乳酸菌发酵饲料的优势及其在畜禽养殖中的应用

2016-11-22 22:53:35      点击:

 

导读

近年来,随着许多国家限制和禁止使用抗生素以及饲料资源的日趋紧张,寻找高效、生态健康型饲料成为当务之急。乳酸菌是应用最早、最广泛的益生菌,是一类可利用碳水化合物发酵产生大量乳酸的细菌总称,且被广泛应用于乳制品等发酵食品和医药保健制品中。随着乳酸菌自身优良特性被不断深入了解,其在饲料领域的应用也具有巨大潜力。

乳酸菌作为替代抗生素的新型饲料发酵剂,具有益生菌的效用,如维持动物胃肠道菌群平衡、提高机体免疫水平、促进动物生长和改善环境,且具有无残留、不产生耐药性和无毒害作用等优点,进而确保人类健康与生态环境的安全,同时,乳酸菌发酵饲料作为功能性饲料,其还具有气味香、适口性好、饲喂简单方便、消化率高、功效稳定等优势,具有良好的生产和应用价值。目前,市场上常见的市售产品有乳酶生、抗痢灵和EM 微生态制剂。

1发酵饲料的定义

发酵饲料是指利用微生物在饲料原料中的生长繁殖和新陈代谢,积累有用的菌体、酶和中间代谢产物来生产加工和调制的饲料,因此也称为微生物饲料 。此外,农业部饲料工业中心发酵饲料课题组经过多年研究,对发酵饲料也给出了如下定义:发酵饲料是指在人为可控制的条件下,以植物性农副产品为主要原料,通过微生物的代谢作用,降解部分多糖、蛋白质和脂肪等大分子物质,生成有机酸、可溶性多肽等小分子物质,形成营养丰富、适口性好、活菌含量高的生物饲料或饲料原料 。

2乳酸菌发酵饲料的优势

乳酸菌发酵饲料技术是一种生态健康型饲料生产技术,经过发酵处理不仅可以改善饲料营养的吸收水平、降解饲料原料中可能存在的毒素,将其饲喂禽还能促进动物体生长、维持动物体肠道内微生态平衡、增强机体免疫力,此外,还能够改善饲养环境。

2.1  改善饲料的品质

2.1.1  改善饲料营养水平

据报道,饲料经乳酸菌发酵处理后其品质得以提高。有些饲料中可能含有某些抗营养因子,如蛋白酶抑制剂、植酸、凝集素、芥酸、棉酚、单宁酸、硫苷等,这些成分的存在可降低饲料中营养物质的利用率、影响动物的生长速度和动物的健康水平。这些抗营养因子可通过微生物发酵技术得以消除。

Feng等研究表明,饲料经发酵处理能够消除其中的蛋白酶抑制类物质,显著提高蛋白酶的活性。

Carlson等报道,饲料经乳酸菌发酵,其中的植酸磷可被降解或析出,从而变成了更易被动物机体吸收的游离磷。同时,发酵过程中的一系列生物化学反应使饲料中的淀粉、纤维素、蛋白质等复杂的大分子有机物降解为动物易消化吸收的单糖、双糖、低聚糖和氨基酸等小分子物质,提高了饲料的适口性。

此外,饲料发酵过程中还会产生营养丰富的微生物菌体蛋白以及有用的代谢产物,如氨基酸、有机酸、酯、醇、醛、抗生素、维生素、激素、活化的微量元素等,从而改变了饲料的物化性质,提高其营养水平。Tajima 等使用植物乳杆菌发酵液体饲料,发酵18h时,饲料pH值降低至3.93,乳酸含量达到237.4mmol/g ,乙酸含量为32.0 mmol/g ,动物采食这种饲料后,能增加胃肠道酸度,有助于增强胃肠道内消化酶活性,提高消化能力。

2.1.2  减少饲料中的毒素

饲料原料经乳酸菌发酵后可降低饲料中毒素的含量,较常见的毒素有黄曲霉毒素。魏爱彬使用乳酸菌Lactobacillus casei Zhang 和Lactobacillusplantarum IMAU10120发酵豆粕,豆粕中黄曲霉素B1含量较对照组均显著降低(P<0.05)。

2.2  改善动物体的健康状态

2.2.1  促进动物体生长

乳酸菌在饲料发酵的过程中会产生蛋白酶、脂肪酶、植酸酶及淀粉酶等活性消化酶,能够改善饲料的适口性,提高饲料利用率,提高动物的进食欲,进而有助于动物体生长。Jonas 等对犊牛饲喂肠粪球菌和益生素(不可消化的低聚糖NDO) ,评价其生长性能。试验结果证实,试验组犊牛饲料和干物质摄取量均高于对照组,平均日增重和饲料转化率分别提高15.3% 和12.8% ,对犊牛的生长起到积极作用。据报道,母猪摄取屎肠球菌发酵饲料,可增加母猪采食量,减少其哺乳期间的体重损失。另外,饲料经发酵处理后产生的有机酸可促进矿物质的吸收利用,且发酵饲料中的乳酸菌还可在肠道内代谢产生几种B 族维生素。

2.2.2  维持动物体肠道内微生态平衡

饲料在乳酸菌发酵过程中会产生以乳酸为主的多种有机酸,使饲料的pH 值降低至4.5左右,破坏了中性、好氧的有害菌生长环境,抑制了有害菌生长,动物摄入后,菌体及其代谢物质所导致的环境可促进其肠道内有益菌(乳酸菌、双歧杆菌)增殖,增加肠道有益菌的数量,故可改善肠道微生态环境。Demecková 等证实给母猪饲喂Lactobacillusp lantarum 液体发酵饲料,其粪便中大肠杆菌类细菌显著降低(P< 0.01) 。刘金萍用发酵饲料喂仔猪,试验组仔猪空肠、盲肠内乳酸菌数量较对照组仔猪分别提高了9.65% 、18.11% ;而空肠内大肠杆菌和沙门氏菌的数量分别降低了9.26% 、5.93% ,盲肠内大肠杆菌和沙门氏菌的数量分别降低了12.32% 、17.58% 。白献晓等证实给蛋鸡饲喂含有乳酸菌的复合微生态制剂发酵饲料,可较强地抑制蛋鸡胃、小肠、大肠、盲肠内大肠杆菌的生长和繁殖,且在预防和治疗消化道疾病方面要优于抗生素。

2.2.3  增强机体免疫力

细胞因子具有调节白细胞、介导炎性反应、参与免疫应答和组织修复等生理功能。某些乳酸菌能够刺激产生肿瘤坏死因子、白细胞介素及干扰素等细胞因子,进而提高机体的免疫水平。另外,乳酸菌活菌液和其代谢产物中含有大量的超氧化物歧化酶,能提高动物体的免疫力。Muscettola 等研究发现,含L.bulgaricus 和L.thermopliilus 活菌的酸奶可促进幼年小白鼠及成年小白鼠体内IFN‐Y 的产生,用乳酸菌发酵饲料饲喂亦可增加其体内IFN‐a和IFN‐Y 的含量。

2.2.4  防病

乳酸菌可有效减少动物肠道中病原微生物的数量,对致病菌起到生物拮抗作用,进而达到防病的目的。Winsen 等研究表明,饲料经发酵后,乳酸和乙酸含量的增加使得pH 值下降到4.0,低pH 值的环境导致沙门氏菌的数量减少。动物饲喂液体发酵饲料,可减少肠道中的潜在致病菌,促进胃肠健康。Jonas 等对犊牛饲喂肠粪球菌和益生素(不可消化的低聚糖NDO) ,结果表明:试验组犊牛与对照组相比,断乳后其腹泻发生率和腹泻严重程度均显著降低,其中腹泻发生率降低了40% 。金桩等在猪的日粮中添加乳酸菌发酵饲料,对照组猪的流行性腹泻发病数为18头,治疗时间为7d ;而试验组猪的发病数为7头,治疗时间为3d 。试验说明猪饲喂乳酸菌发酵饲料能降低流行性腹泻的发病数及治疗时间。

2.3  改善饲养环境

使用乳酸菌发酵饲料饲喂动物,乳酸菌可抑制肠道内的腐败菌,减少生物胺、氨气、吲哚等有害物质的产生,从而降低畜禽舍内NH3H2S 的浓度及臭味,减少污染,改善饲养环境。江水平等证实使用发酵饲料饲喂生长猪可减轻猪舍内的牲畜异味和粪尿恶臭。Demeckov 等亦通过试验表明饲喂液体发酵饲料母猪的粪样中大肠菌群比对照组显著降低(P< 0.01) ,进而可减少对环境的污染。李明艳证实在日粮中添加EM 发酵饲料,可明显降低鸡舍内NH3和CO3的浓度,改善饲养环境。

3乳酸菌发酵饲料在畜禽养殖中的应用

3.1  家禽类

乳酸菌是人类和动物益生菌制剂中使用和研究最多的菌种之一,对于禽用益生性乳酸菌的研究主要包括乳酸杆菌属内多菌种混合物制剂,或含有乳酸杆菌的多属混合益生菌制剂,如与双岐杆菌、芽孢杆菌或酵母菌等组成的混合菌制剂 。

乳酸菌发酵饲料饲喂蛋鸡,可以提高产蛋率,改善鸡蛋品质,降低饲养成本;饲喂肉鸡,能够加快肉鸡生长,提高饲料报酬和存活率。EM 微生态制剂(包含Lactobacillus acidophilus 、Lactococcus 及Strep tococcus faecalis)是一种复合型制剂,常被用于家禽饲养中。有研究证实,蛋鸡采食EM 制剂发酵饲料能够提高产蛋率及蛋品品质 。李明艳选用300只同批次健康无病的28周龄新罗曼蛋鸡作为试验动物,结果表明:在蛋鸡饲料中添加EM发酵饲料可提高蛋鸡的生产性能,其中产蛋率提高了7.13% ~ 8.16% ;平均日只产蛋量提高11.23%和9.54% ;同时,也能提高蛋重和改善蛋品质。

植物乳杆菌发酵的代谢产物(如细菌素、有机酸)能够改善肉鸡的肠道菌群和肠道组织形态,进而能够提高肉鸡的食用性能。Missotten 等 将Lactobacillus plantarum NCIMB 40087 接种于潮湿的饲料(水料比为1.3 ︰ 1)中,于26℃ 分批发酵48h ,后将此发酵饲料饲喂1日龄的肉鸡,试验发现生长和肥育期结束后,试验组空肠中段和回肠中段的绒毛高度较对照组分别提高了22.6% 和16.0% ,增加了肠道的吸收面积,亦提高了饲料利用率。

此外,许镨文通过试验证实,鹌鹑饲喂乳酸菌发酵饲料后,其总蛋重及产蛋率均显著提高(P <0.05) ,且料蛋比明显下降( P < 0.01) ;同时,蛋壳重、蛋黄重、蛋重都明显提高(P < 0.05) ,故应用乳酸菌发酵饲料饲喂鹌鹑可提高蛋重和改善蛋品质。尹鹏鹏使用由Lactobacillus JJB3和地衣芽孢杆菌组成的联合微生态制剂发酵的饲料饲喂肉鸭,试验结果表明此方法能显著提高肉鸭的生长性能、血清指数、免疫器官指数及肠道菌群的多样性。由于禽类的饲养周期短,而饲料报酬高,被视为最经济、有效的模式用于饲用微生物添加剂的研究。故将乳酸菌生物制剂用于家禽的生产已成为一种发展趋势。

3.2  反刍类

反刍动物采食的饲料有一多半是被瘤胃中的微生物分解代谢的。现在用于反刍动物的益生菌制剂主要是乳酸菌属。

在牛养殖业中,饲喂乳酸菌发酵饲料,饲料消化吸收率提高,具有明显的增重增奶效果。李泽英等在奶牛饲料中添加3% 的EM 发酵饲料,平均日产奶量增加1.6kg ,乳脂率增加0.6% 。严昌国等用发酵饲料饲喂延边黄牛,试验组与对照组的平均日增重分别为0.98kg 和0.77kg ,差异极显著(P< 0.01) ;同时,试验组和对照组的屠宰率分别为57.24% 和52.84% ,净肉率为45.62% 和40.9% ;差异显著(P< 0.05) 。Schmidt 等给15 ~ 18 月龄公牛饲喂Lactobacillus buchneri 40788 发酵的甘蔗青贮饲料,试验组公牛的平均日增重值比对照组的高,饲料的利用率也平均提高了12% ,进而提高了公牛的生产性能。

EM 发酵饲料气味酸甜,适口性好,适于羊只采食,提高了饲料利用率,达到增产的目的。程俐使用EM 制剂发酵草菇渣,其粗蛋白质含量提高45% ,粗纤维含量降低35% ;提高了饲料的适口性及消化吸收率,试验组山羊日增重比对照组提高了15% 左右。Keles 等对Konya‐merino 羊羔饲喂由Lactobacillus buchneri 11A44发酵的野豌豆(巢菜)饲料,试验组饲料的摄入量为656(gDM )/d ,羊羔日增重为84 g ,较对照组有显著提高,羊羔的生产性能得到改善。

此外,使用BMF 菌剂(包含Lactobacillusp lantarum DSM12837和L Buchneri DSM 12856 )和LFLB 菌剂(包含Lactobacillus buchneri NCIMB 40788)发酵的青贮饲料具有良好的发酵特性,可显著降低饲料的干物质含量、pH 值和丁酸含量(P< 0.05) ,但显著提高水溶性碳水化合物、乳酸和乙酸的含量(P < 0.05) ,水溶性碳水化合物是乳酸菌生长的必需物质,其含量低会抑制乳酸菌的生长,且乙酸是有效的抗真菌物质。羊羔饲喂经BMF菌剂发酵的饲料可提高其生长率,进而提高羊羔的生产性能。

3.3  猪

乳酸菌发酵饲料应用于养猪业,在提高猪采食量、饲料利用率、猪日增重和母猪繁殖性能及促进猪生长发育等方面具有优势。刘金萍用Lactobacillusp lantarum A6 发酵饲料饲喂仔猪,试验组仔猪体重较对照组提高了13.85% (P < 0.05) ,同时也提高了采食量和饲料报酬。谷巍等研究证明,用乳酸菌发酵饲料喂断奶仔猪,试验组断奶仔猪的总增重、日增重与对照组相比均差异显著( P <0.05) ;试验组平均每头日增重比对照组多0.05kg ,而每头每日采食干料则比对照组少0.04 kg 。金桩等将乳酸菌发酵饲料添加至猪饲粮中,试验组猪平均日增重为825.28g ,比对照组平均日增重多49.5g ;而试验组的料重比低于对照组。Russell等研究表明,使用乳酸菌液体发酵饲料饲喂仔猪,断奶仔猪的生长速度和采食量均得到显著提高。Canibe 等使用乳酸菌发酵液体饲料饲喂猪,结果显示其对猪后期生长性能有很大的影响,早期饲喂液体发酵饲料的仔猪有较好的生长性能,且明显缩短猪的上市时间。

4结语

乳酸菌发酵饲料技术融汇了微生物学、动物营养学、饲料学等学科知识,结合了发酵工程技术、酶工程技术、饲料工业技术等专业技术。随着人们对食品安全、生态安全和环境保护的日益关注,对无公害、保健型畜禽产品需求量的日益增加,乳酸菌发酵饲料必定会在动物生态养殖生产中发挥愈来愈重要的作用。然而,现阶段乳酸菌发酵饲料仍存在许多问题,如发酵设备简陋,发酵条件差,发酵原料灭菌不彻底,发酵菌种质量较差等,故饲料易霉变、易受污染。现今,饲料行业蓬勃发展,饲料逐步向无抗生素的原生态靠拢,畜禽产品也逐步迈向绿色产业,因此,上述问题亟待广大科研人员研究解决。

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