發酵飼料在反芻動物養殖上的應用研究進展

申 迪,楊英魁,柴沙駝,王 迅, 孫 璐, 崔占鴻,孫 武,黃偉華,王書祥

(青海大學畜牧獸醫科學院,青海省牦牛工程技術研究中心,青海省高原放牧家畜動物營養與飼料科學重點實驗室,青海 西寧 810016)

1 發酵飼料研究背景

自2020年起,我國已全面禁止在飼料中添加抗生素,即使一些具有促生長作用的抗生素也不能在反芻動物日糧中添加,而液態發酵飼料具備替代飼用抗生素作為促生長添加劑的潛力。目前,國外生物發酵飼料做得比較好的國家是日本。當前國內市場飼料價格極速飆升,為了緩解飼料壓力,開發適應國內各個地區的飼料種類非常必要。反芻動物的飼料來源比較廣泛,但很多可以用作反芻飼料的原料不易消化。為了提高這些飼料的利用率,用發酵菌發酵飼料存在具大潛力和實際意義。因此,生物發酵飼料在反芻動物養殖上具有很好的應用前景。

2 生物發酵飼料

2.1生物發酵飼料概念

生物發酵飼料的概念是近十幾年提出的,隨著科學研究的不斷發展,生物飼料的定義也隨之變化,經微生物發酵后的飼料被稱作生物發酵飼料,有的學者稱之為生物飼料。具體的定義是指,使用一些對生物體的生長發育和繁殖具有促進功能的微生物作為生物飼料發酵的發酵劑,將原來直接飼喂的飼料原材料和它的輔助飼料混合均勻發酵,從而產生微生物菌體蛋白[1]。這些微生物菌體蛋白有幾種功能不同的物質,一類是具有對動物體健康有益的微生物。它能增強機體免疫力和調節腸道菌群,改善動物胃腸道微生物環境,減少動物發病的幾率;另一類是在動物體生長發育、新陳代謝過程中起著至關重要作用的生物活性小分子物質,這類物質不僅包含豐富的蛋白質,而且還含有能量非常高的脂肪,以及生命活動過程主要的能源物質糖、有遺傳功能的五碳糖、有消化作用的酶、有酸性的有機化合物、抑菌素、動物體維持正常生理功能和必須從食物中獲得的維生素、無機元素、大量的有益菌和生物活性物質等,能促進動物快速生長發育。因此,生物飼料是一種優質的飼料[1]。

2.2發酵飼料分類

按微生物種類劃分可分為乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌和復合微生物4種。生物發酵飼料按照工藝可分為固體發酵、液體發酵和復合發酵[2];按照發酵微生物的好氧型,可分為好氧發酵、厭氧發酵及兼性厭氧發酵;按照發酵的菌種可分為混菌發酵及單一菌發酵。

2.3在發酵飼料菌種方面的主要研究內容

目前,在菌種方面的主要研究有以下幾點:第一,能不能改變飼料原料的物理和化學性質;第二,怎樣讓動物提高對生物飼料的消化率和吸收率;第三,盡可能延長菌種的保存時間和生物飼料的保存時間;第四,能怎樣讓有毒菌種獲得中間代謝產物。其中維生素、氨基酸等生物小分子大多是從微生物發酵中得到的。目前,發酵原料已經得到了極大的擴充,生物飼料在發展初期只有依靠豆粕、棉粕等蛋白性飼料提供蛋白原料,現在更多的是各種發酵后的非常規原料,是發酵能量飼料和粗飼料等眾多發酵原料適口性差的飼料[3]。

2.4理想的發酵飼料微生物標準

首先,在菌種分類學上選擇的菌種要安全,沒有任何的病原性,除此之外還要滿足沒有毒性、沒有毒副作用的要求,不能和病原微生物產生雜交菌種,保障對動物機體沒有傷害;其次,所選的菌種應該繁殖速度快,有很強的競爭力,否則在發酵過程中容易導致發酵的失敗;第三,可以在較低pH值的胃酸、有機酸以及膽汁環境中存活,應該具有很強的抗逆性和附著性;第四,所選菌種及發酵產物應該具備對有害微生物的抑制能力;第五,所選菌種要易于生產、加工和儲藏,具有高存活率和高穩定性,方便生產和儲存;最后,應該具有明確的效果,可以促進動物的生長發育、預防疾病、抑制有害氣體的產生,如抑制甲烷等有害氣體產生。

3 發酵飼料在反芻動物養殖上的應用研究

3.1發酵飼料對反芻動物生產性能的影響

發酵飼料對提高奶牛產奶量、改善牛奶品質和預防奶牛多種疾病的發生有積極作用。在飼料中添加芽孢桿菌,其以內生孢子的形式進入動物腸道后,在腸道上部能迅速復活并分泌蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等多種酶類,這些酶將宿主自身難以消化的飼料成分分解為可供宿主吸收利用的小分子物質,促進營養物質的消化吸收[4]。

生物發酵飼料在奶牛養殖過程中具有良好的飼喂利用價值,可顯著提高動物生產性能,解決了抗生素等獸藥不能使用所面臨的問題,對奶牛健康養殖、奶源質量安全有重要作用。在促進動物生長方面,生物飼料在動物體上總體表現為日增重增加、飼料體重比值降低以及綜合飼糧成本降低、養殖經濟效益增加[5,6]。

在利用酒糟這種生物飼料促進肉牛育肥的實驗中發現,飼喂酒糟生物飼料在一定程度上能改善肉牛的腸道微生態平衡,促進肉牛生長,提高肉牛對飼料的消化和吸收功能,減少飼料的浪費[7]。俞文靚等[8]利用玉米皮作為發酵飼料的原料飼喂荷斯坦奶牛,結果發現,不僅能夠提高奶公牛的平均日增重、降低料肉比,還能顯著增加粗蛋白、NDF和ADF的表觀消化率。

綜上所述,飼喂發酵飼料可以提高牛的平均日增重、降低料肉比、提高經濟效益,還能夠顯著增加粗蛋白、NDF和ADF的表觀消化率,提高飼料利用效率[5-8]。

3.2發酵飼料對反芻動物免疫機能的影響

俞文靚等[8]利用玉米皮作為發酵飼料的原料飼喂荷斯坦奶牛,研究表明,發酵飼料可以增強機體免疫力、促進動物健康生長。姜鑫等[9]研究發現,在日糧中添加發酵玉米蛋白粉,可顯著提高犢牛血漿中的總蛋白, 降低膽固醇和尿素氮含量, 提高犢牛的免疫抗氧化能力。余淼等[10]用添加玉米黃漿液、噴漿玉米纖維和醬糟等食品工業副產物為主要原料的微生物發酵飼料飼喂西雜牛,提高了血液中的總蛋白和白蛋白以及抗體含量,降低了丙二醛的濃度、谷草轉氨酶和谷丙轉氨酶的活性,提升了抗氧化能力,增強了超氧化物歧化酶活性,這些指標的升高,可以提升肉牛的抗病能力。綜上,飼喂發酵飼料可以提高反芻動物的免疫能力[8-10]。

3.3發酵飼料對反芻動物瘤胃微生物菌群相對豐度的影響

姜鑫等[9]通過在犢牛日糧中添加發酵玉米蛋白粉,研究其對犢牛瘤胃微生物菌群相對豐度的影響。研究發現,犢牛瘤胃內黃色瘤胃球菌和白色瘤胃球菌相對豐度顯著增加。瘤胃普雷沃氏菌、溶纖維丁酸弧菌和原蟲相對豐度較對照組都有極顯著提高,其他菌群相對豐度無顯著差異。寧麗麗[11]通過在日糧中添加甘蔗糖蜜酵母發酵濃縮液研究其對泌乳奶牛瘤胃發酵及微生物區系的影響。研究表明,在日糧中添加甘蔗糖蜜酵母發酵濃縮液能夠提高泌乳奶牛瘤胃中的菌群多樣性,在瘤胃水平微生物分門水平上擬桿菌們和厚壁菌門是優勢菌群,在瘤胃水平微生物屬水平上普氏菌群和琥珀菌屬是優勢菌屬。張棋煒[12]研究發酵飼料對瘤胃細菌變化及瘤胃發酵參數的影響,結果表明,使用發酵飼料能夠顯著提高發酵液瘤胃細菌總數,并可以促進溶纖維丁酸弧菌、埃氏巨型球菌、黃色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌和琥珀酸絲狀桿菌的生長繁殖,但會使牛鏈球菌數量顯著降低。飼喂發酵飼料不論在分門水平上還是屬水平上都可以提高瘤胃有益微生物菌的相對豐度[9,11,12]。

4 小結與展望

給反芻動物飼喂生物發酵飼料不僅可以提高反芻動物的生產性能,還可以提高反芻動物的免疫能力,顯著提高瘤胃有益微生物的相對豐度[8-12]。國內相關領域都在積極研發、生產應用生物飼料,這是整個飼料行業不斷變革發展的新動態和新趨勢。要把生物飼料行業做好,就需要研發適合需求的菌種,研究分析怎樣精準利用飼料原料以及它的副產物,還需考慮生產成本、是否符合中國國情等。綜上所述,本文就發酵飼料在反芻動物養殖上的應用研究進展以及在實際應用中存在的問題進行論述和探討,以期為今后進一步的研究提供參考。[3]。