发酵饲料在反刍动物养殖上的应用研究进展

申 迪,杨英魁,柴沙驼,王 迅, 孙 璐, 崔占鸿,孙 武,黄伟华,王书祥

(青海大学畜牧兽医科学院,青海省牦牛工程技术研究中心,青海省高原放牧家畜动物营养与饲料科学重点实验室,青海 西宁 810016)

1 发酵饲料研究背景

自2020年起,我国已全面禁止在饲料中添加抗生素,即使一些具有促生长作用的抗生素也不能在反刍动物日粮中添加,而液态发酵饲料具备替代饲用抗生素作为促生长添加剂的潜力。目前,国外生物发酵饲料做得比较好的国家是日本。当前国内市场饲料价格极速飙升,为了缓解饲料压力,开发适应国内各个地区的饲料种类非常必要。反刍动物的饲料来源比较广泛,但很多可以用作反刍饲料的原料不易消化。为了提高这些饲料的利用率,用发酵菌发酵饲料存在具大潜力和实际意义。因此,生物发酵饲料在反刍动物养殖上具有很好的应用前景。

2 生物发酵饲料

2.1生物发酵饲料概念

生物发酵饲料的概念是近十几年提出的,随着科学研究的不断发展,生物饲料的定义也随之变化,经微生物发酵后的饲料被称作生物发酵饲料,有的学者称之为生物饲料。具体的定义是指,使用一些对生物体的生长发育和繁殖具有促进功能的微生物作为生物饲料发酵的发酵剂,将原来直接饲喂的饲料原材料和它的辅助饲料混合均匀发酵,从而产生微生物菌体蛋白[1]。这些微生物菌体蛋白有几种功能不同的物质,一类是具有对动物体健康有益的微生物。它能增强机体免疫力和调节肠道菌群,改善动物胃肠道微生物环境,减少动物发病的几率;另一类是在动物体生长发育、新陈代谢过程中起着至关重要作用的生物活性小分子物质,这类物质不仅包含丰富的蛋白质,而且还含有能量非常高的脂肪,以及生命活动过程主要的能源物质糖、有遗传功能的五碳糖、有消化作用的酶、有酸性的有机化合物、抑菌素、动物体维持正常生理功能和必须从食物中获得的维生素、无机元素、大量的有益菌和生物活性物质等,能促进动物快速生长发育。因此,生物饲料是一种优质的饲料[1]。

2.2发酵饲料分类

按微生物种类划分可分为乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌和复合微生物4种。生物发酵饲料按照工艺可分为固体发酵、液体发酵和复合发酵[2];按照发酵微生物的好氧型,可分为好氧发酵、厌氧发酵及兼性厌氧发酵;按照发酵的菌种可分为混菌发酵及单一菌发酵。

2.3在发酵饲料菌种方面的主要研究内容

目前,在菌种方面的主要研究有以下几点:第一,能不能改变饲料原料的物理和化学性质;第二,怎样让动物提高对生物饲料的消化率和吸收率;第三,尽可能延长菌种的保存时间和生物饲料的保存时间;第四,能怎样让有毒菌种获得中间代谢产物。其中维生素、氨基酸等生物小分子大多是从微生物发酵中得到的。目前,发酵原料已经得到了极大的扩充,生物饲料在发展初期只有依靠豆粕、棉粕等蛋白性饲料提供蛋白原料,现在更多的是各种发酵后的非常规原料,是发酵能量饲料和粗饲料等众多发酵原料适口性差的饲料[3]。

2.4理想的发酵饲料微生物标准

首先,在菌种分类学上选择的菌种要安全,没有任何的病原性,除此之外还要满足没有毒性、没有毒副作用的要求,不能和病原微生物产生杂交菌种,保障对动物机体没有伤害;其次,所选的菌种应该繁殖速度快,有很强的竞争力,否则在发酵过程中容易导致发酵的失败;第三,可以在较低pH值的胃酸、有机酸以及胆汁环境中存活,应该具有很强的抗逆性和附着性;第四,所选菌种及发酵产物应该具备对有害微生物的抑制能力;第五,所选菌种要易于生产、加工和储藏,具有高存活率和高稳定性,方便生产和储存;最后,应该具有明确的效果,可以促进动物的生长发育、预防疾病、抑制有害气体的产生,如抑制甲烷等有害气体产生。

3 发酵饲料在反刍动物养殖上的应用研究

3.1发酵饲料对反刍动物生产性能的影响

发酵饲料对提高奶牛产奶量、改善牛奶品质和预防奶牛多种疾病的发生有积极作用。在饲料中添加芽孢杆菌,其以内生孢子的形式进入动物肠道后,在肠道上部能迅速复活并分泌蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等多种酶类,这些酶将宿主自身难以消化的饲料成分分解为可供宿主吸收利用的小分子物质,促进营养物质的消化吸收[4]。

生物发酵饲料在奶牛养殖过程中具有良好的饲喂利用价值,可显著提高动物生产性能,解决了抗生素等兽药不能使用所面临的问题,对奶牛健康养殖、奶源质量安全有重要作用。在促进动物生长方面,生物饲料在动物体上总体表现为日增重增加、饲料体重比值降低以及综合饲粮成本降低、养殖经济效益增加[5,6]。

在利用酒糟这种生物饲料促进肉牛育肥的实验中发现,饲喂酒糟生物饲料在一定程度上能改善肉牛的肠道微生态平衡,促进肉牛生长,提高肉牛对饲料的消化和吸收功能,减少饲料的浪费[7]。俞文靓等[8]利用玉米皮作为发酵饲料的原料饲喂荷斯坦奶牛,结果发现,不仅能够提高奶公牛的平均日增重、降低料肉比,还能显著增加粗蛋白、NDF和ADF的表观消化率。

综上所述,饲喂发酵饲料可以提高牛的平均日增重、降低料肉比、提高经济效益,还能够显著增加粗蛋白、NDF和ADF的表观消化率,提高饲料利用效率[5-8]。

3.2发酵饲料对反刍动物免疫机能的影响

俞文靓等[8]利用玉米皮作为发酵饲料的原料饲喂荷斯坦奶牛,研究表明,发酵饲料可以增强机体免疫力、促进动物健康生长。姜鑫等[9]研究发现,在日粮中添加发酵玉米蛋白粉,可显著提高犊牛血浆中的总蛋白, 降低胆固醇和尿素氮含量, 提高犊牛的免疫抗氧化能力。余淼等[10]用添加玉米黄浆液、喷浆玉米纤维和酱糟等食品工业副产物为主要原料的微生物发酵饲料饲喂西杂牛,提高了血液中的总蛋白和白蛋白以及抗体含量,降低了丙二醛的浓度、谷草转氨酶和谷丙转氨酶的活性,提升了抗氧化能力,增强了超氧化物歧化酶活性,这些指标的升高,可以提升肉牛的抗病能力。综上,饲喂发酵饲料可以提高反刍动物的免疫能力[8-10]。

3.3发酵饲料对反刍动物瘤胃微生物菌群相对丰度的影响

姜鑫等[9]通过在犊牛日粮中添加发酵玉米蛋白粉,研究其对犊牛瘤胃微生物菌群相对丰度的影响。研究发现,犊牛瘤胃内黄色瘤胃球菌和白色瘤胃球菌相对丰度显著增加。瘤胃普雷沃氏菌、溶纤维丁酸弧菌和原虫相对丰度较对照组都有极显著提高,其他菌群相对丰度无显著差异。宁丽丽[11]通过在日粮中添加甘蔗糖蜜酵母发酵浓缩液研究其对泌乳奶牛瘤胃发酵及微生物区系的影响。研究表明,在日粮中添加甘蔗糖蜜酵母发酵浓缩液能够提高泌乳奶牛瘤胃中的菌群多样性,在瘤胃水平微生物分门水平上拟杆菌们和厚壁菌门是优势菌群,在瘤胃水平微生物属水平上普氏菌群和琥珀菌属是优势菌属。张棋炜[12]研究发酵饲料对瘤胃细菌变化及瘤胃发酵参数的影响,结果表明,使用发酵饲料能够显著提高发酵液瘤胃细菌总数,并可以促进溶纤维丁酸弧菌、埃氏巨型球菌、黄色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌和琥珀酸丝状杆菌的生长繁殖,但会使牛链球菌数量显著降低。饲喂发酵饲料不论在分门水平上还是属水平上都可以提高瘤胃有益微生物菌的相对丰度[9,11,12]。

4 小结与展望

给反刍动物饲喂生物发酵饲料不仅可以提高反刍动物的生产性能,还可以提高反刍动物的免疫能力,显著提高瘤胃有益微生物的相对丰度[8-12]。国内相关领域都在积极研发、生产应用生物饲料,这是整个饲料行业不断变革发展的新动态和新趋势。要把生物饲料行业做好,就需要研发适合需求的菌种,研究分析怎样精准利用饲料原料以及它的副产物,还需考虑生产成本、是否符合中国国情等。综上所述,本文就发酵饲料在反刍动物养殖上的应用研究进展以及在实际应用中存在的问题进行论述和探讨,以期为今后进一步的研究提供参考。[3]。