液体发酵饲料在猪业养殖中的应用研究

畜牧行业特别是养猪业，是许多国家农业经济的主要贡献者，也是全球粮食供应中日益重要的组成部分。随着养殖业的迅猛发展和国内外推行禁止在农牧行业使用抗生素政策的颁布，以及饲料原料价格的节节攀升，使农牧行业面临着严峻的挑战，养猪业便首当其冲。因此，生产低价、安全、高效的饲料已经成为行业内亟需考虑的问题。

液体发酵饲料是在一定条件下，利用微生物代谢活动转化饲料及原料中抗营养因子，将蛋白质、多糖等大分子物质分解为易吸收的小肽、单糖等小分子物质，随之产生消化酶、有机酸、细菌素等益生代谢产物，具有抑制致病菌繁殖、增强机体免疫力、提高动物生产性能等作用的优质饲料。液体发酵饲料原料来源广泛，可以运用食品业、农业、工业副产品作为发酵原料。这些原料具有产量大、价格低、营养价值偏低等特点。经过液态发酵后可满足猪的消化生理结构特点，适口性好、易于消化吸收，有助于避免浪费和增加环境负担。本文讨论了液体发酵饲料的营养特性及在养猪业中的应用，为液体发酵饲料在国内的推广拓宽道路。

1 液体发酵饲料简介

荷兰首次使用液体发酵饲料，随后法国、西班牙、瑞典等欧洲国家陆续推广使用已将近30多年。在荷兰和英国规模化猪场中运用液体饲料饲喂比例达到60%和25%以上。液体发酵饲料在外国研究及应用十分广泛，但是在我国还是属于一种新型技术，应用程度较低。

1.1   液体发酵饲料的制备

液体发酵饲料的生产方式主要分为三类：①以发酵底物划分，为全价饲料完全发酵和单一或多种原料发酵后，作为预混料再与其他原料制成全价饲料。相对于发酵部分谷物原料来说，完全发酵比较简便快捷，但是会造成必需营养物质的损失；而部分谷物原料发酵迅速，养分丢失率低，可以与各种原料配比成用于各个年龄阶段饲料。②以发酵微生物来源划分，为自发发酵和接种发酵。相对于接种发酵来说，自发发酵是利用饲料及原料中的自有的微生物进行液体发酵，过程中容易受杂菌的影响，且适口性和安全性差，造成饲料质量不稳定；而接种发酵会在发酵过程中加入有益微生物，其代谢产生大量有机酸、细菌素，能有效地抑制饲料及原料中病原菌繁殖。③以操作方式划分，为连续发酵和批次发酵。批次发酵是完成一个生长周期的微生物发酵，营养物质利用率高，操作简单易解决杂菌污染问题，但是资源耗费大、生产周期短、生产效率低；而连续发酵是以完成多个生长周期的微生物发酵，每次发酵结束后，取一定比例发酵底物与新原料混合继续发酵，具有发酵稳定、便于管理、生产效率高等特点。

1.2   影响液体发酵饲料品质的因素

影响液体发酵饲料产品质量的因素包括：微生物种类和数量、底物数量和质量以及发酵参数3个方面。就微生物种类和数量而言，微生物种类和数量是影响发酵的关键因素，其质量的优劣直接影响着液体发酵饲料的品质。目前，主要应用于饲料发酵的微生物种类主要有酵母类、芽孢杆菌类、乳酸菌类。植物乳杆菌和戊糖片球菌是液体发酵饲料中存在的最丰富的乳酸菌菌株，其中植物乳杆菌还具有抑制发酵过程中饲料及其原料的赖氨酸降解的功效，有利于提高液体发酵饲料的营养价值。饲料中乳酸菌的含量决定了乳酸产量，产量越多，pH值下降越快，当乳酸菌含量超过于100 mmol/mL时，能有效抑制沙门氏菌、大肠杆菌等致病菌的繁殖。研究表明，优质的液体发酵饲料中pH值应该小于4.5，乳酸菌含量大于109CFU/mL，乳酸浓度大于150 mmol/mL，乙酸与乙醇浓度应分别小于40.0 mmol/mL和0.8 mmol/mL。液体发酵饲料中酵母含量非常高，酵母量也影响发酵液体饲料的质量。酵母具有将肠杆菌结合到其表面的能力，阻断这些细菌与肠上皮的结合，从而降低肠杆菌对机体肠上皮的侵染。因此，发酵液体饲料中高浓度的酵母可能是有益的；但是，高浓度的酵母可能会大量产生诸如乙酸、乙醇和戊醇之类的化合物，导致产生饲料异味和污染，造成营养物质含量和适口性降低。研究发现，在发酵过程中添加甲酸、山梨酸钾和苯甲酸等弱酸抑制酵母的生长而不会干扰乳酸菌生长，因此，在生产液体饲料时可以加入适量乳酸避免酵母菌过度生长对饲料品质的影响。

2  液体发酵饲料特性

2.1    降低抗营养因子水平，提高营养物质消化吸收

饲料原料中存在胰蛋白酶抑制因子、单宁、植酸等抗营养因子，严重影响畜禽对饲料中营养物质的消化吸收，甚至还有可能影响畜禽健康。液态发酵过程中，经过微生物作用一段时间后，可以激活原料中天然纯在的酶，能够消除原料中的抗营养因子。液态发酵对原料营养成分影响程度低，能将大分子物质降解为易吸收的小分子，更有利于机体的消化吸收。植酸等大多数动物无法直接利用的无机盐经过发酵后能转化为有机盐，提高机体对营养物质的消化吸收，降低粪便中磷的排放，缓解了对环境的压力。Zheng等报道，在芽孢杆菌发酵过程中，豆粕（SBM）的营养价值得到了提高。他们发现凝乳蛋白（CP）、小肽浓度和体外消化率增加，大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白减少。Shi等发现，用黑曲霉发酵菜籽粉倾向于增加CP和氨基酸（AA）含量，并减少中性洗涤纤维（NDF）、硫代葡萄糖苷、异硫氰酸酯、唑烷硫酮和植酸的量。

2.2   抑制致病菌生长，维护胃肠道菌群平衡

液体发酵饲料中含有大量的益生菌。益生菌在胃肠道内能够与致病菌抢占定植位点，抢夺致病菌生长所需营养物质，发挥生物夺氧作用形成厌氧环境，从环境和营养方面抑制致病菌的定植、侵染。液体发酵饲料中益生菌在胃肠道内经过一系列的反应后，产生如乙酸、乳酸、脂肪酸等酸性代谢产物，降低胃肠道局部pH值，从而抑制致病菌的生长。通过代谢反应能产生诸如尼生素、细菌素、谷草菌素等抗菌物质，对致病菌具有抑制或者杀灭作用。混合饲料经枯草芽孢杆菌和粪肠球菌发酵后，益生菌、CP、小肽、几种芳香族氨基酸和乳酸浓度随时间显著增加，而肠道杆菌科和霉菌生长受到抑制。Canibe等监测了液体饲料发酵过程中微生物和pH值的变化，第1 d乳酸菌、酵母菌和大肠菌群都在增殖，第2d乳酸菌和酵母菌的数量处于稳定阶段，大肠菌群的数量迅速下降到低水平，第3dpH值逐渐降低到4.0~4.2左右。

2.3   产生有益因子，增强机体免疫力

饲料及原料经液体发酵后，富含的益生菌不仅能对胃肠道的微生物菌群调控作用，还能对树突细胞及多种免疫细胞类型进行功能性调节，产生益生因子。肠道树突细胞占据肠道相关的淋巴组织的绝大部分，分布在整个肠固有层，与微生物接触后，树突状细胞充当微生物配体的“传感器”。细菌衍生的分子与树突细胞上的受体结合并激活不同的信号传导途径，导致其表型修饰和细胞因子的干扰素、肿瘤坏死因子、白细胞介素等细胞因子，介导炎症反应，增强机体免疫力。如，乳杆菌能通过上调T细胞的比例，提升小鼠血清中IL-10、IL-12含量，降低促炎细胞因子IL-12、IL-17和IL-23含量。此外，液体发酵饲料中的主要代谢产物—短链脂肪酸能调节细胞因子在机体组织中的表达。如，丁酸能抑制趋化因子和黏附分子的表达来减少巨噬细胞和中性粒细胞向组织的募集，通过激活GPCR和抑制组蛋白脱乙酰酶起作用，调节白细胞中TNF-α、IL-2、IL-6和IL-10等细胞因子的产生。

3  在猪生产中应用研究

3.1   对猪生产性能的影响

国内外研究表明，饲料及其原料在液体发酵过程中，能够消灭抗营养因子，提高营养物质含量和饲料的适口性，不同程度地提高猪生长性能。陈鲜鑫等试验表明，液体发酵饲料能够显著提高断奶仔猪的平均日增重，显著降低料肉比和腹泻率。王晓明等研究液体发酵饲料对断奶仔猪生长性能和血液生化指标的影响，结果表明，饲喂液体发酵饲料的断奶仔猪平均日增重和平均日采食量分别提高了27.12%和22.08%（P<0.05）。李永明等研究发酵谷物液体饲料对超早期断奶仔猪生长性能和肠道微生物菌群多样性的影响，试验发现，发酵谷物液体饲料能够提高超早期断奶仔猪的平均日采食量22.63%（P<0.01），平均日增重13.50%（P<0.05）。而Canibe等研究液体发酵和非液体发酵饲料对生长猪的胃肠生态和生长性能的影响，结果发现，与饲喂颗粒饲料的猪相比，饲喂液体发酵饲料的生长猪的平均日增重和平均日采食量有降低趋势，料肉比有提高的趋势，与上述结果不同。这可能与饲料的发酵时间、菌种以及料水比不同有关。此外，这也可能与猪在生长阶段的生理结构发育成熟度不同有关。具体原因还需要进一步研究。

3.2   对猪胃肠道机能的影响

猪胃肠道中的微生物群落具有动态多样性，能够为宿主产生必需的营养素，并在肠道形态，营养消化和宿主免疫系统调节中发挥关键作用。液体发酵饲料中，益生菌能与消化道相互作用，使胃肠道和粪便中各种病原体数量减少，病原体含量降低，降低畜禽患病概率。益生菌还能激活肠黏膜中的T淋巴细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞等免疫细胞，提高肿瘤坏死因子、白细胞介素、干扰素等细胞因子的产生，介导T淋巴细胞和B淋巴细胞分化，调节免疫应答和炎症反应。Dmenckova等研究液体发酵饲料对分娩母猪的初乳质量和粪便微生物学的影响，结果发现，与饲喂干饲料母猪相比，饲喂液体发酵饲料的母猪的仔猪排泄的粪便中乳酸菌显著提高，大肠杆菌极显著降低。且饲喂液体发酵饲料的母猪初乳对肠道细胞（IEC-6）和血液淋巴细胞的促有丝分裂活性极显著高于饲喂干饲料母猪的初乳。Højberg等研究饲喂液体发酵饲料对猪消化道发酵消化率的影响，结果表明，与饲喂干饲料的猪相比，饲喂液体发酵饲料的胃、结肠、回肠的pH值有下降趋势，小肠后端、盲肠、结肠中大肠杆菌和沙门氏菌含量显著降低。Scholten等研究含有小麦的液体发酵饲料对断奶仔猪胃肠道特性的影响，试验发现，与对照组相比，饲喂液体发酵饲料的断奶仔猪胃中pH值显著降低，肠道绒毛高进而隐窝比显著提高。Tajima等研究发现，液体发酵饲料能提高断奶仔猪回肠和盲肠中的细菌多样性，且乳酸菌数量在菌群中占比最高。

3.3   对饲养环境的影响

饲料经过液体发酵后动物对其利用率提高，减少了排泄物中氨、氮、吲哚等有害物质的产生，降低饲养舍内NH3、H2S的浓度，去除粪便气味，从而改善饲养环境。如枯草芽孢杆菌可分泌大量的细胞外酶，分解硫化物和吲哚类物质，减少了有毒有害气体的产生。此外，经过液体发酵后的饲料，微量元素利用率高，降低了畜禽重金属的排放。盛清凯等发现，在母猪饲料中添加乳酸菌及芽孢杆菌厌氧发酵后可改变铜、锌等的化学形态，减少了猪粪臭味。Kjeldsen等发现，饲喂液体发酵饲料可以抑制粪便中的色氨酸经过微生物转化为粪臭素，导致较低的粪臭素的产生，从而减少公猪异味。

4   结  论

液体发酵饲料在养殖业中的应用，能够拓宽饲料原料来源，降低饲料成本，提高动物生产性能，调控消化道微生态平衡，提升饲料的消化吸收，减少重金属的排放和有害气体的产生，从而改善养殖业环境污染问题，缓解人畜争粮的问题。但是液体发酵饲料在菌种质量、发酵过程的控制、饲喂系统设计等方面还没有形成标准，造成生产出来的液体发酵饲料品种不稳定，制约了其在国内养猪业中的推广应用。随着国内外液体发酵技术发展，发酵过程的稳定调控，饲喂系统设计的完善，以及在市场上合理的推广应用，液态发酵饲料将在养殖业中将会拥有广阔的市场。

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