生物发酵饲料与生猪健康养殖

菌酶协同发酵饲料指的是使用《饲料原料目录（2013）》和《饲料添加剂品种目录（2013）》等国家相关法规允许使用的饲料原料、酶制剂和微生物，通过发酵工程和酶工程技术协同作用生产的单一饲料和混合饲料。近年来菌酶协同发酵越来越受到重视，因为菌酶组合使大分子物质降解更为彻底，发酵效率更高，其效果往往优于菌和酶的单独使用。目前使用较多的酶主要包括如下几类：降解抗营养因子的酶，如纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶等；抑制病原菌的酶，如溶菌酶和葡萄糖氧化酶；改善机体健康的酶，如甘露聚糖酶和葡萄糖苷酶等。

3 生物发酵饲料与饲料资源开发

目前生物发酵饲料的发酵方式包括好氧、厌氧和兼性厌氧发酵。根据固态发酵反应器的不同可以分为槽式、池式、车阵式、链带式、盘式发酵。根据菌种配伍可以分为单菌、混菌和菌酶协同发酵。选择的原料从常规的蛋白类饲料原料发酵（豆粕、菜粕、棉粕等），逐渐发展到非常规低值原料（玉米胚芽粕、米糠粕、酒糟、构树叶等）。其中发酵豆粕是最早成熟应用的发酵饲料，2012年发酵豆粕产品行业标准NYT2218—2012发布，标志着发酵豆粕产业进入快速发展阶段。豆粕中含有多种抗营养因子，如大豆抗原蛋白、胰蛋白酶抑制因子、寡糖、植酸等，降低了畜禽对其营养物质的消化、吸收和利用率，甚至造成机体代谢紊乱和器官损伤，而生物发酵能够显著提高豆粕营养价值。研究表明菌酶协同发酵豆粕，可使发酵后豆粕抗原蛋白降解率达90%，小肽和乳酸含量提高到了20%和3.5%以上。未来发酵豆粕的研发应重点关注于增加发酵豆粕的功能性和进一步提升大豆蛋白的消化率。菜粕和棉粕通过发酵可以转变为优质的蛋白源饲料。枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母和粪肠球菌固态发酵，有效降低了菜粕中粗纤维、硫苷、异硫氰酸酯和植酸水平。热带假丝酵母和干酪乳杆菌对棉粕进行混菌发酵，可以使其游离棉酚和粗纤维含量分别降低到0.29%和10.2%，小肽和无机磷含量提高到14.43%和0.51%。

非常规饲料原料的发酵，一方面可以改善原料适口性、分解消除有毒天然物质和抗营养因子，产生益生菌及代谢产物等促生长因子，有利于营养物质的消化和吸收，促进动物健康；另一方面，极大地减少了资源浪费和环境污染，有利于资源开发、环境保护和绿色健康养殖。张会等利用米曲霉固态发酵玉米胚芽粕，发酵后底物表面疏水性、游离巯基分别增加了10.3 μmol/g和1.5 μmol/g，氨基酸和疏水性氨基酸总量提高了12.49%和6.29%，自由基清除能力也有所提高。发酵可以改善米糠粕的酚类、有机酸以及脂肪酸含量。Wang等用6%的芽孢杆菌和3%乳酸杆菌发酵，显著降低黄酒糟纤维素，提高小肽、游离脂肪酸以及必需氨基酸含量。发酵使构树叶中的复杂蛋白质降解为氨基酸、小肽，粗纤维降解产生芳香族物质。芽孢杆菌、酵母菌、曲霉和纤维素酶等菌酶协同发酵能够将以黄芪、党参、白术、甘草等为主的中草药中的纤维、多糖、蛋白等大分子物质降解为小分子活性因子，从而达到免疫调节、抗菌驱虫及促生长等效果。由于非常规饲料原料的产地、品种、加工和饲喂方式不同，影响发酵非常规饲料数据库的建立。因此，在非常规饲料原料资源的调研、评估和研究基础上，需结合现代分子生物学技术，构建发酵菌种库，完善发酵饲料工艺，持续开发新型发酵蛋白饲料、能量饲料、地源性饲料等，建立发酵原料资源数据库、发酵产品安全性评价体系及发酵产品标准，实现发酵原料的标准化生产以及由基础研究向产业化的过渡。

发酵复合饲料是由两种以上的饲料原料按一定比例混合发酵的饲料。复合饲料既可以优化饲料原料的碳氮比，加快发酵菌株增殖，同时又可以根据猪的不同生长阶段搭配合适的饲料原料。目前复合饲料从玉米、豆粕、麸皮等常规饲料原料的配伍发展到常规加非常规饲料原料，或是非常规饲料原料之间的配伍。复合饲料的发酵菌株以乳酸菌、酵母菌和芽孢菌为主。此外，混菌、菌酶协同的发酵方式也将成为复合饲料的发酵趋势。Hao等研究表明采用枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌发酵复合饲料（20%玉米、20%豆粕、48%麸皮和12%大豆皮）能够有效降解复合饲料的抗营养因子，提高饲料酸溶蛋白水平，增加赖氨酸、苏氨酸等必需氨基酸，谷氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸等鲜味氨基酸和油酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸和有机酸含量，同时提高发酵复合饲料超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化酶活性和肌肽、叶酸等抗氧化物质含量。朱新强等利用酿酒酵母菌和植物乳酸杆菌发酵豆渣、苹果渣和葡萄渣等复合非常规原料，提高粗蛋白含量并降低纤维含量，从而开发新型优质蛋白饲料。

4 生物发酵改善饲料品质的机制

生物发酵主要目的是改变饲料理化性质，利用微生物分泌胞外酶，将大分子物质分解成小分子活性因子，改变饲料微观物理结构，降解抗营养因子，从而提高饲料底物的营养价值。目前产酶的发酵菌株主要有芽孢杆菌和真菌等，经芽孢杆菌和真菌发酵后，饲料微观结构变得松散，而富有孔隙，小肽和有效磷增加，抗原蛋白、植酸、胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子降低，体外消化率提高。发酵菌株的代谢产物赋予发酵饲料更多的生物功能，提高了发酵饲料的附加值。乳酸菌、凝结芽孢杆菌、丁酸梭菌和酵母等，可以产生有机酸、短链脂肪酸，降低发酵底物的pH值，促进动物采食，延长饲料贮存时间，提高机体抗氧化能力。同时，芽孢杆菌和乳酸菌等分泌的细菌素和免疫防御肽使有害菌的生长受到抑制。部分乳酸菌可以产生γ-氨基丁酸、花青素等功能性物质，有利于动物机体健康。酵母转化的有机微量元素，如酵母硒、酵母铬、酵母锌、酵母铜、酵母铁等，具有改善动物免疫功能、促进抗应激能力，提高畜禽产品品质和改善繁殖性能等多重功效。发酵菌的快速增殖能够使益生菌在发酵体系中建立优势，抑制饲料中有害菌的生长，为产酶和其他代谢产物提供保障，提高到达动物消化道的益生菌数，进而发挥益生作用。此外，益生菌的菌体结构细胞壁和细胞内容物等，不仅能改善日粮口感、提高动物采食量，还能调节动物肠道微生态平衡，从而增强动物机体的免疫力并提高动物的生产性能。

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