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液體發(fā)酵飼料在豬業(yè)養(yǎng)殖中的應用研究

畜牧行業(yè)特別是養(yǎng)豬業(yè)，是許多國家農業(yè)經濟的主要貢獻者，也是全球糧食供應中日益重要的組成部分。隨著養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展和國內外推行禁止在農牧行業(yè)使用抗生素政策的頒布，以及飼料原料價格的節(jié)節(jié)攀升，使農牧行業(yè)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，養(yǎng)豬業(yè)便首當其沖。因此，生產低價、安全、高效的飼料已經成為行業(yè)內亟需考慮的問題。

液體發(fā)酵飼料是在一定條件下，利用微生物代謝活動轉化飼料及原料中抗營養(yǎng)因子，將蛋白質、多糖等大分子物質分解為易吸收的小肽、單糖等小分子物質，隨之產生消化酶、有機酸、細菌素等益生代謝產物，具有抑制致病菌繁殖、增強機體免疫力、提高動物生產性能等作用的優(yōu)質飼料。液體發(fā)酵飼料原料來源廣泛，可以運用食品業(yè)、農業(yè)、工業(yè)副產品作為發(fā)酵原料。這些原料具有產量大、價格低、營養(yǎng)價值偏低等特點。經過液態(tài)發(fā)酵后可滿足豬的消化生理結構特點，適口性好、易于消化吸收，有助于避免浪費和增加環(huán)境負擔。本文討論了液體發(fā)酵飼料的營養(yǎng)特性及在養(yǎng)豬業(yè)中的應用，為液體發(fā)酵飼料在國內的推廣拓寬道路。

1 液體發(fā)酵飼料簡介

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

1.1   液體發(fā)酵飼料的制備

液體發(fā)酵飼料的生產方式主要分為三類：①以發(fā)酵底物劃分，為全價飼料完全發(fā)酵和單一或多種原料發(fā)酵后，作為預混料再與其他原料制成全價飼料。相對于發(fā)酵部分谷物原料來說，完全發(fā)酵比較簡便快捷，但是會造成必需營養(yǎng)物質的損失；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年齡階段飼料。②以發(fā)酵微生物來源劃分，為自發(fā)發(fā)酵和接種發(fā)酵。相對于接種發(fā)酵來說，自發(fā)發(fā)酵是利用飼料及原料中的自有的微生物進行液體發(fā)酵，過程中容易受雜菌的影響，且適口性和安全性差，造成飼料質量不穩(wěn)定；而接種發(fā)酵會在發(fā)酵過程中加入有益微生物，其代謝產生大量有機酸、細菌素，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)酵是完成一個生長周期的微生物發(fā)酵，營養(yǎng)物質利用率高，操作簡單易解決雜菌污染問題，但是資源耗費大、生產周期短、生產效率低；而連續(xù)發(fā)酵是以完成多個生長周期的微生物發(fā)酵，每次發(fā)酵結束后，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、生產效率高等特點。

1.2   影響液體發(fā)酵飼料品質的因素

影響液體發(fā)酵飼料產品質量的因素包括：微生物種類和數(shù)量、底物數(shù)量和質量以及發(fā)酵參數(shù)3個方面。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)酵的關鍵因素，其質量的優(yōu)劣直接影響著液體發(fā)酵飼料的品質。目前，主要應用于飼料發(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)酵飼料的營養(yǎng)價值。飼料中乳酸菌的含量決定了乳酸產量，產量越多，pH值下降越快，當乳酸菌含量超過于100 mmol/mL時，能有效抑制沙門氏菌、大腸桿菌等致病菌的繁殖。研究表明，優(yōu)質的液體發(fā)酵飼料中pH值應該小于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)酵液體飼料的質量。酵母具有將腸桿菌結合到其表面的能力，阻斷這些細菌與腸上皮的結合，從而降低腸桿菌對機體腸上皮的侵染。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大量產生諸如乙酸、乙醇和戊醇之類的化合物，導致產生飼料異味和污染，造成營養(yǎng)物質含量和適口性降低。研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵過程中添加甲酸、山梨酸鉀和苯甲酸等弱酸抑制酵母的生長而不會干擾乳酸菌生長，因此，在生產液體飼料時可以加入適量乳酸避免酵母菌過度生長對飼料品質的影響。

2  液體發(fā)酵飼料特性

2.1    降低抗營養(yǎng)因子水平，提高營養(yǎng)物質消化吸收

飼料原料中存在胰蛋白酶抑制因子、單寧、植酸等抗營養(yǎng)因子，嚴重影響畜禽對飼料中營養(yǎng)物質的消化吸收，甚至還有可能影響畜禽健康。液態(tài)發(fā)酵過程中，經過微生物作用一段時間后，可以激活原料中天然純在的酶，能夠消除原料中的抗營養(yǎng)因子。液態(tài)發(fā)酵對原料營養(yǎng)成分影響程度低，能將大分子物質降解為易吸收的小分子，更有利于機體的消化吸收。植酸等大多數(shù)動物無法直接利用的無機鹽經過發(fā)酵后能轉化為有機鹽，提高機體對營養(yǎng)物質的消化吸收，降低糞便中磷的排放，緩解了對環(huán)境的壓力。Zheng等報道，在芽孢桿菌發(fā)酵過程中，豆粕（SBM）的營養(yǎng)價值得到了提高。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，維護胃腸道菌群平衡

液體發(fā)酵飼料中含有大量的益生菌。益生菌在胃腸道內能夠與致病菌搶占定植位點，搶奪致病菌生長所需營養(yǎng)物質，發(fā)揮生物奪氧作用形成厭氧環(huán)境，從環(huán)境和營養(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經過一系列的反應后，產生如乙酸、乳酸、脂肪酸等酸性代謝產物，降低胃腸道局部pH值，從而抑制致病菌的生長。通過代謝反應能產生諸如尼生素、細菌素、谷草菌素等抗菌物質，對致病菌具有抑制或者殺滅作用。混合飼料經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間顯著增加，而腸道桿菌科和霉菌生長受到抑制。Canibe等監(jiān)測了液體飼料發(fā)酵過程中微生物和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   產生有益因子，增強機體免疫力

飼料及原料經液體發(fā)酵后，富含的益生菌不僅能對胃腸道的微生物菌群調控作用，還能對樹突細胞及多種免疫細胞類型進行功能性調節(jié)，產生益生因子。腸道樹突細胞占據(jù)腸道相關的淋巴組織的絕大部分，分布在整個腸固有層，與微生物接觸后，樹突狀細胞充當微生物配體的“傳感器”。細菌衍生的分子與樹突細胞上的受體結合并激活不同的信號傳導途徑，導致其表型修飾和細胞因子的干擾素、腫瘤壞死因子、白細胞介素等細胞因子，介導炎癥反應，增強機體免疫力。如，乳桿菌能通過上調T細胞的比例，提升小鼠血清中IL-10、IL-12含量，降低促炎細胞因子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物—短鏈脂肪酸能調節(jié)細胞因子在機體組織中的表達。如，丁酸能抑制趨化因子和黏附分子的表達來減少巨噬細胞和中性粒細胞向組織的募集，通過激活GPCR和抑制組蛋白脫乙酰酶起作用，調節(jié)白細胞中TNF-α、IL-2、IL-6和IL-10等細胞因子的產生。

3  在豬生產中應用研究

3.1   對豬生產性能的影響

國內外研究表明，飼料及其原料在液體發(fā)酵過程中，能夠消滅抗營養(yǎng)因子，提高營養(yǎng)物質含量和飼料的適口性，不同程度地提高豬生長性能。陳鮮鑫等試驗表明，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)酵飼料對斷奶仔豬生長性能和血液生化指標的影響，結果表明，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)酵谷物液體飼料對超早期斷奶仔豬生長性能和腸道微生物菌群多樣性的影響，試驗發(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)酵飼料對生長豬的胃腸生態(tài)和生長性能的影響，結果發(fā)現(xiàn)，與飼喂顆粒飼料的豬相比，飼喂液體發(fā)酵飼料的生長豬的平均日增重和平均日采食量有降低趨勢，料肉比有提高的趨勢，與上述結果不同。這可能與飼料的發(fā)酵時間、菌種以及料水比不同有關。此外，這也可能與豬在生長階段的生理結構發(fā)育成熟度不同有關。具體原因還需要進一步研究。

3.2   對豬胃腸道機能的影響

豬胃腸道中的微生物群落具有動態(tài)多樣性，能夠為宿主產生必需的營養(yǎng)素，并在腸道形態(tài)，營養(yǎng)消化和宿主免疫系統(tǒng)調節(jié)中發(fā)揮關鍵作用。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淋巴細胞、巨噬細胞、自然殺傷細胞等免疫細胞，提高腫瘤壞死因子、白細胞介素、干擾素等細胞因子的產生，介導T淋巴細胞和B淋巴細胞分化，調節(jié)免疫應答和炎癥反應。Dmenckova等研究液體發(fā)酵飼料對分娩母豬的初乳質量和糞便微生物學的影響，結果發(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腸道細胞（IEC-6）和血液淋巴細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)酵飼料對豬消化道發(fā)酵消化率的影響，結果表明，與飼喂干飼料的豬相比，飼喂液體發(fā)酵飼料的胃、結腸、回腸的pH值有下降趨勢，小腸后端、盲腸、結腸中大腸桿菌和沙門氏菌含量顯著降低。Scholten等研究含有小麥的液體發(fā)酵飼料對斷奶仔豬胃腸道特性的影響，試驗發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，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菌多樣性，且乳酸菌數(shù)量在菌群中占比最高。

3.3   對飼養(yǎng)環(huán)境的影響

飼料經過液體發(fā)酵后動物對其利用率提高，減少了排泄物中氨、氮、吲哚等有害物質的產生，降低飼養(yǎng)舍內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胞外酶，分解硫化物和吲哚類物質，減少了有毒有害氣體的產生。此外，經過液體發(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過微生物轉化為糞臭素，導致較低的糞臭素的產生，從而減少公豬異味。

4   結  論

液體發(fā)酵飼料在養(yǎng)殖業(yè)中的應用，能夠拓寬飼料原料來源，降低飼料成本，提高動物生產性能，調控消化道微生態(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生，從而改善養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境污染問題，緩解人畜爭糧的問題。但是液體發(fā)酵飼料在菌種質量、發(fā)酵過程的控制、飼喂系統(tǒng)設計等方面還沒有形成標準，造成生產出來的液體發(fā)酵飼料品種不穩(wěn)定，制約了其在國內養(yǎng)豬業(yè)中的推廣應用。隨著國內外液體發(fā)酵技術發(fā)展，發(fā)酵過程的穩(wěn)定調控，飼喂系統(tǒng)設計的完善，以及在市場上合理的推廣應用，液態(tài)發(fā)酵飼料將在養(yǎng)殖業(yè)中將會擁有廣闊的市場。

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