032生物发酵饲料与生猪健康养殖.pdf

饲料工业SILIAO GONGYE2021年第42卷第2期总第623期编者按在饲料全面禁抗和环境保护双重压力下，如何保障生猪健康、优质、安全生态养殖成为行业面临的巨大挑战。生物发酵饲料可通过益生菌发酵改变饲料底物的理化性质，获得益生性中间代谢产物和扩大培养饲用的微生物体，从而改善饲料利用效率和肠道健康、提高生产性能、改善猪肉品质，最终达到饲料资源开发、生猪健康养殖和优质猪肉生产的目的。本期特邀浙江大学汪以真教授就生物发酵饲料的发酵菌株与饲料资源开发利用、发酵改善饲料品质的机制，以及发酵饲料在改善猪生产性能、肠道健康和猪肉品质等方面的应用做了详细阐述，并对未来生物发酵饲料的研究和应用提出待解决的问题和思考，为生物发酵饲料在生猪健康生态养殖中的应用和研究提供理论依据。作者简介：汪以真，教授，博士生导师，研究方向为动物营养与免疫及肉质调控、生物饲料与健康养殖。收稿日期：2020-12-28基金项目：国家生猪产业体系CARS-35生物发酵饲料与生猪健康养殖 汪以真王成靳明亮路则庆（生物饲料安全与污染防控国家工程实验室，浙江大学动物科学学院饲料科学研究所，浙江杭州 310058）摘要：在非洲猪瘟形势依然严峻、饲用抗生素全面禁用和环境保护压力持续增加的背景下，如何保障生猪健康优质安全生态养殖成为行业面临的巨大挑战。生物发酵饲料可以通过益生菌发酵改变饲料底物的理化性质、获得益生性中间代谢产物和扩大培养饲用的微生物体，从而改善饲料利用效率、提高生产性能、保障机体健康、改善猪肉品质，最终达到饲料资源开发、生猪健康养殖和优质猪肉生产的目的。本文主要综述了发酵菌株与饲料资源开发利用、发酵改善饲料品质的机制，以及发酵饲料在改善猪生产性能、肠道健康和猪肉品质等方面的应用，为生物发酵饲料在生猪健康生态养殖中的应用提供理论依据。关键词：生物发酵饲料；饲料资源开发；肠道健康；猪肉品质；生猪健康养殖doi:10.13302/ki.fi.2021.02.001中图分类号：S816.6文献标识码：A文章编号：1001-991X（2021）02-0001-06Biological Fermented Feed and Healthy Pig HusbandryWANG Yizhen WANG Cheng JIN Mingliang LU Zeqing(National Engineering Laboratory of Biological Feed Safety and Pollution Prevention and Control,Institute of Feed Science,College of Animal Science,Zhejiang University,Zhejiang Hangzhou 310058,China)Abstract：Under the severe situation of African swine fever,the total ban of antibiotics in feed and increasing pressure of environmental protection,how to guarantee healthy,ecological,safe and high-quality pig husbandry has become a major challenge for the industry.Biological fermented feed can changethe physical and chemical properties of the substrates,produce intermediate metabolites and increasethe number of probiotics,thereby improving the feed efficiency,digestion and absorption,animal growthand pork quality.The present review mainly aimed at fermenting strains and feed resources development,the mechanism of fermented feed nutrient improvement,the influence of fermented feed on porcine performance,gut health and pork quality.Further,the development trend from the strain screening,fermentation technology,and quality safety assessment three aspects was put forward.This workwill provide theoretical basis for research and development and mechanism research of fermentedfeed.Key words：biological fermented feed;feed resource development;gut health;pork quality;healthy pig husbandry01万方数据专家论坛2021年第42卷第2期总第623期养猪业是关乎国计民生的重要产业，在我国占有十分重要的地位。但当前，我国生猪养殖面临着严峻的挑战。非洲猪瘟疫情严重影响着我国生猪养殖，导致猪肉价格大幅上升，生物安全越来越成为行业关注的重点。2020年7月1日我国饲用抗生素全面禁用，短期内可能带来猪生长性能下降、仔猪死亡率和腹泻率上升、治疗用药物增加等一系列问题。此外，生猪养分消化吸收率低，粪污处理难度大，再加上相关环保政策压力，进一步加剧了生猪生态养殖的难度。生物发酵饲料是一种含有益生菌及其代谢产物的生物活性饲料，微生物发酵可以通过改变饲料底物的理化特性，提高饲料的消化利用率。同时在发酵过程中，可以扩大培养益生菌菌体，并提供其中间代谢产物，进而通过益生作用，维持肠道微生物稳态，改善肠道功能和机体免疫，最终达到饲料资源开发、动物机体健康提升和优质安全畜产品生产的目的1。因此，使用生物发酵饲料是非洲猪瘟、饲料禁抗和环保压力背景下实现生猪健康绿色生态养殖的重要举措。本文主要围绕发酵饲料进展、发酵菌株及功能、饲料资源开发利用和发酵饲料养分改善机制，以及发酵饲料对猪生产性能、肠道健康和猪肉品质的影响进行综述。1生物发酵饲料应用进展近年来生物发酵饲料发展迅速，产量从刚开始的小规模生产已经快速增长到年产量约400万吨（2019年），目前我国从事生物发酵饲料的企业达1 000余家。虽然微生态制剂和酶制剂的市场趋于饱和，但发酵豆粕、酵母培养物、发酵糟渣和发酵构树叶等发酵产品呈稳定增长趋势，在饲料和养殖行业得到广泛应用。据生物饲料开发国家工程中心估计，2030年我国发酵饲料产量将达到8 000万吨，约50%猪场会使用发酵饲料。另外，以“Fermented feed”为关键词在Pubmed数据库中搜索，可以发现发酵饲料的相关研究文献已经从2000年的91篇快速增长到2020年的671篇，提示生物发酵饲料研发的快速发展和关注度日益提升。生物饲料领域第1个团体标准 生物饲料产品分类 于2018年1月1日发布，发酵饲料技术通则 于2018年9月7日发布，正式结束了发酵饲料市场混乱、产品质量良莠不齐的局面。哺乳母猪用菌酶协同发酵饲料、生长育肥猪用菌酶协同发酵饲料、饲料原料酵母水解物 和 饲料添加剂丁酸梭菌等与生物发酵饲料有关的12个团体标准于2019年发布。2020年3月10日，国家发展改革委员会、农业农村部联合印发的 关于支持民营企业发展生猪生产及相关产业的实施意见 中提到，要加大本土可利用饲料资源和非粮饲料原料开发力度，加快生物饲料开发应用，调整优化饲料配方结构。发酵饲料市场需求逐年提升，发酵蛋白饲料、发酵能量饲料和发酵粗饲料产品快速增量，地源性饲料原料发酵产品快速增多。2020年4月15日，农业农村部畜牧兽医局发出“关于养殖者自行配制饲料有关规定 公开征求意见的通知”，发酵饲料在颗粒饲料生产中添加进入了规范制备和应用时代，这些政策和标准的建立对我国生物饲料行业的规范性和健康发展做出了重要贡献。2发酵菌株及功能2013 年我国农业农村部发布的 2045 号公告规定，允许用于饲料微生物添加剂的菌种有34种，主要包括酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌和霉菌四类。饲料发酵常用的益生菌主要有芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌和霉菌等，如地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、丁酸梭菌、粪肠球菌、屎肠球菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌、戊糖片球菌、产朊假丝酵母、酿酒酵母、黑曲霉、米曲霉等。芽孢杆菌是一类能够内生孢子、在有氧和无氧环境下均可存活的革兰氏阳性菌，也有部分芽孢杆菌为革兰氏阴性菌，出芽形成孢子的芽孢杆菌可耐高温，孢子可在适应环境下重新形成营养体。在微生物发酵饲料过程中，芽孢杆菌的主要作用一方面是消耗发酵体系中的氧气，为乳酸菌的繁殖以及代谢产物乳酸的产生提供合适的厌氧条件；另一方面，芽孢杆菌自身代谢产生相关酶类，参与发酵过程，从而提升发酵效果2。乳酸菌在自然界中广泛分布，是最早用于生产发酵饲料的一种益生菌。研究表明，乳酸菌具有多种优良的功能，如抗菌活性、维持肠道上皮屏障、调节肠道菌群平衡以及抗氧化作用等。其作为补充剂添加到饲料中具有良好的应用效果，乳酸菌广泛用于液体发酵和固态发酵的生产，主要因为能在饲料发酵过程中产生有机酸（主要是乳酸）以及降低底物的pH值3。酵母菌是一类单细胞、兼性厌氧型真菌，细胞壁中的甘露寡糖、有机酸、酯类和醇类以及酵母内容物中的氨基酸、蛋白质、多肽、核酸、维生素、矿物质等营养物质，不仅能改善日粮口感、提高动物采食量，而且能调节动物肠道微生态平衡，增强机体免疫力并提高动物的生产性能。另外，酵母菌表面可与肠杆菌结合，阻止有害菌与肠上皮的粘附4。霉菌因在生长代谢过程中可分泌酶类，而广泛用于生物发酵。目前应02万方数据饲料工业SILIAO GONGYE2021年第42卷第2期总第623期用于饲料行业的霉菌主要有曲霉和根霉等。育肥猪日粮中添加灭活的米曲霉，不仅提高其生长性能，而且提高背最长肌中肌内脂肪含量，改善肉品质5。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NYT22182012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6。未