發(fā)酵飼料在寵物食品中的應用現狀及發(fā)展方向
日期: 2025-02-10 15:51:19|點擊: 652|分享到:
經過微生物發(fā)酵作用的發(fā)酵飼料，抗營養(yǎng)物質等有害物質和粗纖維等不易消化物質的含量能夠顯著降低，粗蛋白等有益營養(yǎng)素的含量得到提高，故應用發(fā)酵飼料能夠降低料重比，提高飼用價值。發(fā)酵過程中，益生菌的代謝產物具有抑菌性，并且發(fā)酵飼料也能增加腸道中的有益菌，降低有害菌，對腸道微生物的調節(jié)具有積極作用，提高動物的免疫力。發(fā)酵飼料不僅在豬、雞等家畜和奶牛、羊等反芻動物，以及梅花鹿等經濟動物的飼糧中得到廣泛應用，而且隨著發(fā)酵工藝的進步和原料的多樣化，也逐漸被應用到犬貓等寵物的糧食生產中。本文首先闡述了發(fā)酵飼料的定義、分類以及菌種選擇，繼而剖析了發(fā)酵飼料在中國畜牧業(yè)發(fā)展的4 個階段，發(fā)酵飼料的功能和機制，以及其在動物和寵物食品中的應用研究進展。最后，本文將探討發(fā)酵飼料目前存在的問題，以期為發(fā)酵飼料的進一步發(fā)展和應用提供科學依據和實踐指導。力求能為畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和寵物食品的創(chuàng)新提供新思路和新方案。
發(fā)酵飼料是在人工控制的環(huán)境中，使用動植物的副產品作為原料，并通過接種益生菌進行發(fā)酵處理，從而制成的一種更適合動物攝取和消化的飼料。一般發(fā)酵飼料可以分為以下5類：（1）根據物理狀態(tài)分為：固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵。固態(tài)發(fā)酵是指微生物在沒有游離水的固態(tài)基質中進行的發(fā)酵；液態(tài)發(fā)酵是在加入糖類、無機鹽等其他營養(yǎng)物質以及水的發(fā)酵容器中進行飼料發(fā)酵。（2）根據發(fā)酵飼料原料種類分為：原料發(fā)酵、全價料發(fā)酵以及植物秸稈類發(fā)酵。（3）根據發(fā)酵方式分為：單菌發(fā)酵、多菌聯合發(fā)酵以及菌酶協同發(fā)酵。（4）根據菌株生長條件分為：好氧發(fā)酵、兼性厭氧發(fā)酵以及厭氧發(fā)酵。（5）根據發(fā)酵飼料的營養(yǎng)特性分為：粗飼料、蛋白質飼料以及能量飼料。
發(fā)酵飼料的品質優(yōu)劣，不僅取決于飼料原料質量的好壞、制備方法的合適與否，還與發(fā)酵飼料菌種的選擇有很大的關系。目前常用在發(fā)酵飼料的菌種主要有4類：乳酸菌、芽孢菌、酵母菌以及霉菌。乳酸菌能通過發(fā)酵碳水化合物產生大量乳酸。芽孢桿菌屬于革蘭氏陽性菌，能形成內生孢子，并且在發(fā)酵過程中產生多種維生素、有機酸、氨基酸、蛋白酶（尤其是堿性蛋白酶）、糖化酶、脂肪酶以及淀粉酶等，這些物質有助于分解植物性飼料中的復雜有機物質，從而促進動物的消化吸收，提高飼料的利用效率。酵母菌屬于單細胞真菌，可在有氧和無氧的環(huán)境中生存，是一種天然的發(fā)酵劑。霉菌是真菌的一種，在實際生產中，人們利用霉菌合成纖維素酶、半纖維素酶以及蛋白酶的能力，使用成本較低的粗蛋白原料作為發(fā)酵基質，生產優(yōu)質的蛋白飼料。
2 發(fā)酵飼料的發(fā)展以及功能應用進展
中國發(fā)酵飼料的發(fā)展大致可分為以下4個階段：70~80年代屬于早期階段，第1代飼料是將多種飼料原料進行簡單混合，制成混合飼料，這標志著飼料行業(yè)的初步發(fā)展。由于只是將飼料原料進行簡單的混合，因此其營養(yǎng)成分相對簡單，不能完全滿足動物生長的精確需求，在80~90年代的發(fā)展階段出現了第2代飼料即配合飼料。根據動物不同生長階段和生產目的，將混合飼料進行糖化、青貯等發(fā)酵手段，更科學地搭配飼料營養(yǎng)成分，提高了飼料的利用率和動物的生產性能。1990-2010年是成熟階段，產生了第3代全價配合飼料。這個階段，以益生菌制成的菌劑被用作飼料添加劑添加入飼糧之中，如酵母粉等，進一步優(yōu)化了營養(yǎng)配方，在考慮常規(guī)營養(yǎng)成分、維生素、礦物質以及氨基酸等營養(yǎng)物質的平衡的同時，進一步提高飼料利用率和動物的生產性能。2010年以后是飼料的現代發(fā)展階段，產生了第4代新型飼料，即微生物發(fā)酵飼料。微生物發(fā)酵技術借助有益菌對農業(yè)副產品進行發(fā)酵，從而實現變廢為寶，該技術能夠改善飼料的營養(yǎng)品質，降低抗營養(yǎng)因子，提高動物的消化吸收、轉化及利用能力，同時增強動物的免疫力，促進動物健康生長。微生物發(fā)酵飼料的菌種從最初的單菌發(fā)酵，到多菌發(fā)酵，直至如今的菌酶協同發(fā)酵的發(fā)展，為解決蛋白質飼料短缺提供新的途徑，為降低環(huán)境污染提供新的方法，為緩解人畜爭糧的矛盾提供可行的措施，為發(fā)酵飼料行業(yè)的發(fā)展提供新的方向。
據目前發(fā)酵飼料的各種研究表明，發(fā)酵飼料有許多功能：（1）增加飼料營養(yǎng)，利用不同菌酶制劑組合發(fā)酵植物性飼料，通過破壞植物細胞壁中木質素和多糖之間的鏈接，促進植物細胞壁中纖維組分的水解，降低青貯原料中粗纖維含量，進一步提高飼料中粗蛋白等營養(yǎng)物質的含量，提高飼料原料的營養(yǎng)價值 。（2）促進生長，液體發(fā)酵飼料飼喂斷奶仔豬，可通過調節(jié)胃腸激素的分泌提高斷奶仔豬的平均日采食量和平均日增重。（3）增強免疫，通過飼喂發(fā)酵亞麻籽粕提高生長豬群血清中超氧化物歧化酶活性和總抗氧化能力，增強豬的抗氧化狀態(tài)，減少氧化應激。（4）降低毒素毒性，發(fā)酵飼料可以降低抗營養(yǎng)和有毒物質的含量。
發(fā)酵飼料通過以下作用機制來實現其功能：（1）增加飼料營養(yǎng)機制：微生物發(fā)酵過程中產生的蛋白酶可以分解蛋白質，增加低分子量肽的含量，促進動物腸道對營養(yǎng)因子的消化吸收。微生物發(fā)酵可以降解飼料中的抗營養(yǎng)因子，提高飼料的營養(yǎng)價值和吸收轉化率。（2）促進生長機制：微生物發(fā)酵飼料能夠改善飼料的適口性，增加動物的采食量，促進動物的生長。微生物發(fā)酵飼料能夠提高腸道絨毛高度，降低腸道隱窩深度，增強動物腸道的消化能力，進而改善動物的生長及生產性能。（3）增強免疫機制：研究發(fā)現微生物發(fā)酵飼料能夠刺激機體產生抗體，例如對肉雞飼喂發(fā)酵飼料，可以提升免疫反應，降低肉雞的死亡率，其機制是飼喂發(fā)酵飼料提高動物的黏膜免疫功能，從而促進機體產生抗體。（4）降低毒素毒性機制：發(fā)酵飼料中的乳酸菌可以吸附黃曲霉毒素B1，并與其相結合，進而抑制其發(fā)生環(huán)氧化反應，降低黃曲霉毒素B1毒性。
作為農業(yè)大國，我國的畜牧業(yè)呈現出極為迅猛的發(fā)展態(tài)勢，當下，處于全面禁止在畜禽飼糧中添加抗生素，且高度重視環(huán)保、全力節(jié)約飼料資源的大背景之下，發(fā)酵飼料產業(yè)得以迅速崛起。與此同時，可發(fā)酵利用的原料來源范圍愈發(fā)廣泛，發(fā)酵飼料能有效地解決飼料資源問題，提高資源的可利用性。飼喂牲畜時，發(fā)酵飼料比普通飼料更易被吸收利用，可節(jié)約飼養(yǎng)成本，從而提高經濟效益。發(fā)酵飼料的原料已經從傳統(tǒng)的豆粕、棉籽粕等拓展到蘋果渣、板栗葉，以及動物肝臟等。
Rodríguez-Muela等研究表明，發(fā)酵蘋果渣可作為飼料飼喂羔羊，提高羔羊的抗氧化活性，改善羔羊的健康和瘤胃上皮的發(fā)育。同時，發(fā)酵蘋果渣又可作為蛋白質來源部分替代農副產品，增加發(fā)酵飼料利用來源，降低飼料成本。此外，發(fā)酵蘋果渣可通過改變育肥飼料的理化特性，影響瘤胃粘膜的發(fā)育。孫銘琦等發(fā)現，壓縮發(fā)酵后的板栗葉，單寧等抗營養(yǎng)物質的含量下降，粗蛋白、鈣、磷等基本營養(yǎng)物質含量明顯提高，從而提高了育肥羔羊的生長性能。孫蓓等利用羊肝，研究了一種羊肝泥的發(fā)酵方法，一定程度上地解決了因為羊肝的味道以及羊副產物綜合開發(fā)利用不足而造成的資源浪費的問題。Hu等利用淀粉乳桿菌、糞腸球菌、枯草芽孢桿菌和實用念珠的細菌組進行飼料固態(tài)發(fā)酵，多菌種固態(tài)發(fā)酵飼料可以緩解粗纖維水平對營養(yǎng)消化率和消化量的負面影響，并增加育肥豬的背膘厚度，增加糞便微生物中與營養(yǎng)利用相關的代謝途徑的豐度。蛋雞和肉雞飼糧中添加適量發(fā)酵白酒糟可提高生產性能，如提高蛋雞產蛋率、降低料蛋比、提高肉雞平均日增重、降低料重比。He等探究了纖維素酶和乳酸菌對桑葉青貯飼料的營養(yǎng)價值、抗氧化能力以及發(fā)酵特性的影響。研究發(fā)現，發(fā)酵桑葉的干物質回收率更高，乳酸含量增加，蛋白質和總黃酮含量提高，抗氧化活性增強，pH值降低，且氨氮濃度和纖維分數減少，發(fā)酵桑葉是反芻動物優(yōu)質的飼料資源。康偉等探究了不同菌制劑發(fā)酵秸稈對育成期梅花鹿采食量及消化率的影響，結果顯示，白腐菌、枯草芽孢桿菌、乳酸菌有效活菌數按照1:1:1的比例配制復合菌的效果最佳，降低木質素含量、pH值，提高粗蛋白的含量的同時，提高瘤胃消化率和秸稈的青貯效果和質量。發(fā)酵飼料種類的增加極大程度上的緩解了豆粕等農業(yè)副產品的不足，提高了資源利用率，豐富了畜牧業(yè)養(yǎng)殖的發(fā)酵飼料的選擇性，實現了綠色可持續(xù)發(fā)展。Li等將橡樹葉、玉米秸稈和青貯玉米分別飼喂給生茸期梅花鹿，發(fā)現不同飼料對其腸道微生物和發(fā)酵模式影響顯著，普雷沃氏菌屬和琥珀酸弧菌科細菌相對豐度有顯著差異，對生茸期梅花鹿瘤胃能量供給以及生茸性能有影響。不同的日糧以及加工工藝等與動物的瘤胃發(fā)酵、腸道微生物群落結構、機體代謝以及生產性能之間具有密切關系。
隨著社會的發(fā)展以及人們生活水平的提高，犬、貓等伴侶動物已成為許多家庭不可或缺的一部分。在寵物行業(yè)蓬勃發(fā)展的環(huán)境下，寵物食品(也可稱作寵物飼料)的發(fā)展尤其迅速。寵物食品是經過工業(yè)化加工制作的，用以飼喂寵物的食品，根據水分及食品形態(tài)可分為干性寵物食品、半濕性寵物食品以及濕性寵物食品。干性寵物食品是指水分含量＜14.0%的寵物食品。通過擠壓等工藝制成的以干糧為主的干性寵物食品，便于儲存和喂養(yǎng)。半濕性寵物食品是指水分含量≥14%且＜60%的寵物食品。在寵物食品市場中占較小份額，需要使用保濕劑和酸化方法控制水分，纖維含量低，含糖量高。濕性寵物食品是指水分含量≥60%的寵物食品。如需要膠凝劑調節(jié)稠度，且肉類含量較高的寵物罐頭食品。
3.2 發(fā)酵飼料在寵物食品應用的熱點研究進展
寵物食品在確保寵物基本營養(yǎng)需求的同時，也融入了人們對寵物的情感，這使得寵物食品既不同于人類食品，也不同于普通的動物飼料。綜合國內外的研究發(fā)現，目前發(fā)酵飼料在寵物食品應用的研究重點包括：
（1）提高寵物食品營養(yǎng)價值和寵物食品安全性。有研究者利用植物乳桿菌發(fā)酵雞肝，使雞肝蛋白結構改變，發(fā)酵后雞肝中總酸、氨基酸態(tài)氮以及酸溶蛋白含量增加，提高了雞肝的營養(yǎng)價值。發(fā)酵雞肝還表現出更高的抗氧化活性和抑菌活性，有助于提高寵物食品的安全性和保質期。另外，寵物生肉食品的安全性問題也是人們重點關注的。起初，單純利用乳酸發(fā)酵并添加山梨酸鉀保存的寵物生肉食品，極易產生醋酸菌等腐敗細菌的增殖，導致該類寵物食品的保鮮時間短，極易變質，產生刺激性氣味，存在寵物食品安全問題。如今，在益生菌發(fā)酵寵物食品的研究中，有研究者將生肉寵物食品高壓處理后結合乳酸發(fā)酵，發(fā)現生肉中的氨基酸更易被寵物吸收利用，真菌發(fā)酵產生的丁酸鹽類代謝物對寵物健康有積極影響。經過益生菌發(fā)酵，生肉寵物食品中沙門氏菌，大腸桿菌等有害細菌的含量顯著降低，延長了生肉寵物食品的保質期，保證了生肉寵物食品的安全性。有研究者將乳清發(fā)酵物和柑橘提取物配合添加到半濕性寵物食品中，發(fā)現可以有效抑制寵物食品中黃曲霉菌等霉菌增殖，提高半濕性寵物食品的飼喂安全性。這種“天然”抗真菌化合物的開發(fā)、利用，可逐步取代合成防腐劑（如山梨酸鉀）的使用。
（2）提高寵物食品消化率以及改善適口性。玉米發(fā)酵蛋白作為一種新型的寵物食品酵母原料，有研究者將其與傳統(tǒng)酵母飼喂寵物作對照試驗，發(fā)現添加玉米發(fā)酵蛋白飼料的寵物食品，其食品的鮮味香氣和風味有所增加，促進寵物采食、提高消化率、改善寵物食品的適口性。將發(fā)酵雞肝與雞骨泥、白鰱魚魚糜混合制成的寵物貓食品，表現出了良好的色澤和質構特性，同時，具有較好的采食率，深受寵物貓的喜愛。
（3）功能性寵物食品的開發(fā)。有研究表明，發(fā)酵甜菜果肉是針對寵物腸道健康的最佳飲食替代品；發(fā)酵芒草脂肪酸含量低，可作為寵物減肥食品。有研究表明，經過益生菌發(fā)酵的植物性飼料，其植物細胞壁被破壞，消化率有所提高，抗氧化化合物（如多酚類化合物）的含量增加，抗氧化活性增強，可作為保護寵物免受氧化應激的寵物食品。有研究者將發(fā)酵乳桿菌CCM-7421與菊粉結合添加至犬類日糧，通過分析犬糞便中的微生物群落和血液生化指標，發(fā)現這種益生菌-益生元組合能夠顯著增加犬糞便中的乳酸菌相對豐度，并有效降低血清中的膽固醇水平。這種發(fā)酵飼料的組合對改善寵物營養(yǎng)不良及腹瀉等癥狀具有積極效果。
隨著微生物學研究的深入，未來將會有越來越多的益生菌發(fā)酵飼料應用于寵物食品領域中。據已有的研究成果來看，經過益生菌發(fā)酵的寵物食品在寵物采食利用以及機體調節(jié)方面具有獨特的優(yōu)勢，然而，目前寵物食品行業(yè)發(fā)酵飼料的應用研究仍處于初始階段，開發(fā)有效、安全的寵物發(fā)酵飼料食品仍是一項長期的研究。
3.3 發(fā)酵飼料應用于寵物食品需解決的問題
目前，發(fā)酵飼料應用于寵物食品中仍存在一些問題，（1）寵物食品的質量安全狀況有待加強，尤其是生肉、果蔬泥等水分含量高，易滋生有害微生物的寵物食品。從歷年歐盟食品和飼料快速預警系統(tǒng)的通報可以看出，我國出口到歐盟地區(qū)的寵物飼料產品經常出現因微生物污染等問題而被通報的情況。因此，發(fā)酵飼料應用于寵物食品中，需要格外注意食品質量安全問題。（2）發(fā)酵飼料應用于寵物食品缺乏可參考性標準，我國寵物食品的發(fā)展過程基本是參考國外先進國家的模式進行的，現行的寵物食品標準只有GB/T 23185-2008《寵物食品 狗咬膠》、GB/T 31217-2014《全價寵物食品 貓糧》以及GB/T 31216-2014《全價寵物食品 犬糧》這3個推薦性國家標準，其他處方糧、營養(yǎng)補充劑等營養(yǎng)標準基本空白。（3）發(fā)酵飼料應用于寵物食品的研究程度有待提高，我國寵物食品行業(yè)起步較晚，主要模仿國外和其他品牌的寵物食品。目前，針對國內飼料資源特點而開展的寵物食品開發(fā)研究相對匱乏，特別是將發(fā)酵飼料應用于寵物食品領域的研究更是稀缺。
隨著全球對可持續(xù)農業(yè)以及食品安全問題的關注度與日俱增，發(fā)酵飼料作為一種環(huán)保、高效的飼料，其相關研究和應用前景廣闊。其未來的研究方向在于：（1）深入開展關于能提高寵物食品營養(yǎng)價值的益生菌種的研究工作，改善提高寵物食品安全性的發(fā)酵工藝，控制發(fā)酵飼料的成本。（2）深化對不同動物種類、動物的不同生長階段以及具有某些特定功能目標的功能性飼料的研究與開發(fā)，從而增強其免疫力，減少應激反應，促進動物的健康成長，進而激發(fā)畜牧業(yè)和寵物食品行業(yè)的進一步發(fā)展。（3）建立并完善關于發(fā)酵飼料應用于寵物食品行業(yè)的使用標準和使用配方。
我國的寵物食品行業(yè)具有良好的發(fā)展環(huán)境和廣闊的市場空間，未來，相關科研工作者應致力于寵物食品領域的創(chuàng)新性研究，致力于寵物食品加工工藝的優(yōu)化和改良。同時，應深入探索寵物食品原料和產品質量檢測的技術方法，為寵物食品的研發(fā)和質量控制提供堅實的技術支撐。這將有助于制定和確立寵物食品行業(yè)的規(guī)范與標準。
注：文章內容來自經濟動物學報，作者王宏玉等《發(fā)酵飼料在寵物食品中的應用現狀及發(fā)展方向》
