摘要:發酵飼料具有綠色、安全、高效等特點,能提升飼料品質、提高飼料利用效率,改善動物(wù)亞健康狀态,是一(yī)種優質的飼料伴侶,長期使用發酵飼料對抗生(shēng)素減量使用、食品安全、環境污染養殖行業面臨的共性問題,提供了有效的解決方案,本文就發酵飼料的定義、分(fēn)類及其在養豬生(shēng)産中(zhōng)的應用等方面進行論述。
關鍵詞:發酵飼料;分(fēn)類;豬生(shēng)産;應用
随着後抗生(shēng)素時代的到來,生(shēng)物(wù)發酵技術重新興起并得到廣泛關注,其中(zhōng)發酵飼料技術的快速發展與應用标志(zhì)着飼料産業進入以“綠色、健康、高效、清潔”爲主攻方向的4.0時代,與傳統飼料相比發酵飼料具有其自身獨特優勢,不僅能促進豬隻的健康生(shēng)長,提高生(shēng)産性能,降本增效,還能改善肉質風味,減少對抗生(shēng)素的使用量和對環境污染物(wù)排放(fàng)量,有利于生(shēng)态環境。發酵飼料的應用符合當前健康環保型豬業發展要求,具有廣闊的市場應用前景。
1. 發酵飼料定義
根據蔡輝益等[1]北(běi)京生(shēng)物(wù)飼料産業技術創新戰略聯盟發布的T/CSWSL 001-2018團體(tǐ)标準《生(shēng)物(wù)飼料 産品分(fēn)類》中(zhōng)的定義爲:使用《飼料原料目錄(2013)》和《飼料添加劑品種目錄(2013)》等國家相關法規允許使用的飼料原料和微生(shēng)物(wù),通過發酵工(gōng)程技術生(shēng)産、含有微生(shēng)物(wù)或其代謝産物(wù)的單一(yī)飼料和混合飼料,稱之爲發酵飼料。
2. 發酵飼料分(fēn)類
2.1按原料組成
按飼料原料組成不同,發酵飼料分(fēn)爲發酵單一(yī)飼料和發酵混合飼料。
2.2按菌種組成
按菌種組成的不同分(fēn)爲單菌種發酵飼料和多菌種發酵飼料。
2.3按原料營養特性
按照原料幹物(wù)質的主要營養特性不同,可分(fēn)爲發酵蛋白(bái)飼料、發酵能量飼料和發酵粗飼料。
2.4按發酵工(gōng)藝及含水量
發酵飼料根據生(shēng)産工(gōng)藝和飼料水分(fēn)含量可分(fēn)爲固體(tǐ)發酵和液體(tǐ)發酵。固态發酵是指在幾乎沒有可以流動的水的固體(tǐ)基質表面上,微生(shēng)物(wù)生(shēng)長并産生(shēng)代謝産物(wù)。液體(tǐ)發酵飼料是飼料與水按照1:1.5~1:4比例混合,經過充分(fēn)發酵後達到穩定狀态的飼料[2]。液體(tǐ)發酵飼料在國外(wài)應用廣泛,在國内因缺乏液體(tǐ)飼喂設備而限制了應用。國内目前以固體(tǐ)發酵爲主。
發酵工(gōng)藝還可以根據不同耗氧需求,主要分(fēn)爲2種,一(yī)種是厭(yàn)氧發酵,以接種菌種後密閉發酵的所有形式,如呼吸袋、發酵罐(桶)、地坑、噸袋式等。另一(yī)種是好氧、厭(yàn)氧混合發酵,以接種菌種後,實現多輪次好氧、厭(yàn)氧交替發酵過程的形式,如槽式帶式等,這類發酵需要翻耙。
3. 發酵飼料在豬生(shēng)産中(zhōng)的作用及效果
3.1生(shēng)物(wù)飼料在豬生(shēng)産中(zhōng)的作用[3][4][5]
3.1.1提高飼料利用率
發酵飼料中(zhōng)微生(shēng)物(wù)能分(fēn)泌脂肪酶、蛋白(bái)酶等多種酶類,能對飼料原料進行生(shēng)物(wù)加工(gōng),可以降解其中(zhōng)的硫苷、脲酶和胰蛋白(bái)酶抑制因子等抗營養因子,降低腸道消化負擔,提高飼料消化吸收率,另外(wài)生(shēng)物(wù)飼料中(zhōng)富含B族維生(shēng)素、氨基酸、小(xiǎo)肽等重要代謝産物(wù),同時原料經過生(shēng)物(wù)發酵後産生(shēng)多種不飽和脂肪酸和有機酸,具有獨特發酵酸香味,能刺激豬的食欲,适口性好,增加攝食量。較低的pH值能夠促進動物(wù)對鈣、磷、鐵等物(wù)質的吸收與利用,在酸性條件下(xià),高分(fēn)子蛋白(bái)質易被沉澱、消化和吸收。
3.1.2改善豬的腸道微生(shēng)态平衡
發酵飼料中(zhōng)有益菌在代謝過程中(zhōng)産生(shēng)有機酸,降低腸道pH,可抑制有害菌的生(shēng)長繁殖,同時生(shēng)物(wù)飼料中(zhōng)可以産生(shēng)如嗜酸菌素、溶菌酶、過氧化氫等抗菌物(wù)質,能直接殺滅或抑制病原菌;此外(wài)有益菌可以在腸道定植生(shēng)長,形成優勢菌群,遏制病原菌并奪取病原菌在腸壁上的定植部位和營養物(wù)質,促進腸道微生(shēng)态平衡。
3.1.3提高豬的免疫力[6]
生(shēng)物(wù)飼料中(zhōng)的優勢益生(shēng)菌可以作爲一(yī)種非特異性免疫調節因子,激活宿主免疫細胞,提高吞噬細胞的活力,從而提高機體(tǐ)免疫力。有益菌還能夠促進黏膜淋巴小(xiǎo)結和固有膜淋巴細胞分(fēn)泌型lgA和分(fēn)泌型lgM生(shēng)成;此外(wài),生(shēng)物(wù)飼料中(zhōng)的有益菌,能夠在腸道中(zhōng)定植,通過競争性抑制作用,抑制有害菌的生(shēng)長與繁殖,減少緻病菌與腸道上皮相結合的機會,進而提高機體(tǐ)的免疫功能,降低發病率。在特定情況下(xià),如應激反應、疾病或長時間使用抗菌藥物(wù)時,可能會影響腸道内的微生(shēng)态平衡,此時使用生(shēng)物(wù)飼料,在有益菌的代謝過程中(zhōng),會制造厭(yàn)氧環境,有效抑制緻病菌的生(shēng)長與繁殖。Zhu 等添加10%和15%的發酵豆粕顯著提高了仔豬血漿免疫球蛋白(bái)G( IgG ) 、免疫球蛋白(bái)A ( IgA ) 、免疫球蛋白(bái)M( IgM)含量,同時顯著降低空腸和回腸自我(wǒ)(wǒ)吞噬因子(LC3B)的表達,LC3B 的表達是細胞損傷的标志(zhì)。
3.1.4 防止有害物(wù)質産生(shēng)減抗減排
微生(shēng)物(wù)發酵飼料的産業化應用能有效減少抗生(shēng)素使用,降低鋅、銅等重金屬的添加;動物(wù)飼喂有益菌可降低畜禽舍内氨氣、硫化氫等有毒氣體(tǐ)的濃度,可有效減少糞便中(zhōng)氨氮物(wù)質的含量,畜禽養殖舍内的氨氣含量明顯降低,淨化畜禽環境。直接飼用微生(shēng)态制劑有益菌在腸道内可形成緻密性膜菌群,形成生(shēng)物(wù)屏幕,防止對有害物(wù)質和廢物(wù)的吸收。如生(shēng)物(wù)飼料中(zhōng)的乳酸菌在代謝的過程中(zhōng)分(fēn)泌的多肽和抑菌物(wù)質,對氨、吲哚以及糞便臭味等有良好的降解作用;芽孢杆菌代謝過程中(zhōng)産生(shēng)的酶類物(wù)質,能夠氧化和分(fēn)解硫化物(wù)和吲哚類化合物(wù),降低糞便的臭味。
3.1.5 改善食品質和風味
随着人們生(shēng)活消費(fèi)水平的提高,原生(shēng)态、無添加的綠色安全食品越來越受到消費(fèi)者的歡迎。發酵飼料的作用來源于微生(shēng)物(wù)的生(shēng)長及其産生(shēng)的次級代謝産物(wù),能替代抗生(shēng)素發揮防病、抗病作用,符合綠色健康養殖的發展方向。生(shēng)物(wù)飼料的使用還能夠改善産品風味,提高其品質,研究發現用20%發酵料等量替代基礎飼糧可以改變機體(tǐ)代謝,增加肥育豬背最長肌肉色評分(fēn)及嫩度,改善肉品質。
3.2發酵飼料在豬生(shēng)産中(zhōng)應用效果
3.2.1針對不同底物(wù)發酵的研究
出于節約糧食的目的,上世紀九十年代有人用乳酸菌處理草粉制作生(shēng)物(wù)飼料[7][8],并将菜籽餅(粕)同步厭(yàn)氧發酵,經發酵後的菜籽餅脫毒率高達95%。但同期一(yī)些試驗證明采用稭稈發酵制作的生(shēng)物(wù)飼料飼喂肉豬因延長了肉豬的飼養周期并不經濟[9][10],鄭春田[11]等證實生(shēng)長豬日糧中(zhōng)添加稭稈生(shēng)物(wù)飼料,降低了日糧氮存留,氨基酸回腸末端表觀消化率和消化能值。胡薇[12]等證實在生(shēng)長肥育豬的日糧中(zhōng),用發酵制作的玉米生(shēng)物(wù)纖維飼料作爲生(shēng)長肥育豬飼糧中(zhōng)的蛋白(bái)質補充飼料是完全可行的。明雷[13]等用乳酸菌發酵玉米皮以10%和20%替代基礎日糧,可不同程度提高日增重,改善了豬屠宰的性能,改善了肉的品質,另20%玉米皮組經濟效益好于10%組。喬家運[14]等研究了用呼吸閥的袋裝式發酵工(gōng)藝利用白(bái)酒糟生(shēng)産豬用發酵料。龐雲傑[15]等研究用酒糟生(shēng)物(wù)活性飼料在育肥豬日糧中(zhōng)使用效果優于含抗生(shēng)素的對照組。李加友[16]等研究用酵母、芽胞菌、澱粉酶和硝酸铵爲麸皮發酵生(shēng)産工(gōng)藝條件中(zhōng)的重要影響因子。潘冬梅[17]等用乳酸菌發酵餐廚垃圾生(shēng)産的生(shēng)物(wù)飼料喂豬,可以提高豬的生(shēng)産性能,豬的腸道環境得改善。黃彥興[18]等豬飼料中(zhōng)添加發酵構樹(shù)粉更能滿足肉豬的營養要求,減少毒素累積,降低過敏反應,提高豬的健康指數。陳美松[19]等報道利用發酵豆粕代替魚粉可以促進仔豬生(shēng)長的作用,同時可效抑制腸道微生(shēng)物(wù)對仔豬的不良影響。
3.2.2 針對生(shēng)物(wù)飼料作用效果的研究
沈彥鋒[20]等用厭(yàn)氧發酵全價料飼喂魯萊黑豬,豬日增重顯著提高,提高了豬肉保水性能,失水率和滴水損失降低。王俊鋒[21]等報道用玉米、豆粕、菜粕與棉粕作爲底物(wù)厭(yàn)氧發酵,以20%和30%比例添加全價料中(zhōng),可以增加育肥豬的平均日增重和飼料轉化率,但育肥豬日采食量有所降低。肖轲[22]等研究表明添加發酵料可提高育肥豬生(shēng)長性能,降低豬腹瀉産生(shēng)。7.5%添加發酵料組就生(shēng)長性能、日采食量,腹瀉情況都優于15%添加組,因此選擇合适的飼料添加量也非常重要。而史經略[23]等研究40%添加生(shēng)物(wù)發酵料對仔豬日增重、腹瀉率低于添加抗生(shēng)素組,這可能于發酵工(gōng)藝及底物(wù)等差别較大(dà)有關,另外(wài)試驗豬的不同日齡而得出不同的結論。李仲玄[24]等報道了腸道微生(shēng)物(wù)可以作爲環境因子影響豬的機體(tǐ)脂肪沉積,從而影響豬肉的品質。孫仁利[25]等報道生(shēng)物(wù)飼料提高了豬血清中(zhōng)總蛋白(bái)和白(bái)蛋白(bái)的含量以及堿性磷酸酶的活性,降低了血清尿素氮的含量。朱原[26]等報道發酵飼料作爲抗生(shēng)素的潛在有效替代品,通過向宿主提供益生(shēng)菌及其代謝産物(wù),豬腸道增加了與健康相關的微生(shēng)物(wù),積極地控豬腸道微生(shēng)物(wù)平衡,減少抗生(shēng)素在豬生(shēng)産中(zhōng)的使用。黃健[27]等報道在育肥豬飼料中(zhōng)添加10%發酵料能極顯著降低舍内外(wài)一(yī)氧化碳、一(yī)氧化二氮、氨氣、甲烷氣體(tǐ)濃度,改善豬舍空氣質量,利于環境保護。
4.發酵飼料存在問題[5][6]
4.1 缺少規範管理體(tǐ)系
國内的發酵飼料生(shēng)産作爲一(yī)個新興産業,目前還沒進入政府管理範圍。沒有針對生(shēng)物(wù)飼料的産品标準,隻能按配合飼料、單一(yī)飼料或飼料原料來制定企業标準,從而也難以突出生(shēng)物(wù)飼料自身的産品特點。這樣就會導緻魚龍混雜(zá),不少企業缺乏發酵飼料核心技術,生(shēng)産的發酵飼料品質參差不齊,極易出現發黴變質、脹袋等現象。
4.2 發酵飼料評價标準不一(yī)緻
發酵飼料因含有活菌,外(wài)觀顔色及營養成分(fēn)容易受到發酵時間、溫度和pH 的影響而發生(shēng)變化。目前,現有的發酵飼料營養價值主要是通過飼料的标準如粗蛋白(bái)質、粗灰分(fēn)、鈣、磷等來測定評判,除明确的飼料營養常規指标外(wài),酸溶蛋白(bái)、乳酸、益生(shēng)菌活菌數等有益指标和揮發性鹽基氮、黴菌和黴菌毒素等有害指标均應納入産品标準。
4.3 發酵菌種安全檢測
在發酵菌種生(shēng)物(wù)安全方面,常見菌株來源不明、菌種退化,耐藥基因轉移、有害代謝産物(wù)、黏膜損傷、超敏反應等來自菌種的威脅不斷增加, 發酵飼料生(shēng)産中(zhōng)添加的微生(shēng)物(wù)制劑,是否存在雜(zá)菌污染,産生(shēng)有毒代謝産物(wù),是否會影響動物(wù)的腸道菌群,影響動物(wù)健康,要對其進行安全性評估,建立可控的評價體(tǐ)系。
3.4 發酵飼料基礎理論研究滞後
在産品研究方面,發酵過程中(zhōng)小(xiǎo)分(fēn)子營養物(wù)質流失,總能下(xià)降,發酵菌種、菌劑的協同或拮抗還有待研究,産品質量标準存在争議,産品質量和應用效果受菌種、工(gōng)藝、養殖品種和飼喂模式的影響較大(dà);在生(shēng)産制備方面,存在菌種、原料的安全性、發酵工(gōng)藝、發酵過程控制技術不成熟等問題;在應用技術方面,對動物(wù)營養和微生(shēng)物(wù)營養的協同性和安全性認識需要提高,營養數據庫和适宜添加量尚需完善。
5. 發酵飼料的開(kāi)發前景
據鄧雪娟等[28],2016年8月,國務院發布《“十三五”國家科技創新規劃》,在“現代農業技術”中(zhōng)明确指出要以生(shēng)物(wù)肥料、生(shēng)物(wù)飼料爲重點,開(kāi)展相關研究,并實現産業化。2017年2月國家發改委發布《戰略性新興産業重點産品和服務指導目錄》2016版,其中(zhōng)生(shēng)物(wù)飼料作爲生(shēng)物(wù)農業産業的6大(dà)重點産品之一(yī),也将成爲飼料産業供給側改革的重要突破口。2017年4月,科技部發布《“十三五”生(shēng)物(wù)技術創新專項》,其中(zhōng)生(shēng)物(wù)飼料添加劑新産品作爲生(shēng)物(wù)農業方向下(xià)專欄的重點任務之一(yī),必将推動生(shēng)物(wù)飼料産業的飛速發展。2018年7月農業部《農業綠色發展技術導則(2018-2030)》的主要任務中(zhōng)将“發酵飼料應用技術等”作爲重點研發任務,特别是2020年的禁抗,未來十年将會是生(shēng)物(wù)飼料發展的春天。2019年9月在廣州召開(kāi)的第七屆中(zhōng)國生(shēng)物(wù)飼料科技大(dà)會上,蔡輝益研究員(yuán)認爲:生(shēng)物(wù)飼料已基本被市場認可,市場導入階段基本完成,30%以上的飼料企業開(kāi)始生(shēng)産發酵飼料,或使用或銷售相關産品。據估測2019年1~8月份發酵飼料比去(qù)年同期增加65%,總量已經超過2018年全年水平(不含添加劑和發酵單一(yī)原料)。其中(zhōng)豬用發酵料下(xià)降40%,禽用發酵料增加180%,反刍發酵料增加130%。集成化應用技術産品效果穩定,技術叠代能力增強,生(shēng)物(wù)飼料産業鏈核心技術逐步建立,生(shēng)物(wù)發酵飼料增量顯著。亟需系統評價菌種或菌株特性,使生(shēng)産工(gōng)藝标準化:①提高傳統動物(wù)營養和微生(shēng)物(wù)營養的協同性認識,②構建國内生(shēng)物(wù)飼料學術體(tǐ)系保障,③建立發酵飼料基礎營養數據庫,④制定相關團體(tǐ)标準,⑤研究生(shēng)物(wù)飼料生(shēng)物(wù)學效價評價指标,⑥開(kāi)展生(shēng)物(wù)飼料質量安全實施動态預警檢測,指導和推動産業健康和可持續發展。未來五年,發酵飼料和發酵原料有望占飼料總量25%以上,将在飼料禁抗、養殖減抗和動物(wù)健康高效養殖等方面發揮重要作用。
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