非常規發酵飼料在養豬生產中的應用
導 語
我國是養豬大國，2017年我國豬存欄量為4.41億頭。以豬為例的畜禽屬于耗糧型動物，2018年全國糧食總產量為6.57億噸，比2017年減少了371萬噸，下降0.6%，其中谷物產量較2017年下降了0.8%。飼料原料保障能力的不足，會加劇畜種結構上“人畜爭糧”的矛盾，使我國養殖業面臨更加嚴峻的挑戰。另外，過度依賴糧食供應，也反映了我國畜牧業原料替代性不足及較弱的抗風險能力。我國非常規飼料資源豐富，年產近40億噸，如能科學利用此類飼料資源，則可顯著緩解玉米、豆粕等糧食飼料的供應壓力，對降低畜禽飼養成本、增加養殖效益，推進畜牧業在現代農業中的發展進程和提高我國畜牧業在經濟全球化中的競爭力等具有重要的意義。
非常規飼料原料普遍存在營養價值較低，木質素與硅酸鹽含量高以及礦物質不平衡，適口性差，營養成分變異大，含有抗營養因子或毒物等缺點，這便極大地影響動物采食和營養物質的消化利用。微生物發酵技術采用現代生物技術和營養理論相結合的方法，可顯著提高非常規飼料的飼用價值和添加量，在非常規飼料資源的開發利用中發揮著極其重要的作用。
1 發酵糟渣類飼料
糟渣類飼料主要指農副產品加工的廢棄物以及工業下腳料中可以作為飼料資源的部分。常見的種類有釀造業糟渣（白酒糟、啤酒糟、醋糟、醬油糟等）、水果加工業糟渣（蘋果渣、柑橘皮渣等）、制糖業糟渣（甘蔗渣、甜菜渣、糖蜜渣等）、薯類淀粉渣（紅薯、馬鈴薯、木薯等）及菌糠等。通常此類非常規飼料資源具有粗纖維含量較高、能量低，含有一定的抗營養因子（如蘋果渣含有單寧，豆渣含有胰蛋白酶抑制素）、適口性差等營養缺點，直接飼喂會降低動物對其的采食量和營養利用率，易造成飼料資源的浪費。加之此類飼料資源含水量高（通常在30%~80%）、酸度大，這就導致其時效性差而不便運輸與貯藏，且腐敗變質后會加重環境承載力。相關研究表明，生物發酵處理法可有效提高糟渣類飼料的蛋白質含量，改變其細胞壁結構，釋放生物活性物質、降低或去除抗營養因子、改善適口性，是開發利用糟渣類飼料資源最具潛力的加工技術。常用的發酵菌種主要有芽孢桿菌（枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌）、酵母菌（產朊假絲酵母、釀酒酵母、白地霉）、霉菌（曲霉、根霉、木霉、青霉）和乳酸菌等。
1.1 營養價值評價（見表1）
糟渣類飼料經發酵菌種作用后，其物理結構發生明顯改變，營養成分中的蛋白質和氨基酸含量得到顯著提高，粗纖維含量下降，其營養價值得到明顯改善。王聰試驗結果還發現固態發酵可提高酒糟與甜高粱秸稈混合底物的發酵品質、微生物的數量、細菌群落和真菌群落的相對豐度。糟渣類飼料經發酵后，除可作為一種高質量的蛋白質飼料原料外，還可獲得高活性的有益微生物和其他功能生物。如肖毅等研究發現，發酵后的糟渣含有豐富的酶類、益生菌及活性多糖多肽，并具有一定的抗病毒活性。唐巧娟等以食用菌復合配比固態發酵醬渣、豆渣、醋渣和啤酒渣，研究表明其發酵產物均有清除DPPH自由基、超氧陰離子、羥基自由基的能力，說明四種糟渣皆可用于開發具有抗氧化活性的生物飼料。王倩倩以紅酵母和好食脈孢霉發酵多種糟渣（醋糟、豆腐渣、馬鈴薯渣、蘋果渣、梨渣），發現除可提高糟渣的營養價值外，還可高產類胡蘿卜素，與江成英等研究結果一致，這便為糟渣開發高附加值功能生物飼料提供了理論依據。
1.2 飼用價值評價
等試驗結果表明，在飼糧中添加33.8%的新鮮發酵甘薯渣對“約×榮”生長豬的日采食量和日增重與飼喂玉米-麥麩-豆粕型日糧的對照組相比無顯著差異，但料重比降低了14.7%，且單位增重成本節約了2.4元。劉中華等發現在生長豬飼糧中添加2%、6%的發酵木薯酒精糟皆可顯著提高試驗豬的生長性能和養殖效益，其中干物質消化率較對照組提高了8.62%、7.50%，粗蛋白質消化率較對照組提高了11.43%、9.50%。黎智華等研究表明，在斷奶仔豬試驗中，添加2%發酵白酒糟不影響10 kg仔豬對干物質的表觀消化率，并有助于生長性能的提高，但當仔豬體重增加至25 kg 時，長期高劑量添加發酵白酒糟可在一定程度上降低斷奶仔豬對常規營養成分（粗蛋白質、總能、氮）的消化代謝。張旺宏等試驗得出發酵白酒糟可增加育肥豬（60 kg）的抗氧化能力，同時也表明在飼糧中添加15%的發酵白酒糟可顯著改善75 kg和110 kg育肥豬的機體氮代謝能力。黎智華等發現在飼糧中添加發酵中藥渣對母豬的繁殖性能無明顯影響，但隨著添加時間的增加，發酵中藥渣組的血漿總蛋白（TP）、血漿高密度脂蛋白-膽固醇（HDL-C）、血漿過氧化氫酶（CAT）活性顯著升高，說明在一定程度上可提高妊娠母豬的抗氧化功能。
2 發酵餅粕類非常規飼料資源
我國餅粕類非常規飼料資源豐富，主要有菜籽餅粕、棉籽餅粕、花生粕、芝麻餅粕、油茶餅粕、葵花籽餅粕、亞麻籽餅粕、紅花籽粕等。餅粕富含蛋白質，一般都在30%以上，且產量高，是重要的蛋白質飼料原料，但是餅粕中的一些抗營養因子和毒素限制了其廣泛應用，造成了目前我國飼料行業蛋白質原料嚴重短缺的現狀。利用生物發酵技術生產餅粕類非常規發酵飼料，可以降解抗營養因子和毒素，提高非常規餅粕的飼用價值及用量，可有效解決我國蛋白質飼料資源短缺問題，其應用前景廣闊。
2.1 營養價值評價（見表2）
餅粕類飼料經菌種發酵后，可顯著提高粗蛋白質、粗脂肪、還原糖、小肽、總氨基酸含量，并可顯著降低植酸、單寧和粗纖維含量，從而達到改善餅粕類飼糧品質的目的。張昆以菌酶協同固態發酵雜粕，發現原料經發酵后，顯著降低了抗營養因子（游離棉酚、硫甙）含量，真蛋白質含量和賴氨酸含量分別較發酵前提高了3.55%和49.6%，小肽含量提高了1.84倍，顯著提高了蛋白品質，與蔡國林等在微生物發酵花生粕營養價值的初步研究中結果一致。張韋唯通過體外模擬消化實驗發現，發酵菜籽粕肽在小腸中的水解程度可從發酵前的4.96%增加至18.32%，表面疏水性從61.33%降低到53.48%，并且其DPPH 自由基清除率、-OH離子清除率和還原力均顯著增加，因此經消化后更有助于腸道吸收，其原理可用來解釋徐鑫研究中混菌固態發酵有效提高了菜籽餅養分消化利用率的結果。方潔等以混菌發酵菜籽餅，硫苷、異硫氰酸酯、植酸和芥子堿的降解率分別達到75.12%、82.47%、87.56%、56.00%，脫毒效果顯著。與王春芳在固態發酵棉粕對游離棉酚含量影響的研究中結果一致。劉建成以篩選出的枯草芽孢桿菌-1和釀酒酵母復合固態發酵棉籽粕，可將其粗蛋白質的55%降解生成32.13%的棉粕寡肽，有提高機體免疫和抗氧化的作用。
2.2 飼喂價值評價
等研究表明，發酵菜籽粕等營養替代4%和5%豆粕，對生長豬和肥育豬的生長性能、血清生化指標和腸道菌群皆無負面影響，而徐鑫試驗結果顯示，生長階段發酵菜籽餅替代30%豆粕和育肥階段發酵菜籽餅替代50%豆粕對豬的生長性能無不良影響，且改善了機體蛋白質和糖代謝及腸道大腸桿菌和乳酸菌組成。兩者結果的差異可能與添加劑量有關。孫佩佩等在生長豬飼糧中添加16%發酵菜籽粕等氮替代日糧，可降低血清中總膽固醇和三碘甲狀腺原氨酸、甲狀腺素的含量，提高了抗氧化能力，同時對免疫功能無負面影響。關紅民等對保育豬、生長豬和肥育豬分別飼喂2%、6%和9%發酵棉籽粕等量代替基礎飼糧中豆粕的飼糧，結果表明，不同生理階段豬的日增重皆得到顯著提高，料重比、腹瀉率、發病率和死亡率皆得到顯著降低，與解佑志等在發酵花生粕中的試驗結果相同，且后者得出在生長豬基礎日糧中添加8%的發酵花生粕可使試驗組粗蛋白質、鈣和磷的消化率分別較對照組顯著提高了216%、425%和600%。王春芳在生長豬飼糧中添加20%和30%的發酵棉籽粕，結果發現皆可顯著降低豬血液中游離棉酚殘留量，有利于動物機體的健康。
3 發酵農作物秸稈類飼料
對于畜牧業而言，秸稈飼料是一種重要的粗飼料資源，我國農作物秸稈產量高，年產量高達6~8億噸，但因其適口性差和細胞壁特殊的復合體結構，影響動物的采食和消化吸收，使其利用受限。利用生物發酵技術，改變秸稈的化學結構，降解秸稈中纖維素、半纖維素和木質素等成分，提高其利用率，改善其營養價值和適口性，進而生產出秸稈生物飼料，是秸稈綜合利用的一條有效途徑。
3.1 營養價值評價（見表3）
據相關研究報道，微生物和酶制劑的生物降解功能可破解秸稈細胞壁中的纖維組分，改變不同層次中纖維素的空間結構，進而提高秸稈的利用效率。因為復合微生物處理秸稈效果較單一微生物顯著，大多試驗皆以此進行試驗設計。如趙政等研究了在稻草青貯過程中同時添加乳酸菌制劑和纖維素酶制劑，可使稻秸青貯飼料中的NDF和ADF含量降低10.92%和0.48%，氨態氮與總氮質量比降低27.05%，丁酸與總酸的摩爾比降低32.6%，明顯提高了稻秸青貯飼料的發酵品質和營養價值。陶蓮等和王玉榮試驗也得到相同的結論。另外，王玉榮深入分析了復合酶菌制劑對水稻秸稈微觀結構的影響。結果表明，復合酶制劑+果膠酶+漆酶處理組可使水稻秸稈纖維素的一級結構-聚合度顯著降低56.32%，聚合度降低表明纖維素的碳鏈長度變短，有利于纖維素轉化為可發酵糖；二級結構-分子間氫鍵結合力減弱，說明碳鏈片層結構的分離程度增大，有縮短碳鏈的趨勢；三級結構-結晶度有降低的趨勢，結晶度代表著纖維素構成的結晶區占纖維素整體的分數，結晶度的降低意味著結構性碳水化合物有轉變為如淀粉、可溶性糖、果膠等非結構性碳水化合物的趨勢；同時，該試驗組可使水稻秸稈的四級結構-比表面積從1.12m2/g 增加至1.20m2/g，說明纖維素微纖絲與降解酶分子間可接觸面積增大，有利于秸稈的降解。與毛建紅和Cas⁃toldi等研究結果一致。綜上，復合酶制劑可有效打破秸稈細胞壁的微觀結構，從而提高秸稈的利用率。
3.2 飼用價值評價
發酵秸稈對豬的飼用效果評價可為豬日糧中科學合理的應用秸稈資源提供理論依據。劉定發等對玉米秸、高粱秸和麥秸均進行了生物發酵處理，結果表明發酵玉米秸的飼喂效果最好。盧珍蘭等試驗也得到相同的結論，且明確在添加劑量為20%~30%時能降低生長育肥豬的腹瀉率和死亡率。王鵬等提出發酵玉米秸稈替代育肥豬10%的全價日糧較為合理，既對育肥豬的生產性能及肉品質無明顯影響，也能使飼料成本降低12.45%，與郭志明和李術娜等研究結果一致。王鵬等系統研究了發酵玉米秸稈日糧對育肥豬生長性能、飼料養分消化率、盲腸發酵效果及其微生物區系變化的影響，發現提高發酵秸稈的添加量對育肥豬生長性能影響不大，但會顯著提高平均日采食量和料肉比，顯著降低營養物質消化率，提高盲腸厚壁菌門61.73%~86.51%的微生物含量，鏈球菌屬、醋弧菌屬、乳酸菌屬和蒼白桿菌屬含量也得到相對升高，且隨著添加量的提高纖維分解菌（瘤胃球菌屬、普雷沃氏菌屬和琥珀酸弧菌屬）的總量也有所增加，與馬敏研究結果一致，后者研究還發現發酵玉米秸稈對試驗豬生長期（55 kg以前）和育肥期（55 kg~出欄）的血液生化指標無不良影響，可明顯提高胰臟指數和空腸、回腸的絨毛高度、隱窩深度以及絨毛高度/隱窩深度，胴體品質也得到一定程度的提高。
4 發酵林業副產品類飼料
林業副產品（如樹葉、花、嫩枝及木材加工下腳料等）經微生物發酵后，除可改善飼糧原料的營養成分和發酵品質，添加到畜禽日糧中，節約常規飼料，促進畜牧業的發展。
4.1 營養價值評價（見表4）
比較了辣木與苜蓿、羊草和玉米青貯的營養價值發現，辣木葉的粗蛋白質和有效降解率均較高，其相對飼用價值高于苜蓿甘草，而辣木梗的相對飼用價值與羊草相當，說明辣木的營養價值較好。而當林業副產品飼料原料經微生物發酵處理后，粗纖維和大分子粗蛋白質得到有效降解，游離氨基酸的含量增加，動物的消化吸收率也會得到進一步的提高。如姜曉宇以納豆芽孢桿菌發酵辣木葉，結果表明發酵后上清液中游離氨基酸的含量明顯增加，其中γ-氨基丁酸（GABA）溶出量比預處理上清液提高了42.90倍；生物活性肽的分子量提高了15.64%；礦物質中Mg、Fe、Zn的含量及維生素B2、維生素B3含量均得到了顯著的提高。除可提高營養成分，降低抗營養因子（如水解單寧、皂苷和植酸）的含量外，發酵林業副產品的產物對機體的多種功能具有調節作用，這些研究則為林業副產品的深加工及其藥用價值的開發提供了理論支撐。
4.2 飼喂價值評價
在育肥豬的飼糧中添加13%的發酵桑葉，發現雖未對生長性能有促進作用，但可改善其屠宰性能，有效保持豬肉鮮嫩多汁，優化脂肪酸結構，與李海新研究結果相同。后者還發現發酵構樹葉可顯著提高生長豬肌肉中游離氨基酸和谷氨酸鈉含量，對肉色亦有一定的改善作用。李璐潔等試驗表明，在生長育肥豬飼糧中添加2%的綠茶加工副產物，可顯著提高生長性能，其大理石紋、剪切力、滴水損失及肉色等肉品質均具有良好的改善作用，與段明房等研究結果一致。林業副產品經發酵處理后除可提高動物的生長性能、屠宰性能和肉品質外，對動物細胞還具有一定的抗氧化作用。
5 展望
非常規飼料資源的開發緩解了我國原料替代性不足與不斷發展的畜牧業間的矛盾，而生物發酵技術的應用則為非常規飼料資源的利用提供了有力的技術支撐，具有廣闊的發展前景。因此，進一步完善非常規飼料原料的營養指標數據，構建發酵菌種庫，并持續開發新型發酵蛋白飼料、能量飼料、地源性飼料等；通過不斷優化微生物發酵技術，健全生產技術標準及質量評價標準，實現發酵飼料由基礎研究向產業化的過渡，將是廣大畜牧者的努力目標。
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