秸秆饲料发酵添加剂研究概况

王秀飞　刘海燕　王彦靖　杨大海　刘鹏

摘要：本文介绍了秸秆饲料发酵剂和中药饲料添加剂的研究现状，提出秸秆饲料发酵剂与中药添加剂存在的一些问题，并展望了饲料添加剂的应用前景。

关键词：秸秆饲料；发酵；中草药添加剂

中图分类号： S816.6；TQ920 文獻标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.20.058

秸秆饲料发酵研究对是微生物及饲料添加剂处理秸秆青（黄）贮和微贮的研究。农作物秸秆是具有巨大潜力而未被充分开发利用的资源，将其发酵用做饲粮，对畜牧业具有积极的意义。利用微生物处理秸秆可以提高秸秆的营养价值，减少对环境造成污染。半个多世纪以来，相关部门进行了不断地探索，取得了相当进展，但能在生产实践中应用的微生物处理技术很少，而微生物处理秸秆关键就是添加剂的处理和研究。应用添加剂的主要目的是保证乳酸菌繁殖条件，从而促进秸秆青（黄）发酵过程良好，完善青（黄）贮品质。此外，添加剂还被用来减少发酵损失和提高有氧稳定性。

理想的青（黄）贮添加剂，必须增加干物质（养分）的保存量，提高动物的生产性能（乳，增重，体况，繁殖），或减少贮存和取料时的发热和霉变。目前，国内外的研究主要集中在发酵促进型添加剂（包括添加乳酸菌、纤维素酶以及菌酶协同处理）。

1 秸秆饲料发酵剂与中草药添加剂研究现状

1.1 发酵促进型添加剂研究现状

发酵促进剂主要是促进乳酸菌的发酵，达到保鲜贮藏的目的，主要包括乳酸菌制剂、酶制剂和糖制剂。目前常用的优良乳酸菌制剂有植物乳杆菌、肠道球菌、戊糖片球菌等。秸秆发酵中起初大多是单菌接种，例如接种同型发酵乳杆菌Lactobacillus.plantarum[1-2]或L.casei[3]，异型发酵乳杆菌如L.buchneri或L.bre-vis[1-3]，或者将两者简单结合[2]。单纯接种L.plantarum虽然可使发酵饲料最终pH值降低，乳酸含量提高，但对改善其有氧稳定性效果不明显；而单纯接种L.buchneri或L.brevis虽提高了有氧稳定性，抑制了有氧条件下的有机质损失，但乳酸含量较低，缺乏营养；将2种菌混合发酵，在一定程度上可以保证营养，提高有氧稳定性[2]。若在玉米秸秆黄贮过程中接种乳酸菌可使秸秆的纤维含量由35.3%降低到25.3%，并增加可溶性碳水化合物含量；若同时使用酵母菌，可使粗蛋白质含量提高10%[4]。酶制剂添加剂主要是多种细胞壁分解酶，如淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶等。孙娟娟等[5]研究结果表明，纤维素酶能够分解细胞壁，使细胞内容物流出，增加青贮饲料中乳酸发酵所需可溶性糖；王安等[6]的研究结果表明，添加纤维素酶后，青贮饲料的NDF和ADF含量降低，Selmer-olsen[7]在牧草和红三叶混合青贮中添加纤维素酶，青贮饲料pH降低，乳酸和水溶性碳水化合物含量增加；吕建敏等[8]实验表明，纤维素酶可将青贮原料细胞壁中的结构性多糖降解为单糖，为乳酸菌发酵提供充足的底物，使pH值迅速降低，抑制有害微生物发酵，从而更好地保存青贮料；杨永明等发现，温度可显著加强外源纤维复合酶对黄贮玉米秸秆纤维物质的降解效果，40℃时的降解效果优于20℃，加大酶量时纤维物质的降解效果好[9]。向青贮原料中混合添加菌制剂和酶制剂对降解植物细胞壁成分有显著作，同时还可以降低氨态氮和有害微生物的含量，使青贮饲料的发酵品质得到了明显的改善[10]；韩继福[11]等发现，纤维素酶和复合乳酸菌对玉米秸秆pH值、组成成分、瘤胃降解无显著影，但可以提高乳酸含量；固体调制剂（复合乳酸菌+酶制剂）和液体调制剂（益生菌）显著提高了玉米秸秆快速降解的DM、NDF成分；陈合等利用菌酶共同降解处理玉米秸秆，结果表明：木质素、纤维素、半纤维素的降解率分别达到67.0%、60.4%、33.0%，秸秆还原糖含量达0.507%[12]。采用多孔聚酯材料固定里氏木霉菌丝细胞，将固定化细胞在生长限制条件下重复分批培养，使纤维酶的合成与玉米秸秆纤维原料的酶解糖化耦合在一个反应器中同时进行，在30℃、初始pH值4.8、摇瓶转速150r/min的条件下，连续重复进行12次分批培养试验。每批玉米秸秆用量为60g/L，培养周期4.5，共54d。培养液中含滤纸酶活力平均0.70IU/m，还原糖26.41g/L，糖化率达到理论值的89.11。这种菌酶共降解工艺发挥了酶、菌的相互作用，为玉米秸秆的生物利用提供了一种新途径。总体看，单独加入酶或菌都对秸秆的纤维素降解转化有较好的效果，但效果不理想，意义也不大。用酶和菌共同处理秸秆，利用酶和菌的协同作用，可有效地提高秸秆的利用价值，能够取得更好的饲喂效果。

1.2中草药饲料添加剂研究现状

中草药添加剂是具有中国特色的绿色添加剂，它以传统的中医药学理论作为依据，辅以动物生理和动物营养等科学理论技术，通过一定的加工工艺而制成的饲料添加剂[13]。中草药作为饲料添加剂具有营养性和药物性的作用，其本质就是利用微生物在生长代谢过程中所产生的酶，对外源性中草药底物进行结构的修饰和转化[14]。中草药通过微生物的发酵作用之后，中草药细胞壁被破使有效物质溶出，从而提高了有效活性物质的浓度[15]，原有不能被直接利用的有效活性大分子物质被分解成相对分子量较小的物质，并且中草药自身的有效成分和活性物质都能够得到最大限度的提取；发酵后的药物容易被动物体收快，较完整，最大程度提高药效，并降低药的使用量。例如，大豆异黄酮主要以9种异黄酮糖苷和3种相应的配糖体组成，经过肠道微生物的作用，大部分糖苷被脱离并释放出游离式的二羟基异黄酮和三羟基异黄酮，这两种异黄酮可以被机体有效的吸收[16]。另外，微生物利用生物转化体系的分解作用，可以将中草药中的有毒物质进行分解或者进行结构修饰转化为新的成分，从而在一定程度上降低了药物的毒副作用[17]。韩春杨等[18]采用HPLC来检测由黄芪、党参、茯、山楂、麦芽和白术组成中药制剂在经微生物发酵前后主要成分的变化情况，并通过动物试验（饲喂肉鸡）验证效果。其试验结果表明，该复合制剂经过微生物发酵后，有些成分的含量增加了1～4倍，且主要成分也发生了改变；中草药发酵制剂组肉鸡的新城疫抗体效价、免疫器官指数、血液中RBC均显著高于未发酵制剂组，同时明显提高了饲料利用率。由此可见，微生物具有较强的生物转化能力，可将中草药中含有的毒性成分转化成其他物质或降低，使毒性中草药的用药量控制在安全范围内，而不影响其疗效。刘鹏等通过加入中草药饲料添加剂（特色菊芋）的饲料饲喂生猪的试验，母猪产仔率和仔猪成活率提高5%～10%，日增重提高10%，缩短出栏时间5天左右，检测鲜味氨基酸、脂肪酸均比对照提高显著。袁政委[19]等研究发现，由当归、山楂、丹参、黄芪、马齿苋、等11味中草药组成的添加剂，可以改善獭兔肉中脂肪酸、氨基酸含量，提高肌肉营养价值和肉质的风味。endprint

事实证明，经过微生物发酵的中草药，可以显著提升有效成分的含量，调节畜禽胃肠道的菌群结构，抑制有害菌的生长，促进有益菌的增殖。同时明显的提高了饲料利用率。中草药添加剂作为一种可能替代抗生素的健康饲料、绿色饲料添加剂，中草药已在生产实践中表现出极大的优势。中草药饲料添加剂的开发利用，會有效提高我国畜牧业生产水平及产品质量，保障畜产品质量安全。将有效解决药物残留问题，为生产健康、绿色、有机的高端畜产品提供强力保障，必将推动整个畜牧业的健康发展。因此，中草药是较为适合的饲料添加剂。

2 秸秆饲料发酵剂与中草药添加剂存在问题

国内外学者对秸秆饲料化利用研究主要是在改善秸秆的适口性，提高消化率，增加其营养价值等方面进行了大量深入的研究和生产实践，并取得了很大的进展。酶制剂是近年来研究较多的一种黄（青）贮填加剂，主要是纤维素酶，其他还有半纤维素酶，β-葡聚糖酶，植酸酶，果胶酸酶等。目前，所用的生物技术如酶解法与微生物发酵法等仍为初级阶段，处于实验室研究阶段，很少进行成果转化，更未走上产业化的道路。无论是酶菌发酵剂研制开发，还是中草药添加剂用于秸秆饲料，虽然研究的不少，时间也较长；实验室研究成果较多，能够应用到实际的不多，大都处研究发展初级阶段。有些研究可重复性及可操作性不强，还需要大量试验去验证完善，存在很多需要解决问题，但总的发展趋势是好的，是向前发展的。未来秸秆发酵饲料的发展趋势主要是由原来青贮、黄贮向秸秆包膜微贮及颗粒化全价料方向发展，发酵添加剂的应用也由最初多采用单菌种、单酶制剂发酵，向多菌种与多酶制剂混合发酵，效率更高方向发酵，并且由原来的只提高适口性和利用率，向既提高适口性和利用率，又增强畜禽抗病免疫力及产子率、改善产品品质等方面深入。饲料添加剂也由原先在饲料里添加抗生素转为添加中草药添加剂等原生态、健康的添加剂为主要方向。

总体看，单独加入酶或菌都对秸秆的纤维素降解转化有较好的效果，能够有效地提高秸秆的利用价值，只是处理秸秆的效果都不太理想，作用与意义不大。虽然中草药饲料添加剂的应用越来越广泛，但加工工艺粗糙、添加剂量大，缺乏质量安全检测标准，造成了中草药市场和配方市场的混乱。酶和菌共同处理秸秆，利用酶和菌的相互作用以及中药的独特添加，相信能够取得更好的效果。

3 结语

系统集成秸秆饲料添加剂的制做要系统化和集成化。从原料的种植→管理→采收→粗加工→精加工→提取物→配方混合→成品，实现基地化、农场化、产业化。随着中草药成本攀升和资源匮乏等条件的改变，制约了中药饲料添加剂的使用和推广。建立相关的中草药生产和中草药饲料添加剂加工基地，具有重要的经济意义和社会效益。

生产、饲用安全标准安全化、标准化是秸秆饲料添加剂市场化的前提和重要保证。中草药含有一定的毒性，通过各种饲喂试验及检测部门化验检测优化出行业中草药添加剂统一的质量安全标准，以便于饲料的工业化生产。

参考文献

[1]DannerH，HolzerM，MayrhuberE，et a.l Acetic acid increases sta-bility of silage underaerobic conditions[J].ApplEnvironMicrob-io，l 2003，69（01）：562-567.

[2]Filya I.TheeffectofLactobacillusbuchneriandLactobacillusplanta

-rumon the fermentation，aerobic stability，and ruminal degradabilityof low drymatter corn and sorghum silages[J].JDairy Sc，i 2003，86（11）：3575-3581.

[3]NishinoN，WadaH，YoshidaM，eta.lMicrobial counts，fermentationproducts， and aerobic stability ofwhole crop corn and a totalmixedration ensiled with and without inoculation ofLactobacillus caseiorLactobacillus buchneri[J].JDairy Sc，i2004，87（08）：2563-2570.

[4]王富生，马俊孝，任红卫，等.微生物青贮剂在玉米秸秆黄贮中的作用[J].山东大学学报：理学版，2004，39（02）：112-115.

[5]孙娟娟，玉柱，薛艳林，等.添加剂对羊草青贮发酵品质和体外消化率的影响[J].草地学报，2007，15（03），238-242.

[6]王安，张淑芳.纤维素复合酶作为青贮饲料添加剂的研究[J].东北农业大学学报.1997，28（04）：358-363.

[7]Selmer-olsen.Enzymes as silage additives for grass-clover mixtures[J].Grass Forage Sci"1994，49：305-315.

[8]吕建敏，陈民利，胡伟莲.添加酶制剂对青贮玉米秸发酵品质和营养价值的影响[J].中国畜牧杂志，2005，41（07）：18-20.

[9]杨永明，卢德勋，任晓萍，等.纤维复合酶对黄贮玉米秸秆纤维物质降解效果的影响[J].畜牧与兽医，2007，39（02）：31-33.

[10]兴丽.乳酸菌和纤维素酶对全株玉米青贮发酵品质和微生物菌落的影响[J].中国农业大学学报，2004，9（05）：38-41.

[11]韩继福，王建兵，高宏伟.应用微生物接种剂和酶制剂调制玉米秸的研究[J].安徽农业大学学报，2002，29（02）：173-177.

[12]陈合，张强.菌酶共降解玉米秸秆的工艺研究[J].农业工程学报，2008，24（03）：270-273.

[13]王玉庆，王自良，张海棠，等.提高蛋鸡生产性能的中草药饲料添加剂及其应用[J].河南职技师院学报，1998（03）：39-44.

[14]曾庆文，曹军.中药发酵的研究进展团[J].齐齐哈尔医学院学报，2005（05）：545-548.

[15]陆欣媛，刘松梅，郑春英，等.中药发酵研究概况[J].黑龙江医药，2006，19（06）：469-470.

[16]Coward-L.Chemical modification of isoflavones in soyfoods during cooking and processing [J].Am JClinNutr，1998，68（06）：1486S.

[17]黄玉德，施安辉.微生物强化脱毒棉籽饼的研究与应用[J].饲料工业，199，（03）：22-23.

[18]韩春杨，刘翠艳，牛钟相.中药制剂发酵前后成分的变化及对肉鸡部分免疫指标和生长的影响[J].畜牧兽医学报，2005，36

（11）：1223-1227.

[19]袁政委，蒲万霞.中草药饲料添加剂对獭兔肉品质的影响[J].安徽农业科学，2009，37（10）：4517-4519，4535.

作者简介：王秀飞，本科学历，副研究员，研究方向：能源作物开发及生物质资源化利用。

通讯作者：刘鹏，硕士，研究员，研究方向：能源作物开发及生物质资源化利用。endprint