姚文教授：生物發酵飼料應用與腸道微生物健康及抗生素替代

《生物發酵飼料應用與腸道微生物健康的關係》

南京農業大學動物科技學院姚文教授

專家簡介：姚文，荷蘭瓦赫寧根大學動物科學（動物營養學）博士學位；南京農業大學動物科技學院動物營養與飼料系教授；研究方向為仔豬腸道微生物區系功能和調控，豬脂質代謝和肌肉生長過程中脂肪形成的微生物研究。

發酵飼料概況

1、發酵飼料源於人類發酵食品

2、發酵食品定義：利用單一或組合的有益微生物發酵食品原料，是現代殺菌技術之前，人類食品加工保藏的主導方式，其種類、形式等各具特點（如圖）

3、發酵食品的特點：

1）產生特殊風味和口感、促進食慾，如：乳酪、醬油、醋等

2）有益人體健康，如：酸奶（乳糖不耐症）

3）提高營養價值，如：納豆（肽、氨基酸）

4）保質保鮮，如使用在乳酪和泡菜等

4、發酵飼料定義 (Fermented Feed)： 單一或複合菌群發酵一切可發酵的原料並能飼餵動物的飼料 。

1）菌種的選擇大多參照同類發酵食品的理念

2）蛋白原料發酵多選擇芽孢桿菌、一些黴菌和乳酸菌

3）澱粉、纖維原料發酵多選擇酵母、和乳酸菌

4）原料的選擇比發酵食品複雜多樣，工藝上少產酒精、多產有機酸

5）根據原料特性、目標動物、產品形式（固態、液態）選擇適宜的菌種

5、發酵飼料的特點：兼具益生菌、有機酸、寡糖、酶等的功效 ——降低飼養成本、促進飼料高效利用。

1）加工過程能耗低：水+發酵熱+微生物侵蝕=粉碎+膨化+高溫熟化

2）減少添加劑使用：微生物發酵產維生素、乳酸、微生物酶

3）減少礦物質添加：發酵形成氨基酸、肽等螯合礦物質，植酸↓

4）減少藥物添加：益生菌及其代謝產物促進腸道健康

5）提高飼料消化率：預消化養分、消除抗營養因子

（小肽(<15 kd)="" 、氨基酸↑="" 多糖簡單化，="">

6）擴大飼料原料範圍：非常規飼料原料( 廢渣、高纖維素、雜粕類等 ) ↑

6、市場上發酵飼料的形式有兩種

1）液態發酵飼料

發酵全價料或飼料主要成分、益生活菌 ；

歐洲豬飼養中普遍採用 液態飼餵系統（河南瑞昂液態飼餵系統）。

2） 烘乾發酵飼料

發酵單一原料為主 ，活菌數較少 ；

國內市場的主要形式：發酵豆粕、棉籽粕等 （消除抗營養因子、破解植物細胞壁、蛋白分子降解）； 發酵麥麩、豆渣、米糠等（破解植物細胞壁、適口性、能量利用↑ ） 。

豬的生產特點與發酵飼料應用相關概況

1、經微生物預消化的發酵飼料可否提供飼料轉化率？

實驗證明：飼料低效率轉化！

綜述：液態發酵飼料可提高斷奶仔豬日增重以及改善生長育肥豬飼料轉化效率

2、液態發酵飼料的特點：

優勢：

1）有利於斷奶仔豬的飼料轉換，採食量↑ ；

2）高溫條件下採食量↑ ；

3）養分消化率↑ ；

4）豬胃pH↓、腸道病原菌數量↓；

5）生長性能改善 ；

6）豬舍粉塵↓環境、健康、福利水平↑ 。

劣勢：

1）部分必需養分損失（AA、維生素）（只發酵穀物） ；

2）飼料浪費比乾料多 ；

3）可能因採食量升高使蛋白攝入量過多，引起腹瀉 ；

4）胃腸脹氣、胃腸潰瘍(Plumed-Ferrer et al. 2005; Brooks 2008) ；

5）無自動化設備時，工作量大 。

抗生素健康風險與發酵飼料應用

1、抗生素的作用 ：抑菌、殺菌

1928年發現青黴素 --1940年青黴素被提純 --1950年亞治療劑量抗生素防病、促生長。

隨著抗生素的使用，豬生產水平持續提高

2、動物用抗生素的人類健康風險

動物產品抗生素殘留 ；食源耐葯病原菌與人類感染 。

其中，細菌耐藥性（AMR）的人類健康風險數據顯示 ：

目前全球耐葯菌感染死亡70萬人/年 ；耐葯結核桿菌，20萬；印度6萬/年新生兒；無所作為，2050年上升至一千萬（6個耐葯病原菌）

現今全球得出共識：抗生素回歸臨床治療、處方管理。

丹麥、瑞典等國家的最先立法禁止抗生素用於動物促生長，禁止將對人類健康有重要意義的抗生素用於獸醫臨床！

3、丹麥豬抗生素年用量變化

1）禁用抗生素促生長 ；

2）獸醫處方量↑ ；

3）豬處方量2010年後↓；

4）豬數量↑ ；

5）每公斤肉抗生素用量↓ ；

40mg/PCU。

4、中國抗生素用量

動物養殖總量全球第一， 我國抗生素用量全球第一， 預計2030年用量增加近一倍 ！

每公斤肉抗生素用量美國，300mg/kg，中國約是丹麥的15-20倍，美國的2-3倍 。

丹麥豬抗生素年用量變化

保育仔豬用量最多 胃腸道>>呼吸道>關節、皮膚、中樞神經等

政策驅動下的抗生素規範使用——丹麥

1998年禁止抗生素使用，大環內脂使用量↓，腸球菌紅霉素耐葯率↓ ，空腸彎曲桿菌的紅霉素耐葯變化類似 。

氟苯尼考：很多豬場粉劑添加於飼料，防治秋冬季豬的腸道、呼吸道感染

1）1999年我國批准用於治療牛、豬、雞和魚類的細菌感染 ；

2）動物源大腸桿菌對氟苯尼考的敏感性逐年下降，09年後耐葯率>50%；

3）歐洲地區大腸桿菌對氟苯尼考的敏感性明顯高於我國 1-2倍；MIC（MIC4ug/ml）抑菌，4-8倍MIC殺菌

4）氟苯尼考粉劑治療耐葯大腸桿菌（MIC16ug/ml）感染的最佳給藥劑量131.3mg/kg，現有粉劑給葯達不到要求 ；

5）氟苯尼考耐葯基因cfr存在於細菌質粒上，傳播風險大（人的健康風險大）。

2016年農業部禁止硫酸黏菌素用於動物促生長，2015年國際首次發現黏菌素耐葯質粒，Mcr-1可沿食物鏈傳播到人 ，我國動物源大腸桿菌Mcr-1基因的檢出率和黏菌素耐葯率，2009年開始快速上升 。

5、酵母培養物替代飼料抗生素和高銅對哺乳仔豬

豬的生長性能以及糞便大腸桿菌耐藥性的影響系列試驗數據：

哺乳仔豬生長性能和糞便細菌定量分析

合生元對仔豬糞便大腸桿菌耐藥水平的影響

仔豬飼料中撤除喹乙醇後，顯著降低其耐葯大腸桿菌比例

6、發酵飼料的作用機制 ：酵母培養物 XPC

沒有直接的抑菌作用 ；改善腸道菌群結構 ；提高機體的免疫應答 。

酵母培養物有效降低沙門氏菌的毒性和抗生素耐藥性

發酵飼料應用與豬腸道健康

1、腸道基本功能：消化吸收

2、腸道生理功能 ：屏障——完整粘膜抵禦抗原、病原入侵

產生激素，調控腸道和整體功能

3、腸道共生菌群：養分搶救、合成VB

競爭排斥、抑制病原菌生長；天然物質活性轉化，失活、更強；解毒，水解藥物、添加劑。

4、腸道免疫功能 ：適應無害抗原（食物、共生菌）

對病原體、有害抗原適度反應 。

出生後豬腸道的生長發育

腸道發育：年齡、日糧結構變化

不同階段對飼料可消化性的要求不同

短鏈有機酸是腸道發育的能量來源

小腸粘膜發育：年齡、日糧結構變化 ；上皮完整性：消化、吸收、屏障；短鏈有機酸為首要能量（丁酸等）。

胃腸道共生菌群發酵未消化養分產短鏈脂肪酸 ：豬8-26%的日糧CHO進入後腸發酵，提供10-30%能量，腸道共生菌群與宿主的能量供應、腸道上皮功能密不可分 。

4、可發酵碳水化合物：

未消化吸收的碳水化合物：澱粉及降解物

不消化碳水化合物（飼料原料中存在和添加）

– 果聚糖 Fructans，FOS

– 半乳聚糖 Galacto-OS，GOS

– β葡聚糖 β-Glucans

內源性碳水化合物：消化液、粘液

5、發酵豆粕（根霉、麴黴、芽孢桿菌、植物乳桿菌）

1）蛋白降解 ；

2）抗營養因子降解、碳水化合物↓ ；

3） 抗氧化能力↑ ；

4）CP、EE↑ ；

5） 綜合調控腸道健康 。

發酵豆粕對斷奶仔豬生長性能和腸道微生物的影響

發酵豆粕對斷奶仔豬生長性能和腸道微生物的影響：對大豆蛋白的預降解程度直接影響FSBM的質量和飼餵效果

6、發酵穀物（酵母、乳酸菌）

酵母培養物：酵母厭氧發酵穀物的產物

酵母代謝產物、酵母細胞壁和內容物、發酵後的穀物、有機酸、寡糖、多肽、氨基酸、酶等、經濟的腸道健康綜合調控產品。

酵母培養物用於夏季生長育肥豬飼養

酵母培養物對豬生長性能和養分消化率的影響；數據顯示：日增重、體重的整齊性有一定改善；粗纖維的消化利用率有所提高 ；可能為豬提供更多的能量 。

酵母培養物降低了血清、肝臟 和肌肉中丙二醛的含量

有利於肉保質期

酵母培養物對腸道食糜中短鏈脂肪酸水平的影響

1）降低了迴腸食糜中乳酸的含量；

2）短鏈脂肪酸的產生伴隨著吸收；

3）丁酸是腸上皮能源優先吸收；

4）體外發酵表明乳酸主要轉化為丁酸；

5）結腸產丁酸菌數量↑ 。

酵母培養物對妊娠後期母豬生產性能和新生仔豬腸道發育的影響

48頭母豬（長×大）分兩組，妊娠85天開始，2g/kg酵母培養物

哺乳期母豬飼料轉化率=仔豬斷奶窩增重/哺乳期母豬總採食量

酵母培養物能緩解母豬圍產期的能量負平衡

母豬日糧添加酵母培養物使新生仔豬腸絨毛更粗壯、均勻，杯狀細胞數量增加

豬腸道菌群的演替與調控窗口期：斷奶、不同階段飼料轉換、藥物治療、母豬圍產期等均能引起菌群失衡

菌群失衡時期也即是調控的窗口期

總結：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重視，目前在養豬業中,正逐步被推廣應用。發酵飼料的特點，它兼具益生菌、有機酸、寡糖、酶等的功效，不僅降低飼養成本還促進飼料高效利用，是一種經濟的抗生素替代措施。但菌株和發酵工藝的差異決定產品的特點和質量，在飼餵方面要結合動物發育特點和生產目的，合理應用，注意揚長避短。大量實驗研究表明，在生長育肥豬日糧中添加發酵飼料具有改善營養水平、提高飼料利用率、促進豬生長、維持豬腸道微生態平衡、增強機體免疫力、提高豬酮體形狀和改善豬肉品質的作用。

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