发酵饲料的研究与应用进展

韦春杰，陆 静，王在贵，詹 凯，马瑞钰，聂 铭，聂琬晴，聂 蕾，胡 培，徐双贵

(1.安徽农业大学生命科学学院,安徽 合肥 230036;2.安徽省农业科学院畜牧兽医研究所,安徽 合肥 230031;3.铜陵凤丹种植科技开发有限责任公司,安徽 铜陵 244151;4.安徽省新康饲料有限公司,安徽 合肥 230031)

我国是畜牧业生产大国，但是随着畜牧业的日趋健康发展，饲料资源短缺的问题日益严重，无抗化发展也使得动物健康成为焦点。目前大多数籽粕、秸秆及糟渣类农副产品因其含有较多抗营养因子直接饲喂效果不佳而被废弃，导致资源大量浪费，且造成了环境污染；而发酵饲料则是以这些产品为原料，利用微生物发酵技术，降解原料中抗营养因子和毒素，使其能用于饲料中提高动物生长及生产性能等，其中含有的益生菌、酶和低聚多糖等替抗成分，在畜禽水产饲料中广泛应用，充分利用了饲料资源，保护了环境，符合我国畜牧业可持续发展要求。

1 非常规饲料

非常规饲料是指区别于传统饲料，人们对其营养价值和饲用价值了解较少的原料，它们是一类很少被用于日粮配方中禽畜可饲用资源的总称，如农工业副产品和动植物下脚料等。这些非常规饲料原料并不是一个绝对概念，不同地区用作不同动物饲料的原料都是不同的[1]。常规饲料资源的匮乏促使非常规饲料原料的研究成为热点，这些非常规饲料原料虽然营养丰富，但基本都含有对动物有害的抗营养因子，见表1。

非常规饲料来源广泛且种类繁多，据张心如等[12]估算我国的非常规饲料原料年产将近40亿t，仅秸秆年产量已超过8亿t，棉粕和菜粕年产量也已超过700万t，稳居世界第一。但这些原料仅有少部分被合理利用，大部分都被焚烧废弃，不仅严重污染环境，还可能引发火灾给社会带来损失，最重要的是这些有营养价值的饲料资源被大量浪费，这是因为适口性差且营养价值低或者营养成分不平衡等特点限制了它们的使用；另外，大量的抗营养因子和有毒物质也导致很多非常规饲料无法被直接利用或只能少量使用；且这些原料因为不同的处理和贮存手段导致其营养成分和质量都不稳定；没有准确的营养价值评定便无法得到这些原料的基础养分含量数据，无法为日粮配方的设计提供参考。几种非常规饲料原料的抗营养因子对动物的影响见表1。

表1 几种非常规饲料原料的抗营养因子对动物的影响

2 益生菌

WHO在2001年将益生菌定义为“活的微生物”，它作为绿色无残留且可替代抗生素的饲料添加剂有着显著的饲用效果和饲用安全性。

饲用益生菌主要包括芽孢杆菌属(Bacillus)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)和酵母菌(Yeast)。益生菌可以替代抗生素促进动物生长是毋庸置疑的，益生菌在动物体内发挥作用不会像抗生素那样快速、明显，但是动物可以长期使用不会产生抗药性，能有效解决抗生素在人体内累积这一问题。郭盼盼[13]用枯草芽孢杆菌W1饲喂固始蛋鸡，以研究其对该种蛋鸡的生长及生产性能、蛋品质、血液生化指标和盲肠菌群组成的作用效果，结果显示益生菌可以显著提高蛋鸡生长性能和蛋品质；与对照组相比，益生菌组血清中甘油三酯、胆固醇和丙二醛含量显著降低，血钙含量显著上升；且加菌组的盲肠菌群组成也有显著变化，乳酸杆菌和双歧杆菌数量明显提高，大肠杆菌数量显著降低。Lokapirnasari等[14]研究了双歧杆菌和干酪乳杆菌共同作用对蛋鸡的影响，发现0.5%的双歧杆菌和0.25%的干酪乳杆菌显著降低了料蛋比和采食量，且产蛋量和蛋重都得到提高，说明它们完全可以代替抗生素对动物产生积极作用。根据Giang等[15]的报道，添饲乳酸菌复合物可降低仔猪腹泻率，提高营养物质的表观消化率。此外，在育肥猪的日粮中添加酵母菌可显著提高钙的表观消化率，降低隐窝深度，提高绒隐比，说明酵母菌对猪的营养吸收和肠道形态都有一定影响[16]。

3 发酵饲料概述

益生菌是可以作为饲料添加剂直接饲喂动物并有效促进动物生长和生产的，但目前它更多应用于在适当的条件下发酵非常规饲料原料，再将发酵产物用作饲料添加剂饲养动物。

发酵饲料即是通过芽孢杆菌、酵母菌和乳酸杆菌等益生菌作用使得一些动植物的农副产物中抗营养因子被分解，从而可用作动物饲料，且能有效解决我国饲料资源短缺的问题[17]。近年来，发酵饲料越来越被国内外学者重视，丁小青等[18]发现生物发酵饲料对提高仙居鸡生产性能和蛋品质有益，该研究结果表明，6%发酵饲料组在提高血清抗氧化能力和血清白蛋白含量方面效果最好，且有试验表明发酵饲料可提高生长期育肥猪肌肉中不饱和脂肪酸和氨基酸含量，提升猪肉营养价值，改善猪肉品质[19-20]。此外，廖云琼[21]还证实了发酵饲料的饲喂效果要优于未发酵饲料。以上研究结果表明，饼粕糟渣和秸秆等非常规饲料资源发酵后也可以用作饲料添加剂提高动物性能。

3.1 发酵饼粕糟渣

发酵饼粕主要包括发酵豆粕、棉籽粕、菜粕等。饼粕蛋白质含量很高，氨基酸比较平衡，但其所含抗营养因子种类也较多，如胰蛋白酶抑制剂、植酸、棉酚、异硫氰酸酯等。陈中平等[22]利用米曲霉发酵豆粕降解了其本身的大、中分子蛋白质，提高了该饲料的饲用特性。Hong等[23]发现米曲霉发酵豆粕后，粗蛋白质和小肽含量显著提高，胰蛋白酶抑制剂多数被消除。Teng等[24]利用枯草芽孢杆菌发酵豆粕也有类似效果。枯草芽孢杆菌、酵母菌及其复合发酵的棉粕中，ADF、NDF和EE均降低，钙、磷、游离氨基酸和棉籽钛等的含量均提高[25]。此外，经发酵的棉粕粗蛋白质和酸溶蛋白含量以及粗蛋白质体外降解率也被显著提高，棉酚含量降低[26-27]。菜籽粕经过30 d的发酵，其异硫氰酸酯含量可从119.6 mmol/kg极显著降至14.7 mmol/kg[28]。

发酵糟渣主要是发酵酒糟、果渣、薯渣等。糟渣虽然营养丰富，但其水分含量高，单宁等有毒有害物质含量较高，难以储存和利用。而实验表明，酒糟经发酵后也能大量用于饲喂，且饲喂效果更好。据阿拉腾珠拉等[29]报道，发酵后的白酒糟CP、TP和总氨基酸含量分别提高了30.39%、38.06%和17.74%，酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量分别降低23.64%、20.40%。啤酒糟经发酵后，其粗蛋白质含量、必需氨基酸总量、蛋白体外消化率和水解氨基酸总量都显著提升，粗纤维含量大大降低[30]。于修烛等[31]的研究表明，发酵后的苹果渣中益生菌属于优势菌群，且蛋白质含量有较大提高，这更有利于小肠的吸收功能。利用微生物对柑橘渣进行发酵，测得柚皮苷和柠檬苦素均降低35%以上，粗蛋白质、真蛋白质等含量均大幅度提高[32]。Liu[33]和汤小朋[34]分别以马铃薯渣和木薯渣为发酵底物，分析结果显示发酵后的薯渣纤维含量降低，还原糖和粗蛋白质含量增加。

3.2 发酵秸秆

我国作为农业大国，玉米、水稻和小麦是三大主要农作物，秸秆是农业生产中数量最大的副产品，秸秆类的共同特点是粗蛋白质含量低，粗纤维含量高，饲喂价值小，资源浪费较为严重。而王汝富的研究表明，玉米秸秆经发酵后粗蛋白质含量可提高12.4%[35]，秸秆发酵过程中会产生多种酶类可降解秸秆中难以被动物利用的纤维、粗蛋白质等成分，可提高饲料蛋白质、维生素等的含量，改善饲料适口性及安全性[36]。岳丽等[37]以黑曲霉和产朊假丝酵母1∶1混合发酵秸秆，发现粗蛋白质和粗纤维含量分别增加了18.79%和34.68%，显著改善了饲料品质。据焦有宙[38]报道，玉米秸秆经微生物发酵液处理后，秸秆中木质素、半纤维素和纤维素含量都显著降低。

3.3 牡丹籽粕

牡丹为毛茛科植物，花色多样种类繁多，素有“花中之王”的美称。在我国有4 000多年的生长历史，且已引种到世界各地。迄今为止，对牡丹的研究主要体现在其观赏价值[39]与药用价值[40]。油用牡丹是一种新兴作物，因牡丹籽粕富含丰富的不饱和脂肪酸，对人体有极大保健功能[41]。牡丹籽粕则是榨油后的副产物，一度被当做生物废弃物导致资源浪费和环境污染。为寻找其利用价值，许多学者开始研究牡丹籽粕成分，以期为其合理利用提供科学依据。吴静义等[42]对其化学成分作出科学分析，发现牡丹籽粕中含有苯甲酸、齐墩果酸和白芍苷等的十数种化合物，且这些化合物均对机体有积极作用。而卢宗元[43]从牡丹籽粕中分离得到包括这十数种化合物在内的21种化合物，其中芪类化合物对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌有抑制作用。王敏等[44]对其含量最高的蛋白质和碱性蛋白酶解产物做了进一步研究，研究结果表明牡丹籽粕蛋白抗氧化稳定性和溶解性较好，可作为食品或保健品添加剂，有比较大的利用价值。昝丽霞等[45]主要研究其营养成分，发现粗蛋白质含量最高，完全符合蛋白饲料规定的蛋白含量，氨基酸组成丰富且平衡，微量元素也高于豆粕，可发展为一种优质蛋白饲料资源。

4 发酵饲料在养殖中的应用

无论是饼粕、糟渣还是秸秆类物质都含有大量抗营养因子，不仅影响了饲料的适口性，同时也大大降低了营养物质的消化吸收和利用，其大量遗弃或者燃烧不仅造成了资源的大量浪费，还污染了环境。大量研究表明，微生物发酵可降解抗营养因子，使得部分营养物质含量大幅提高，且发酵后的饲料散发香味能促进动物采食，进而提高了动物生长及生产性能，改善了血清生化指标，促进了免疫功能。

4.1 发酵饲料在家畜养殖中的应用

发酵饲料在家畜养殖方面的研究主要是用于猪、牛和羊的饲养。彭双等[46]分别以基础日粮和菜粕为对照，研究添饲发酵菜粕对猪的饲喂效果，结果显示，生长性能方面发酵菜粕组显著优于菜粕组，与对照组差异不显著；营养物质表观消化率方面，对照组显著高于菜粕组，与发酵菜粕组差异不显著；血清参数方面，发酵菜粕组谷草转氨酶活性显著降低，血磷水平显著升高。Kim等[47]研究了添饲发酵农副产品对育肥猪性能指标的影响，饲喂62 d后结果显示，猪的平均日增重和饲料转化率均显著降低，血液生化指标也没有增加趋势，但胴体品质显著升高，说明农副产品经发酵后可以替代基础日粮饲养育肥动物提高肉品质。王汝富[35]的发酵秸秆饲喂育肥肉牛试验的结果与上述结论一致。此外，Lin等[48]研究了添加不同比例发酵豆粕对断奶仔猪粪便微生物的影响，发现3种比例的试验组粪便中大肠杆菌和沙门氏菌数量均低于对照组，各试验组和对照组之间乳酸菌含量差异不显著。Laxmi等[49]的试验结果显示，酵母菌发酵饲料可显著提高雄性犊牛的体重和饲料转化率。桂蕴等[50]的试验结果显示发酵玉米秸秆饲料添饲肉牛可显著提高生长性能，对其营养物质消化率和血液生化指标也有一定促进作用，与劳俊等[51]的发酵小麦秸秆饲养肉牛试验结果一致。

4.2 发酵饲料在家禽养殖中的应用

关于发酵饲料在家禽添饲试验方面的研究报道较多。胡永娜等[52]使用发酵菜粕等氮替代豆粕饲喂肉鸡的试验结果表明，与菜粕组相比，发酵菜粕组生长性能显著提高；与对照组相比，发酵菜粕组脏器指数也显著提高；发酵菜粕组也可显著提高动物肠道消化酶活力。陈小连等[53]和Fazhi等[54]通过发酵菜粕饲喂番鸭的试验结果表明，添饲发酵菜粕对番鸭生长性能无显著影响，对其血液生化指标影响较大，添饲发酵棉粕对肉仔鸡生长与生产性能的影响与之类似。当蛋鸡饲粮中添加发酵菜籽粕时，可以优化海兰褐蛋鸡的肠道菌群结构，提高蛋品质和生产性能，对血液生化指标也有一定影响[55]。牛自康等[56]设计2.5%、5.0%和7.5%三种添加比例的发酵饲料饲喂肉鹅，结果表明，添加发酵饲料对肉鹅生长性能和血清免疫指标并无显著影响，但是5.0%和7.5%的发酵饲料添加量可显著降低血清中碱性磷酸酶、酸性磷酸酶和甘油三酯含量。以上研究结果表明，发酵饲料可以广泛应用家禽饲养中。

4.3 在水产养殖中的应用

发酵饲料也已被广泛应用到水产养殖中，其不仅可提高饲料营养价值、促进生长和提高免疫力，还有利于净化水体环境。李小梅等[57]分别用发酵豆粕和去皮豆粕代替部分鱼粉饲喂凡纳滨对虾，发现去皮豆粕对对虾的生长性能和饲料利用率都有显著抑制作用，而发酵豆粕在其生长性能和成活率方面都表现出一定的优势。刘勇等[58]研究混合发酵饲料对奥尼罗非鱼幼鱼的影响，结果却显示混合发酵饲料对幼鱼生长、饲料利用和生长并没有显著影响。这与罗智等[59]的试验结果一致。但据陈萱等[60]的报道，利用发酵豆粕与未发酵豆粕混合饲喂异育银鲫，随着发酵豆粕比例的增加，促进生长、增强免疫和改善肝功能的效果也更加明显。赵丽梅等[61]通过发酵豆粕代替鱼粉的饲养试验发现，与对照组相比，发酵饲料可提高金鲳鱼的增重率和存活率，差异不显著。

5 问题与展望

诸多研究表明，发酵饲料比未发酵饲料饲喂效果更好，但是我国发酵技术起步较晚，发酵工艺研究并不深入，同一菌种跟不同原料相互作用，发酵产物的理化性质也有差别，尤其是不同菌种混合发酵的发酵特性不明了。饲喂效果也不稳定，且发酵饲料含水量高，不耐储存，营养价值随着储存时间增加而降低，因此，给运输和储存造成了困难。但发展新型饲料发酵技术，提升经济效益，已成为畜牧业发展的趋势。但是目前还缺少统一的标准以评价发酵产物的优劣，规范发酵饲料的生产与管理才能有效推动畜牧业可持续发展。只有在有效的质量评价体系下，发酵饲料的应用才会更加安全有效，未来才会有更多新型发酵饲料，有利于解决我国饲料资源短缺和饲用抗生素替代等问题。