中药渣发酵饲料制备工艺及其在动物生产中的应用

宋洪宁 王风青 马艳芳 张 鑫 曾思恒 何 娟 刘超兰

（1．四川轻化工大学生物工程学院，四川 宜宾 644000；2．山东泰山生力源集团股份有限公司，山东 泰安 271000；3．固态发酵资源利用四川省重点实验室，四川 宜宾 644000；4．泰安市岱岳区畜牧兽医事业发展服务中心，山东 泰安271000；5．成都大学药学院 国家新抗生素菌种保藏管理中心，四川 成都 610106）

中药对特定疾病具有预防、治疗或诊断作用[1]。2020年，全国中药材种植面积达55 596.4 km2，药食同源中药种植占36 575.4 km2[2]。随着中药材产量增大，中药渣的产量也随加。目前，中药材加工企业对中药渣的处理多为堆放、掩埋、焚烧，资源化利用率低，对环境造成二次污染[3]。在特定培养基及条件下，微生物可以分泌不同代谢产物，如各类蛋白酶、纤维素酶、果胶酶等。这些产物可以破坏中药材植物细胞的完整性，提高细胞内、细胞间有效成分的释放，发生生物转化，形成新的活性物质，强化中药性能[4]。中药渣残留中药的部分营养或是活性成分，经特定工艺发酵后，具有一定的药学功能，具有开发为生物饲料或是饲料添加剂的潜力。因此，本文总结分析了中药渣发酵菌株、发酵方式及工艺、发酵中药渣营养成分及功能成分及其对动物生产性能的影响，为中药渣的饲料化应用及研究提供参考。

1 中药渣的发酵菌种及工艺

不同微生物生长繁殖或是产生特定代谢产物所需要的营养物质种类及含量有差异。中药渣中的残留成分的种类及含量会决定利用中药渣生长繁殖或是生物转化的微生物种类，从而在一定程度上决定了发酵工艺。目前，中药渣发酵底物有单剂药渣、复方药渣。发酵菌株涉及枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌等细菌，酵母菌及各类霉菌（黑曲霉、烟曲霉、绿色木霉等），还有用于双向发酵的各类真菌，发酵方式以固态发酵应用较多。中药渣发酵工艺见表1。

表1 中药渣发酵工艺

2 发酵对中药渣营养成分及功能性成分的影响

微生物利用中药渣中残余的营养源进行发酵，可提高蛋白、多糖等活性成分水平，降低纤维素、脂肪等含量[18]。微生物发酵能够改变中药渣的性质，增加保存期，改善适口性[19]。中药渣中的重金属及真菌毒素等有害成分含量符合国家饲料标准，可作为饲料添加剂在动物生产中应用。

2.1 发酵对中药渣蛋白质及氨基酸含量的影响

蛋白质及氨基酸是生命体不可或缺的组成部分，几乎参与了动物的所有生命活动，可作为动物的营养物质。在日粮中添加不同种类及水平的蛋白质会对动物的生长性能会造成不同程度的影响[20]。中药渣经微生物发酵后，可有效提高蛋白质含量，从而提高饲用价值。枯草芽孢杆菌发酵中药药渣后，粗蛋白质含量提高了59.63%[21]。枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母与黑曲霉混合固态发酵中药渣，蛋白含量提高了47.3%[22]。利用灵芝对妇科千金片药渣进行双向发酵后，蛋白质和氨基酸含量均有所提高[23]。

2.2 发酵对中药渣多糖含量的影响

植物多糖是由10个以上单糖通过糖苷键聚合而成的生物大分子。研究发现，植物多糖具有抗肿瘤、抗衰老、消炎、抗病毒、提高免疫力等作用，可以在动物的疾病预防和治疗中应用[24]。中药渣发酵能够提高多糖含量，可在一定程度上强化中药渣的功能，提高中药渣的应用价值。研究表明，枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母与黑曲霉混合固态发酵中药渣，多糖含量提高了47.3%[22]；妇科千金片药渣经灵芝双向发酵后，多糖含量有所降低[23]。周勇等[25]以枯草芽孢杆菌、乳酸芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌为发酵剂，结果发现，固态发酵复合中药渣可有效提高多糖含量。

2.3 发酵对中药渣纤维素含量的影响

粗纤维含量较高的饲料中可供动物利用的营养物质较少[26]。但适量的粗纤维能够改善的动物肠道健康[27]。因此，粗纤维含量是评价饲料质量的指标之一。粗纤维是中药渣的主要组成部分，使用特定微生物发酵中药渣可以有效降低纤维素含量，增加营养成分的含量。韦票[28]研究发现，经乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌发酵的中药渣，中性洗涤纤维含量下降了45.87%，酸性洗涤纤维下降了51.76%，可以改善中药渣的营养成分。利用枯草芽孢杆菌发酵复方中药药渣，粗纤维素含量可降低37.50%[21]。妇科千金片药渣经灵芝双向发酵后，木质素含量降低[23]。

2.4 发酵对中药渣其他中药活性成分含量的影响

中药渣经发酵后，可以有效地释放特定功能性成分，丰富中药渣的功能性，在新药研发领域具有很大的研究价值。黄芪药渣经棘孢木霉发酵，其活性成分黄芪甲苷的释放量增加了4 倍，对动物中的致病菌，如沙门氏杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等，具有较强的抑制作用[29]。Hsu等[30]在人参萃取残渣中接种灵芝，进行双向固态发酵，发现残渣中人参皂苷Rg1、Rg3含量均增加，实现了人参皂苷的定向生物转化。Wen等[4]将米曲霉接种于瓜蒌、厚朴、甘草及丹参的水提残渣中，进行固态发酵，发现发酵产物的化学成分及性质发生了变化，提高了发酵残渣的抗氧化活性，具有广谱抗菌活性。张艳聪等[31]研究发现，利用蝉拟青霉对甘草渣进行双向发酵可改变了甘草渣中总黄酮类物质的分子结构，增加了有效成分的提取率。

3 发酵中药渣在动物生产中的应用

发酵中药渣中含有蛋白质、多糖、纤维素、皂苷、各种酶等营养物质及功能成分，还含有活性益生菌。发酵中药渣在动物养殖中应用可有效改善动物的生产性能，改善肉品质。

3.1 发酵中药渣在牛生产中的应用

在牛日粮中添加发酵中药渣可以有效提高机体免疫力，增强机体抗氧化功能，提高牛的生长性能。董彬厂等[32]研究发现，日粮中添加发酵中药渣可以使肉牛增重20.8 kg、采食量增加0.73 kg；血液中总蛋白和白蛋白含量均显著提高；显著提高谷胱甘肽过氧化物歧化酶活性及免疫球蛋白G 含量。研究发现，在犊牛日粮中添加一定量发酵中药渣，可提高犊牛的生长速度，提高日增重和饲料报酬，提高血清球蛋白水平，降低谷丙转氨酶水平，增加过氧化物歧化酶活性[33]。研究发现，饲喂杂交奶牛中药渣及等量精料后，可显著提高奶牛的产奶量[34]。

3.2 发酵中药渣在羊生产中的应用

发酵中药渣能够改善适口性，提高羊的采食量与免疫力，降低发病率，提高生产性能。张志红等[19]研究发现，发酵中药渣饲喂湖羊公羊，羊平均日增重增加了6.4%，显著提高了羊血清中生长激素、免疫球蛋白含量。研究发现，在4 月龄波尔山羊日粮中添加发酵中药渣，可降低山羊发病率，提高山羊采食量及经济效益[35]。日粮中添加益菌肽发酵中药渣，饲喂近3 月龄断奶的陶寒一代肉杂羊，显著提高了肉杂羊的平均日采食量[36]。研究发现，在山羊日粮中添加枸杞枝条发酵饲料，可明显增加山羊的平均采食量、平均日增重以及山羊肠道中功能性微生物的相对丰度，促进山羊对饲粮中营养物质的消化吸收，对羊肉品质无不良影响[37]。

3.3 发酵中药渣在鸡生产中的应用

发酵中药渣在不同品种鸡养殖中的应用见表2。

表2 发酵中药渣在不同品种鸡养殖中的应用

鸡消化道较短，饲料利用率较低，可为肠道中微生物的生长提供有效的营养成分，增加致病菌增殖的可能性。微生物发酵后的中药渣，充分降解了中药渣的营养成分利用动物消化吸收，增加了饲料的利用率及肠道益生菌数量，更有利于动物生长繁殖。发酵中药渣（黄芪、党参、黄芪、皇竹草、金莲花、人参茎叶等）饲喂天露黑鸡、文昌母鸡、青脚麻鸡、铁脚麻鸡、黄羽肉仔鸡等，可以减少鸡干细胞损伤，增加鸡抗氧化及抗病能力，提高鸡的免疫力及成活率，显著增加了鸡平均日采食量与平均日增重，改善鸡的屠宰性能与肉品质。

3.4 发酵中药渣在猪生产中的应用

发酵中药渣在猪养殖中的应用涉及不同生长阶段的母猪、仔猪、断奶猪、育肥猪。原料中药渣的种类包括黄芪、当归、熟地黄、白芍、江蓠渣、绞股蓝、地骨皮、杜仲、甘草、人参、麦冬、茯苓、党参、板蓝根、紫锥菊、五味子、女贞子、山楂、头翁、黄连、黄柏、秦皮、苍术、白术、石榴皮、茯苓、决明子、枸杞子、桑葚等。日粮中添加发酵中药渣可以显著提高猪采食量，降低料重比，提高妊娠母猪繁殖性能，增强机体抗氧化能力，提高猪肉品质。日粮中添加中药渣可以有效改善猪肠道菌群，提高饲料利用率，降低粪污排泄量[44]，降低猪养殖对环境的影响。侯海锋等[45]研究发现，发酵中药渣在调节断奶仔猪血脂浓度方面可发挥一定的作用，同时可提高断奶仔猪的生长性能、抗氧化能力和免疫力，效果优于抗生素。发酵中药渣在不同阶段猪养殖中的应用见表3。

4 结论

中药渣中残余的功能性活性成分具有一定的药用价值。微生物发酵中药渣可有效释放中药渣中的营养成分，形成新的功能性成分。发酵中药渣可以增强动物机体免疫力，预防疾病，改善肉品质。目前，发酵中药渣在动物养殖中的应用涉及牛、羊、鸡、鸭、兔、猪、驴、水产等，但在猪养殖中的研究较多，在反刍动物及家禽的应用研究较少，需要进一步探索。不同中药渣的发酵产物具有的功效也有所不同，未来还需要研究其在不同动物中的应用效果。