◆作者:池作授* 張?zhí)柦埽?郭愛紅* 李孝偉耿旭 吳云鵬 秦江帆
◆單位:1.中糧飼料(茂名)有限公司;2.中糧飼料(佛山)有限公司;3.佛山科學技術學院科技處
我國飼料資源緊缺,合理開發(fā)和高效利用飼料原料對我國畜牧業(yè)發(fā)展起著重要作用。非常規(guī)原料自身存在不足,如抗營養(yǎng)因子多、高毒素、適口性差和消化率低等,限制了其在畜禽生產中的應用。為了改善動物的生長性能,飼料中通常加入功能性物質,抗生素能顯著提高肉雞的增重(Moore,1946),有效提高畜禽的生長速度和飼料轉化效率。但由于抗生素的不合理使用,目前出現病原菌產生耐藥性、藥物殘留和致病菌交叉感染等負面作用,對人類食品安全構成嚴重威脅。中國農業(yè)農村部194號公告,2020年7月1日起,飼料生產企業(yè)停止生產含有抗生素(中草藥除外)的商品飼料。
而發(fā)酵料的發(fā)展和應用在一定程度上解決了這些問題,發(fā)酵料作為一種新型無抗飼料,原料來源廣泛,經過發(fā)酵后產生特有的酸香味,能改善飼料適口性,提高動物采食量和消化利用率,且能抑制有害菌生長,增強機體免疫機能。研究報道中草藥飼料添加劑可以改善畜禽生產性能、提高機體免疫力,隨著中藥制劑研究的深入,微生物發(fā)酵中藥成為一種新的中藥炮制方法,通過微生物的降解作用,可以最大限度地提取藥物的有效成分和活性物質,由于中藥制劑發(fā)酵后成分發(fā)生了變化,增加了某些新的藥物成分,應用效果優(yōu)于未發(fā)酵的制劑(韓春楊,2005)。本文主要對發(fā)酵飼料技術及特點、發(fā)酵飼料和發(fā)酵中草藥在雞生產中的應用研究進行綜述,以供生產應用參考。
發(fā)酵飼料是指在人為的控制下,微生物通過自身的生長代謝活動,將飼料中的抗營養(yǎng)因子及有毒有害物質,分解或轉化為能被畜禽采食、消化、吸收、利用且無毒無害的物質,形成營養(yǎng)豐富、適口性好,活菌含量高的生物活性飼料或飼料原料。
目前,發(fā)酵飼料常用的菌種有乳酸菌類、酵母菌類、芽孢桿菌類,不同菌種有各自的特點和作用效果。乳酸菌類是分解糖類產生乳酸為主要代謝產物的革蘭氏陽性菌的統(tǒng)稱(張明峰,1996);常用于飼料添加劑的主要有雙歧乳桿菌、糞鏈球菌、植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌等(劉學劍,1998),其產物可以抑制病原菌的生長,調節(jié)胃腸道內微生態(tài)平衡,起到防治胃腸道疾病的作用等。芽孢桿菌是一類需氧菌,能產生芽孢,具有高度的穩(wěn)定性,耐高溫、耐酸堿和耐高壓(薛冬琳,2004);常用于飼料添加劑的有枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌和東洋芽孢桿菌等,可調節(jié)腸道微生態(tài)平衡,產物有助于提高飼料消化利用率,從而促進動物生長等。酵母菌類主要有產阮假絲酵母、熱帶假絲酵母、釀酒酵母和紅酵母等(李桂玲,2005);飼料中應用的有兩種,一種是活性酵母制劑,一種是酵母培養(yǎng)物;可以改善腸道微生態(tài)環(huán)境,提高動物免疫力,提供養(yǎng)分改善動物生長性能等。
發(fā)酵根據生產工藝可以分為固體發(fā)酵和液體發(fā)酵。隨著發(fā)酵技術和固體發(fā)酵過程動力學模型的不斷研究,發(fā)酵工藝流程(見圖1)及參數逐漸成熟穩(wěn)定,采用固體發(fā)酵是趨勢。
固體發(fā)酵與其他發(fā)酵方式相比,具有如下特點:(1)培養(yǎng)基簡單、來源廣泛、價格便宜;(2)發(fā)酵產物的產率高;(3)技術簡單,能耗低,投資少;(4)基質含水量低,可大大減少生物反應器的體積,不需要處理廢水,環(huán)境污染小,后續(xù)處理方便;(5)發(fā)酵過程不需要嚴格的無菌操作。液態(tài)發(fā)酵是飼料與水按照1∶1.5~4比例混合,經過充分發(fā)酵后穩(wěn)定狀態(tài)的飼料(Missotten,2016)。液態(tài)發(fā)酵特點:菌種的純種培養(yǎng),傳熱、傳質均勻性較好、機械化程度高,但投資大,產率低,污染嚴重等(梁永,2011)。
發(fā)酵飼料在飼料行業(yè)替抗減抗過程中受到廣泛的關注。其主要作用功能有:(1)發(fā)酵飼料中含有大量有益微生物,可以抑制或減少有害菌,調節(jié)腸道微生態(tài)平衡;(2)發(fā)酵過程中產酸,具有酸香味,改善飼料適口性,提高采食量;(3)微生物發(fā)酵將部分大分子的蛋白質等分解為小分子物質,易被消化吸收,提高了營養(yǎng)物質的消化利用率;(4)可以抑制霉菌生長,對毒素有一定的降解作用,可以降解飼料中的有毒有害物質,改善飼料營養(yǎng)價值;(5)發(fā)酵產生一些未知生長因子,可以提高動物免疫力,促進生長(衛(wèi)愛蓮,2017)。中草藥經過發(fā)酵后可提高藥效,提速療效(孫靜等,2011)。發(fā)酵飼料的好壞與其發(fā)酵工藝參數密切相關,影響發(fā)酵質量的主要因素有:菌種及比例、發(fā)酵原料、料水比例、發(fā)酵時間、菌接種量、pH值、溫度和通氣與傳質過程等(梁永,2011)。
圖1 固體發(fā)酵工藝流程圖
雞消化道較短,生長速度快,為了短時間內達到生長要求,營養(yǎng)豐富且易消化吸收的飼料必不可少。豆粕發(fā)酵后大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子、棉子糖和水蘇糖較普通豆粕大幅下降(楊玉娟,2016)。一些研究者在日糧中添加3%、6%和9%的發(fā)酵豆粕替代對照組中普通豆粕,研究其對黃羽肉雞的影響,結果表明:與對照組相比,6%和9%組體增重分別顯著提高了3.87%、4.38%(P<0.05),料重比分別降低了 4.57%(P>0.05)、5.71%(P<0.05);9%組成活率極顯著提高了 6.38%(P<0.01),提高了十二指腸中的胰蛋白酶活性(P<0.01)、血清中的總抗氧化能力(T-AOC)和過氧化氫酶(CAT)活性(P<0.05)、脾臟指數和法氏囊指數(P<0.05),降低了糞便中的氮和粗灰分含量(P<0.01()許麗惠,2013;林麗花,2013)。日糧中添加7%的發(fā)酵豆粕,提高了黃羽肉雞全凈膛率2.73%(P<0.05)、胸肌率 3.93%(P>0.05)和腿肌率 8.76%(P<0.01),降低腹脂率16.54%(P<0.01);使用發(fā)酵豆粕飼料可替代抗生素。
魏蓮清等(2019)研究不同水平發(fā)酵棉粕替代豆粕對科寶肉雞生長性能、屠宰性能和血清生化指標的影響,對照組飼喂基礎日糧,不添加發(fā)酵棉粕,試驗組分別添加3%、6%、9%發(fā)酵棉粕代替基礎日糧中的豆粕,結果表明:與對照組相比,①試驗組肉雞1-21 d的料重比均顯著降低 (P<0.05);9%發(fā)酵棉粕組肉雞21-42 d平均日采食量顯著降低(P<0.05);②各階段試驗組肉雞半凈膛率、胸肌率、腿肌率均升高,皮下脂肪厚度顯著降低(P<0.05),其中 6%組 42 d 的胸肌率和腿肌率顯著高于對照組和9%發(fā)酵棉粕組(P<0.05);試驗組42日齡肉雞屠體率升高,其中3%和6%發(fā)酵棉粕組與對照組差異顯著(P<0.05);③21 d 時,試驗組肉雞血清甘油三酯、葡萄糖含量均降低,而血清總蛋白含量升高,其中6%發(fā)酵棉粕組效果最好。其他研究證實,在AA肉仔雞日糧中添加6%發(fā)酵棉粕,能夠提高肉雞的生長性能、血液理化指標及免疫性能(吳妍妍,2013);在黃羽肉雞日糧中添加6%發(fā)酵豆粕組在日增重、采食量、料重比、屠宰率、胸肌率和腿肌率都優(yōu)于3%、9%發(fā)酵棉粕組(閆理東,2012a和2012b)。綜合研究結果,建議在肉雞日糧中添加6%發(fā)酵豆粕為宜。
菜粕中因含有大量硫苷等抗營養(yǎng)因子以及硫苷酶解產物異硫氰酸酯、惡唑烷硫酮等有毒物質,嚴重地影響了菜籽粕的飼用價值。吳東等(2012)研究表明:菜粕發(fā)酵后粗蛋白質、氨基酸等有所提高;真代謝能和磷利用率顯著高于普通菜粕(P<0.01);且降低了菜籽粕中的硫苷、異硫氰酸酯、惡唑烷硫酮和粗纖維含量。余勃等(2009)選用愛拔益加肉仔雞探討了不同發(fā)酵菜粕替代豆粕比例(5%、10%和15%)對雞生長性能的影響,結果表明:日糧中使用15%發(fā)酵菜粕后肉仔雞前期 (1-21日齡)和后期(22-42日齡)的日增重均呈線性下降趨勢(P<0.01),但用量不超過10%時肉仔雞前、后期日增重的變化并不顯著(P>0.05)。使用10%以內的發(fā)酵菜粕對肉仔雞前期、后期及全期的采食量無顯著影響(P>0.05)。隨著日糧中固態(tài)發(fā)酵菜粕使用比例的增加,肉仔雞前期、后期以及全期的飼料轉化效率均呈線性下降趨勢(P<0.01),但 10%以內的發(fā)酵菜粕對肉仔雞后期和全期的飼料轉化效率無顯著影響(P>0.05)。劉長松等(2015)研究了在肉雞玉米-豆粕型日糧中用發(fā)酵菜粕替代12%豆粕對肉仔雞生產性能、血清生化指標、免疫功能及經濟效益的影響。結果顯示:發(fā)酵菜粕組在生長性能、血清生化指標和免疫功能等方面與玉米-豆粕日糧組相比無顯著差異(P>0.05);發(fā)酵菜粕替代部分豆粕可降低飼養(yǎng)成本。菜粕發(fā)酵后可替代日糧中一部分豆粕,替代比例控制不超過12%為宜。
熊羅英等(2010和2016)研究了發(fā)酵構樹葉對肉仔雞生長性能、屠宰性能及肉品質的影響,試驗結果表明:經過發(fā)酵處理的構樹葉粗纖維含量均有不同程度下降,粗蛋白含量顯著增加;日糧中添加3%的構樹葉或3.75%的發(fā)酵構樹葉對1-14日齡AA肉仔雞平均日增重有負面影響,料肉比顯著高于對照組;29-42日齡飼喂添加6.75%發(fā)酵構樹葉組雞平均日增重、料肉比與基礎日糧組無顯著差異;日糧添加發(fā)酵構樹葉可提高肌肉pH值、顯著減低肌肉滴水損失和烹飪損失,顯著改進AA肉仔雞的肉品質和風味。證實了構樹葉飼料用于家禽生產的可行性。孟翠紅等(2014)等研究在日糧中添加0.1%、0.2%和0.3%發(fā)酵紅三葉草對肉仔公雞飼料消化率的影響,結果表明:0.1%組能顯著提高脂肪消化率,對氮沉積的作用低于脂肪;在生長前期0.1%組的表觀消化能最佳;在生長后期,0.2%組的表觀消化能最佳。文昌雞日糧中添加15%的發(fā)酵木薯渣粉,來替代9%玉米粉、3%花生粉和3%的麩皮是可行的,能降低飼養(yǎng)成本且對養(yǎng)殖有較好效果(于向春,2011)。發(fā)酵葡萄渣應用于肉雞生產是安全、有效的,日糧中添加10%發(fā)酵葡萄渣可以提高日增重,降低料重比;對膚色、肌肉味道和品嘗評價等無負面影響。
鄧繼輝等(2014)研究了發(fā)酵飼料對矮小型雞生產性能及抗氧化酶活性的影響,對照組飼喂基礎蛋雞飼料,試驗組飼喂含0.1%發(fā)酵劑的發(fā)酵飼料。結果表明:35周齡之前試驗組體重增加迅速,35周齡后2組的體重增加速度基本一致;試驗組飼喂發(fā)酵飼料后,35周開始產蛋率顯著增加(P<0.01);試驗組血清中的谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性、總超氧化物歧化酶(T-SOD)活性及總抗氧化能力(T-AOC)較對照組極顯著增高(P<0.01);矮小型雞使用發(fā)酵飼料后,可帶來一定的經濟效益。配合飼料發(fā)酵后其pH值大幅度下降,相對于顆粒料,配合飼料發(fā)酵后在一定程度上可以改善肉雞的生長性能(劉松柏,2014)。
隨著飼料中抗生素的禁用,肉雞高效生產和疾病防控壓力會越來越大,中草藥也將逐漸成為飼料中的重要成分。中草藥不僅能直接殺滅病原體,而且能調節(jié)機體免疫功能,有效防治雞球蟲病(葛凱等,2009)。研究表明無論從生產性能、安全性方面、還是對生化指標的影響,發(fā)酵中藥的效果均優(yōu)于中藥組(黃芪、貫眾、板藍根、何首烏、山楂、女貞子、艾葉)(劉觀忠,2011)。陳雷等(2013)探討了中草藥(馬鞭草、黃柏、郁金)及其發(fā)酵后和西藥對雞柔嫩艾美耳球蟲病的防治效果,結果表明,西藥地克珠利組相對增重率為64%,抗球蟲指數為128.3;添加2%發(fā)酵中草藥組的相對增重率為85%,抗球蟲指數為146.0;發(fā)酵中草藥組抗球蟲效果優(yōu)于西藥組、中藥組。另外,發(fā)酵中藥在改善肉雞的免疫機能、抗氧化機能方面,其效果也優(yōu)于中藥組。安勝英等(2015)研究了發(fā)酵中藥對雞免疫機能和抗氧化機能的影響,試驗設計:A組:飼喂基礎日糧;B組:飼喂基礎日糧+0.5%中藥(組方為黃芪、貫眾、板藍根、何首烏、山楂、女貞子、艾葉);C 組:飼喂基礎日糧+0.5%發(fā)酵中藥。試驗結果表明:(1)與A組相比,C組顯著提高了3周齡仔雞胸腺指數(P<0.05)、血清溶菌酶的活性 (P<0.05)、6周齡仔雞血漿谷胱甘肽過氧化物酶的活性 (P<0.05),顯著降低了6周齡仔雞腿肌MDA含量 (P<0.05);(2)與B組相比,C組顯著提高了3周齡仔雞胸腺指數 (P<0.05)、ND抗體水平(P<0.05)。試驗結果表明,黃芪-枯草芽孢桿菌復合發(fā)酵制劑能夠提高肉雞的生產性能和免疫功能,完全可以替代抗生素使用(喬宏興,2015);發(fā)酵中藥渣可以提高雞肌內蛋白,對肉質性狀粗脂肪、pH、熟肉率、滴水損失和肌肉嫩度等無負面影響。
研究表明,復方發(fā)酵黃連膏劑對雞大腸桿菌病的臨床治愈率為92.4%,死亡率為7.6%;乳酸環(huán)丙沙星組治愈率為78.2%,死亡率為21.9%;丁胺卡那霉素組治愈率為69.6%,死亡率為30.4%;復方發(fā)酵黃連膏劑治療大腸桿菌病效果明顯(沈永恕,2019)。其他研究也有類似發(fā)現,以地錦草、苦參、黃芩等組成的中藥組方對感染大腸桿菌的雛雞具有顯著的保護作用;將乳酸菌發(fā)酵物與中藥配伍使用具有明顯的協(xié)同作用,其作用強度相當于鹽酸環(huán)丙沙星。
隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展,安全、健康、高效和優(yōu)質的畜禽產品將受到人們青睞。飼料中抗生素的禁用短期會給動物生產養(yǎng)殖帶來一定的影響,而發(fā)酵飼料可在一定程度彌補由此帶來的損失。發(fā)酵飼料能提高動物生長性能和免疫機能等,其中中草藥發(fā)酵后效果更好。但是,我國發(fā)酵飼料較國外發(fā)展晚,生產設備工藝不完善,技術參數不穩(wěn)定,產品質量標準不統(tǒng)一,發(fā)酵飼料產物成分檢測手段落后等,一定程度上限制了發(fā)酵飼料的應用。隨著發(fā)酵飼料技術的不斷研究發(fā)展,發(fā)酵飼料必將在動物生產中廣泛應用,在未來無抗飼料道路上扮演重要角色。