微生物发酵饲料在畜禽养殖中的发展现状及应用

陶 蕾，周玉岩，赵凤舞，逯佩凤，梁剑平，陈世恩(.广东海纳川药业股份有限公司，广州广东5855;.兰州职业技术学院，甘肃兰州70000;.中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所，兰州甘肃70050;4.西北民族大学，甘肃兰州7000)

近年来，在畜禽、反刍动物和水产动物规模化、集约化养殖过程中，在饲料中长期连续使用添加抗生素已造成动物体的抗药性，促使对人类有害的病原菌产生抗药性，进而影响到人类公共卫生与安全。目前，国家规定了许多药物饲料添加剂的限制使用，特别是抗生素的限制使用，促进了非药物饲料添加剂的发展和广泛使用，微生物发酵饲料行业得到了发展，因其所具备的多种优点已经引起世界饲料行业的重视，并且已经开始了产业化生产。利用微生物生产的饲料蛋白、酶制剂、氨基酸、维生素、抗生素和益生菌微生物制剂等饲料产品的使用使发酵工程技术在饲料工业中得到了更广泛的应用，可以弥补常规饲料中容易缺乏的氨基酸，而且能使其他粗饲料原料营养成份迅速转化，达到增强消化吸收与利用的效果。微生物发酵饲料可以防治动物疾病，促进动物生长，改善生态环境，具有明显的经济效益和积极的环保意义［1－3］。

1 微生物发酵饲料

1.1 定义 微生物发酵饲料是指在人为可控制的条件下，以植物性农副产品为主要原料，通过1种或多种有益复合微生物的发酵作用，降解部分多糖、蛋白质、脂肪，消除抗营养因子和积累有益的代谢产物等大分子物质，生成有机酸和可溶性多肽等小分子物质，形成营养丰富、适口性好和活菌含量高的生物饲料［4］。

1.2 作用 通过微生物发酵饲料产生促进动物生长的有益成分，提高饲料消化率，增加适口性，延长储存时间，将有毒粕类转变为无毒、低毒的优质饲料，提高氮利用率，减少畜禽养殖过程中环境污染，降低粪便中氮污染，抑制病原微生物滋生，积累小肽和乳酸等有益代谢产物，大幅减少或完全替代抗生素的使用。江浩军等［5］对豆粕进行发酵后发现对照组平均日增重为250 g，试验组平均日增重为269 g，试验组比对照组提高7.6%;对照组料重比为1.79∶1，而试验组料重比1.65∶1，试验组比对照组下降了7.8%，差异显著(P ＜0.05)。试验组腹泻率显著低于对照组;2组仔猪腹泻都在试验开始2周内较多，尤以断奶后3～5 d为高峰期。试验期对照组仔猪死亡3头，死亡率为6%，试验组死亡1头，死亡率为2%，试验组死亡率显著低于对照组。李旋亮等［6］研究表明发酵饲料可以改善断奶仔猪肠黏膜的形态结构，有助于减少仔猪腹泻和增强仔猪对营养物质的消化吸收能力。林标声等［7］研究发现饲用微生物发酵饲料组比常规饲料组平均日增重提高了5.56%，而料重比降低3.53%。此外，试验组粪便中有益菌群数量增加，pH下降，与对照组差异显著(P＜0.05)。微生物发酵饲料可以代替抗生素添加饲料，并可起到促进仔猪健康生长的功效。胡新旭等［8］研究表明无抗发酵饲料能够提高生长育肥猪的生产性能，增强免疫能力，提高屠宰猪肉品质。王德培等［9］研究发现饲喂微生物发酵饲料组的奶牛产奶量较对照组提高了0.85 kg/d(P＜0.05)，乳脂率提高了0.17%(P ＜0.05)，乳蛋白含量提高了 4.1%(P ＜0.05)，全乳固体提高了0.4%(P ＜0.05)。

2 微生物发酵饲料主要的发酵菌种

2.1 选择发酵菌种的原则 微生物发酵饲料的菌种必须符合安全原则，不能危害环境固有的生态平衡(特别是某些基因工程菌种);不能产生有毒有害的物质;菌体本身具有很好的生长代谢活力，合成小肽和有机酸等小分子物质，能在培养基中迅速生长，能有效降解大分子和抗营养因子。菌种能保护和加强动物体菌群的正平衡。可以通过2种方式来达到目标:发酵饲料的生产菌种本身就是从饲养的目标动物消化道中分离出来的有益菌［10］或者我国农业部2013年12月发布的第1126号公告《饲料添加剂品种目录》的菌种。

2.2 主要的发酵菌种 美国已批准40多种微生物用于饲料微生物添加剂生产，我国农业部于1999年公布允许使用饲料级微生物添加剂和酶制剂的微生物菌种名单［11］。目前，市场上用于饲料发酵的益生菌种类主要是乳酸菌、芽孢杆菌、酵母和霉菌。

2.2.1 乳酸菌。乳酸菌是应用最早、最广泛的益生菌，是一类能在可利用的碳水化合物发酵过程中产生大量乳酸的细菌的总称［12］。乳酸菌具有促进营养物质的消化和吸收、降低血清胆固醇、调节肠道菌群平衡、激活机体免疫系统、改善食品风味和预防癌症等多方面的生理功能，利用益生乳酸菌发酵而成的饲料对促进动物的健康生长具有重要的实践意义［13］。乳酸菌在食品、医药和畜牧业中广泛应用。乳酸菌固态发酵酶解能通过提高豆粕、棉籽粕和菜籽粕中粗蛋白质含量，降低PH及对抗营养因子的降解，从而达到改善饲料品质的目的［14］。国内外有大量的饲养和临床试验都证实，乳酸菌对人类和动物体保健和治疗都有较好的疗效。杨璐等［15］通过对发酵液体饲料的营养特性的研究和在对仔猪生产上的应用现状发现，可以降低仔猪胃内的酸度，增加仔猪的采食量，从而提高其生产性能。同时，能有效抑制有害细菌的生长和繁殖，控制仔猪的腹泻，减少抗生素的使用。乳酸菌可以提高饲料的品质，提升家禽对饲料的利用率，与传统的抗生素和化学添加剂相比具有无污染、高效、安全等优点。

2.2.2 酵母菌。酵母是一类非丝状真核微生物，一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌，酵母菌体中含有非常丰富的蛋白质、B族维生素、脂肪、糖、酶等多种营养成分。饲料酵母因其含有较高的粗蛋白质、氨基酸(粗蛋白质含量高达50%)及多种维生素，同时含有多种动物所需的消化酶(α-淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶等)，对营养物质的消化利用起着重要作用［16－18］。酒糟可在生产中用作饲料来饲喂动物，价格低廉，对牛适口性好，在瘤胃中酒糟蛋白降解率较高，补充肉牛育肥快速生长对蛋白质的需要，在生产中可作为肉牛育肥的蛋白质补充料进行应用［19］。酵母菌富含蛋白质和其他代谢产物，在提高动物的免疫、生长和繁殖能力方面具有显著功效，是天然绿色生物饲料添加剂，价格低廉并有很高的经济价值，市场需求旺盛，具有很好的应用前景［20］。K.Gbelibasakis等试验表明湿啤酒糟替代青贮玉米和大豆粉来改变35% ～39%的瘤胃不可降解蛋白饲喂奶牛，显著提高了实际乳产量、4%校正乳产量、乳脂含量、乳总固形物含量和乳脂产量［21］。Wlliams等报道给杂交肉牛供给酵母培养物能够提高饲料的利用率。据报道，在泌乳牛、生长牛、水牛、绵羊、山羊日粮中添加酵母菌培养物后，产奶量提高6.8% ～17.4%，平均提高 7.8%［22］。

2.2.3 芽孢杆菌。由于芽孢杆菌能够产生维生素B1、B2、B6等B族维生素、维生素C、蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等酶以及多种代谢产物;进入肠道后消耗大量的氧气，维持肠道厌氧环境，抑制需氧致病菌的生长，维持动物肠道的菌群平衡。这些特性对促进动物营养的消化吸收、提高动物的饲料转化率、防病和促进生长起到重要作用。陈洁梅等利用芽孢杆菌对豆粕进行固态发酵试验，发酵后样品中粗蛋白含量从50.6%增加到54.1%，TCA-N 含量从2.4%增加到 38.8%，大豆肽含量从1.8%提高到29.5%，乳酸含量从0.7%增加到4.7%，游离氨基酸含量从5.57 mg/g增加到92.65 mg/g。SDS－PAGE电泳分析结果表明，发酵后大豆抗原已经完全被分解，大分子蛋白质基本上都被降解成10 kD以下的小分子肽，各种主要抗营养因子的降解率达90%以上。芽孢杆菌是一种公认的安全无毒的革兰氏阳性菌，对饲料的降解消化吸收和动物的营养代谢起到促进作用［23］。肉鸡日粮中添加枯草芽孢杆菌B7对其生长性能及免疫功能影响［24］。因此，饲料微生物的发酵菌种具有很好的研究意义和发展前景。

3 微生物发酵饲料的作用机理

3.1 产生有益因子 促进动物生长微生物发酵饲料中含有大量的有益菌，饲喂动物时会产生一些具有特殊生理活性的小肽，参与机体的生理活动，促进氨基酸和矿物质的吸收，提高蛋白质的合成，促进动物生长，还能改善饲料风味和提高饲料适口性，从而提高动物生产性能。陈如水等以发酵豆粕和发酵棉粕为主要蛋白原料的育肥猪无抗饲料配方产品与常规饲料相比，能显著提高育肥猪末重及平均日增重;每头猪养殖收入增加78.72元，提高毛利33.98%;能显著降低猪肉剪切力和滴水损失，提高猪肉氨基酸水平，改善肉品质，提高猪肉营养［25］。郑云峰等在断奶仔猪日粮中分别添加发酵豆粕8%和20%，均能显著提高仔猪的日增重、蛋白质利用率和饲料转化率［26］。俞晓辉等在断奶仔猪日粮中用2种大豆发酵蛋白替代鱼粉，结果表明主要以枯草芽孢杆菌、酵母菌和曲霉菌混合菌为主的大豆发酵蛋白替代部分鱼粉对断奶仔猪的生长具有抑制作用，增加仔猪的腹泻率;以枯草芽孢杆菌、乳酸菌和酵母菌混合菌为主的大豆发酵蛋白替代部分鱼粉对仔猪的生长具有促进作用，降低仔猪的腹泻率［27］。孙汝江等研究表明在蛋鸡基础日粮中添加10%微生物发酵饲料可以显著提高蛋鸡的生产性能与经济效益［28］。卢珍兰等［29］研究表明在生长育肥猪日粮中添加微生物发酵玉米秸秆饲料能够满足育肥猪的生长需要，当其添加量为20%～30%时能够降低生长育肥猪的腹泻率及死亡率，降低养殖成本，提高经济效益，且以添加20%微生物发酵玉米秸秆饲料的效果最佳。

3.2 提高机体的免疫性能 微生物发酵饲料中含有大量的有益菌，可以通过菌体本身或细胞壁成分刺激并激活宿主免疫细胞，促进吞噬细胞活力。有益微生物还可以发挥特异性免疫功能，增强动物体内B细胞产生抗体的能力，从而增强畜禽的免疫功能，减少疾病的发生。张勇刚等报道益生菌发酵饲料可以提高猪的采食量、饲料营养物质的消化率、转化率及其仔猪的存活率，并能改善猪肉的品质，延长肉品货架期，可以起到防病、治病、增强机体免疫力的功效。与传统的抗生素和化学药物相比，益生菌发酵饲料具有无公害、安全、高效、品质优良的优点，是新型的、安全的饲养添加剂［30］。

3.3 产生有益代谢物 调节动物体内微生态平衡，微生物发酵饲料中含大量的有益微生物。李旋亮等通过水拌发酵组和菌液发酵组的空肠、盲肠和结肠的绒毛高度显著高于对照组(P＜0.05)，菌液发酵组十二指肠和空肠的隐窝深度显著低于水拌组和对照组(P＜0.05)，菌液发酵组十二指肠和空肠的V/C值也显著高于其他2组(P＜0.05)，水拌发酵组和菌液发酵组的空肠、回肠和结肠的黏膜厚度显著高于对照组(P＜0.05)。发酵饲料可以改善断奶仔猪肠黏膜的形态结构，有助于减少仔猪腹泻和增强仔猪对营养物质的消化吸收能力［31］。这些益生菌改善了动物胃肠道微生物区系，促进了胃肠道中有益菌群繁殖，抑制了有害微生物的繁殖。Forestie等研究发现乳酸杆菌可以抑制埃希氏大肠杆菌和沙门氏寒菌等致病菌附着到肠细胞上，与病原菌发生竞争性颉颃作用，从而限制致病菌在肠道中的数量［32］。有益菌通过竞争性抑制作用阻止有害微生物在肠黏膜上的附着与繁殖，对构成畜禽肠道内微生态系统的平衡、建立一个正常且平衡良好的肠道微生物区系和抵御病原性微生物感染具有十分重要的意义。

4 存在问题

尽管发酵饲料在现阶段养殖业中已经取得很大的成效，但是在其添加与应用中仍存在很多问题:微生物发酵生产菌株的性能不稳定，耐受性低;某些活菌制剂不易保存;有益菌群协同作用机制或拮抗作用机理不明确，对其有效成分缺乏研究，对微生物发酵饲料的品质难以鉴定。这些问题都阻碍了微生物发酵饲料的进一步发展。因此，建立完善的行业检测标准和检测方法十分必要。

发酵饲料目前尚未形成统一的生产技术标准，大多数发酵饲料厂对微生物和发酵工艺了解甚少，生产设备和专业人员非常有限;生产过程容易受到污染;检测、监控条件差;菌种来源复杂;营养水平低等也是制约微生物发酵菌种的原因之一。

5 展望

微生物发酵饲料在水产动物、家禽、反刍动物和猪等畜禽养殖中大范围应用，作为抗生素和蛋白的替代品可以大大降低药源性(主要来自于饲料)疾病，改善动物整体健康状况，还可以生产出无抗生素残留的优质畜禽产品，满足人们对绿色健康食品的迫切需求。微生物种类众多，资源丰富，尤其是可以利用各种农作物秸秆、糠、木屑等物质，开发潜力巨大，发酵原料来源广泛，减少环境污染，同时又变废为宝，得到价格低廉、易于生产推广的产品。它作为一种新兴产业，会带来巨大的社会效益与经济效益，在饲料工业中必将具有广阔的发展前景。

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