非常规发酵饲料在养猪生产中的应用

■周 艳 周晓容，2*

（1.重庆市畜牧科学院，重庆402460；2.农业部养猪科学重点实验室，重庆402460）

我国是养猪大国，2017年我国猪存栏量为4.41亿头[1]。以猪为例的畜禽属于耗粮型动物，2018 年全国粮食总产量为6.57 亿吨，比2017 年减少了371 万吨，下降0.6%，其中谷物产量较2017 年下降了0.8%。饲料原料保障能力的不足，会加剧畜种结构上“人畜争粮”的矛盾，使我国养殖业面临更加严峻的挑战。另外，过度依赖粮食供应，也反映了我国畜牧业原料替代性不足及较弱的抗风险能力。我国非常规饲料资源丰富，年产近40 亿吨[2]，如能科学利用此类饲料资源，则可显著缓解玉米、豆粕等粮食饲料的供应压力，对降低畜禽饲养成本、增加养殖效益，推进畜牧业在现代农业中的发展进程和提高我国畜牧业在经济全球化中的竞争力等具有重要的意义。

非常规饲料原料普遍存在营养价值较低，木质素与硅酸盐含量高以及矿物质不平衡，适口性差，营养成分变异大，含有抗营养因子或毒物等缺点，这便极大地影响动物采食和营养物质的消化利用。微生物发酵技术采用现代生物技术和营养理论相结合的方法，可显著提高非常规饲料的饲用价值和添加量，在非常规饲料资源的开发利用中发挥着极其重要的作用。

1 发酵糟渣类饲料

糟渣类饲料主要指农副产品加工的废弃物以及工业下脚料中可以作为饲料资源的部分。常见的种类有酿造业糟渣（白酒糟、啤酒糟、醋糟、酱油糟等）、水果加工业糟渣（苹果渣、柑橘皮渣等）、制糖业糟渣（甘蔗渣、甜菜渣、糖蜜渣等）、薯类淀粉渣（红薯、马铃薯、木薯等）及菌糠等。通常此类非常规饲料资源具有粗纤维含量较高、能量低，含有一定的抗营养因子（如苹果渣含有单宁，豆渣含有胰蛋白酶抑制素）、适口性差等营养缺点，直接饲喂会降低动物对其的采食量和营养利用率，易造成饲料资源的浪费。加之此类饲料资源含水量高（通常在30%～80%）、酸度大，这就导致其时效性差而不便运输与贮藏，且腐败变质后会加重环境承载力。相关研究表明，生物发酵处理法可有效提高糟渣类饲料的蛋白质含量，改变其细胞壁结构，释放生物活性物质、降低或去除抗营养因子、改善适口性，是开发利用糟渣类饲料资源最具潜力的加工技术。常用的发酵菌种主要有芽孢杆菌（枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌）、酵母菌（产朊假丝酵母、酿酒酵母、白地霉）、霉菌（曲霉、根霉、木霉、青霉）和乳酸菌等。

1.1 营养价值评价（见表1）

表1 糟渣类饲料发酵前后营养成分变化(%)

糟渣类饲料经发酵菌种作用后，其物理结构发生明显改变，营养成分中的蛋白质和氨基酸含量得到显著提高，粗纤维含量下降[3-8]，其营养价值得到明显改善。王聪[9]试验结果还发现固态发酵可提高酒糟与甜高粱秸秆混合底物的发酵品质、微生物的数量、细菌群落和真菌群落的相对丰度。糟渣类饲料经发酵后，除可作为一种高质量的蛋白质饲料原料外，还可获得高活性的有益微生物和其他功能生物。如肖毅等[10]研究发现，发酵后的糟渣含有丰富的酶类、益生菌及活性多糖多肽，并具有一定的抗病毒活性。唐巧娟等[11]以食用菌复合配比固态发酵酱渣、豆渣、醋渣和啤酒渣，研究表明其发酵产物均有清除DPPH 自由基、超氧阴离子、羟基自由基的能力，说明四种糟渣皆可用于开发具有抗氧化活性的生物饲料。王倩倩[12]以红酵母和好食脉孢霉发酵多种糟渣（醋糟、豆腐渣、马铃薯渣、苹果渣、梨渣），发现除可提高糟渣的营养价值外，还可高产类胡萝卜素，与江成英等[13]研究结果一致，这便为糟渣开发高附加值功能生物饲料提供了理论依据。

1.2 饲用价值评价

周晓容等[14]试验结果表明，在饲粮中添加33.8%的新鲜发酵甘薯渣对“约×荣”生长猪的日采食量和日增重与饲喂玉米-麦麸-豆粕型日粮的对照组相比无显著差异，但料重比降低了14.7%，且单位增重成本节约了2.4元。刘中华等[15]发现在生长猪饲粮中添加2%、6%的发酵木薯酒精糟皆可显著提高试验猪的生长性能和养殖效益，其中干物质消化率较对照组提高了8.62%、7.50%，粗蛋白质消化率较对照组提高了11.43%、9.50%。黎智华等[16]研究表明，在断奶仔猪试验中，添加2%发酵白酒糟不影响10 kg仔猪对干物质的表观消化率，并有助于生长性能的提高，但当仔猪体重增加至25 kg 时，长期高剂量添加发酵白酒糟可在一定程度上降低断奶仔猪对常规营养成分（粗蛋白质、总能、氮）的消化代谢。张旺宏等[17]试验得出发酵白酒糟可增加育肥猪（60 kg）的抗氧化能力，同时也表明在饲粮中添加15%的发酵白酒糟可显著改善75 kg 和110 kg 育肥猪的机体氮代谢能力。黎智华等[18]发现在饲粮中添加发酵中药渣对母猪的繁殖性能无明显影响，但随着添加时间的增加，发酵中药渣组的血浆总蛋白（TP）、血浆高密度脂蛋白-胆固醇（HDL-C）、血浆过氧化氢酶（CAT）活性显著升高，说明在一定程度上可提高妊娠母猪的抗氧化功能。

2 发酵饼粕类非常规饲料资源

我国饼粕类非常规饲料资源丰富，主要有菜籽饼粕、棉籽饼粕、花生粕、芝麻饼粕、油茶饼粕、葵花籽饼粕、亚麻籽饼粕、红花籽粕等。饼粕富含蛋白质，一般都在30%以上，且产量高，是重要的蛋白质饲料原料，但是饼粕中的一些抗营养因子和毒素限制了其广泛应用，造成了目前我国饲料行业蛋白质原料严重短缺的现状。利用生物发酵技术生产饼粕类非常规发酵饲料，可以降解抗营养因子和毒素，提高非常规饼粕的饲用价值及用量，可有效解决我国蛋白质饲料资源短缺问题，其应用前景广阔。

2.1 营养价值评价（见表2）

饼粕类饲料经菌种发酵后，可显著提高粗蛋白质、粗脂肪、还原糖、小肽、总氨基酸含量[19-20]，并可显著降低植酸、单宁和粗纤维含量，从而达到改善饼粕类饲粮品质的目的。

张昆[21]以菌酶协同固态发酵杂粕，发现原料经发酵后，显著降低了抗营养因子（游离棉酚、硫甙）含量，真蛋白质含量和赖氨酸含量分别较发酵前提高了3.55%和49.6%，小肽含量提高了1.84倍，显著提高了蛋白品质，与蔡国林等[22]在微生物发酵花生粕营养价值的初步研究中结果一致。张韦唯[23]通过体外模拟消化实验发现，发酵菜籽粕肽在小肠中的水解程度可从发酵前的4.96%增加至18.32%，表面疏水性从61.33%降低到53.48%，并且其DPPH 自由基清除率、-OH 离子清除率和还原力均显著增加，因此经消化后更有助于肠道吸收，其原理可用来解释徐鑫[24]研究中混菌固态发酵有效提高了菜籽饼养分消化利用率的结果。方洁等[25]以混菌发酵菜籽饼，硫苷、异硫氰酸酯、植酸和芥子碱的降解率分别达到75.12%、82.47%、87.56%、56.00%，脱毒效果显著。与王春芳[26]在固态发酵棉粕对游离棉酚含量影响的研究中结果一致。刘建成[19]以筛选出的枯草芽孢杆菌-1 和酿酒酵母复合固态发酵棉籽粕，可将其粗蛋白质的55%降解生成32.13%的棉粕寡肽，有提高机体免疫和抗氧化的作用。

2.2 饲喂价值评价

吴东等[27]研究表明，发酵菜籽粕等营养替代4%和5%豆粕，对生长猪和肥育猪的生长性能、血清生化指标和肠道菌群皆无负面影响，而徐鑫[24]试验结果显示，生长阶段发酵菜籽饼替代30%豆粕和育肥阶段发酵菜籽饼替代50%豆粕对猪的生长性能无不良影响，且改善了机体蛋白质和糖代谢及肠道大肠杆菌和乳酸菌组成。两者结果的差异可能与添加剂量有关。孙佩佩等[28]在生长猪饲粮中添加16%发酵菜籽粕等氮替代日粮，可降低血清中总胆固醇和三碘甲状腺原氨酸、甲状腺素的含量，提高了抗氧化能力，同时对免疫功能无负面影响。关红民等[29]对保育猪、生长猪和肥育猪分别饲喂2%、6%和9%发酵棉籽粕等量代替基础饲粮中豆粕的饲粮，结果表明，不同生理阶段猪的日增重皆得到显著提高，料重比、腹泻率、发病率和死亡率皆得到显著降低，与解佑志等[30]在发酵花生粕中的试验结果相同，且后者得出在生长猪基础日粮中添加8%的发酵花生粕可使试验组粗蛋白质、钙和磷的消化率分别较对照组显著提高了216%、425%和600%。王春芳[26]在生长猪饲粮中添加20%和30%的发酵棉籽粕，结果发现皆可显著降低猪血液中游离棉酚残留量，有利于动物机体的健康。

3 发酵农作物秸秆类饲料

对于畜牧业而言，秸秆饲料是一种重要的粗饲料资源，我国农作物秸秆产量高，年产量高达6～8亿吨[31]，但因其适口性差和细胞壁特殊的复合体结构，影响动物的采食和消化吸收，使其利用受限。利用生物发酵技术，改变秸秆的化学结构，降解秸秆中纤维素、半纤维素和木质素等成分，提高其利用率，改善其营养价值和适口性，进而生产出秸秆生物饲料，是秸秆综合利用的一条有效途径。

3.1 营养价值评价（见表3）

表3 我国三大秸秆发酵前后的营养成分变化(%)

据相关研究报道，微生物和酶制剂的生物降解功能可破解秸秆细胞壁中的纤维组分，改变不同层次中纤维素的空间结构，进而提高秸秆的利用效率[32-34]。因为复合微生物处理秸秆效果较单一微生物显著，大多试验皆以此进行试验设计。如赵政等[35]研究了在稻草青贮过程中同时添加乳酸菌制剂和纤维素酶制剂，可使稻秸青贮饲料中的NDF 和ADF 含量降低10.92%和0.48%，氨态氮与总氮质量比降低27.05%，丁酸与总酸的摩尔比降低32.6%，明显提高了稻秸青贮饲料的发酵品质和营养价值。陶莲等[36]和王玉荣[37]试验也得到相同的结论。另外，王玉荣[37]深入分析了复合酶菌制剂对水稻秸秆微观结构的影响。结果表明，复合酶制剂+果胶酶+漆酶处理组可使水稻秸秆纤维素的一级结构-聚合度显著降低56.32%，聚合度降低表明纤维素的碳链长度变短，有利于纤维素转化为可发酵糖[38]；二级结构-分子间氢键结合力减弱，说明碳链片层结构的分离程度增大，有缩短碳链的趋势；三级结构-结晶度有降低的趋势，结晶度代表着纤维素构成的结晶区占纤维素整体的分数[39]，结晶度的降低意味着结构性碳水化合物有转变为如淀粉、可溶性糖、果胶等非结构性碳水化合物的趋势；同时，该试验组可使水稻秸秆的四级结构-比表面积从1.12 m2/g 增加至1.20 m2/g，说明纤维素微纤丝与降解酶分子间可接触面积增大，有利于秸秆的降解。与毛建红[32]和Cas⁃toldi等[40]研究结果一致。综上，复合酶制剂可有效打破秸秆细胞壁的微观结构，从而提高秸秆的利用率。

3.2 饲用价值评价

发酵秸秆对猪的饲用效果评价可为猪日粮中科学合理的应用秸秆资源提供理论依据。刘定发等[41]对玉米秸、高粱秸和麦秸均进行了生物发酵处理，结果表明发酵玉米秸的饲喂效果最好。卢珍兰等[42]试验也得到相同的结论，且明确在添加剂量为20%～30%时能降低生长育肥猪的腹泻率和死亡率。王鹏等[43]提出发酵玉米秸秆替代育肥猪10%的全价日粮较为合理，既对育肥猪的生产性能及肉品质无明显影响，也能使饲料成本降低12.45%，与郭志明[44]和李术娜等[45]研究结果一致。王鹏等[46]系统研究了发酵玉米秸秆日粮对育肥猪生长性能、饲料养分消化率、盲肠发酵效果及其微生物区系变化的影响，发现提高发酵秸秆的添加量对育肥猪生长性能影响不大，但会显著提高平均日采食量和料肉比，显著降低营养物质消化率，提高盲肠厚壁菌门61.73%～86.51%的微生物含量，链球菌属、醋弧菌属、乳酸菌属和苍白杆菌属含量也得到相对升高，且随着添加量的提高纤维分解菌（瘤胃球菌属、普雷沃氏菌属和琥珀酸弧菌属）的总量也有所增加，与马敏[47]研究结果一致，后者研究还发现发酵玉米秸秆对试验猪生长期（55 kg以前）和育肥期（55 kg～出栏）的血液生化指标无不良影响，可明显提高胰脏指数和空肠、回肠的绒毛高度、隐窝深度以及绒毛高度/隐窝深度，胴体品质也得到一定程度的提高。

4 发酵林业副产品类饲料

林业副产品（如树叶、花、嫩枝及木材加工下脚料等）经微生物发酵后，除可改善饲粮原料的营养成分和发酵品质，添加到畜禽日粮中，节约常规饲料，促进畜牧业的发展。

4.1 营养价值评价（见表4）

林聪等[48]比较了辣木与苜蓿、羊草和玉米青贮的营养价值发现，辣木叶的粗蛋白质和有效降解率均较高，其相对饲用价值高于苜蓿甘草，而辣木梗的相对饲用价值与羊草相当，说明辣木的营养价值较好。而当林业副产品饲料原料经微生物发酵处理后，粗纤维和大分子粗蛋白质得到有效降解，游离氨基酸的含量增加，动物的消化吸收率也会得到进一步的提高[49-51]。如姜晓宇[52]以纳豆芽孢杆菌发酵辣木叶，结果表明发酵后上清液中游离氨基酸的含量明显增加，其中γ-氨基丁酸（GABA）溶出量比预处理上清液提高了42.90倍；生物活性肽的分子量提高了15.64%；矿物质中Mg、Fe、Zn 的含量及维生素B2、维生素B3含量均得到了显著的提高。除可提高营养成分，降低抗营养因子（如水解单宁、皂苷和植酸）的含量外，发酵林业副产品的产物对机体的多种功能具有调节作用[49]，这些研究则为林业副产品的深加工及其药用价值的开发提供了理论支撑。

表4 林业副产品饲料资源发酵前后营养成分变化

4.2 饲喂价值评价

李飞鸣等[53]在育肥猪的饲粮中添加13%的发酵桑叶，发现虽未对生长性能有促进作用，但可改善其屠宰性能，有效保持猪肉鲜嫩多汁，优化脂肪酸结构，与李海新[54]研究结果相同。后者还发现发酵构树叶可显著提高生长猪肌肉中游离氨基酸和谷氨酸钠含量，对肉色亦有一定的改善作用。李璐洁等[55]试验表明，在生长育肥猪饲粮中添加2%的绿茶加工副产物，可显著提高生长性能，其大理石纹、剪切力、滴水损失及肉色等肉品质均具有良好的改善作用，与段明房等[56]研究结果一致。林业副产品经发酵处理后除可提高动物的生长性能、屠宰性能和肉品质外，对动物细胞还具有一定的抗氧化作用[57-59]。

5 展望

非常规饲料资源的开发缓解了我国原料替代性不足与不断发展的畜牧业间的矛盾，而生物发酵技术的应用则为非常规饲料资源的利用提供了有力的技术支撑，具有广阔的发展前景。因此，进一步完善非常规饲料原料的营养指标数据，构建发酵菌种库，并持续开发新型发酵蛋白饲料、能量饲料、地源性饲料等；通过不断优化微生物发酵技术，健全生产技术标准及质量评价标准，实现发酵饲料由基础研究向产业化的过渡，将是广大畜牧者的努力目标。