微生物發酵飼料在動物生產上的應用研究進展

導讀

我國從20 世紀90 年代開始研究微生物發酵飼料，由於飼料行業的迅猛發展，如今微生物發酵飼料作為新型飼料資源和生態健康型產品已引起國內外廣泛的關注和研究。大量研究表明，微生物發酵飼料可改善原料的適口性、風味，產生促生長因子、生物解毒，提高原料的營養價值、改善原料的營養組成及提高動物的消化利用率等特點。此外，發酵飼料可以抵禦病原性微生物感染，對建立一個正常、平衡的動物體內微生物生態系統起著非常重要的作用，所以微生物發酵飼料是抗生素替代品之一。微生物發酵飼料具有保護環境、原料廣泛存在、不受任何條件限制、投入少和產出高等優勢。微生物發酵飼料不但應用於豬(Kim 等，2007 ；何謙等，2008 ；魏金濤等，2009 ；Canibc 等，2003；Dung 等，2005)、牛( 嚴昌國等，2009) 和雞( 梁睿等，2012 ；聶存喜等，2011 ；聶存喜等，2011 ；倪玉妓等，2012) 等畜禽，還應用於魚、蝦等水生生物。本文主要針對微生物發酵飼料的概念、分類、作用機制及在動物方面的研究進展做一綜述，為其更廣泛的應用於動物其他領域提供理論依據。

在可控條件下，原料主要是植物性農副產品，通過微生物代謝作用，降解部分蛋白質、脂肪和多糖等大分子物質生成可溶性多肽、有機酸等小分子物質，進而形成活菌含量高、營養豐富和適口性好的生物飼料或其原料( 陸文清等，2008) ；其有效成分包括極易吸收的有益微生物菌體蛋白、活性益生菌、酶類、有機酸、生物活性小肽類和氨基酸等( 孫汝江等，2012)。

微生物發酵飼料應用目的主要有三點

①利用微生物發酵改變飼料原料的理化性質來提高消化吸收效率、延長貯存時間、變廢為寶進而達到解毒、脫毒的目的；

②利用現代微生物發酵工程，積累有用或特殊的微生物中間代謝產物，用於生成酶製劑、氨基酸、抗生素和維生素等飼用原料；

③培養繁殖飼用的微生物體，用以製備活菌製劑、微生態製劑和益生菌等。

具體的發酵原料分為籽實類、糠麩類、薯類、餅粕類( 菜籽餅和棉籽餅)、渣粕類( 薯渣、腳粉、玉米渣等)、青貯、秸稈類、畜禽糞便和動物下腳料等( 饒輝等，2009)。此外，發酵飼料的分類根據產品的不同可分為微生物發酵、微生物代謝產物發酵、微生物菌體發酵和微生物的轉化發酵，還有根據需氧程度分為好氧性發酵和厭氧性發酵，根據培養基不同分為固體發酵和液體發酵，根據設備差別分為敞口發酵、淺盤發酵、深層發酵和密閉發酵等( 雷有玲，2012)。同時處於發酵過程中最主要的部分為生產菌種，其主要分為黴菌、梭菌、酵母菌和芽孢菌四類。

2微生物發酵的作用機理

①有益菌競爭抑制有害微生物的附著，可促進營養物質的消化吸收並形成緻密性膜菌群，進而減少氨和其它腐敗有害物質的產生，這種競爭性抑制作用稱為生物屏障( 楊帆，2014)。

②有益微生物產生乙酸、丙酸等有機酸可使消化道內的pH 降低，抑制其他病原體微生物的繁殖，這種抑制作用稱為化學屏障( 王頤，2013)。

③ 有益菌直接應用於飼料，在胃腸道內代謝產生多種促進畜禽生長發育、增重的動物營養化因子，這種促進作用稱為營養屏障。

此外，微生物可通過細菌本身或細菌壁成分刺激動物的主體免疫細胞，進而提高機體免疫功能。微生物發酵後飼料中的植酸磷或無機磷酸鹽被降解、析出，變成了易被動物吸收的游磷，降低基料的粗纖維含量( 饒輝，2009)，增加飼料的適口性和消化率，最終促進動物健康生長，提高經濟效益。

3.1 微生物發酵對豬的影響

微生物發酵飼料在豬上的應用主要針對豬的生產性能、免疫功能及替代抗生素等方面。

王長彥等為驗證微生物發酵飼料的作用及其在商品豬生產條件下的效果，設計了兩個試驗。一是研究微生物發酵飼料對商品豬經濟效益的影響，二是進一步驗證微生物發酵飼料對商品豬生產性能及豬肉抗生素殘留的影響。試驗一選用96 頭平均體重21.5±0.5kg 的斯格豬，均使用玉米- 豆粕型基礎日糧，對照組為添加飼用抗生素( 金黴素75mg/kg)飼料組；試驗組為添加微生物發酵飼料組。試驗結果說明，在飼料成本相同的情況下，飼餵微生物發酵飼料的效益優於飼用抗生素常規飼料的效益。試驗二選擇初始體重基本一致的杜×大× 長三元閹公豬20 頭，根據體重隨機分兩組。採用試驗一相同的日糧。試驗全程記錄採食量及期末體重，並試驗期間每日觀察和記錄生長豬腹瀉狀況。結果顯示，微生物發酵飼料安全、高效、無藥物殘、無副作用，並為其成為可替代飼用抗生素產品(AGP) 提供有力的試驗證明( 李泳寧等，2015)。究其原因主要有兩個： ①是由於微生物發酵飼料加強了日糧的酸化作用，顯著增加胃的pH 值，從而抑制病原菌的生長、繁殖；②微生物發酵飼料可降低小腸後段空腸和結腸的大腸桿菌數量，從而大幅降低大腸桿菌的隱性感染程度，產生較好的抑菌、殺菌的效果。這為推動了我國無抗肉生產的發展提供試驗依據。但微生物酵飼料抗病和促生長機理尚不明確；在實踐中微生物發酵飼料替代AGP 的其他配套綜合技術措施有待進一步解決( 王長彥，2008)。

林標聲等(2010) 對微生物發酵飼料對斷奶仔豬生長性能的影響進行研究。通過對日增重、料重比、腹瀉率、糞便pH 值和糞便微生物數量的結果分析，得出日糧中添加微生物發酵飼料代替含抗生素的常規飼料能起到改善腸道環境、保持仔豬腸道健康、刺激的採食量和減少仔豬腹瀉情況，進而促進仔豬的健康生長的結論，這為推動我國無抗肉生產的發展提供試驗依據( 林標聲等，2010)。

徐雲華等研究了不同微生物發酵飼料對魯萊黑豬肉質及生產性能影響，選用60 頭健康、發育均勻的魯萊黑豬去勢公豬，分別飼餵濟南產微生物發酵飼料和廣州產微生物發酵飼料。結果顯示，不同微生物制發酵飼料對魯萊黑豬生產性能和肉品質影響不同。

選用優質微生物製劑可顯著提高魯萊黑豬增重速度，改善豬肉品質和縮短出欄周期( 徐雲華等，2011)。由於微物發酵飼料生產出來的飼料產品其中包含有大量的乳酸菌、乳酸和消化酶等營養物質和功能性物質(Jenson B.B 等，1998) 不僅可為胃腸道補充酸性物質，也可直接補充活性乳酸菌，促進生長育肥豬胃腸道的酸鹼平衡和微生態平衡。此外，微生物發酵飼料的適口性好( 王春林等，2006)，可以在一定範圍內提高採食量，為豬腸道和機體提供充分的營養，從而促進生長育肥豬的日增重。謝開春等應用含酵菌、乳酸菌和芽孢菌等益生菌發酵飼料飼餵仔豬，研究微生物發酵飼料對仔豬生產性能的影響。試驗結果說明，添加5% 微生物發酵飼料中的活菌可起到一定的積極作用，如：①乳酸菌：抑制有害菌( 大腸桿菌和葡萄球菌)，提高日糧整體蛋白消化率，增強動物對營養物質的吸收( 塗小麗等，2015) ；②芽孢桿菌：產生維生素B1、維生素B2、維生素B6 等B 族維生素、維生素C、蛋白酶、澱粉酶和脂肪酶；③酵母菌體：含豐富的蛋白質、B 族維生素、脂肪、糖、酶等營養成分。

因此微生物發酵飼料能提高動物免疫力，減少應激（李永凱等，2009)，維持腸道健康，減少腹瀉率，進而提高仔豬生長性能、降低料肉比、節約飼料成本，增加養豬的經濟效益( 謝開春等，2015)。

王娟娟等研究日糧添加發酵飼料、抗生素對仔豬和抗氧化功能的影響。結果表明，微生物發酵飼料中多種益生素可使仔豬血液白細胞數量( 武晶等，2008)、T 淋巴細胞轉化率( 朱元招等，2008)、免疫球蛋白IgA 的含量增加(Erickson K L 等，2000) 和超氧化歧化酶(SOD) 的活性增高( 張江巍等，2005)，進而刺激仔豬機體的非特異性免疫反應和體液免疫反應，最終使仔豬機體的免疫功能和抗應激能力增強( 王娟娟等，2011)。羅建(2010)在對無抗微生物發酵飼料對斷奶仔豬免疫功能影響的研究中發現，添加無抗微生物發酵飼料能顯著提高仔豬血清中 IgA、IgG 和 IgM 的含量，進而增強斷奶仔豬體液免疫功能( 羅建，2010)。

3.2 微生物發酵對反芻動物的影響

吳小燕等(2014) 研究微生物發酵飼料對泌乳奶牛生產性能和飼糧養分表觀消化率的影響。試驗選用產奶量、體況相近的210頭荷斯坦黑白花奶牛，對照組飼餵原場全混合日糧，微生物發酵飼料等質量替代原基礎精料的試驗飼料，預試期10d，正試期24d，每天記錄每頭牛的產奶量，取樣測定各組乳成分和飼糧養分的表觀消化率。通過對結果分析得出，添加適當水平的微生物發酵飼料能提高泌乳奶牛的產奶量( 王德培等，2007；郭春華等，2009 ；杜冰等，2002)、飼糧各養分的表觀消化率。此外，微生物發酵飼料能改變瘤胃與後段消化道的微生物數量、瘤胃發酵模式、增進營養物質的外流速度、提高飼料的降解率，改善乳品質（乳蛋白、乳脂率、乳糖等)( 陸文清，2008 ；李維炯等，2003 ；WIEDMEIER 等，1987 ；MARTIN 等，1992 ；SONG 等，1997 ；KREHBIEL等，2003 ；KREHBIEL 等，2003 ；EMMANUEL 等，2007 ；YOON 等，1996 ；COLLINGTON 等，1990 ；麻延峰等，2008 ；彭忠利等，2013)。這與王樹傑等(2009) 用微生物發酵飼料飼餵泌乳牛的試驗研究中得出，在奶牛精料補充料中使用奶牛微生物發酵飼料，對恢復奶牛體況、減緩泌乳中後期產奶下降幅度、增加產奶量具有較好的效果的結論相一致( 王樹傑等，2009)。

余淼等研究微生物發酵飼料對肉牛免疫機能的影響。結果顯示：①微生物發酵飼料可以通過其中的益生菌與病原菌競爭附著並進入腸上皮細胞，增大細胞間隙，刺激巨噬細胞產生IgA、IgM，有效地抑制感染，且其中的酵母菌、芽孢桿菌作為好氧菌，為乳酸菌的生長繁殖創造了有利的厭氧環境；②乳酸菌大量生長繁殖可以提高免疫球蛋白濃度；③微生物發酵飼料中的芽孢桿菌產生蛋白多肽類物質以拮抗病原微生物，從而抑制腸道病原菌的繁殖並使其逐漸減少，使有益微生物在競爭中佔優勢；④微生物發酵飼料酵母細胞壁產生的甘露寡糖能吸附有毒物質和病原菌，使細菌不能與腸壁上含甘露寡糖的細胞結合等4 點來保護消化、吸收器官，提高動物機體的免疫力。

陳光吉等對微生物發酵飼料對肉牛瘤胃液pH 值和微生物數量進行了研究，結果得出，微生物發酵飼料能增加瘤胃內黃色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌、乳酸桿菌和牛鏈球菌數量，且隨著微生物發酵飼料添加量的增加有增加趨勢( 陳光吉等，2015)。但現在對微生物發酵飼料如何增加纖維降解菌等有益菌數量的作用理鮮有報道，這需要對瘤胃內總菌、主要的乳酸利用菌及其他纖維降解菌數量等進行檢測。

彭忠利等(2013) 對微生物發酵飼料對山羊生產性能影響進行研究。試驗檢測了山羊的生產性能、血液生化指標、養分消化率的影響( 彭忠利等，2013)。結果說明，微生物發酵飼料能顯著提高山羊生產性能和健康狀況，提高經濟效益，具有較好的應用價值，在簡陽大耳羊飼養中以50% 的微生物發酵飼料替代原精飼料的效果最佳。

由於，其一微生物發酵飼料可以幫助降低簡陽大耳羊血清中的尿素氮，降低提高體內氮的沉積量，繼而提高氮的利用率(Dung 等，2005 ；嚴念東等，2010) ；其二是微生物發酵飼料中的有益菌群能在山羊消化道內繁衍，產生消化酶，增強山羊對纖維等大分子物質的降解作用，同時誘導動物機體內源消化酶的分泌( 張紅艷等，2008)，從而提高飼料轉化率。與已有研究報道(Kim 等，2007 ；魏金濤等，2009 ；倪玉妓等，2012 ；張文舉等，2006)結果一致。在此試驗基礎上彭忠利等(2013) 再次對微生物發酵飼料針對樂至黑山羊生產性能、養分消化率與血液生化指標的影響進行研究，結果表明，山羊精料中添加50% 的微生物發酵飼料，可提高山羊日增重和養分消化率，增強抗病能力，提高經濟效益，具有推廣應用價值( 彭忠利等，2013)。陳光吉等(2015) 得出相似的結論。

3.3 微生物發酵對家禽的影響

呂月琴等(2012) 對微生物發酵飼料對蛋雞腸道菌群和氮磷排泄率的影響進行研究。選擇42 周齡海蘭褐蛋雞480 只，隨機分組。分別飼餵基礎日糧和每100kg 基礎日糧中添加微生物發酵飼料10kg、12kg、14kg。預試期為14d，正試期為42d。結果顯示，微生物發酵飼料可以明顯改善蛋雞的腸道微生態平衡，降低氮磷排泄率；添加量以每100kg 基礎日糧中添加微生物發酵飼料10kg 可以有效提高蛋雞的生產性能和經濟效益。孫汝江等(2012)得出相似的結果。趙春全(2014) 對無抗微生物發酵飼料對蛋雞生產性能和蛋品質影響的研究。試驗結束時，每組隨機抽取12 枚蛋( 每個重複取2 枚)，當日進行蛋品質的測定。試驗表明，在日糧中添加發酵飼料有助於提高蛋清的粘稠度，提高蛋黃的高度和直徑，提高蛋黃指數；添加10% 的發酵飼料可極顯著提高蛋黃等級，增加雞蛋的商品價值。且在日糧中添加5% 發酵飼料量可以獲得較好的生產性能( 趙春全，2014)。李泳寧等(2015) 研究一種富含紅曲色素微生物發酵飼料在蛋雞養殖中的應用。結果表明，富含紅曲色素的微生物發酵飼料在蛋雞的基礎日糧中添加量為0.5% 時能顯著提高產蛋率，降低破蛋率和料蛋比，並能有效提高平均蛋重和平均蛋黃質量，改善了蛋黃的著色度，降低了蛋黃中膽固醇含量，是一種較為理想的蛋雞微生態製劑( 李泳寧等，2015)。

3.4 微生物發酵對水生動物的影響

劉峰等(2012) 對魚類下腳料微生物發酵飼料進行初步研究，以海水魚加工下腳料為主要原料，輔以玉米面和麩皮，進行嗜酸乳桿菌發酵。以粗蛋白含量為指標，通過正交試驗確定發酵的最適條件。結果表明，發酵後原料中的可溶性氮含量、乳酸和氨基酸含量都有所提高( 劉峰等，2012)。黃世金等(2011) 針對複合微生物發酵飼料在羅非魚養殖中的應用進行研究。

結果顯示，添加適量微生物發酵飼料養殖商品羅非魚可促進其生長、提高成活率、免疫性能、減少羅非魚鏈球菌疾病的發病率、降低飼料係數和提高經濟效益，且以添加15% 為宜，可在廣西羅非魚養殖主產區進行示範推廣( 黃世金等，2011)。聶波等得出相似的結論( 聶波等，2013)。王軍等對一種複合微生物發酵飼料在凡納濱對蝦養殖中的應用進行研究。結果發現，在凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei )養殖過程中投喂經過複合微生物發酵的飼料能顯著的促進幼蝦的生長，提高蝦苗成活率及餌料效率，與對照組比較，處理組蝦苗體色鮮明，攝食時間縮短( 王軍等，2015)。

原因可能有以下幾點

①經過微生物發酵，飼料原料中大分子物質被分解成更容易被養殖生物吸收的活性肽、氨基酸等小分子物質，魚體對飼料能夠有效的消化、吸收和利用，進而提高飼料營養價值。

②微生物發酵飼料中存在大量有益活菌，通過魚、蝦攝食進入腸道，改變腸道微生物菌群結構，提高魚、對蝦對營養物質的消化吸收率；同時，這些活菌也能作為菌體蛋白，易被魚、對蝦消化吸收。

③發酵飼料中富含核苷酸和殼聚糖等可促進免疫器官發育的營養成分，可以激發動物機體的細胞免疫和體液免疫，提高血淋巴中凝集素、抗菌肽等活性，增強機體免疫力；同時，發酵飼料中蛋白含量為22% ～ 25% 大大減輕了魚、蝦肝胰臟負荷，提高魚、蝦對病原菌的抵抗力。

④生物發酵飼料誘食效果好，促進攝食量，使腸道粗壯，有利於魚、蝦生長。

⑤微生物發酵飼料中還可能產生對魚類生長有利的促生長因子，促進了魚、蝦類的生長，而且發酵中的微生物菌群在後續的飼料加工過程中沒有完全被殺滅，這些活菌體改善了魚、蝦體腸道內環境，提高機體免疫力。

當前，微生物飼料在我國動物營養中的綜合利用遠落後於畜牧業發達的國家，應用前景非常廣闊。開展微生物發酵飼料在家畜及水生動物領域的研發和綜合利用，對於開發新的替代抗生素飼料、提升家畜及水生動物生產性能和養殖效益、促進家畜及水生動物健康可持續發展具有深遠意義。

註：本文由工程中心小編整理髮布，如有任何建議或意見及投稿等，請您加小編微信（13260429991）交流互動。

責編：馬維軍；審閱：於繼英

（來源：新飼料；作者：羅 玲 韓奇鵬 曲湘勇）