液态发酵饲料及其对猪肠道菌群和生长性能影响的研究进展

刘 宇，王 爽，李 阳，王 岩，侯美如，尹珺伊，秦平伟，陈楠楠，史同瑞*，朱战波*

（1.黑龙江省兽医科学研究所，黑龙江 齐齐哈尔 161006；2.黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江 大庆 163319）

液态发酵饲料及其对猪肠道菌群和生长性能影响的研究进展

刘 宇1,2，王 爽1，李 阳1，王 岩1，侯美如1，尹珺伊1，秦平伟1，陈楠楠1，史同瑞1*，朱战波2*

（1.黑龙江省兽医科学研究所，黑龙江 齐齐哈尔 161006；2.黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江 大庆 163319）

液态发酵饲料可调节胃肠道菌群平衡、改善消化功能，提高猪只生长性能，是饲用抗生素潜在替代品之一，具有广泛的应用价值与推广前景。文内通过综述液态发酵饲料的生产工艺、品质影响因素、及其对猪胃肠道pH、菌群和生长性能的影响，以期为液态发酵饲料的产业化开发与应用提供参考。

液态发酵饲料；抗生素；菌群平衡；生长性能

液态发酵饲料是指将饲料原料与水按一定比例（1∶1.5～1∶4）混合，经充分发酵后形成稳定状态的液态饲料［1］。液态发酵饲料主要分为全价液态发酵饲料和谷物液态发酵饲料。全价液态发酵饲料生产工艺简单，但存在营养物质的损失，如维生素和氨基酸，尤其是饲料中添加的合成氨基酸［2］。一些学者提倡应用谷物液态发酵饲料替代全价液态发酵饲料。谷物液态发酵饲料是将谷物作为发酵底物，发酵成熟后再与其他营养成分复配，制备全价配方饲料，避免了发酵过程中营养物质的损失。此外，纯谷物底物相对全价饲料缓冲力更低，发酵过程更迅速［3］。

饲料原料中的天然益生菌，如乳酸菌和酵母菌，可发酵产生乳酸、乙酸和乙醇，降低液态发酵饲料pH，抑制病原微生物增殖［4］。优质的液态发酵饲料不仅可以改善猪只生长性能，还能通过降低猪胃液pH，抑制肠道病原菌增殖，如大肠杆菌和沙门氏菌［5］，降低腹泻发病率。现今，滥用抗生素已导致了诸多食品安全问题，欧盟已禁止将饲用抗生素作为猪生长促进剂，液态发酵饲料作为饲用抗生素潜在替代品之一，日益受到人们的关注。

1 液态发酵饲料生产工艺

液态发酵饲料生产工艺主要分为自然发酵和人工接种益生菌发酵。自然发酵是指利用饲料原料中天然存在的乳酸菌进行发酵。饲料原料和水混合后，发酵进程开始，在发酵初期乳酸菌数量较少，有机酸含量较低，pH较高，好氧菌大量增殖并耗尽氧气。之后逐渐进入发酵稳定期，乳酸菌大量增殖，有机酸含量增高，pH降低，好氧菌减少或消失。自然发酵工艺简单，但发酵周期较长［6］，饲料原料不可彻底灭菌。此外，自然发酵过程中可能产生大量醋酸和生物胺，影响液态发酵饲料适口性。

人工接种益生菌发酵是指在发酵底物中人工接种特定的益生菌菌种，加快发酵进程。用于接种的益生菌应具备高产乳酸和抑制病原菌增殖的能力［7］。因此优良发酵菌种的筛选与生物学特性研究尤为关键。Missotte等［8］从猪肠道和液态发酵饲料样品中分离到146株益生菌，对其发酵产酸和抑制沙门氏菌能力进行了研究。筛选到了3株适用于液态发酵饲料的菌株，分别为约氏乳杆菌、唾液乳杆菌和植物乳杆菌。Kiyoshi等［9］选用植物乳杆菌作为液态发酵菌株，接种后18 h，pH降低至3.93，乳酸含量237.4 mmo1/L，乙酸含量32.0 mmo1/L，乳酸菌数达到109CFU/g，大肠杆菌未检出。

2 液态发酵饲料品质及其影响因素

优质的液体发酵饲料pH应低于4.5，乳酸菌活菌数高于109CFU/mL，乳酸含量高于150 mmo1/ L，乙酸和乙醇浓度分别低于40 mmo1/ L和 0.8 mmo1/ L［4］。此外，Brooks［10］研究表明，液态发酵饲料的乳酸浓度应高于100 mmo1/ L，从而减少肠道病原菌数量，提高小猪采食量，日增重和饲料效率。

影响发酵液体饲料品质的因素主要包括发酵微生物和发酵工艺［11］。在发酵微生物方面，植物乳杆菌和戊糖片球菌是常见的发酵用乳酸菌种。此外，无论是天然乳酸菌还是接种乳酸菌，活菌数决定了乳酸产生的速度和产量。乳酸生成地越快，pH降低越快，抑制致病性菌增殖越快。在发酵工艺方面，发酵温度可影响液态发酵饲料品质。Jensen等［12］研究表明，发酵温度为20 ℃，即可保证液态发酵正常进行，且大肠杆菌菌数不会超过103CFU/g，进一步提高发酵温度不会显著改善液态发酵饲料的品质。然而，Bea1等［13］研究表明，与20 ℃的发酵温度相比，发酵温度为30 ℃时，液态发酵饲料中鼠伤寒沙门氏菌的增殖更快被抑制。30 ℃的发酵温度更利于乳酸产生，使pH迅速下降至4.5以下。此外，饲料原料与水的比例应控制在1∶1.5～1∶4范围内，而猪用液态发酵饲料中饲料原料与水的常用比例为1∶2或1∶3［14］。

3 液态发酵饲料对猪胃肠道pH的影响

胃酸形成的天然屏障可抑制或杀死肠道病原菌，然而断奶阶段仔猪胃酸分泌量低［15］，易受肠道病原菌的侵袭。液态发酵饲料可降低胃液pH，从而降低仔猪腹泻发病率。Canibe and Jensen［16］研究表明，饲喂液态发酵饲料组猪只，其胃内pH为4.0，显著低于饲喂干饲料组猪只。Radecki等［17］研究表明，液态发酵饲料可使胃液pH降低，提高胃蛋白水解能力。然而，与饲喂干饲料仔猪相比，饲喂液态发酵饲料的仔猪，小肠内pH更高［18］，这可能由于液态发酵饲料的pH较低，且乳酸含量高，刺激胰液大量分泌所致。

4 液态发酵饲料对猪肠道菌群的影响

液态发酵饲料可调节猪肠道菌群平衡，尤其是提高胃和小肠内乳酸菌菌数。断奶阶段仔猪饲喂液态发酵饲料，可使肠道内乳酸菌比例高于大肠杆菌，而饲喂干饲料的仔猪则相反［19］。此外，肠道中酵母菌数量显著增加，酵母菌可将肠道病原菌黏附于自身表面，阻止其黏附于肠道上皮细胞。与饲喂干饲料的母猪相比，饲喂液态发酵饲料的母猪，其仔猪粪便中大肠杆菌菌数更低，乳酸菌菌数更高［20］。

5 液态发酵饲料对猪生长性能的影响

优质的液态发酵饲料，乳酸菌为优势菌群，乳酸含量高，具有芳香味，适口性好，不仅能够刺激猪只采食，还能提高猪日增重和饲料效率。Ki1 and Stein［21］研究表明，液态发酵饲料改善了乳猪、断奶仔猪和育肥猪生长性能，可替代抗生素作为一种饲用生长促进剂。与其他饲料相比，液态发酵饲料可提高断奶仔猪和育肥猪增重（22.3%和4.4%）、饲料效率（10.9%和6.9）［12］。此外，妊娠母猪饲喂液态发酵饲料，即能形成饱腹感，又能维持胃容积，利于分娩后迅速提高采食量。哺乳母猪饲喂液态发酵饲料，可增加其泌乳量［22］。

在改善消化功能方面，液态发酵饲料含有多种消化酶，可以改善猪只消化功能，促进营养物质吸收。液态发酵饲料中的有机酸可降低猪胃液pH，促进胃蛋白酶原转化为胃蛋白酶，减缓胃排空速率，促进蛋白质消化与吸收。Hong等［23］报道了，饲料原料经30～35 ℃液态发酵72 h，可提高育肥猪回肠对粗蛋白、粗纤维和中性洗涤纤维消化率，粗蛋白肠道总消化率。Lyberg等［24］研究表明，与干饲料相比，液态发酵饲料可显著改善回肠对有机质、氮和钙消化。另外，液态发酵饲料可显著提高小肠绒毛高度、绒毛高度与隐窝深度比率，从而提高消化功能。

液态发酵还可清除饲料原料中的多种抗营养因子，Chiang等［25］研究表明，以菜籽粕为基础的猪日粮，经液态发酵1 d，异硫氰酸酯减少了17%，发酵3 d，减少了68%。另外，豆粕发酵96 h后，α-半乳糖苷、肌醇六磷酸酯、胰蛋白酶抑制剂，单宁酸和皂苷浓度均有所降低［26］。

6 展望

发酵菌种是液体发酵饲料的核心和关键，直接影响发酵饲料品质和饲喂效果。如乳酸菌含量低或存在不适于发酵的乳酸菌，导致无法抑制肠道病原菌的增殖。酵母菌过度发酵导致发酵饲料适口性和畜禽采食量的降低。研究饲料原料中天然菌群是否适合液态发酵，或在发酵饲料中添加哪些外源益生菌种可促进液态发酵，是决定液态发酵饲料品质的关键。

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。然而，国内的液体发酵饲料生产技术尚处于探索的阶段，应用局限于猪饲养。在优良菌种选育、发酵工艺优化、产业化生产设备研发等方面有待于深入研究［27］。国内外已开始对饲用抗生素的使用进行了限制，人们对食品安全问题愈发关注，研发高品质的液态发酵饲料替代饲用抗生素，具有推广可行性。随着生物饲料发酵技术研究的不断深入，液态发酵饲料生产设备和投料系统的推广与普及，以及食品加工业副产品的广泛利用，液态发酵饲料开发与市场应用前景广阔。

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2016-09-25）

黑龙江省应用技术研究与开发计划项目，项目任务书编号：GC13B406。

黑龙江省应用技术研究与开发计划项目，项目任务书编号：GC13B404。

刘宇（1982-），男，吉林扶余人，硕士，研究方向：兽医微生态研究。

*通讯作者：史同瑞（1965-），男，山东泰安人，研究员，研究方向：家畜微生态研究。朱战波（1969-），男，黑龙江大庆人，教授，研究方向：动物传染病诊断与防治。