在动物生产中,抗生素能够促进动物生长,提高机体免疫力,预防疾病,但抗生素的不规范使用会导致动物体内出现耐药菌,增加动物感染疾病的可能性[1-2]。发酵饲料是指通过生物发酵工程技术,利用微生物发酵代谢作用,将饲料原料中的多糖、蛋白质和脂肪降解为单糖、有机酸、小分子多肽等物质[3],富含益生菌、有机酸等物质。发酵饲料能够有效降低饲料中的抗营养因子,改善饲料的适口性,提高动物对饲料的消化利用率,稳定动物肠道微生物的动态平衡,增强免疫力[2]。文章主要概述了发酵饲料的常用菌种、分类、品质评价、生理功能及其在动物生产中的作用效果,分析当前发酵饲料存在的问题及解决办法,展望发酵饲料的发展趋势,为发酵饲料在动物生产中的应用提供参考。1发酵饲料的常用菌种、分类及品质评价1.1发酵饲料常用菌种我国农业农村部第四次修订“饲料添加剂品种目录”,添加了长双歧杆菌、米曲霉等14种菌种为饲料添加剂[4]。市场上常用的发酵饲料菌种主要有酵母菌[5-6]、乳酸菌[7]、芽孢杆菌[8]、霉菌[9-11]。1.2发酵饲料分类根据好氧厌氧的角度分类,发酵饲料可分为好氧发酵和厌氧发酵,其中好氧发酵主要的发酵工艺有堆式发酵、槽式发酵、带式发酵、吨袋发酵等。厌氧发酵的工艺有呼吸袋发酵、桶式发酵等[12]。从菌种发酵角度分类,发酵饲料主要包括单菌发酵、多菌协同发酵和菌酶协同发酵。其中乳酸菌在发酵饲料中应用较广泛,乳酸菌发酵时会生成乳酸,能够抑制革兰氏阳/阴性菌[13];多菌协同发酵和菌酶协同发酵优于单菌种发酵[14-15]。1.3发酵饲料的品质评价发酵饲料的品质一般分为感官评价、营养指标评价和卫生指标评价。感官评价主要从发酵饲料的色泽、气味、蓬松度判断分析,一般发酵较好的饲料颜色较未发酵饲料暗、深,气味酸香,手握成团,呈蓬松易松散的状态[16]。营养指标评价中主要有水分、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、粗纤维(CF)、粗灰分(Ash)、钙、总磷、溶菌蛋白、总酸和有效活菌数等,发酵饲料的总酸(主要包括乳酸、乙酸、丙酸、丁酸)含量应控制在0.5%~2.0%,一般发酵饲料中有效活菌数为1.0×106 CFU/g。卫生指标评价指发酵饲料中的沙门氏菌、霉菌总数、大肠菌群、霉菌毒素等数量均需要满足饲料中卫生指标国家标准。2发酵饲料的生理功能发酵饲料适口性较好[17],抗营养因子含量低[18],蛋白浓度高,脂肪和纤维的含量低,营养价值较高[2]。饲料发酵后,会增加饲料中有益菌的数量,调节动物机体肠道菌群平衡,降低动物代谢过程中有害物质的排放,从而改善动物的饲养环境。2.1发酵对饲料原料的影响2.1.1改善饲料适口性,提高采食量和营养物质的消化率饲料经过有益菌发酵后会产生酸香气味,刺激动物采食[17],并且发酵可以将饲料中的大分子营养物质降解为易于被动物消化吸收的小分子物质,提高动物对饲料中营养物质的消化吸收。饲料在发酵的过程中还会产生大量的代谢物,如糖、氨基酸、小肽、活化的微量元素、细菌细胞等,增加了饲料原料的营养成分[19]。2.1.2降解饲料中的抗营养因子和有毒物质一些饲料原料中含有抗营养因子和有毒物质,会影响动物对饲料中营养物质的消化吸收,限制动物生长发育,严重时还会导致动物死亡[20]。有研究表明,饲料发酵后可以降解饲料原料中的抗营养因子和有毒物质[21]。JAZI等[22]研究发现,发酵棉籽粕可降低游离棉酚和粗纤维含量,提高发酵棉籽粕中粗蛋白和乳酸菌含量,改善营养物质的消化吸收,进而提高动物的生长性能。2.2发酵饲料对动物的影响2.2.1调节肠道菌群平衡,维持肠道健康发酵饲料中使用的菌种,如酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌等,能够调节动物肠道菌群平衡,增加肠道中有益菌群的多样性[20]。研究发现,饲喂发酵饲料可以改善肉鸡的肠道屏障功能,提高回肠绒毛高度[23]。有研究表明,当发酵饲料添加量不低于6%时,可以改善蛋鸡的肠道屏障功能,促进肠道形态健康[24]。2.2.2提高免疫力,降低疾病发生率发酵饲料在代谢过程中产生的抑菌素可以激活免疫系统,刺激肠道免疫器官的生长发育、机体的体液免疫和细胞免疫,增强机体的免疫力[25]。研究表明,饲粮中添加发酵饲料可以提高羔羊采食量,促进生长,增强抗病力[26-27]。KIM等[28]研究表明,饲粮中添加5%的发酵豆粕可以增强犊牛机体的免疫力,降低腹泻率。2.2.3降低成本,改善动物舍内环境发酵饲料能够有效降低动物粪便中氮、磷、钾、钠的含量,降低畜禽舍内有害气体的生成,有效改善畜禽舍内的环境[29-30],有助于养殖低碳化、绿色化[31],从而起到降本增效的效果[32]。3发酵饲料在动物生产中的应用3.1发酵饲料在家禽生产中的应用发酵饲料能够增加肉鸡的采食量,提高饲料中营养物质的表观消化率[33],维持蛋鸡肠道健康,提高免疫力,降低疾病发生率[34],降低料蛋比,改善肉品质[35]、蛋品质及舍内环境[36-37]。任跃昌等[38]研究表明,发酵饲料可以改善蛋黄颜色,提高蛋中营养成分的沉积。王雅敏等[39]在饲粮中添加4%、6%和8%的益生菌发酵饲料,发现蛋鸡的产蛋率分别提高了1.51%、2.65%和0.87%,平均蛋重分别显著提高了0.39%、0.80%和0.61%,蛋黄颜色显著提高了12.38%、17.94%和12.22%;6%益生菌发酵饲料组蛋鸡血清中甘油三酯(TG)和总胆固醇(TC)含量分别降低了30.50%和15.83%;高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)含量提高了48.54%,蛋黄中的TG和TC含量分别降低了29.68%(60 d)、8.50%(120 d)和12.55%(60 d)、12.10%(120 d),表明6%的益生菌发酵饲料的作用效果优于8%、4%[39]。张弛等[40]研究表明,饲粮中额外添加2.5%发酵饲料可以改善蛋鸡的输卵管壁厚度,优化卵泡分级,减缓卵泡衰老速度,提高产蛋率,改善蛋品质,增加经济效益。SALEH等[41]研究表明,发酵饲料可以改善蛋鸡的输卵管的健康和产蛋率。KOTHARI等[42]在海兰褐蛋鸡饲粮中分别添加0、2.5、5.0 mL/kg发酵松针提取物,发现发酵松针提取物可以提高海兰褐蛋鸡的产蛋率,改善蛋品质,提高蛋黄的抗氧化性能。3.2发酵饲料在猪生产中的应用研究表明,在仔猪、育肥猪、母猪饲粮中添加发酵饲料可以提高猪的采食量,提高营养物质的表观消化率,提高机体免疫力,改善肉品质和猪舍环境[19,43-45]。王俊等[46]研究表明,在饲粮中添加4%发酵饲料可促进仔猪的生长发育,提高了仔猪免疫功能和抗氧化能力。王兴群等[47]研究表明,发酵饲料能够提高母猪的繁殖性能、泌乳性能以及提高仔猪的生长性能,如母猪产活仔数提高了7.66%,仔猪均重提高了3.62%,母猪乳汁乳脂率提高了7.37%,乳糖率提高了8.25%,断奶活仔数提高了8.80%,断奶仔猪均重提高了6.84%,仔猪平均日增重提高了7.41%,仔猪腹泻率降低了51.22%,母猪背腰厚度损失降低了7.80%。雷东风等[48]和崔英杰等[49]研究表明,发酵饲料能够提高仔猪的初生重。苏莹莹等[50]研究发现,发酵饲料能够降低母猪背膘厚度,提高断奶仔猪的平均日增重(ADG)和断奶重。张玲清等[43]研究表明,在饲粮中添加葡萄皮发酵饲料能够提高育肥猪ADG、胴体重,改善肉品质,降低料重比,不同的添加比例对育肥猪的作用效果排序为5%7%3%对照组,与对照组相比,5%的葡萄皮发酵饲料可以使育肥猪的ADG、屠宰率和熟肉率分别显著提高了6.41%、1.79%和3.76%;料重比、背膘厚度、失水率和剪切力降低了5.77%、14.22%、9.42%和10.51%。3.3发酵饲料在反刍动物生产中的应用研究表明,发酵饲料能够提高反刍动物的生长性能、肉品质[51-52],提高肌肉中蛋白和必需氨基酸的含量,降低肌肉中脂肪含量[53],改善肌肉中的脂肪酸的含量[54],提高肌肉的抗氧化性能[54]。发酵饲料能够显著增加羔羊日增重[27],提高羔羊营养物质表观消化率和免疫力,减少NH3的排放[55]。研究发现,发酵饲料可以提高育肥羊的生长性能,改善肉品质(嫩度、肉色、熟肉率)[56]。发酵饲料能够增加奶牛的产奶量,改善乳品质[57]。王智[58]研究表明,杂交构树发酵饲料能够增加奶山羊的采食量,显著提高奶山羊的平均日产奶量以及对营养物质的表观消化率,改善羊奶乳品质,降低养殖成本,增加养殖效益。JIANG等[59]研究发现,奶牛生产中应用发酵玉米麸-麦麸混合物替代豆粕,可以调节瘤胃菌群的结构,增加瘤胃中有益菌(如普雷沃菌科、韦荣球菌科等)的相对丰度,抑制有害微生物的定植和存活。ZHUANG等[60]在热应激育肥牛饲粮中使用30%发酵凉茶渣等价替代基础饲粮,结果表明,30%发酵凉茶渣能够显著提高育肥牛有益菌群的数量和活性,降低有害菌群的数量,增加了微生物多样性,改善育肥牛胃肠道菌群健康和平衡,缓解热应激。张转弟等[61]的研究表明,10%和20%发酵稻草能够使安格斯牛的ADG分别显著提高6.84%和9.40%,平均日采食量(ADFI)分别显著提高1.61%和2.15%,腹围分别显著提高1.22%和3.64%,养殖效益显著提高7.60%和14.94%,显著改善肉品质,降低料重比,且20%发酵稻草的添加量的作用效果优于10%。4发酵饲料存在问题及解决办法针对不同的动物种类、生理阶段、饲养条件和使用目的等因素,需要合理地选择发酵饲料的菌种进行组合发酵。发酵菌种质量不稳定,易失活,应寻求合适的发酵饲料储存和运输方法。发酵饲料易被污染,存在诸多安全隐患。因此,需要建立健全行业检测标准和方法。目前,为了生产出质优价廉的发酵饲料,还需要开发一些自动化程度高、规模化的固体发酵设备;发酵过程中,可能会出现有益菌变成致病菌,如乳酸杆菌引起的临床感染。因此,在动物生产中使用发酵饲料时,应充分考虑动物、消费者以及环境等多方面因素的安全问题,即发酵饲料必须经过反复严格的科学测试和动物试验,确认发酵饲料对动物、消费者以及环境无害性,才能在生产中广泛进行推广和应用。5结论发酵饲料可以把原料中不易被动物消化吸收的大分子的营养物质,分解成单糖、寡糖、氨基酸、小肽、有机酸等小分子物质,有利于调节动物肠道菌群平衡,维持肠道健康,提高适口性,增加采食量,提高动物的生长性能,减少环境污染。饲料原料的资源多,适用发酵的微生物菌群种类多,使发酵饲料在动物生产中具有广阔的应用前景。但未来还需进一步研究发酵饲料在各类动物、不同时期、不同阶段的影响机制,为发酵饲料更科学地应用于动物生产中提供参考。
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