1、微生物发酵饲料在养猪生产中的应用余苗1，2，邓衔柏3，李贞明1，马新燕1，邓近平2，4，邹新华5，邓百川2，4，马现永1，2*（1.广东省农业科学院动物科学研究所/农业部华南动物营养与饲料重点实验室/畜禽育种国家重点实验室/广东省畜禽育种与营养研究重点实验室/广东省畜禽肉品质量安全控制与评定工程技术研究中心，广东 广州 510640；2.岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心，广东 茂名 525000；3.华南农业大学兽医学院，广东 广州 510640；4.华南农业大学动物科学学院，广东 广州 510640；5.播恩集团股份有限公司，江西 赣州 341000）摘 要：“非洲猪瘟+饲料无抗
2、”常态化大背景下，我国饲料和养猪行业面临着新的机遇和挑战。微生物发酵饲料具有提高动物饲料消化利用率、提高饲料适口性、维持肠道菌群微生态平衡、增强机体免疫功能、提高动物抗病力和生产性能等突出功能，凸显了其在动物养殖过程中替代、减少饲料抗生素使用、提高宿主免疫力和抵抗疾病发生等方面的潜在功能。结合国内外研究现状，本文着重从微生物发酵饲料的作用机理及其在生猪养殖过程中的应用现状等方面进行综述，以期在生猪产业转型升级进一步加快的步伐下，为我国微生物发酵饲料在生猪养殖过程中的进一步推广应用提供理论依据。关键词：非洲猪瘟；饲料无抗；微生物发酵饲料；养猪业；应用中图分类号：S816.6文献标识码：A文章编码
3、：1005-8567（2021）01-0001-08广东畜牧兽医科技广东畜牧兽医科技2021年（第46卷）第1期专题综述收稿日期：2020-12-30基金项目：国家自然科学基金（31902200）；广东省现代农业饲料产业创新团队项目（2019KJ115，2019KJ112）；广州市民生科技攻关计划项目（201903010083，202002020077）作者简介：余苗（1985-），女，四川广安人，博士，主要从事肠道微生物与生态健康养殖研究工作。E-mail：*通讯作者：马现永（1972-），女，研究员，硕士生导师，主要从事动物营养与饲料科学研究工作。E-mail：我国是世界上最大的猪肉生产和
4、消费国，养猪业在活跃我国国民经济、解决“三农”问题和建设社会主义新农村等方面占据非常重要的地位和作用，生猪产业的健康发展历来受到各级政府的高度关注。然而，非洲猪瘟疫情自2018年8月在我国爆发以来，迅速席卷全国各地，对整个生猪养殖业造成了巨大的经济损失，同时对养殖业的产业格局也产生了严重的影响。与此同时，农业农村部发布公告规定自2020年7月起，养殖行业务必做到饲料端“禁抗”、养殖端“减抗、限抗”、产品无抗，这无疑使得养猪场疫情的防控工作更加艰巨，进一步加快我国生猪产业转型升级的步伐。通过营养调控手段来提高饲料消化吸收利用率、增强生猪机体抗病能力、减少疾病的发生，进而达到改善猪的生产性能是应对
5、非洲猪瘟、禁抗、疾病发生等多重挑战的重要途径，对于推动我国生猪产业转型升级具有重要的意义。微生物发酵饲料具有提高动物饲料利用率和适口性、维持其肠道菌群微生态平衡、增强机体免疫功能、提高动物抗病力和生产性能等突出功能，凸显了其在动物养殖过程中饲料替代、减少抗生素使用、提高宿主免疫力和抵抗疾病发生等方面的潜在作用。本文结合国内外研究现状，着重从微生物发酵饲料的作用机理及其在生猪养殖过程中的应用现状等方面进行综述，以期在“非洲猪瘟+饲料无抗”常态化背景下，为我国微生物发酵饲料在生猪养殖过程中的进一 1专题综述微生物发酵饲料在养猪生产中的应用-余苗，等步推广应用提供理论依据。1微生物发酵饲料的定义及分
6、类关于微生物发酵饲料的定义，不同的专家有不同的看法，但总体而言是指在可控的条件下，将一定的饲料原料（单一饲料或全价配合饲料）与辅料混合后利用有益微生物制剂按照一定的发酵工艺流程进行发酵，降解被发酵原料中的部分蛋白质、多糖和脂肪酸等大分子物质转化为可溶性多肽、低分子有机酸、酶、B族维生素等小分子活性物质，进而形成活菌数量高、营养丰富且适口性好的微生物发酵饲料1。根据发酵原理、所用的微生物种类、设备工艺等设定条件的不同，微生物发酵饲料的分类也不尽相同。按发酵原理不同可分为生物工程细胞发酵、微生物菌体发酵、微生物酶发酵和微生物代谢产物发酵；按发酵所用微生物是否厌氧可分为好养发酵和厌氧发酵；按发酵产品
7、类型不同可分为发酵原料、发酵全价配合饲料和发酵浓缩饲料三种；按发酵设备的不同可分为密封式发酵饲料、敞口式发酵饲料、浅盘式发酵饲料和深层式发酵饲料四种；按发酵工艺的不同可分为固态发酵饲料、液态发酵饲料和复合发酵饲料三种2，3。2微生物发酵饲料的功能特性和潜在作用机理2.1降低或消除饲料原料中的抗营养因子和有害物质，进而促进营养成分的消化、吸收和利用有些饲料原料中存在大量宿主动物难以消化、对肠黏膜有致敏作用或抑制其体内消化酶活性的抗营养因子，通过微生物发酵或酶解作用可消除这些抗营养因子，进而提高微生物发酵饲料中营养成分的利用率。以我国畜禽动物主要的蛋白质饲料原料豆粕为例，其含有诸多抗营养因子，如胰
8、蛋白酶抑制因子、抗原球蛋白和不良寡糖等，其中胰蛋白酶抑制因子可降低宿主动物体内胰蛋白酶活性，进而导致大量的内源性氮流失和胰腺分泌功能紊乱，抗原球蛋白可诱导幼龄动物肠道发生过敏反应，而不良寡糖可引起动物消化不良胀气和腹泻的发生。有研究发现，在模拟工厂生产的发酵条件并综合考虑生产成本因素的情况下，采用菌酶协同微生物发酵的方法可显著提高豆粕的蛋白质品质，其中复合益生菌（酿酒酵母 米曲霉 枯草芽孢杆菌=5 1 2）的添加量为0.5%，蛋白酶添加量为0.01%，料水比为1 0.4，发酵48h后，豆粕中分子量小于40 kDa的亚基含量从35.15%增加到61.5%，显著降低抗原蛋白的过敏性，提高发酵豆粕的
9、可利用氮质量4。杨玉娟等5分析不同生产厂家的豆粕和发酵豆粕中的抗营养因子发现，发酵后豆粕中抗营养因子含量显著降低，其中大豆球蛋白、-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子、棉籽糖、水苏糖的含量分别降低了57.7%、63.2%、59.1%、82.5%和82.5%。李莹等6也比较了国内不同企业生产的具有代表性的10种豆粕和发酵豆粕产品发现，发酵豆粕中粗蛋白质和酸溶蛋白的平均含量比豆粕高7%和2.69%，而大豆球蛋白和-伴大豆球蛋白的含量降低了67%和62%。菜籽粕和棉籽粕等杂粕也是重要的饲料资源，但自身所含有的抗营养因子严重制约了其在饲料中的应用，通过微生物发酵不仅可降低这些杂粕所含有的抗营养因子含量，还
10、能提高蛋白质、氨基酸和粗脂肪等营养物质的含量，因此该方法在生产上已得到广泛的推广应用。有学者利用黑曲霉、白地霉、产朊假丝酵母和热带假丝酵母菌混合发酵菜籽粕后发现，粗蛋白的含量提高了46.6%，而植酸和粗纤维的含量分别降低了43.9%和9.8%7。胡永娜8研究也发现，菜籽粕经混合菌（枯草芽孢杆菌：粪肠球菌：产朊假丝酵母=1：1：2）发酵72h后，菜籽粕中的抗营养因子显著降低，增加营养价值，其中异硫氰酸酯被全部降解，而硫甙、噁唑烷硫酮、单宁和植酸被分别降解96.20%、83.13%、36.36%和19.13%；同时，粗蛋白质、粗脂肪、真蛋白、水溶性蛋白、小肽和总氨基酸等营养物质 的 含 量 分 别
11、 增 加 5.98%、95.30%、3.99%、102.32%、88.76%和 12.20%，而 粗 纤 维 降 低24.68%。用单一菌种热带假丝酵母ZD-3处理棉籽粕48h后发现，棉籽粕中的游离棉酚清除率高达88.21%，而增加粗蛋白质的含量9。李园成等10用酿酒酵母和枯草芽孢杆菌对棉籽仁进行固态发酵30 h后发现，棉籽仁中的游离棉酚含量显著降低，粗灰分、酸溶蛋白质以及精氨酸的含量显著增加，同时从发酵棉籽仁中提取出的棉籽肽具有较 2微生物发酵饲料在养猪生产中的应用-余苗，等专题综述强 的 抗 氧 化 活 性，其 羟 自 由 基 清 除 率 达 到61.71%，DPPH自由基清除率达77.2
12、5%，金属离子螯合能力高达79.13%，表明微生物固态发酵处理提高了棉籽仁的营养价值和抗氧化活性。综上所述，通过生物发酵可降低或消除饲料原料中的多种抗营养因子及有毒有害物质。2.2补充有益微生物，调控宿主肠道微生态平衡，提高机体免疫力寄生在动物消化道内的微生物在调控机体营养物质消化代谢和免疫、促进肠道分泌和信号传等方面具有重要的作用，特别是定植于肠黏膜上的有益微生物，可有效抵御病原菌的定殖和入侵。饲料原料在生物发酵过程中所使用的多为有益微生物，如乳酸菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌等，可通过肠道占位保护、争夺氧气进而营造厌氧环境、代谢产物抑菌等途径抑制有害菌的生长和繁殖，进而改善动物胃肠道微生态环境，
13、提高其机体免疫功能11。酵母菌和枯草芽孢杆菌等好氧菌一方面可与好氧的病原菌竞争氧气，另一方面还可为乳酸菌等厌氧菌创造厌氧环境，促进乳酸菌的快速繁殖，与病原菌争夺肠黏膜的附着位点，进一步抑制病原菌的生长繁殖。同时，有益微生物的代谢产物（如消化酶、细菌素和营养物质等），除了可抑制大肠杆菌、绿脓杆菌、志贺氏菌、沙门氏菌等潜在致病菌的生长外，还可促进有益微生物的定殖，进一步维系宿主动物肠道菌群的微生态平衡11，12。此外，饲料原料经过生物发酵，大分子蛋白质被降解为小肽物质，部分小肽具有较强抗氧化功能，可保护宿主免疫系统，避免其遭受体内过量自由基的损伤。与此同时，发酵饲料中的有益微生物进入肠道后还是良好
14、的免疫激活剂，可激活宿主免疫细胞，发挥特异性免疫，刺激肠道免疫器官的生长发育，增强B细胞产生抗体的能力，激发机体的细胞免疫和体液免疫功能，进而提高动物对多种疾病的抵抗力13，14。2.3发酵所产生的代谢产物补充丰富营养成分诸多研究表明，饲料原料在发酵过程中除可显著降低抗营养因子或有毒有害物质的含量外，同时还可改变其自身的营养物质组成。饲料原料经微生物发酵后，可将其所含的蛋白质、多糖和脂肪酸等物质降解成易被动物肠道吸收的小肽、乳酸、甲酸等小分子物质，提高原料的代谢能，并产生多种不饱和脂肪酸和具有芳香味的物质，提高饲料原料的适口性，进而提高动物的采食量15。同时，在发酵过程中，有益微生物还可利用饲
15、料原料中的碳源合成自身的菌体蛋白，提高发酵饲料的蛋白质含量16。此外，微生物发酵饲料中的有益微生物在动物体内还可产生诸多可促进动物营养吸收的产物，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、植酸酶等多种酶类、促生长因子、B族维生素和氨基酸类物质等，产生的酸类物质可降低肠道内环境中的pH值，进一步刺激内源酶的分泌，较低的pH值还可促进动物对钙、铁、磷等矿物元素的吸收和利用，进而促进其生长发育11，17。3微生物发酵饲料在生猪养殖生产上的应用目前，微生物发酵饲料在生猪养殖上应用较为广泛，目前主要集中在生产性能、免疫功能、肉品质、肠道微生态和环境保护等方面。3.1微生物发酵饲料对生猪生产性能的影响饲料原料经
16、微生物发酵后的代谢产物带有芳香气味，从而改善适口性，提高动物的采食欲望，同时可降低其所含有的抗营养因子，增加小肽和氨基酸类、有益微生物、维生素等物质的含量，将其饲喂动物后，机体内产生的酶系将更加多样且活性增强，促进肠道对营养物质的消化吸收利用率，从而提高动物的生长性能。多数的研究结果表明，给生猪饲喂微生物发酵饲料，可改善其生产性能。在母猪上的研究发现，饲喂微生物发酵饲料改善了饲料的适口性，显著提高母猪的采食量，改善了母猪初乳的营养成分结构，增加母猪窝产仔数和产活仔数，显著提高仔猪的断奶窝重18。张秀江等19也发现给妊娠期和泌乳期母猪饲喂发酵液体饲料可增加妊娠和哺乳期母猪的采食量，降低便秘发病率，同时增加初生仔猪均重、断奶仔猪均重、仔猪平均日增重和断奶仔猪成活率，降低窝均弱仔数、窝均死胎数、仔猪的平均腹泻率和死亡率。以上研究均表明饲喂微生物发酵饲料可维持母猪的体况并提高其繁殖性能（如表1所示）。在断奶仔猪上，国内外大量的研究结果也表明，微生物发酵饲料可促进断奶仔猪的生长，减少腹泻率的发生。王晓明等20研究表明，饲料经过 3发酵可产生大量的乳酸和挥发性脂肪酸等酸性物质，增强饲料的酸度并均衡
