在禁抗背景下,饲料业转型升级成为发展绿色养殖的必要途径之一[1]。利用益生菌的益生特性,饲料通过发酵微贮可提高营养价值,改善动物肠道的消化功能,对提高饲料利用率和动物生产性能均十分有利[2-3]。反刍动物能够消化利用低成本的微贮饲料,将高纤维的原料高效转化为经济价值较高的畜禽产品[4]。目前,微贮饲料可通过饲料原料携带的益生菌进行发酵,如干酪乳杆菌、植物乳杆菌等,但原料携带的微生物特性不尽相同,导致微贮效果也有所差异。在饲料中加入添加剂进行发酵[5],可使微贮饲料的发酵效率和品质保持在较高水平。微贮饲料中使用的添加剂主要包括同型乳酸菌、异型乳酸菌、同型异型复合乳酸菌、其他益生菌、化学试剂、酶类等6类[6]。同型乳酸菌发酵能够降低青贮饲料的酸度,抑制酵母菌的生长,提高青贮饲料的有氧稳定性,但同型乳酸菌代谢产生乳酸,产生的其他短链脂肪酸较少[7]。异型乳酸菌发酵过程中可产生乙酸,能够抑制霉菌的生长及代谢,更好地保障青贮饲料的有氧稳定性[8]。与未经过人工处理的微贮饲料相比,使用一种或多种益生菌处理的青贮饲料的乙酸、丁酸和氨氮含量通常较低,但乳酸含量较高,具有更好的干物质回收率,可提高反刍动物的生产性能[9]。本文总结了益生菌发酵微贮饲料及其在反刍动物养殖中的应用,以期为微贮饲料在反刍动物中的应用和微贮饲料产业发展提供参考。1微贮饲料的定义与分类微贮饲料是指利用秸秆、藤蔓等作物原料,粉碎后添加益生菌发酵而成的粗饲料[10]。微贮饲料按照贮存原料分为青贮饲料[11]、黄贮饲料[12]等。青贮饲料是一种最常见的微贮饲料,是指常见的新鲜秸秆及藤蔓等经过切割粉碎后,通过窖藏或者打包的方式在密闭空间内进行发酵制作而成[13]。一般青贮饲料含水量为60%~70%,是通过一类益生菌厌氧发酵得到的比青绿饲料更加鲜嫩、养分更高、更耐储存的粗饲料[14],用于饲喂牛、羊等反刍动物[15]。黄贮饲料是将水分较低的谷类作物及豆类作物秸秆粉碎后,利用益生菌进行贮存发酵制备而成的饲料[16]。与青贮饲料相比,黄贮饲料在各个季节周期中均可制作,更方便易行,但黄贮饲料自身携带益生菌较少,更依赖人工添加的益生菌[17]。2微贮饲料品质的影响因素微贮过程中饲料的品质和保存时间会受到益生菌种类、发酵条件等多方面的影响。选择合适的益生菌种类和发酵条件不仅可以提高饲料的适口性和营养价值,对提高饲料的好氧稳定性及长期贮存也十分有利。益生菌发酵微贮饲料相关研究见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.17.035.T001表1益生菌发酵微贮饲料相关研究益生菌种类发酵原料改善效果文献来源香肠乳杆菌辣木叶提高乳酸含量,降低pH值,减少干物质损失,抑制酵母菌和大肠杆菌的生长Wang等[18]乳酸乳球菌布氏乳杆菌玉米秸秆提高好氧稳定性、发酵品质和细菌群落,减少真菌数量Okoye等[19]植物乳杆菌植物乳杆菌藜麦秸秆提高粗蛋白含量,提高乳酸含量,降低pH值赵小雪等[20]植物乳杆菌玉米秸秆提高青贮饲料的粗蛋白含量,提高有氧稳定性翁玉楠等[21]布氏乳杆菌戊糖乳杆菌紫花苜蓿提高发酵品质、营养价值及体外消化效率侯红雁等[22]2.1益生菌种类微贮所用益生菌的种类对饲料的品质和微贮效率至关重要。微贮发酵过程中会选择单菌种或复合菌种对原料进行发酵[23],所用益生菌的种类主要包括乳酸菌等常见菌种[24]。选取适合的益生菌进行发酵不仅能够极大地缩短青贮和黄贮的时间,提高微贮效率,还能够保障饲料贮存品质[25]。王洋等[26]研究了不同菌剂对全株构树青贮饲料品质的影响,选取了产朊假丝酵母菌、枯草芽孢杆菌及植物乳杆菌等多种益生菌对全株构树进行青贮发酵。结果显示,复合益生菌效果显著优于单菌效果,添加植物乳杆菌和产朊假丝酵母的青贮饲料中酸性洗涤纤维与中性洗涤纤维的含量最低,表明通过选择合适的益生菌进行发酵可改善青贮饲料的品质,提高饲料的营养价值。Wang等[18]研究添加益生菌(香肠乳杆菌和乳酸乳球菌)对辣木叶青贮饲料发酵品质和细菌群落的影响,结果表明,添加香肠乳杆菌和乳酸乳球菌能够提高青贮饲料的乳酸含量,降低pH值,减少干物质损失,抑制酵母菌和大肠菌群的生长,从而改善辣木叶青贮饲料的发酵品质。也有研究发现,一些乳酸菌可与瘤胃内的益生菌进行互作,进一步发挥有益作用[27]。如Contreras等[28]在紫花苜蓿和玉米青贮饲料中接种了植物乳杆菌和乳酸乳球菌,结果发现,接种这两种益生菌的青贮饲料比未处理的青贮饲料含有更多的瘤胃益生菌。2.2饲料组成益生菌的生长受到微贮饲料组成影响。青贮饲料的发酵需要饲料中含有足够的可溶性糖分,以利于乳酸菌的繁殖[29]。玉米秸秆、麦麸等原料可溶性糖分含量较高,若采用花生藤蔓等含糖量较低的原料时则需要添加麦麸等高糖原料增加青贮饲料的糖分[30]。此外,不同配比微贮饲料对不同动物的饲喂效果不尽相同,应根据实际情况进行适宜的调整。Zhang等[31]选用了不同比例全株玉米与小麦秸秆制备的青贮饲料饲喂西门塔尔杂交牛,分析饲喂效果、瘤胃发酵及细菌群落的情况变化。结果发现,完全使用全株玉米进行青贮并饲喂犊牛后能够明显提高犊牛日增重,还能够增加该组牛瘤胃内挥发性脂肪酸含量,显著提高了饲料的饲养回报。益生菌发酵会降低牧草、紫花苜蓿和其他豆类青贮饲料的pH值,一般也会加入甲酸、磷酸等无机酸以加速其他作物青贮饲料的酸化进程,抑制有害菌的繁殖和酶解作用,减少营养成分的流失。此外,在制备青贮饲料时会添加一定量尿素防止乳酸含量过高造成酸度过强的问题,尿素添加量在青贮总量的0.3%左右能够提高青贮饲料的营养价值和发酵品质[32]。2.3贮藏条件贮藏条件也会对微贮饲料的品质产生影响。青贮可选择青贮池或青贮袋等多种贮藏方式。无论哪种贮存方式均应控制其中的空气量[33]。在前期准备过程中,装料不实或装料过程带入空气过多均会造成杂菌滋生,导致草料内部温度升高[34]。因此,制备过程中应尽量缩短填料的时间,减少空气的带入,逐层填料,压紧压实。此外,贮藏温度过高有可能导致丁酸菌等有害菌繁殖,影响益生菌的生长[35],因此应适当控制发酵料的温度。一般青贮发酵过程将环境温度保持在30 ℃以下,利于乳酸菌的快速繁殖。更有研究表明,贮藏温度对青贮发酵过程的影响不低于接种益生菌的作用。Bai等[36]研究不同温度条件下全株玉米青贮饲料中的细菌多样性变化趋势,结果发现,温度的变化对青贮饲料中细菌多样性的影响十分显著,在30 ℃条件下青贮pH值降至4.5左右,比20 ℃条件更利于青贮饲料中乳酸含量提升。3益生菌发酵微贮饲料在反刍动物养殖中的应用3.1提高饲料营养价值及动物的生产性能益生菌发酵可改善微贮饲料的营养成分[37]。在发酵过程中,益生菌会提升粗蛋白质等营养物质含量,降解纤维素和木质素,提高动物的营养吸收率及饲喂效率[38]。杨小伟等[39]选用72头西门塔尔杂交肉牛进行试验,制备全株玉米和杂交构树混合青贮饲料。结果发现,40%全株玉米与杂交构树混合青贮饲料中的粗蛋白质含量比对照组提高12%,肉牛日增重提高7.9%,增重收益提高7.9%,饲料成本降低5.7%,每头牛平均日盈利增加12.1%。刘桂要等[40]研究发现,青贮饲料中的水分、粗蛋白质、中性洗涤可溶物营养成分均明显高于对照组的玉米秸秆,且粗纤维、半纤维素、酸不溶灰度及酸性洗涤木质素等营养成分含量明显低于对照组。发酵可降低秸秆等的硬度,使饲料更加柔软,增加酸香味,减少异味,增加饲料的适口性,进而提高动物的进食量。姚焰础等[41]研究发现,随着青贮时间延长,青贮柑橘渣的粗蛋白质及粗脂肪含量逐渐上升,真蛋白质、无氮浸出物及柠檬苦素等含量逐渐下降,提高了柑橘渣的营养价值和适口性。利用益生菌进行微贮发酵还可提高动物的生产性能。如刘晗璐等[42]将植物乳杆菌和蒙氏肠球菌作为青贮添加剂加入无芒雀麦饲料中,结果发现,试验组西门塔尔牛的干物质采食量比对照组提高17%,干物质消化率比对照组提高4%,且牛乳产量和乳脂肪含量显著提高,产奶量提高0.52 kg/d。Xu等[43]利用植物乳杆菌、布氏乳杆菌及乳酸片球菌对水稻秸秆进行青贮发酵,发现使用青贮饲料饲喂生长期湖羊可提高其中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维的体外降解率,提高了细菌多样性水平,明显提高了湖羊的平均日增重及料重比。黄秀声等[44]利用农业副产物及狼尾草制备青贮料,发现饲喂青贮料的育肥肉牛日增重最高可达1.30 kg,比对照组高0.13 kg,每头牛多收益107.0元,经济效益提高25.14%。陈亮等[45]研究添加不同比例冬牧70黑麦草的青贮饲料对肉牛育肥效果的影响,结果发现,添加30%冬牧70黑麦草青贮饲料可显著提高肉牛平均日增重(1.393 kg),比对照组高0.293 kg,并经济效益比对照组多盈利544.98元。王兴田等[46]利用植物乳杆菌、干酪乳杆菌及屎肠球菌发酵花椰菜茎叶制备青贮饲料,结果发现,与只饲喂秸秆的对照组相比,完全饲喂花椰菜茎叶青贮饲料组可使肉羊平均日增重提高91.37 g,平均日采食量提高1.13 kg,干物质日采食量降低0.55 kg,干物质料重比降低16.86,屠宰率提高6.12%,胴体净肉率提高1.12%。综上所述,益生菌的发酵能够增加微贮饲料的营养价值,提高反刍动物对饲料的吸收利用率,提高反刍动物的生产能力。3.2改善血清生化指标血清生化指标是反映反刍动物生长状态及机体健康的重要指标之一,利用微贮饲料能够改善反刍动物的相关血清生化指标,调节反刍动物免疫力及抗氧化能力。索效军等[47]采用青贮料饲喂波麻杂交羊,结果发现,杂交羊的免疫球蛋白A(IgA)含量提高41.9%,免疫球蛋白G(IgG)含量提高59.9%,免疫球蛋白M(IgM)含量提高54.6%,超氧化物歧化酶(SOD)活性提高37.6%,谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性提高49.1%,表明添加青贮料后波麻杂交羊的免疫力及血清总抗氧化能力明显提高;波麻杂交羊肌肉饱和脂肪酸占据总脂肪酸比例有所降低,改善了羊肉脂肪酸组成。Zhang等[48]研究了杂交构树青贮饲料对奶山羊血清生化指标的影响,发现饲喂杂交构树青贮饲料的奶山羊血清丙二醛(MDA)含量显著下降,SOD活性显著升高,表明饲喂杂交构树青贮饲料的奶山羊血清抗氧化能力显著提高。樊亮等[49]研究了马铃薯淀粉渣玉米秸秆混合青贮饲料对小尾寒羊血清生化指标的改善作用,发现与对照组相比,小尾寒羊血清葡萄糖含量提高了28.3%,干物质采食量提高15.1%,平均日增重提高28.6%,料重比降低6.4%。郁积鹏[50]研究了花椰菜茎叶和玉米芯混合青贮料对西门塔尔杂种肉牛血清指标的影响,结果发现,与饲喂玉米秸秆的对照组相比,饲喂青贮饲料的肉牛干物质采食量提高36.35%,平均日增重提高32.43%,总蛋白含量升高14.3%以上,尿素氮含量降低14.0%以上。由此可知,利用花椰菜茎叶和玉米芯混合青贮饲料替代玉米秸秆可改善西门塔尔杂种肉牛的血清学指标。李小娜等[51]研究了青贮苜蓿对奶牛血液生化指标的影响,结果发现,与饲喂玉米苜蓿干草型常规日粮的对照组相比,饲喂青贮苜蓿30 d后奶牛平均日采食量提高1.6%,平均日产奶量提高4.7%,料奶比降低2.8%,血清总蛋白含量提高2.85%,白蛋白含量提高7.4%,表明青贮饲料可改善反刍动物的血清生化指标。3.3抑制有害菌生长,改善胃肠道健康微贮过程可降低饲料中的有害菌含量,调节动物胃肠道健康,保障动物的健康状态。微贮饲料开始发酵后,乳酸菌可利用饲料中的碳水化合物代谢生成乳酸,降低饲料中的pH值,形成酸性环境,从而抑制霉菌等有害菌的生长,减少霉菌毒素的释放,减少饲料中有害菌对营养物质的消耗[52]。由于微贮饲料中含有大量的有益菌群,能够提高牛、羊等反刍动物胃肠道微生物多样性水平,帮助动物建立胃肠道微生态平衡,修复肠道菌群屏障,预防肠道相关疾病,提高免疫力[53]。陈凯等[54通过高通量测序技术研究青贮高粱对肉牛瘤胃液微生物多样性水平的影响,结果发现,饲喂青贮饲用高粱能够显著增加肉牛瘤胃液细菌物种丰富度及细菌群落多样性。张娣[55]研究发现,饲喂海鲜菇菌渣青贮饲料能够改善牛肠道菌群的数量及菌群比例,促进肠道菌群多样性变化。何幼宽等[56]研究发现,肉羊饲喂青贮构树叶后可显著降低其十二指肠和空肠隐窝深度,显著提高回肠和空肠的绒毛高度与隐窝深度比,表明微贮饲料可以改善反刍动物的肠道微生物多样性及肠道形态,促进肠道健康。3.4减少环境污染微贮饲料利用秸秆、藤蔓等农业废弃物作为原料,减少了焚烧带来的空气污染。经过发酵后,饲料更易储存,营养成分更高,储存占用空间小,无粉尘污染,无火灾等安全隐患。在青绿植物生长的旺季将其加工制成青贮饲料可以很好地保留青贮植物的营养和水分,提高青绿植株的利用率。此外,采用青贮饲料饲喂反刍动物可减少牛、羊粪便中氮磷排放,减少粪臭素的生成转化,减少甲烷、硫化氢等有害气体的排放。曾旭等[57]研究发现,饲喂25%玉米秸秆和75%苜蓿混合青贮饲料可明显降低育肥牛的甲烷排放量。4结论微贮是一种通过生物技术处理秸秆等高纤维原料的方式,所制备的微贮饲料属于绿色发酵产品,是反刍动物的重要饲料来源之一。我国的微贮饲料的原料种类较为丰富,产业规模较大,但目前针对微贮发酵的机制和特性研究不够深入,微贮饲料的品质以及不同原料混合微贮效果有待提升,需要进行更加深入的探索研究。
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