郭小望，劉昌林

（1.宜春市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，江西宜春336000;2.南昌市農(nóng)業(yè)科學(xué)院）

養(yǎng)豬業(yè)在我國占有十分重要的地位，是關(guān)乎國計(jì)民生的重要產(chǎn)業(yè)。近年來非洲豬瘟疫情、環(huán)保壓力及2020年7月1日全面禁止飼用抗生素的使用等因素對養(yǎng)豬業(yè)提出更高的要求，其中腸道健康問題仍然是制約我國養(yǎng)豬業(yè)健康發(fā)展的重要難題之一。生物發(fā)酵飼料被稱譽(yù)為“第四代活的飼料”，通過有益微生物作用于飼料底物，降解或轉(zhuǎn)化飼料原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子及大分子的物質(zhì)，可有效提高飼料的營養(yǎng)價值和飼料利用率，同時生物發(fā)酵飼料中含有的益生菌及其代謝產(chǎn)物可調(diào)節(jié)腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)，抑制有害菌生長繁殖，促進(jìn)腸道健康[1]。本文主要對生物發(fā)酵飼料菌種、生物發(fā)酵飼料的功能及其對豬腸道健康的作用進(jìn)行綜述，為生物發(fā)酵飼料在養(yǎng)豬業(yè)中的應(yīng)用提供參考。

1 定義及分類

1.1 定義

生物發(fā)酵飼料是指使用農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料原料目錄和飼料添加劑品種目錄等國家相關(guān)法規(guī)允許使用的飼料原料和添加劑，通過發(fā)酵工程生產(chǎn)的含有益生菌或其代謝產(chǎn)物的飼料[2]。

1.2 分類

生物發(fā)酵飼料按照菌種可分為單菌發(fā)酵飼料和混合菌種發(fā)酵飼料；按照原料特性可分為發(fā)酵蛋白飼料、發(fā)酵能量飼料和發(fā)酵粗飼料；按照形態(tài)不同可分為液態(tài)發(fā)酵飼料、固態(tài)發(fā)酵飼料和復(fù)合發(fā)酵飼料[1]。

2 菌種

生物發(fā)酵飼料的核心是發(fā)酵菌種，菌種主要分為細(xì)菌和真菌兩大類。細(xì)菌類的發(fā)酵菌種常用的包括芽孢桿菌屬（Bacillus spp.）[3]、乳酸桿菌屬(Lactobacillus spp.)[4]。芽孢桿菌屬包括枯草芽孢桿菌、蠟樣芽胞桿菌、巨大芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等[5]。乳酸桿菌屬主要以植物乳酸桿菌為主[6]。真菌類的發(fā)酵菌種主要以酵母屬（Saccharomyces）和曲霉屬（Aspergillus）。酵母菌屬包括啤酒酵母、熱帶假絲酵母、產(chǎn)朊假絲酵母和紅酵母等[7]。霉菌屬以米曲霉菌和黑曲霉菌為主[8]。

3 功能

3.1 改善飼料品質(zhì)和利用率

生物發(fā)酵飼料通過對飼料原料接種菌株發(fā)酵改變飼料的理化性質(zhì)。通過發(fā)酵可將飼料中大分子物質(zhì)分解成小分子，使飼料的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，并降解飼料原料中的一些抗?fàn)I養(yǎng)因子，可有效提高飼料的消化和吸收；同時，通過發(fā)酵可改善飼料的適口性，促進(jìn)動物的采食量。在豆粕中研究發(fā)現(xiàn)，豆粕經(jīng)過芽孢桿菌（Bacillus siamensis）的發(fā)酵后對其結(jié)構(gòu)電鏡觀察發(fā)現(xiàn)豆粕表面變的松軟有口洞出現(xiàn)；對其營養(yǎng)成分檢測發(fā)現(xiàn)粗蛋白、小肽含量顯著增加，同時降低了大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白的含量，提高了消化率[9]。在菜籽粕中研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)黑曲霉菌（Aspergillus niger）發(fā)酵后菜籽粕的粗蛋白和氨基酸含量有所增加，而中性洗滌纖維、芥子苷、異硫氰酸酯和植酸的含量顯著降低；同時，通過電鏡觀察也發(fā)現(xiàn)菜籽粕的表面變得粗糙，有不規(guī)則和分解的淀粉顆粒[10]。在液態(tài)發(fā)酵飼料中發(fā)現(xiàn)，乳酸菌和酵母的數(shù)量增加，而大腸桿菌的數(shù)量減少，且pH值降低至4.0～4.2[11]。上述研究結(jié)果表明，通過發(fā)酵使飼料的理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，飼料的營養(yǎng)價值提高，且更容易被動物腸道消化吸收。

3.2 拓展飼料原料的種類

隨著我國飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，飼料資源短缺的問題日益突出，生物發(fā)酵技術(shù)的利用可有效利用非常規(guī)飼料原料，為緩解飼料資源短缺提供一種有效方式。我國的餅粕類資源豐富，如菜籽粕、棉籽粕、花生粕、油茶粕、亞麻籽粕、芝麻粕、葵花籽粕等。但這些餅粕類原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子含量和粗纖維水平較高，適口性較差，導(dǎo)致在飼料中的使用率較低。目前，通過生物發(fā)酵技術(shù)可有效降解這些餅粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子、分解淀粉、纖維素和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)為單糖、氨基酸、多肽等容易吸收的小分子物質(zhì)，同時發(fā)酵可產(chǎn)生有機(jī)酸、維生素、消化酶等促進(jìn)動物的生長，提高了餅粕的營養(yǎng)價值和在飼料中的添加量[12]。除餅粕類飼料資源外，發(fā)酵飼料原料已拓展到鮮糟渣[13]、果渣[14]、蔬菜尾菜[15]和中草藥殘?jiān)黐16]等非常規(guī)飼料原料，用來提供優(yōu)質(zhì)優(yōu)價的發(fā)酵能量飼料和粗飼料等。

3.3 增強(qiáng)動物免疫功能

生物發(fā)酵飼料的核心是有益微生物，微生物不僅對飼料原料進(jìn)行分解，而且直接進(jìn)入養(yǎng)殖動物腸道發(fā)揮作用。近年來，大量研究表明腸道微生物對動物的免疫功能有密切的關(guān)聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn)，生物發(fā)酵飼料中的有益微生物進(jìn)入養(yǎng)殖動物腸道可通過競爭性抑制作用黏附在腸道，增強(qiáng)腸道屏障，并抑制有害菌的生長。同時，有益微生物及其代謝活性物質(zhì)作為非特異性免疫調(diào)節(jié)因子，促進(jìn)養(yǎng)殖動物腸道的發(fā)育，激活腸道免疫機(jī)制，增強(qiáng)動物的免疫功能[17]。

4 對豬腸道健康的影響研究進(jìn)展

4.1 生物發(fā)酵飼料對豬腸道結(jié)構(gòu)的影響

腸道結(jié)構(gòu)的完整是腸道消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)的基礎(chǔ)保障。尤其，仔豬幼齡時期由于腸道未發(fā)育健全，機(jī)體在面臨斷奶、消化系統(tǒng)機(jī)能紊亂等外界刺激而發(fā)生應(yīng)急反應(yīng)，致使腸道屏障功能受損，發(fā)生腹瀉進(jìn)而導(dǎo)致死亡[18]。張秀林研究發(fā)現(xiàn)[19]，對玉米和豆粕混合發(fā)酵飼喂乳豬44d后可顯著提高小腸的絨毛高度和絨毛隱窩比，表明生物發(fā)酵飼料可促進(jìn)乳豬的小腸消化吸收功能。龐敏等研究表明[20]，飼喂生物發(fā)酵飼料可以顯著提高斷奶仔豬的腸道絨毛長度，提高絨腺比。何如芳研究發(fā)現(xiàn)[21]，濕態(tài)發(fā)酵全價料顯著增加斷奶仔豬的空腸和回腸的絨毛長度，降低了十二指腸和回腸的隱窩深度。Choi等研究發(fā)現(xiàn)[22]，仔豬日糧中添加生物發(fā)酵飼料能提高十二指腸、空腸和回腸的絨毛高度，但對隱窩深度沒有顯著影響。李旋亮等研究發(fā)現(xiàn)[23]，菌液發(fā)酵飼料能夠顯著提高仔豬腸道絨毛高度和絨毛高度與隱窩深度比值，降低隱窩深度，改善斷奶仔豬腸黏膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)。高印在斷奶仔豬日糧中添加6%的發(fā)酵蘋果渣發(fā)現(xiàn)可顯著增加十二指腸[24]、空腸和回腸的絨毛高度降低十二指腸和空腸隱窩深度。上述研究均表明，生物發(fā)酵飼料可改善斷奶仔豬的腸道結(jié)構(gòu)，提高腸道的消化吸收功能。

4.2 生物發(fā)酵飼料對豬腸道免疫功能的影響

腸道不僅是營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的場所，而且是機(jī)體最大的免疫器官，腸道黏膜系統(tǒng)是機(jī)體抵御外源物質(zhì)和病源微生物的重要免疫屏障[25]。生物發(fā)酵飼料中的益生菌和小肽進(jìn)入腸道后可直接與腸道黏膜、腸道上皮細(xì)胞和腸道淋巴組織作用，激活宿主的免疫細(xì)胞發(fā)揮特異性免疫作用，增強(qiáng)淋巴細(xì)胞的功能[26]。Yin等發(fā)現(xiàn)[27]，乳酸菌發(fā)酵飼料通過降低腸道促炎因子的表達(dá)來緩解斷奶仔豬的沙門氏菌的感染。張錦華等研究發(fā)現(xiàn)[28]，飼喂含乳酸桿菌的日糧后仔豬腸道中的SIgA細(xì)胞數(shù)量增多，尤其十二指腸中增加極顯著。張秀林研究發(fā)現(xiàn)[19]，用枯草芽孢桿菌、鼠李糖乳桿菌、植物乳桿菌等5種菌混合發(fā)酵玉米和豆粕后飼喂斷奶仔豬可顯著增加十二指腸、空腸和回腸上皮間淋巴細(xì)胞、M細(xì)胞和CD3+細(xì)胞的數(shù)量，同時增加了結(jié)腸SIgA的水平，促進(jìn)仔豬腸道黏膜免疫功能。

4.3 生物發(fā)酵飼料對豬腸道微生物菌群的影響

腸道微生物不僅參與營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，而且對宿主代謝和健康起著重要調(diào)節(jié)作用。腸道微生物受遺傳背景、飼料、生長階段等因素影響，生物發(fā)酵飼料作為一種新型飼料對豬腸道微生物的菌群也會產(chǎn)生影響[29]。Kiarie等研究發(fā)現(xiàn)[30]，酵母發(fā)酵飼料可抑制斷奶仔豬腸道中的腸桿菌的數(shù)量，而回腸中細(xì)菌的豐度和種類顯著增加。Tajima等報(bào)道[31]，液體發(fā)酵飼料可增加斷奶仔豬回腸乳酸桿菌的數(shù)量，并增強(qiáng)了仔豬的免疫功能。Price等對沙門氏菌感染的保育仔豬飼喂酵母發(fā)酵飼料后[32]，發(fā)現(xiàn)可增加腸道擬桿菌和乳酸桿菌的數(shù)量。劉志云等發(fā)現(xiàn)[33]，發(fā)酵玉米和豆粕對生長豬腸道Tenericutes、Saccharibacteria的豐度顯著增加，而Lactobacillus、Streptococcus等相對豐度降低。張錚等研究復(fù)合菌發(fā)酵飼料對生長育肥豬腸道菌群的影響[34]，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵飼料對結(jié)腸黏膜及內(nèi)容物中菌群多樣性無顯著影響，而結(jié)腸黏膜中魏斯菌屬和柔嫩梭菌屬的豐度增加。劉輝等研究發(fā)現(xiàn)副干酪乳桿菌發(fā)酵飼料飼喂生長豬31d后可顯著增加豬糞便中乳酸菌的數(shù)量[35]，降低大腸桿菌和金黃色葡萄球桿菌的數(shù)量。孫鐵虎等對育肥豬日糧中添加發(fā)酵飼料研究發(fā)現(xiàn)[36]，日糧中添加10%的發(fā)酵飼料可增加豬腸道乳桿菌屬的豐度和改善腸道健康。

5 結(jié)語

生物發(fā)酵飼料作為一種新型飼料，可改善飼料的品質(zhì)和利用率，促進(jìn)豬腸道健康，改善豬腸道微生態(tài)平衡，將在生豬健康生態(tài)安全養(yǎng)殖過程中發(fā)揮重要作用。目前我國對于生物發(fā)酵飼料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還未制定、研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化水平還不高、具有特色功能的發(fā)酵菌株還較少、發(fā)酵工藝和飼喂模式仍待提升、發(fā)酵飼料品質(zhì)的評價還缺乏標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)酵微生物及產(chǎn)物的安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)未建立等問題需要解決。