微生物发酵饲料在反刍动物生产中的研究进展

张转弟，张巧娥，王庆，李月，李云鹤

（宁夏大学农学院，宁夏银川 750021）

近年来，动物性食品安全问题引起了广泛关注，多数国家和地区已经禁止饲料中使用抗生素。农业农村部第194 号公告明确指出，自2020 年7月1 日起全面禁止在饲料中添加促生长类抗生素。然而由抗生素禁用引起的饲料价格上涨及动物的健康问题有待解决。目前关于微生物发酵饲料对畜禽健康、生产性能和肉质等方面的影响做了大量研究（Xie等，2017）。微生物发酵饲料已经在许多国家广泛使用，其优势日渐突出，对于养殖业的健康发展具有举足轻重的作用。本文简要介绍微生物发酵饲料的概念、作用机理和常用菌种等，重点讨论其在反刍动物生产中的应用研究进展，旨在为微生物发酵饲料的开发、应用和推广提供理论参考。

1 微生物发酵饲料概述

1.1 概念 微生物发酵饲料是指将一些营养价值较低，价格低廉，适口性较差的农业和工业副产物，如农作物秸秆、棉籽粕、菜籽粕、麦麸、酒糟和马铃薯渣等作为底物，在人为控制条件下，通过微生物发酵将部分纤维素、蛋白质和脂肪等大分子营养物质降解成易吸收的糖类和可溶性小肽及有机酸等小分子物质，形成适口性好、营养丰富和有益微生物数量较多的一类生物饲料（Joris等，2016）。通过此技术可以扩大饲料来源，缓解我国饲料原料短缺的现状。

1.2 微生物发酵的分类及常用菌种 微生物发酵饲料按照工艺可分为固体发酵、液体发酵和复合发酵；按照发酵微生物的好氧型，可分为好氧发酵、厌氧发酵及兼性厌氧发酵；按照发酵的菌种类可分为混菌发酵及单一菌发酵。

菌种的合理选择与搭配能够提高发酵的效率，是发酵成功的关键。目前，微生物发酵常用菌种是芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌。芽孢杆菌能产生大量的酶（淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶）和较多的小分子肽和氨基酸，能够提高饲料的抗氧化能力（Wu等，2014），促进酸性洗涤纤维的降解（Chi 和Cho，2015）。酵母菌和乳酸菌本身就是优质的菌体蛋白。酵母含有大量的蛋白质和B 族维生素（Kriss等，2018）。研究表明，酵母可预防动物疾病，调节代谢平衡，提高饲料利用率（Shurson，2018）。乳酸菌能够降低胰蛋白酶抑制因子的活性，降低饲料中的抗营养因子含量（Dzialo等，2017）。霉菌产蛋白酶能力极强，可以促进小分子肽和氨基酸的生成。

2 微生物发酵饲料的作用

经过微生物发酵后，抗营养因子含量极显著下降（Runni Mukherjee等，2016；Nicole等，2012），粗蛋白质含量显著增加，粗脂肪和粗纤维含量显著下降，饲料营养价值得到提升（Chen等，2017；Sun等，2013）。微生物发酵饲料富含益生菌、功能性寡聚糖、活性小肽、抗菌肽和多种活性代谢产物等，可减少畜禽代谢过程中产生的有害物质，降低畜禽养殖对环境带来的危害，改善饲养环境。

2.1 提高饲料原料的营养价值 微生物发酵可以提高饲料的营养价值。徐高骁等（2015）研究表明，木薯渣经发酵优化条件处理后，粗蛋白质水平最高可以提高67.63%。Kpako 等（2016）发酵木薯皮渣发现，粗蛋白质含量显著提高18.9%。Ranjitkar 等（2012）研究发现，微生物发酵能够提高玉米籽中有机酸的含量，其中乳酸菌数量增加，使饲料pH 从5.5 降低至4.2，导致一些致病菌如大肠杆菌、霉菌的数量下降，提高了饲料的安全性。

2.2 降低或消除饲料原料中的抗营养因子和有害物质 研究表明，发酵过程中微生物可以降解饲料中的抗营养因子，提高饲料的营养价值和转化效率。Yang 等（2018）研究发现，通过微生物发酵霉变的玉米和玉米面，可以减少玉米赤霉烯酮的含量，抑制饲料中霉菌的生长，提升饲料品质。Deng 等（2012）研究表明，发酵可以将棉籽粕和菜籽粕等饲料中的抗营养因子和有毒物质去除85%。徐力（2016）研究表明，混菌发酵可以提高豆粕的营养价值，能很好地降解大分子蛋白、抗原蛋白及抑制脲酶活性，提高其有效营养成分（蛋白含量和活菌数）和利用率，且可产生香味。但微生物发酵饲料对于原料中抗营养因子的去除及有害物质的降解机制尚不清楚，可能与微生物的某些代谢产物有关。

2.3 减少畜禽养殖对环境的污染 微生物发酵还可显著增加饲料中乳酸和乙酸含量，pH 降至4.0 以下，从而抑制沙门氏菌等有害菌的增殖（René等，2001），增加畜禽肠道中有益菌的定植，保持肠道菌群平衡，保证畜禽机体健康。研究表明，饲喂微生物发酵饲料可以减少畜禽代谢过程产生的有害物质，降低畜禽养殖对环境带来的危害，改善饲养环境。Ahmed 等（2014）研究发现，通过肉鸡饲粮中添加发酵海藻显著减少了粪便中氨态氮的排放量，改善了鸡舍环境质量。陈国营等（2016）研究指出，饲喂发酵豆粕可以降低鸡舍内氨气和硫化氢的浓度。Sheng 等（2012）研究表明，饲喂母猪发酵饲料可改变铜、锌等重金属的化学形态，减少猪粪的臭味。

3 微生物发酵饲料在反刍动物中的应用

3.1 微生物发酵饲料对反刍动物生产性能的影响 生产性能是畜牧业生产中的重要指标，可反映畜禽的生长状况。叶以哲等（2021）给湖羊饲喂精料补充料＋发酵花生秸秆的试验结果表明，相比花生秸秆组，微生物发酵花生秸秆组湖羊的采食量提高了65.13%，这与王小平（2020）使用复合菌剂发酵玉米青贮饲喂滩羊在采食量上的研究结果一致。可能是由于经过微生物发酵，生成醇类等物质，使微生物发酵饲料具有特殊的香味改善了适口性，从而提高了饲料的采食量（杨梦婷等，2019）。邱玉朗等（2019）研究发现，相比对照组，饲喂秸秆与玉米浆混合微生物发酵饲料，肉羊的平均日增重提高7.91%，料重比降低28.61%。王晓飞（2020）给杜寒杂交肉羊饲喂膨化秸秆微生物发酵饲料后，极显著提高了羔羊的日增重。究其原因可能是由于饲喂微生物发酵饲料可以提高粗蛋白质、粗脂肪和中性洗涤纤维的表观消化率，进而提高日增重（王小平等，2020）。微生物发酵饲料对于奶牛和肉牛育肥效果和肉羊一致。俞文靓等（2019）研究表明，饲喂以玉米皮为主要的微生物发酵饲料可提高奶公牛的平均日增重，降低料重比，提高饲料利用效率。Suryanto 等（2019）研究表明，给肉牛饲喂发酵可可豆壳可显著提高胴体率、眼肌面积和肉牛肉骨比等生产性能。综上所述，微生物发酵饲料可以提高反刍动物的生产性能。

3.2 微生物发酵饲料对反刍动物免疫性能的影响 陈柯等（2015）研究表明，微生物发酵玉米秸秆可以提高山羊血清中IgG 和IgM 的含量，增加血清总抗氧化能力（T-AOC）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和过氧化氢酶（CAT）酶活，提高山羊的免疫力和抗氧化性能。崔莹等（2018）的试验结果表明，添加复合菌培养物可显著提高肉羊的IgG、IgM、IL-6 含量及GSH-Px 活性，提高肉羊的免疫功能。姜鑫等（2019）的研究表明，日粮中添加发酵玉米蛋白粉，可显著提高血浆TP、CAT、总超氧化物歧化酶（T-SOD）、T-AOC、IgA 和IgG 含量，提高犊牛抗氧化和免疫能力。余淼等（2019）用添加玉米黄浆液、喷浆玉米纤维和酱糟等食品工业废弃物为主要原料的微生物发酵饲料饲喂西杂牛，提高了血液中总蛋白、白蛋白、IgA、IgG 和IgM含量，降低了丙二醛浓度、谷草转氨酶以及谷丙转氨酶活性，提高总抗氧化能力，增强超氧化物歧化酶活性，进而改善肉牛的抗病能力。可能的原因是饲料经发酵后产生的多糖类物质，能促进免疫细胞产生多种免疫因子，促进免疫细胞增殖活性，提高机体免疫力。

3.3 微生物发酵饲料对反刍动物肉品质的影响动物肉品质一般由肉色、熟肉率、剪切力和肌间脂肪等指标来评定。肉色是肉眼可见的评价指标。彭忠利等（2013）研究表明，以玉米黄浆液、喷浆玉米纤维、酱糟和木薯渣等食品工业废弃物为主要原料发酵的微生物饲料，有改善牛肉肉色的趋势，该结果和王莉梅等（2019）给小尾寒羊饲喂土豆渣发酵饲料在肉色上的研究结果一致。剪切力是评价肌肉嫩度的主要指标。剪切力越低，肌肉嫩度越好。仲伟光等（2019）给育肥羊饲喂膨化玉米秸秆发酵饲料，结果降低了羊肉的剪切力，这和王莉梅等（2019）在饲喂土豆渣有降低小尾寒羊剪切力趋势及胡宇超等（2020）在饲粮中添加100 mg/g 发酵麸皮产物多糖可降低羊肉剪切力的结果相似。表明微生物发酵饲料可以降低肌肉的剪切力，提高肉的口感。

除此之外，微生物发酵饲料可以提高肌肉中粗脂肪的含量，改变脂肪酸组成。肌内脂肪的含量可影响肌肉的嫩度，肌内脂肪含量越高剪切力越低。刘旺景等（2018）在基础日粮中添加微生物发酵饲料，提高了羊肉脂肪的氧化稳定性。Faucitano等（2011）研究表明，微生物发酵全混合日粮可以提高肌内脂肪含量。冯健等（2015）研究表明，在延边黄牛育肥后期饲粮中添加以玉米粉和糖蜜等经酵母菌发酵饲料，提高了肌肉中的粗脂肪、油酸和谷氨酸含量。Kim 等（2018）研究表明，用全混合发酵日粮饲喂肉牛可以提高肉的大理石花纹评分。微生物发酵饲料提高了肌内脂肪的含量，可能是由于发酵饲料促进了机体的代谢平衡，促进脂肪在肌肉中的沉积。综上，添加微生物发酵饲料可以增加肌肉嫩度，提高肌肉品质。

4 小结与展望

微生物发酵饲料营养丰富、价格低廉，能够降低原料中的抗营养因子，改善饲料的适口性，增加有益的代谢产物，维持肠道菌群平衡，提高免疫力、饲料的利用效率以及畜禽的生产性能和肉品质等，具有极其广阔的应用空间。微生物发酵饲料作为近年来的研究热点，其作用也逐渐得到认可。然而对于微生物发酵饲料降低抗营养因子和有毒有害物质的机制尚未明确；其次，用于发酵菌种的保存问题没有得到有效解决（Ezekiel等，2018），对混菌发酵比例有待深入研究；发酵饲料的质量评定尚未明确（余宝等，2019）；发酵速度难以控制，同时饲料的二次发酵也会带来一定的经济损失。微生物发酵饲料的整体研发和产业化水平有待提高。今后在微生物发酵饲料的开发利用过程中，需要建立专门的微生物发酵饲料研究数据库，健全品质评价体系，深入研究微生物发酵饲料的作用机理及优势，推动微生发酵饲料的可持续发展。