張 江譯自Journal of Animal Science and Biotechnology，Vol. 6(2015)，№ 1：1～9潘雪男 審

發(fā)酵液體飼料：面向未來的古老技術(shù)

張 江*譯自Journal of Animal Science and Biotechnology，Vol. 6(2015)，№ 1：1～9潘雪男 審

液體飼料是指使用食品業(yè)液體副產(chǎn)品與常規(guī)干物質(zhì)混合或干性原料與水混合后制成的日糧。發(fā)酵液體飼料是指按照1∶1.5～1∶4的比例將飼料與水混合足夠長的時(shí)間并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的飼料。如果飼料混合與飼喂之間幾乎沒有間隔時(shí)間或發(fā)酵時(shí)間太短而不能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，可以使用液體飼料或非發(fā)酵液體飼料等術(shù)語。飼料原料中天然存在的乳酸菌和酵母與水混合后可發(fā)酵、增殖，并產(chǎn)生乳酸、乙酸和乙醇，降低混合物的pH。pH降低可抑制病原微生物的生長。此外，飼喂這種低pH混合物，可降低豬胃pH，防止胃腸道中大腸桿菌和沙門氏菌等病原菌增殖。在歐盟宣布禁止在豬飼料中將抗生素用作生長促進(jìn)劑后，人們對(duì)使用發(fā)酵飼料來改善豬生產(chǎn)性能的興趣顯著增加。本文對(duì)養(yǎng)豬生產(chǎn)中使用發(fā)酵液體飼料的最新信息進(jìn)行綜述。

1 發(fā)酵液體飼料的生產(chǎn)

發(fā)酵液體飼料可通過全價(jià)飼料發(fā)酵生產(chǎn)，也可通過谷物發(fā)酵，然后與其他原料混合配合成全價(jià)飼料。全價(jià)飼料發(fā)酵是生產(chǎn)發(fā)酵液體飼料最簡便的方式，但發(fā)酵過程會(huì)導(dǎo)致維生素和氨基酸等必需營養(yǎng)素?fù)p失，特別是已經(jīng)添加到飼料中的合成氨基酸。因此，有些研究人員建議采用谷物而不是全價(jià)飼料發(fā)酵。發(fā)酵谷物可用于生產(chǎn)多種飼料，與含多種原料的全價(jià)料相比，谷物發(fā)酵的一致性更好。此外，谷物發(fā)酵速度通常更快，因?yàn)楣任锏木彌_能力低于復(fù)合飼料。

為了成功控制致病菌，發(fā)酵液體飼料中須含有足量的乳酸。乳酸可以自然發(fā)酵產(chǎn)生，或在飼料中接種乳酸菌培養(yǎng)物來生成。自然發(fā)酵通常采取批次發(fā)酵，將飼料和水按一定比例混合發(fā)酵，不取出發(fā)酵產(chǎn)物。這種發(fā)酵系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是容易控制，如果發(fā)酵不理想，只是損失一批飼料。但為了獲得優(yōu)質(zhì)發(fā)酵液體飼料，可能需要幾天的發(fā)酵時(shí)間。此外，在商品化養(yǎng)殖條件下很難運(yùn)行批次發(fā)酵系統(tǒng)，因?yàn)槊看喂嘌b都對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行清潔和消毒幾乎不可能。

其他研究也表明，自然發(fā)酵會(huì)導(dǎo)致乙酸和生物胺濃度升高，影響發(fā)酵液體飼料的適口性，因此不建議使用。如果確有必要采用自然發(fā)酵，可以在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加銅，加速乳酸生成，改善發(fā)酵液體飼料質(zhì)量。也可在飼料中接種乳酸菌，迅速生成高濃度乳酸，從而提高發(fā)酵液體飼料質(zhì)量，這在發(fā)酵谷物時(shí)特別有用，用于接種的菌株須具有較高的乳酸生成能力和抗腸道病原菌活性。常用于生產(chǎn)發(fā)酵液體飼料的菌株為植物乳桿菌和片球菌屬。

另一種技術(shù)被稱為“溢回發(fā)酵”(back-slopping)技術(shù)。這種技術(shù)是將以前成功發(fā)酵的原料作為新混合物的接種物，與新鮮飼料和水混合發(fā)酵，這樣可以逐步增加乳酸菌，并加快發(fā)酵速度。與批次發(fā)酵相比，采用溢回發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)發(fā)酵飼料幾小時(shí)內(nèi)就可用于飼喂。但是有研究發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)可能會(huì)導(dǎo)致酵母為主的微生物菌群增殖。酵母大量生長對(duì)發(fā)酵飼料的營養(yǎng)價(jià)值存在有利或不利的影響。雖然50%發(fā)酵液體作為引子最為常用，但低至20%的比例仍可確保理想的飼料品質(zhì)。

2 影響發(fā)酵液體飼料質(zhì)量的因素

影響發(fā)酵液體飼料質(zhì)量的因素包括初始微生物類型、底物數(shù)量和質(zhì)量以及各種發(fā)酵參數(shù)(圖1)。飼料中天然存在或添加到飼料中的乳酸菌數(shù)量決定了乳酸生成的程度。乳酸生成越快，pH下降越快，沙門氏菌或大腸桿菌等病原菌減少也越快。

發(fā)酵液中微生物群體組成存在廣泛的變異。植物乳桿菌和片球菌屬是發(fā)酵液體飼料中含量最豐富的菌株。研究表明，自然發(fā)酵開始時(shí)片球菌是主導(dǎo)菌，連續(xù)發(fā)酵3 d后植物乳桿菌成為主導(dǎo)菌。乳酸菌接種到飼料中發(fā)酵時(shí)也觀察到這種現(xiàn)象，接種的乳酸菌并未在發(fā)酵液體飼料中保持主導(dǎo)。

發(fā)酵液體飼料中酵母菌多樣化程度非常高，值得進(jìn)一步研究。以小麥酒糟、乳清及自來水生產(chǎn)發(fā)酵液體飼料時(shí)，主導(dǎo)菌種分別為盔形畢赤酵母、膜璞畢赤酵母和異常畢赤酵母。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵畢赤酵母是含量最多的酵母菌，且與用于接種發(fā)酵液體飼料的乳酸菌培養(yǎng)物無關(guān)。在40家丹麥農(nóng)場(chǎng)獲得的發(fā)酵液體飼料中，米勒念珠菌和假絲酵母是主要菌種。酵母數(shù)量可能影響到發(fā)酵液體飼料的質(zhì)量。酵母表面具有結(jié)合腸細(xì)菌的能力，阻斷了這些細(xì)菌與腸道上皮的結(jié)合，因此高濃度酵母可能是有益的，但由于高濃度酵母生成乙酸、乙醇和戊醇，可導(dǎo)致“異味”及飼料適口性下降。

發(fā)酵過程中添加弱酸可以成功減少酵母生長而不干擾乳酸菌生長。效果較好的弱酸有甲酸、山梨酸鉀和苯甲酸，加入這些酸有助于減少酵母過度生長造成的問題(如能量損失、適口性降低、發(fā)泡)。缺點(diǎn)是可能生成乙酸、“異味”和乙醇，降低適口性以及飼料中干物質(zhì)和能量的含量。

其他參數(shù)如發(fā)酵溫度、溢回發(fā)酵(用連續(xù)發(fā)酵中的新鮮液體飼料部分替代發(fā)酵液體飼料)的間隔時(shí)間和數(shù)量、水料比也可影響發(fā)酵液體飼料的發(fā)酵特性。高于20 ℃下發(fā)酵并沒有比20 ℃下發(fā)酵有任何優(yōu)勢(shì)，但如果要求pH低于4.5，則溫度至少應(yīng)為20 ℃，這是因?yàn)榇竽c桿菌和沙門氏菌等腸道病原體不能耐受低于4.5的pH。研究表明，在30 ℃下發(fā)酵可更快地生成乳酸，清除沙門氏菌。

溢回發(fā)酵時(shí)還應(yīng)避免向系統(tǒng)中添加冷水，這可能誘導(dǎo)腸病原體形成冷休克蛋白，導(dǎo)致病原體在飼料中存活時(shí)間更長。此外，冷休克抑制乳酸菌生長，導(dǎo)致酵母菌占據(jù)主導(dǎo)。生產(chǎn)液體飼料或發(fā)酵液體飼料的水料比在1∶1.5至1∶4之間。

3 理想的發(fā)酵液體飼料特性

理想的發(fā)酵液體飼料pH應(yīng)低于4.5、乳酸菌濃度高于9log10CFU/mL，乳酸濃度高于150 mmol/L，乙酸和乙醇濃度分別低于40 mmol/L和0.8 mmol/L。為了防止沙門氏菌生長，液體飼料應(yīng)含有至少75 mmol/L的乳酸，而為了降低腸桿菌的濃度，乳酸濃度應(yīng)高于100 mmol/L。研究表明，30 mmol/L以上的乙酸濃度可能會(huì)對(duì)發(fā)酵液體飼料的適口性產(chǎn)生不利影響，但仔豬飼喂高至120 mmol/L的乙酸對(duì)增重?zé)o影響?！酢?/p>

未完待續(xù)

原題名：Fermented liquid feed for pigs: an ancient technique for the future(英文)

原作者：Joris A. M. Missotten等(根特大學(xué))

S816.6

C

1001-0769(2016)11-0057-02

張江，男，上海農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院教授。