵飼料的研發,對于促進中國家兔產業的健康發展,實現無抗養殖,前景廣闊。同時,飼料通過生物發酵,可以鈍化抗營養因子、降解霉菌毒素、改善劣質飼料原料品質、提高飼料的消化率和適口性、產生多種生物活性物質,抑制動物腸道中有害菌的生長繁殖,調節動物胃腸道微生態平衡,提高免疫力,提高成活率,效果顯著,可謂一舉多得。因此,我們有理由相信,順應我國畜牧業快速發展和時代的需要,生物發酵飼料將會突飛猛進發展,為中國養兔業乃至中國整個養殖業發揮巨大作用。

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