摘要：液體發(fā)酵飼料可利用食品加工副產(chǎn)品和谷物發(fā)酵來降低養(yǎng)殖成本，還可通過改善腸道菌群、提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率來改善豬的生長性能，在生豬養(yǎng)殖中受到越來越多的關(guān)注。本文對液體發(fā)酵飼料制備、影響液體發(fā)酵飼料質(zhì)量的因素以及在生豬養(yǎng)殖中的應(yīng)用進行綜述，以期為液體發(fā)酵飼料研發(fā)及應(yīng)用提供參考。

　　關(guān)鍵詞：液體發(fā)酵飼料;生長性能;腸道健康;加工副產(chǎn)物;豬

　　隨著現(xiàn)代食品和乳品工業(yè)的迅速發(fā)展，大量液態(tài)副產(chǎn)物的處理問題日益突出，直接排放會污染環(huán)境，而進行干燥再使用會增加處理成本。液體飼料是指使用液態(tài)副產(chǎn)品或水與常規(guī)干飼料混合制備的流體飼料[1，其可利用液態(tài)副產(chǎn)物、促進養(yǎng)分利用[2];一定時間后飼料中天然存在的乳酸菌和酵母菌增殖產(chǎn)生乳酸、乙酸和乙醇等以降低pH，并最終達到穩(wěn)定狀態(tài)的飼料[35]。

　　研究發(fā)現(xiàn)，液體發(fā)酵飼料更符合豬的消化生理特點，可提高豬只生長性能，并在一定程度上抑制沙門氏菌和大腸桿菌增殖，提高豬只健康程度和動物福利。因此，液體發(fā)酵飼喂正逐漸被接受，歐洲已有大約30%~50%的豬場使用液體發(fā)酵飼料[6]。當(dāng)前我國飼料資源緊缺，加之飼料中禁止使用抗生素，使得液體發(fā)酵飼料的應(yīng)用前景越發(fā)廣闊。本文將基于液體發(fā)酵飼料的制備和營養(yǎng)特性及應(yīng)用效果，綜述液體發(fā)酵飼料的研究進展。

　　發(fā)酵技術(shù)論文：復(fù)合蛋白發(fā)酵酸奶飲料的穩(wěn)定體系研究

　　1液體發(fā)酵飼料的發(fā)酵方式

　　1.1自然發(fā)酵將任何單一或組合飼料成分浸泡在水中時，原料中天然存在的微生物發(fā)酵增殖，其中包括有益菌(如乳酸菌、酵母菌)以及一些有害的微生物(如大腸桿菌、沙門氏菌)等[5]。研究表明，自然發(fā)酵谷物產(chǎn)生乳酸的范圍在27~57mmol/L[79]，表明自然發(fā)酵方式產(chǎn)生的乳酸水平不穩(wěn)定;Canibe等[1011]發(fā)現(xiàn)，自然發(fā)酵全價料導(dǎo)致飼料中乙酸和生物胺濃度更高，對液體發(fā)酵飼料的適口性和動物采食量產(chǎn)生不利影響，還會導(dǎo)致必需營養(yǎng)物質(zhì)(如維生素和合成氨基酸)的損失。

　　1.2發(fā)酵劑發(fā)酵發(fā)酵劑發(fā)酵是指在制備液體發(fā)酵飼料時添加外源發(fā)酵劑進行發(fā)酵。乳酸菌作為益生菌，是發(fā)酵劑發(fā)酵中的常用菌株，能夠利用發(fā)酵底物中的碳水化合物產(chǎn)生乳酸。乳酸菌菌株具有產(chǎn)生高濃度乳酸的能力，并且對病原菌具有抗菌活性[12]。研究發(fā)現(xiàn)，液體發(fā)酵飼料中接種約氏乳桿菌、唾液乳桿菌、植物乳桿菌發(fā)酵24h后pH降至4.2~4.4，發(fā)酵48h后可產(chǎn)生100mmol/L以上的乳酸，對沙門氏菌也有很高的抗菌活性[13]。發(fā)酵全價料和接種乳酸菌的發(fā)酵谷物其乳酸菌和乳酸濃度顯著增加，腸桿菌數(shù)量顯著減少，pH顯著降低。

　　1.3溢回發(fā)酵和分批發(fā)酵

　　溢回發(fā)酵是指將部分發(fā)酵完成液體飼料保留在罐中與新鮮液體飼料混合，或者將一部分發(fā)酵的產(chǎn)品作為接種物添加到含新鮮飼料的底物罐再次發(fā)酵的方式[17]。溢回發(fā)酵可以避免多次接種菌，可加快發(fā)酵速度提高生產(chǎn)效率。分批發(fā)酵無需替換液體發(fā)酵飼料，但需要分批添加發(fā)酵劑。分批發(fā)酵更容易控制，當(dāng)出現(xiàn)不良發(fā)酵時也只會影響一個發(fā)酵批次。保留20%發(fā)酵完成液體飼料至新鮮液體飼料中能顯著降低飼料pH和大腸桿菌數(shù)量，并增加乳酸濃度[18]。

　　研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵酒糟及其殘液干燥物(istillersriedrainswitholubles，DDGS)的低初始pH導(dǎo)致該底物在最初48h的培養(yǎng)過程中微生物活性較低，而微生物活性和乳酸濃度在溢回發(fā)酵后急劇增加[19];溢回發(fā)酵更適合在實際生產(chǎn)中應(yīng)用，但發(fā)酵過程需要嚴(yán)格把控，避免雜菌污染。2液體發(fā)酵飼料質(zhì)量的影響因素微生物組成、發(fā)酵參數(shù)、發(fā)酵底物、飼喂方式等因素都會影響液體發(fā)酵飼料的質(zhì)量[4,20]。而目前液體發(fā)酵飼料質(zhì)量尚沒有一個明確標(biāo)準(zhǔn)，普遍認(rèn)為，液體發(fā)酵飼料pH應(yīng)低于4.5，乳酸菌濃度高于109CFU/mL，乳酸濃度高于150mmol/L，乙酸和乙醇濃度分別低于40mmol/L和0.8mmol/L[12]。

　　2.1微生物組成

　　液體發(fā)酵飼料的微生物組成豐富，乳酸菌和酵母菌在液體發(fā)酵飼料中是最常見的菌種。研究者對丹麥40個農(nóng)場的液體發(fā)酵飼料進行分析，篩選出能夠在發(fā)酵飼料和豬的胃腸道中產(chǎn)生大量乳酸并具有抗菌作用的益生菌，其中最常見的是乳酸菌，主要包括面包乳桿菌、類食品乳桿菌、南特西乳桿菌、法式乳桿菌、泡菜乳桿菌、戊糖乳桿菌、植物乳桿菌、類植物乳桿菌、脂肪乳桿菌、舊金山乳桿菌、林氏醋桿菌[21];分離的酵母菌種主要是腐殖假絲酵母米假絲酵母、野生酵母、博伊丁酵母、近鄒褶念珠菌，這種酵母占全部酵母分離物的87%[21]。但Olstorpe等[22]發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵小麥酒糟、發(fā)酵乳清和自然發(fā)酵的液體飼料中，盔狀畢赤酵母、膜畢赤酵母和異常畢赤酵母始終為優(yōu)勢酵母。

　　酵母在液體發(fā)酵飼料中存在兩面性。一方面，酵母能將腸桿菌結(jié)合到自身表面，阻斷腸桿菌與腸上皮的結(jié)合[23]。另一方面，高濃度酵母會消耗發(fā)酵底物并產(chǎn)生大量乙醇和乙酸等物質(zhì)，從而影響適口性[1,24]。采用不同微生物菌株對液體飼料進行發(fā)酵發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌和鏈球菌發(fā)酵17h后，乳酸含量分別261mmol/L和84mmol/L，pH分別為3.36和4.2，乙酸含量分別為14mmol/L和5mmol/L[13]。

　　同樣，Missotten等[14]發(fā)現(xiàn)，與自然發(fā)酵液體飼料、乳酸片球菌液體發(fā)酵飼料相比，采用嬰兒鏈球菌和植物乳桿菌發(fā)酵后，乳酸濃度顯著升高，乙酸、乙醇顯著降低，表明微生物菌株對發(fā)酵產(chǎn)物有顯著影響。總體上，液體發(fā)酵飼料制備過程中微生物結(jié)構(gòu)分為個階段：第一階段，高pH使得大腸桿菌繁殖，乳酸菌和酵母菌數(shù)量增長緩慢;第二階段，乳酸菌數(shù)量明顯增長并于發(fā)酵過程中產(chǎn)生有機酸，進而降低pH以抑制腸桿菌繁殖;第三階段，乳酸菌數(shù)量和穩(wěn)定，隨著發(fā)酵時間推移，飼料中的酵母數(shù)量會逐漸增加[5,2425]。

　　2.2發(fā)酵參數(shù)

　　發(fā)酵參數(shù)主要包括發(fā)酵溫度、料水比、發(fā)酵時間等。發(fā)酵溫度會影響微生物的繁殖速度。將液體發(fā)酵飼料溫度從15℃提高到30℃時，飼料pH降至4.0的時間縮短約倍，在15℃時，液體發(fā)酵飼料中大腸桿菌數(shù)量始終不變，但提高溫度至20℃或30℃時大腸桿菌數(shù)量于46h后降低至檢測閾值以下[24]，將溫度從20℃提高到37℃時乳酸含量顯著增加，但超過37℃乳酸含量開始降低[26]。料水比主要影響干物質(zhì)含量，實際生產(chǎn)中一般在∶2~1。

　　研究發(fā)現(xiàn)，將液體發(fā)酵飼料的料水比從∶4.5升高至5升，顯著提高了還原糖濃度，改善飼料的適口性[27]，但料水比不宜過高，干物質(zhì)含量增加會降低飼料的流動性，從而限制液體發(fā)酵飼料在液體進料系統(tǒng)中使用。發(fā)酵時間同樣影響飼料中微生物及代謝產(chǎn)物產(chǎn)生，馮江鑫等[28]發(fā)現(xiàn)，隨著發(fā)酵時間延長，大腸桿菌數(shù)量逐漸降低，飼料中乳酸和酸溶蛋白水平增加，發(fā)酵18h后飼料中乳酸菌數(shù)量顯著升高。

　　2.3發(fā)酵底物

　　液體發(fā)酵飼料中不同的發(fā)酵底物會影響發(fā)酵質(zhì)量。研究發(fā)現(xiàn)，與干飼料相比，發(fā)酵小麥和大麥可降低谷物中果聚糖、淀粉和非淀粉多糖，其中蔗糖減少以上，但干物質(zhì)、有機質(zhì)和能量的回腸消化率提高了6%[29];與發(fā)酵谷物相比，發(fā)酵全價料時由于含蛋白原料導(dǎo)致氨基酸損失和產(chǎn)生生物胺的風(fēng)險更高，必需氨基酸(如賴氨酸、蛋氨酸和蘇氨酸)損失較多[25]。因此，發(fā)酵谷物比發(fā)酵全價料更具優(yōu)勢。大多數(shù)液態(tài)副產(chǎn)物含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪，液體飼料中添加液態(tài)副產(chǎn)物能降低養(yǎng)殖成本[30]。

　　3液體發(fā)酵飼料對豬腸道健康的影響

　　飼料是影響豬胃腸道健康的重要外界因素，液體發(fā)酵飼料主要通過影響胃腸酸環(huán)境、菌群結(jié)構(gòu)、胃腸道形態(tài)組織等途徑調(diào)控豬腸道健康。飼喂液體發(fā)酵飼料會改變豬胃腸pH。如表所示，與干飼料、新鮮液體飼料相比，斷奶仔豬飼喂液體發(fā)酵料后胃中pH顯著降低[3];由于液體發(fā)酵飼料具有低pH和高乳酸濃度，導(dǎo)致胃腸中大腸桿菌濃度顯著降低[34]。Lindecrona等[35]發(fā)現(xiàn)，與干飼料相比，斷奶仔豬飼喂液態(tài)發(fā)酵料可顯著降低豬痢疾發(fā)病率，其原因可能是與液體發(fā)酵飼料的低pH抑制豬痢疾桿菌繁殖有關(guān)。 飼喂液體發(fā)酵飼料會改變豬腸道菌群結(jié)構(gòu)。仔豬飼喂液體發(fā)酵飼料后，胃腸中乳酸菌顯著增加，由于乳酸菌在胃腸道中消耗氧氣并產(chǎn)生有益代謝物乳酸和乙酸，降低胃腸道中[8]，從而抑制腸桿菌在腸道的定植[10,12]。

　　Tajima等[36]研究發(fā)現(xiàn)，斷奶仔豬飼喂液態(tài)發(fā)酵料后盲腸細菌多樣性改變，主要體現(xiàn)在厚壁菌門中的多爾氏菌屬、糞球菌屬、玫瑰菌屬和糞桿菌屬增加。飼喂液體發(fā)酵飼料會改善仔豬腸道結(jié)構(gòu)與功能。飼喂液體飼料可顯著增加斷奶仔豬小腸絨毛高度和隱窩深度，有利于腸道發(fā)育[7,37]。研究發(fā)現(xiàn)，與干飼料相比，斷奶仔豬飼喂液體發(fā)酵或菌酶協(xié)同發(fā)酵飼料后，仔豬十二指腸絨毛高度與隱窩深度比例提高，空腸黏膜杯狀細胞數(shù)量提高31%，回腸絨毛高度提高，小腸黏膜厚度增加154%[3738]。

　　作者：李汶濤，劉陽，王力，吳德，車煉強1