生物发酵饲料在生猪生产中应用研究进展

赵云娇 ，马存明 ，王 磊 ，许发芳 ，韩启春 ，湛守军 ，莫华山 ，马利民 ，周继平 ，吴国芳 ＊

（1.青海省畜牧兽医科学院（青海大学畜牧兽医科学院），青海 西宁 810016；2.青海省互助八眉猪原种育繁场，青海 海东 810599；3.八眉猪养殖技术服务中心，青海 海东 810599）

养猪产业在规模化、集约化的现状下，生产过程中对于抗生素需求量一再上升，而这个过程中引发了抗生素的滥用、药物残留以及其带来的不断更新的细菌微生物耐药性等一系列问题，当疫情暴发时，生产一线受到的影响难以控制。在2020 年全面禁抗的大环境下，加强生物发酵饲料及相关研究具有广阔的发展前景，无毒害作用且发酵过程中的有益微生物还能抑制有害菌的生长，维持肠道微生态平衡。目前欧洲许多国家已有很多猪场在使用液体发酵饲料[1]，德国、法国等国家使用液体发酵饲料比例达到15%以上，荷兰、丹麦等有60%～80%的规模化猪场在应用发酵饲料，且比例不断上升。目前我国液体发酵饲料生产与饲喂技术尚不成熟，但近年来，固体发酵饲料在我国得到了较好的推广利用[2]。

1 生物发酵饲料

1.1 发酵饲料的定义

生物发酵饲料是一类以微生物、复合酶为生物饲料发酵剂菌种，在人为控制下利用饲料原料中的营养成分，通过微生物代谢活动等转化为微生物菌体蛋白、生物活性小肽类氨基酸、活性益生菌和复合酶制剂等为一体的特殊饲料。生物发酵饲料不但可以得到多种微生物代谢产物，弥补传统饲料原料中容易缺乏的氨基酸等，加快粗饲料原料营养成分迅速转化，从而促进猪只肠道对营养物质的消化吸收，还能降解饲料原料中的多种抗营养因子，同时发挥体外预消化的作用[3]，提高猪只饲料转化率。

1.2 发酵饲料的种类

生物发酵饲料的相关应用十分广泛，根据发酵产物分类，可分为微生物酶发酵、微生物菌体发酵、微生物代谢产物发酵、微生物的转化发酵、生物工程细胞发酵等。根据使用微生物的种类分类，可分为好氧发酵和厌氧发酵两种类型。根据使用不同状态的培养基分类，可分为固体发酵饲料和液体发酵饲料两种类型。目前固态厌氧发酵的工艺在我国更为成熟，且厌氧发酵相较好氧发酵具有能耗低、能长期存放、不易腐败变质等优势。主要用于生物饲料发酵的益生菌微生物种类有乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌和霉菌[4]。目前我国生物饲料中发酵豆粕、酿酒酵母培养物和构树叶等发酵产品逐渐增多，形成规模，在饲料企业和养殖场得到广泛应用[5]。

1.3 生物发酵饲料的作用机理及优点

生物发酵饲料中存在许多对猪只机体健康有益的微生物，可以调节猪只胃肠道菌群平衡，且产生有益代谢产物，提高机体免疫力，还有一定的营养作用，将宿主机体无法消化吸收的营养成分转化为能够被其吸收利用的养分，提高猪只消化吸收效益。生物发酵饲料具有以下三个优点：

其一，生物发酵饲料能让饲料原料原有的营养吸收利用率得到提高，促进猪只生长。饲料原料经过发酵后，蛋白质、非淀粉多糖等大分子物质被降解为小分子活性物质，更易于被猪只胃肠道消化吸收，同时经代谢活动产生多种消化酶、氨基酸、维生素、抑菌物质、免疫增强因子以及微生物菌体蛋白，共同变成可以被猪只机体吸收利用的营养物质，显著提高饲料原料的营养水平和猪只的饲料利用率。还能够产生发酵产物糖、乙醇及酸性物质所特有的酸香味，能刺激猪只食欲，提高生产性能。

其二，生物发酵饲料有助于维持猪只肠道菌群的平衡，对提高机体免疫力有一定作用。存在于生物发酵饲料中的有益微生物在进入肠道后迅速繁殖，与肠道内的有害菌形成竞争，并在数量上占据绝对优势，对有害菌起到了抑制作用。同时有益微生物的代谢产物（如乳酸和乙酸）降低消化道pH，造成的酸性环境也可以有效抑制大多数有害微生物的生长繁殖，从而达到维持猪只胃肠道微生物菌群平衡的效果，维持机体健康[6]。

其三，生物发酵饲料通过发酵脱毒，饲喂更安全。有研究表明，某些乳酸菌对于霉菌的生长和代谢产毒有抑制作用[7]，嗜酸乳杆菌对寄生曲霉的生长和产孢有抑制作用[8]。许多情况下，生物发酵饲料中的微生物代谢活动产物可以达到降低饲料原料中毒素含量的效果，使得生物发酵饲料的有害物质含量比未发酵饲料中的有害物质含量更低，且其中的有益微生物如乳酸菌和酵母菌等，在发酵过程中增殖并产生乳酸、乙酸和乙醇，从而降低pH，抑制有害菌的发育[9]，因此应用生物发酵饲料养猪有更安全的优势。

2 发酵饲料在养猪生产中的应用

2.1 发酵饲料在哺乳仔猪和断奶仔猪饲养中的应用

无抗生物发酵饲料能代替抗生素成为新型饲料添加剂，能够提高饲料营养水平，提高断奶仔猪生产性能，有效调节仔猪肠道微生物平衡，提高仔猪免疫力和消化能力。研究表明，与饲喂添加抗生素饲料的仔猪相比，饲喂添加生物发酵饲料的猪只，在日增重和料重比等方面均表现出一定的优势，且生物发酵饲料对仔猪腹泻也起到了改善作用，其能降低pH，起到改善肠道环境刺激仔猪采食量，减少仔猪腹泻，维持仔猪机体健康[10]。李玉霞等研究表明，给断奶仔猪饲喂生物发酵饲料，相较于饲喂普通断奶料的对照组，可显著提高其平均日增重和粗蛋白表观消化率，还有效降低了仔猪腹泻率和仔猪生长期间的料重比，提高了饲料利用率，提高断奶仔猪的生长性能和消化能力[11]。

2.2 发酵饲料在生长育肥猪饲养中的应用

育肥猪生产过程中，在全价饲料中添加微生物发酵饲料有利于提高育肥猪采食量和日增重，且添加量与之呈正相关关系[12]，也有利于提高猪肉品质。提高猪只饲料转化率，且早期应用效果优于后期，育肥猪粪便排出量也显著下降，说明在育肥猪生产中使用生物发酵饲料能有效改善育肥猪生长性能，增加料重比，同时减少粪便排出量，还能减轻对环境的污染，降低饲料成本的同时提高生产效率，保护环境，具有十分重要的现实意义[13]。在饲料中添加乳酸菌发酵饲料能够显著增加猪只背最长肌pH45min和肉色评分，且能降低背最长肌剪切力，猪只血清中谷胱甘肽还原酶活性有升高的趋势，表明添加生物发酵饲料可改善猪肉品质[14]。

2.3 发酵饲料在繁殖母猪饲养中的应用

饲喂生物发酵饲料不仅对母猪繁殖性能无害，还能有效改善妊娠母猪体况。生物发酵饲料适口性好，在妊娠期和哺乳期给母猪饲喂添加生物发酵饲料的日粮，能提高母猪采食量，改善机体免疫机能，促进生长激素（GH）的分泌，提高母猪繁殖性能。在母猪的日粮中添加生物发酵饲料，能提高哺乳母猪泌乳量和乳品质，从而提高哺乳仔猪的免疫力和生产性能。降低死胎率、弱仔率，提高断奶仔猪数、断奶平均体重，显著提高仔猪断奶成活率[15]。提高哺乳期母猪采食量及背膘厚，提高窝均产仔数和产活仔数，使仔猪断奶窝重极显著提高；使妊娠母猪体内血清谷丙转氨酶含量显著降低，血清总蛋白和球蛋白含量显著提高[16]。说明给繁殖母猪饲喂添加生物发酵饲料的日粮能提高其免疫性能和繁殖性能，不仅有利于繁殖母猪的健康，还能降低母猪场饲养成本，提高养殖经济效益[17]。

3 猪肠道微生态

3.1 猪肠道微生物的定植

猪只肠道微生物在其生长发育过程中不断竞争，宋连喜等研究发现，仔猪在胚胎时期通过吞饮母体羊水，其肠道内就开始有大肠杆菌、葡萄球菌等微生物定植[18]。起初胃肠道内充满氧气，需氧菌、兼性厌氧菌如大肠杆菌，球菌，葡萄球菌等快速繁殖，氧气被消耗后变为厌氧环境。专性厌氧菌为优势菌，虽然最后定植，在数量上却占很大优势，约为99%，而兼性厌氧菌和需氧菌含量较少，只占约1%[19]。乳酸杆菌和链球菌在哺乳期仔猪肠道中为优势菌群，这与哺乳仔猪所处的生理阶段相适应，这种条件能让仔猪更好地利用从母乳中获得的营养成分；而对于断奶仔猪而言，饲粮、环境等都发生重大改变，其肠道微生物菌群也会随之改变。随着仔猪日龄增长，其肠道微生物菌群也不断发生变化，各肠段的结构功能不同，相应不同部位微生物菌群的组成也存在差异，但稳定性会逐渐增强，最终形成了优势菌群为双歧杆菌、乳酸杆菌等为主的稳定肠道微生物区系[20]。在不同生理阶段、日粮变化和应激等因素影响下，使不同猪只肠道内微生物种类、数量有所差异，这种变化存在于猪只整个生命活动中，并维持动态的平衡状态。

3.2 猪肠道菌群与宿主

在猪只胃肠道这一特定营养环境中，依靠于宿主、不同微生物间以及同一微生物群体内的相互作用，通过肠道定植形成了动态平衡的微生物菌群。该菌群可以在肠道上皮细胞表面形成一层菌膜屏障，能够有效抵制外来有害菌对宿主的入侵，或是通过与肠道有害菌争夺营养等方式抑制其侵入与繁殖[21]，一定程度上能够维护猪只机体健康。禹慧明等[22]试验表明，下痢仔猪肠道中的优势菌群的乳杆菌、肠球菌和梭菌，其数量明显少于健康仔猪，而饲喂生物发酵饲料能达到的效果不仅是增加有益菌的数量，还能促进有益菌及某些兼性菌的增殖，改善肠道内环境。

猪只肠道菌群的稳定能保证其肠道微生物区系的正常生理活动及参与宿主发酵、降解多糖及合成纤维素等营养代谢[23]。肠道微生物将饲粮营养成分中猪只机体无法直接消化吸收的部分，转化为促进菌体自身生长繁殖的养分，同时将自身活动分解合成的葡萄糖等为宿主利用的营养成分回馈于宿主。黄晓畅试验表明，肠道菌群参与胆酸代谢影响血糖、血脂水平，猪只肠道微生物菌群的生理活动与宿主对饲粮营养的消化吸收作用相辅相成，相互影响[24]。Niederwerder 等研究表明，提高猪只肠道微生物菌群的多样性，可以减少其呼吸道感染肺炎支原体的临床症状和减轻肺部病变[25]。

3.3 生物发酵饲料对肠道菌群的影响

猪只肠道微生物菌群结构受到多种因素影响，如饲粮中营养素含量水平与比例。生物发酵饲料可以改变胃肠道中微生物菌群的组成，最常见的变化是乳酸菌浓度的增加与酵母细胞数量的增加[9]，尤其是在胃和小肠[26]。Moran 等[27]报道称使用生物发酵饲料饲喂的断奶仔猪下部肠段中乳酸菌与大肠菌比例发生变化，乳酸菌比例比饲喂普通干饲料的仔猪更高。而酵母菌具有改变肠道细菌与其表面结合的能力，从而阻止这些细菌与肠道上皮的结合[28]。

4 发酵饲料现阶段存在的问题

技术和生产条件差是现阶段我国发酵饲料产业存在的主要问题。目前国内对于生物发酵饲料的推广还有待完善，许多饲料企业现有的加工设备达不到要求，养殖企业的饲喂设备仍是全价配合饲料配套的饲喂条件，并不适用于生物发酵饲料。而对于生物发酵饲料的原理特性和生物安全等方面的知识，需要提高从业者的专业素质，建立规范体系。以上方面的因素导致了生物发酵饲料在我国的使用及推广受到限制。

5 发酵饲料在养殖业中的发展前景

从免疫学的角度看，生物发酵饲料中存在许多有益微生物，能在猪只肠道内迅速繁殖，在为机体提供保护性屏障、帮助消化吸收营养物质和提高免疫力等方面发挥着重要作用。不仅能有效抑制肠道致病菌的入侵，使猪只发病率和死亡率下降，还能改善肠道健康。目前社会各界对于抗生素等抗菌药物的使用限制管理增强，抗菌药物使用量的减少，人们期待肠道有益微生物发挥作用，以改善猪只肠道、呼吸系统的健康水平[25]。在增强猪只免疫力，防病理念等方面，生物发酵饲料的研究与应用将成为行业热点。

在养猪生产实践中，生物发酵饲料不仅可以提供有益微生物，增强猪只免疫力，同时还具有饲料原料来源广泛、投资较少、产出率高以及饲料利用率高等优点，生物发酵饲料适口性佳且能提高猪只健康水平，提高产效益，这也是当今养猪业发展的重点和前进方向。