固态发酵饲料在畜禽生产中的研究进展

2019-02-14张正敏曹洪战芦春莲施文颖

饲料博览 2019年1期

张正敏，曹洪战，芦春莲，李尚，施文颖

（河北农业大学动物科技学院，河北保定 071001）

改革开放以来，人民生活水平日益提高，对畜产品的需求量增大，推进我国畜牧业发展。我国饲料配方主要以玉米-豆粕日粮为主，但我国大豆、玉米产量不能满足我国的畜牧业发展，多数大豆、玉米是靠美国进口，而我国饲料原料没有得到很好的应用。因此，解决饲料需求量的不足，开发新的饲料资源成为畜牧业进一步发展的首要前提。固态发酵饲料技术具有提高饲料利用率、改善肠道健康等特点，是开发饲料资源的一种方法，有较好的应用前景。

1 固态发酵的定义和作用机理

发酵有两种形式：固态发酵和液态发酵。液态发酵是用自然发酵基料或特定益生菌接种发酵基料与水1.0∶1.5～1∶4均匀混合发酵[1]。固态发酵是指用不溶性原料作为碳源及能源，或作为发酵的固体支持物，发酵物呈固体，含水量虽然多，但是没有流动的液体物混合发酵[2]。

两种发酵方法都是通过发酵使原料产生一些消化酶（如植酸酶、果胶酶、和纤维素酶等），使多糖类、脂肪和蛋白质类等大分子物质经过微生物发酵代谢为小分子物质，或饲料原料中的抗营养物质经过发酵分解转化使动物机体更容易消化吸收[3-4]。另外，固态发酵工艺指标需要选择适宜的发酵菌种、发酵原料、含水量、湿度、氧气、温度和发酵时间[5]。固态发酵与液态发酵相比优点是发酵原料要求不高，来源广，一般为农副产品或工农业残渣，价格低廉。发酵含水量低，可降低有害菌的生长。对发酵的无菌环境要求相对不高，对环境污染小，生产过程中产生的废气废水少，投资低，产量高[6-8]。

2 固态发酵饲料在畜禽上的应用

非发酵饲料在动物采食后，饲料在肠道中发酵，促使大肠再次消化吸收，而有些不能经机体自身肠道菌群消化的大分子物质就会排出体外，造成饲料浪费。固态发酵饲料可以优先分解饲料中大分子物质，采食后可以更好的被机体吸收，提高饲料利用率，还可以改善动物肠道菌群，增加有益菌，降低腹泻率。近几年，固态发酵饲料应用在畜禽上的研究增多，有不同菌群的发酵饲料和不同原料的发酵饲料，试验研究也发现发酵饲料比饲料发酵前更优质，这也是饲料行业发展发酵饲料的前进动力。

2.1 固态发酵饲料对猪的影响

固态发酵可以提高生长猪的生长性能、提高养分消化率、降低抗营养因子含量、刺激后肠发酵、改善肠道发育和肉品质。刘世操等研究发现，用杏鲍菇菌糠替代麸皮，10%的替代提高了日采食量和日增重且差异显著，与对照组相比耗料增重比差异不显著[8]。马广等研究在基础日粮和糖蜜基础上额外添加复合菌液，45～65 kg、65～100 kg阶段和总阶段8～100 kg平均日采食量、平均日增重和料重比差异显著[9]。邓卉等研究发现，固态发酵菜籽粕对生长猪的生长性能上增加平均日增重和平均日采食量，料肉比无显著差异；血清超氧化物歧化酶（SOD）活性和总抗氧化能力（T-AOC）含量显著高于对照组（P＜0.05），丙二醛（MDA）含量显著低于对照组，抗氧化能力增强[10]。发酵菜籽饼与未发酵菜籽饼相比，其抗营养因子含量较低，蛋白质、小肽和游离氧基酸含量较高。Wang等用发酵后的豆粕替代豆粕，发现可以提高平均日增重和日采食量，饲粮仔猪营养物质消化率和血浆尿素氮浓度无明显差异[11]。杨文凯用混菌固态发酵糠麸类饲料替代20%的基础日粮，与未发酵的糠麸类饲料在生长猪上的应用相比，分别提高粗脂肪（EE）、粗纤维（CF）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）及能量的表观消化率且差异显著（P＜0.05）。Nguyen等用3种纤维来源木薯叶粉（CL），木薯根残渣（CR）和豆腐副产物（TF）与对照处理相比，TF组使粪便VFA增加33%（P=0.07），表明刺激后肠发酵，CR和CL处理未能增强体内后肠发酵，但氨气排放没有减轻[12]。Ahmed等研究发现，饲喂固态饲料后提高了肌内脂肪含量，而肌内脂肪是鉴定猪肉品质的重要指标之一，还可提高n-3不饱和脂肪酸含量，抗氧化性增强，这些都影响猪肉品质，改善猪肉风味[13]。饲喂猪固态发酵饲料比不发酵饲料的表观消化率高，氨基酸吸收加强，促进后肠发酵，提高蛋白质吸收，增加肌内脂肪含量，改善肉品质。

2.2 固态发酵饲料对家禽的影响

大量研究发现，用固态发酵饲料饲喂家禽可以提高日饲料转化率和日增重，降低鸡肉中丙二醛和胆固醇含量，提高抗氧化性能，增加不饱和脂肪酸（PUFA），而这些结果可能对禽肉消费者具有吸引力，因为高PUFA和低SFA对人类健康有积极的益处，主要是预防心血管疾病。Ashayerizadeh等研究饲喂发酵菜籽粕（FRSM）日粮的肉鸡血清甘油三酯和极低密度脂蛋白胆固醇浓度（P＜0.05）和回肠中大肠菌群（P＜0.05）均低于其他[14]。饲喂FRSM的日粮的肉鸡比菜籽粕（RSM）的日粮具有更高的增重（WG）和更好的饲料转化率（FCR），饲喂含有FRSM的日粮的肉鸡在大腿肌肉中的胆固醇和丙二醛浓度较低，但与其他试验组相比，乳腺和大腿肌肉的总超氧化物歧化酶活性和总抗氧化能力更高。在大腿肌肉中，FRSM饮食降低了总饱和脂肪酸含量并增加了总多不饱和脂肪酸含量。丙二醛代表脂肪氧合酶催化不饱和脂肪过氧化反应过程中产生的活性醛类，丙二醛降低，抗氧化能力增强。肌肉中过氧化物清除酶活性能够降低总PUFA氧化。总之，用FRSM代替豆粕（SBM）改善了肉鸡的生长性能以及抗氧化能力和肉质，并且可以用作肉鸡日粮中SBM的合适替代蛋白质来源。Alshelmani等用饲喂肉鸡棕榈仁饼发酵（FPKC）与对照组相比，喂食FPKC 15%的一组鸡肠道微生物区系得到改善[15]。这些结果与Zulkifli等报道的用25%PKC喂养的肉鸡回肠和盲肠的实验室计数显著增加不一致，可能是可溶性膳食纤维可增加回肠和回肠后微生物发酵[16]。孙喆等研究用发酵24、36 h的酿酒酵母培养物饲喂肉鸡，显著提高平均日增重，显著降低料重比[17]。饲喂家禽固态发酵饲料降低料重比，改善大肠菌群，提高不饱和脂肪酸，改善鸡肉品质，提高经济效益。

2.3 固态发酵饲料对反刍动物的影响

牧草作为反刍动物饲料的基础，营养价值相对较低，食用量大，水分含量高，一般认为经济上不值得长途循环，青贮饲料便于存放，可提高适口性。青贮饲料是固态发酵的前身，而反刍动物上应用青贮饲料较早，青贮饲料主要是能够刺激反刍动物的咀嚼和反刍，改善瘤胃环境和瘤胃微生物发酵，提高免疫机能。研究表明，膨化秸秆生物发酵饲料对辽育白牛的血液生化指标无显著影响，有提高血液中免疫球蛋白IgG、IgM、IgA含量的作用，HL处理的产奶量降低（分别为-3.0和-2.9 kg·d-1），试验组中分解纤维素的厚壁菌门、纤维杆菌门、瘤胃菌科、颤杆菌克、产琥珀酸菌属、纤维杆菌属相对丰度较对照组提高，但差异不显著，而这些菌都是优势菌，这表明饲喂膨化秸秆生物饲料可以较好地提高胃肠道菌群的丰富性，会增加一系列功能菌的数量，有利于消化能力的提高[18]。Thomson等用日粮的饲料部分由玉米和苜蓿青贮饲料组成，比例（DM基础）为25∶75[高苜蓿（HL）]或75∶25[低苜蓿（LL）]，HL饮食具有降低DM和有机物质（OM）的消化率（分别为-3%和-4%），并且还可降低摄入N转化为乳N（-4%）的效率[19]。Basso等用饲喂低玉米青贮-精饲料（LC）与高玉米-精饲料（HC）饲喂羔羊，与LC饮食相比，HC饮食具有较低（P≤0.016）的DM，有机物和CP的表观消化率[20]。此外，还有大量研究表明，固态发酵可提高反刍动物肉质，改善肉的风味和嫩度，提高乳品质，降低饲料成本，提高经济效益。