生物发酵饲料与猪肠道健康的研究进展

郭小望，刘昌林

（1.宜春市农业农村局，江西宜春336000;2.南昌市农业科学院）

养猪业在我国占有十分重要的地位，是关乎国计民生的重要产业。近年来非洲猪瘟疫情、环保压力及2020年7月1日全面禁止饲用抗生素的使用等因素对养猪业提出更高的要求，其中肠道健康问题仍然是制约我国养猪业健康发展的重要难题之一。生物发酵饲料被称誉为“第四代活的饲料”，通过有益微生物作用于饲料底物，降解或转化饲料原料中的抗营养因子及大分子的物质，可有效提高饲料的营养价值和饲料利用率，同时生物发酵饲料中含有的益生菌及其代谢产物可调节肠道微生物菌群结构，抑制有害菌生长繁殖，促进肠道健康[1]。本文主要对生物发酵饲料菌种、生物发酵饲料的功能及其对猪肠道健康的作用进行综述，为生物发酵饲料在养猪业中的应用提供参考。

1 定义及分类

1.1 定义

生物发酵饲料是指使用农业农村部饲料原料目录和饲料添加剂品种目录等国家相关法规允许使用的饲料原料和添加剂，通过发酵工程生产的含有益生菌或其代谢产物的饲料[2]。

1.2 分类

生物发酵饲料按照菌种可分为单菌发酵饲料和混合菌种发酵饲料；按照原料特性可分为发酵蛋白饲料、发酵能量饲料和发酵粗饲料；按照形态不同可分为液态发酵饲料、固态发酵饲料和复合发酵饲料[1]。

2 菌种

生物发酵饲料的核心是发酵菌种，菌种主要分为细菌和真菌两大类。细菌类的发酵菌种常用的包括芽孢杆菌属（Bacillus spp.）[3]、乳酸杆菌属(Lactobacillus spp.)[4]。芽孢杆菌属包括枯草芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等[5]。乳酸杆菌属主要以植物乳酸杆菌为主[6]。真菌类的发酵菌种主要以酵母属（Saccharomyces）和曲霉属（Aspergillus）。酵母菌属包括啤酒酵母、热带假丝酵母、产朊假丝酵母和红酵母等[7]。霉菌属以米曲霉菌和黑曲霉菌为主[8]。

3 功能

3.1 改善饲料品质和利用率

生物发酵饲料通过对饲料原料接种菌株发酵改变饲料的理化性质。通过发酵可将饲料中大分子物质分解成小分子，使饲料的微观结构发生改变，并降解饲料原料中的一些抗营养因子，可有效提高饲料的消化和吸收；同时，通过发酵可改善饲料的适口性，促进动物的采食量。在豆粕中研究发现，豆粕经过芽孢杆菌（Bacillus siamensis）的发酵后对其结构电镜观察发现豆粕表面变的松软有口洞出现；对其营养成分检测发现粗蛋白、小肽含量显著增加，同时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]。在菜籽粕中研究发现，经黑曲霉菌（Aspergillus niger）发酵后菜籽粕的粗蛋白和氨基酸含量有所增加，而中性洗涤纤维、芥子苷、异硫氰酸酯和植酸的含量显著降低；同时，通过电镜观察也发现菜籽粕的表面变得粗糙，有不规则和分解的淀粉颗粒[10]。在液态发酵饲料中发现，乳酸菌和酵母的数量增加，而大肠杆菌的数量减少，且pH值降低至4.0～4.2[11]。上述研究结果表明，通过发酵使饲料的理化性质和结构发生变化，饲料的营养价值提高，且更容易被动物肠道消化吸收。

3.2 拓展饲料原料的种类

随着我国饲料工业和养殖业的快速发展，饲料资源短缺的问题日益突出，生物发酵技术的利用可有效利用非常规饲料原料，为缓解饲料资源短缺提供一种有效方式。我国的饼粕类资源丰富，如菜籽粕、棉籽粕、花生粕、油茶粕、亚麻籽粕、芝麻粕、葵花籽粕等。但这些饼粕类原料中抗营养因子含量和粗纤维水平较高，适口性较差，导致在饲料中的使用率较低。目前，通过生物发酵技术可有效降解这些饼粕中的抗营养因子、分解淀粉、纤维素和蛋白质等大分子物质为单糖、氨基酸、多肽等容易吸收的小分子物质，同时发酵可产生有机酸、维生素、消化酶等促进动物的生长，提高了饼粕的营养价值和在饲料中的添加量[12]。除饼粕类饲料资源外，发酵饲料原料已拓展到鲜糟渣[13]、果渣[14]、蔬菜尾菜[15]和中草药残渣[16]等非常规饲料原料，用来提供优质优价的发酵能量饲料和粗饲料等。

3.3 增强动物免疫功能

生物发酵饲料的核心是有益微生物，微生物不仅对饲料原料进行分解，而且直接进入养殖动物肠道发挥作用。近年来，大量研究表明肠道微生物对动物的免疫功能有密切的关联。研究发现，生物发酵饲料中的有益微生物进入养殖动物肠道可通过竞争性抑制作用黏附在肠道，增强肠道屏障，并抑制有害菌的生长。同时，有益微生物及其代谢活性物质作为非特异性免疫调节因子，促进养殖动物肠道的发育，激活肠道免疫机制，增强动物的免疫功能[17]。

4 对猪肠道健康的影响研究进展

4.1 生物发酵饲料对猪肠道结构的影响

肠道结构的完整是肠道消化吸收营养物质的基础保障。尤其，仔猪幼龄时期由于肠道未发育健全，机体在面临断奶、消化系统机能紊乱等外界刺激而发生应急反应，致使肠道屏障功能受损，发生腹泻进而导致死亡[18]。张秀林研究发现[19]，对玉米和豆粕混合发酵饲喂乳猪44d后可显著提高小肠的绒毛高度和绒毛隐窝比，表明生物发酵饲料可促进乳猪的小肠消化吸收功能。庞敏等研究表明[20]，饲喂生物发酵饲料可以显著提高断奶仔猪的肠道绒毛长度，提高绒腺比。何如芳研究发现[21]，湿态发酵全价料显著增加断奶仔猪的空肠和回肠的绒毛长度，降低了十二指肠和回肠的隐窝深度。Choi等研究发现[22]，仔猪日粮中添加生物发酵饲料能提高十二指肠、空肠和回肠的绒毛高度，但对隐窝深度没有显著影响。李旋亮等研究发现[23]，菌液发酵饲料能够显著提高仔猪肠道绒毛高度和绒毛高度与隐窝深度比值，降低隐窝深度，改善断奶仔猪肠黏膜的形态结构。高印在断奶仔猪日粮中添加6%的发酵苹果渣发现可显著增加十二指肠[24]、空肠和回肠的绒毛高度降低十二指肠和空肠隐窝深度。上述研究均表明，生物发酵饲料可改善断奶仔猪的肠道结构，提高肠道的消化吸收功能。

4.2 生物发酵饲料对猪肠道免疫功能的影响

肠道不仅是营养物质消化吸收的场所，而且是机体最大的免疫器官，肠道黏膜系统是机体抵御外源物质和病源微生物的重要免疫屏障[25]。生物发酵饲料中的益生菌和小肽进入肠道后可直接与肠道黏膜、肠道上皮细胞和肠道淋巴组织作用，激活宿主的免疫细胞发挥特异性免疫作用，增强淋巴细胞的功能[26]。Yin等发现[27]，乳酸菌发酵饲料通过降低肠道促炎因子的表达来缓解断奶仔猪的沙门氏菌的感染。张锦华等研究发现[28]，饲喂含乳酸杆菌的日粮后仔猪肠道中的SIgA细胞数量增多，尤其十二指肠中增加极显著。张秀林研究发现[19]，用枯草芽孢杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌等5种菌混合发酵玉米和豆粕后饲喂断奶仔猪可显著增加十二指肠、空肠和回肠上皮间淋巴细胞、M细胞和CD3+细胞的数量，同时增加了结肠SIgA的水平，促进仔猪肠道黏膜免疫功能。

4.3 生物发酵饲料对猪肠道微生物菌群的影响

肠道微生物不仅参与营养物质的消化吸收，而且对宿主代谢和健康起着重要调节作用。肠道微生物受遗传背景、饲料、生长阶段等因素影响，生物发酵饲料作为一种新型饲料对猪肠道微生物的菌群也会产生影响[29]。Kiarie等研究发现[30]，酵母发酵饲料可抑制断奶仔猪肠道中的肠杆菌的数量，而回肠中细菌的丰度和种类显著增加。Tajima等报道[31]，液体发酵饲料可增加断奶仔猪回肠乳酸杆菌的数量，并增强了仔猪的免疫功能。Price等对沙门氏菌感染的保育仔猪饲喂酵母发酵饲料后[32]，发现可增加肠道拟杆菌和乳酸杆菌的数量。刘志云等发现[33]，发酵玉米和豆粕对生长猪肠道Tenericutes、Saccharibacteria的丰度显著增加，而Lactobacillus、Streptococcus等相对丰度降低。张铮等研究复合菌发酵饲料对生长育肥猪肠道菌群的影响[34]，发现发酵饲料对结肠黏膜及内容物中菌群多样性无显著影响，而结肠黏膜中魏斯菌属和柔嫩梭菌属的丰度增加。刘辉等研究发现副干酪乳杆菌发酵饲料饲喂生长猪31d后可显著增加猪粪便中乳酸菌的数量[35]，降低大肠杆菌和金黄色葡萄球杆菌的数量。孙铁虎等对育肥猪日粮中添加发酵饲料研究发现[36]，日粮中添加10%的发酵饲料可增加猪肠道乳杆菌属的丰度和改善肠道健康。

5 结语

生物发酵饲料作为一种新型饲料，可改善饲料的品质和利用率，促进猪肠道健康，改善猪肠道微生态平衡，将在生猪健康生态安全养殖过程中发挥重要作用。目前我国对于生物发酵饲料的相关标准还未制定、研发和产业化水平还不高、具有特色功能的发酵菌株还较少、发酵工艺和饲喂模式仍待提升、发酵饲料品质的评价还缺乏标准、发酵微生物及产物的安全风险预警系统未建立等问题需要解决。