李慧芬， 曾亞均

（1.青島根源生物技術集團有限公司技術支持中心，山東青島 266111；2.青島根源生物技術集團有限公司固體發(fā)酵實驗室，山東青島 266736）

發(fā)酵飼料是指在人工控制條件下，通過微生物自身的代謝活動，將植物性、動物性和礦物性物質中的抗營養(yǎng)因子分解或轉化，產(chǎn)生易被畜禽采食、消化、吸收且無毒害作用的飼料。發(fā)酵料適口性好，有酸香風味，富含益生菌，營養(yǎng)價值高，易消化，具有抗生素替代潛力。就其含水量可分為液體發(fā)酵飼料和固態(tài)發(fā)酵飼料，固態(tài)發(fā)酵飼料相對于液體發(fā)酵飼料，因其具有技術工藝簡單、廢水廢渣少、易處理等特點而備受關注。固態(tài)發(fā)酵飼料常選用的益生菌菌種有乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌和小型絲狀真菌等。國內開發(fā)和利用的益生菌主要是乳酸菌類。乳酸菌是一類革蘭氏陽性細菌，無芽孢，桿菌或球菌，兼性需氧或嚴格厭氧條件下生長，能利用碳水化合物進行發(fā)酵，主要產(chǎn)生乳酸。乳酸菌存在于人和動物體內，屬于長期定植的正常菌群，更是消化道內分布較為廣泛的優(yōu)勢菌群（吳振強，2006）。本文概述了乳酸菌的代謝產(chǎn)酸抑菌特性、乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料的變化、優(yōu)勢及在動物生產(chǎn)中的應用前景與注意事項。

1 乳酸菌概述

乳酸菌（Lactic acid bacteria）是一類能利用碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的革蘭氏陽性菌的總稱，主要包括乳酸桿菌屬、鏈球菌屬、腸球菌屬、乳球菌屬、雙歧桿菌屬和明串珠球菌屬。乳酸菌安全無毒，無致病性、致癌性，已在世界范圍內被公認為“Generally Recognized as Safe（GRAS）”等級的食品微生物（Widyastuti等，2014）。

乳酸菌的代謝類型主要有糖酵解途徑（EMP）和磷酸戊糖途徑（HMP）。乳酸菌可以通過糖酵解途徑的產(chǎn)物丙酮酸進行同型乳酸發(fā)酵，主要發(fā)酵產(chǎn)物為乳酸。能進行同型乳酸發(fā)酵的乳酸菌有植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、嗜熱鏈球菌和干酪乳桿菌等。乳酸菌由葡萄糖經(jīng)磷酸戊糖途徑發(fā)酵產(chǎn)生乳酸、乙醇、乙酸和CO2等多種產(chǎn)物的發(fā)酵稱為異型乳酸發(fā)酵。能進行異型乳酸發(fā)酵的乳酸菌有發(fā)酵乳桿菌、短乳桿菌、腸膜明串珠菌和雙歧桿菌等。

固態(tài)發(fā)酵飼料過程中，乳酸菌急劇增殖，乳酸大量產(chǎn)生，體系pH迅速降低，其他細菌的活動受到抑制，從而減少貯藏過程中干物質和營養(yǎng)物質的損失。乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料產(chǎn)酸條件非常重要，可直接影響發(fā)酵周期與發(fā)酵飼料的品質。李慧芬等（2015）用單因素試驗與正交試驗，對植物乳桿菌固態(tài)發(fā)酵豆粕產(chǎn)L-乳酸的條件進行了優(yōu)化，最終確定影響植物乳桿菌發(fā)酵豆粕產(chǎn)L-乳酸各因素的主次順序為：料水比＞發(fā)酵溫度＞初始pH＞接種量，最優(yōu)發(fā)酵工藝條件為：乳酸菌接種量2%，料水比1∶0.6，發(fā)酵溫度42℃，初始pH 6。張可可等（2017）利用Plackett-Burman優(yōu)化試驗設計，對干酪乳桿菌XJL發(fā)酵廢棄煙梗產(chǎn)L-乳酸的條件進行優(yōu)化，發(fā)酵時間為24 h和42 h時，L-乳酸的最高產(chǎn)率分別為307.5 g/kg和315.0 g/kg，試驗確定發(fā)酵時間的延長對L-乳酸產(chǎn)率無顯著影響，而營養(yǎng)添加物能夠提高L-乳酸的產(chǎn)量。

某些乳酸菌代謝除了乳酸等有機酸，還可產(chǎn)生一些具有抑菌或殺菌作用的細菌素，其在食品防腐保鮮中起重要作用，并且對食品的風味和組織狀態(tài)有較好的效果 （劉穩(wěn)等，1996）。林勇等（2008）研究表明，L1菌株代謝產(chǎn)物對 K88和O138存活具有很強的抑制作用。楊亞晉等（2017）研究表明，日糧中添加植物乳桿菌和土霉素均可改善沙門氏菌感染蛋雞的生產(chǎn)性能，降低雞蛋和糞中沙門氏菌含量，提高家禽抗感染能力。植物乳桿菌具有無污染、無殘留的特點，可作為家禽養(yǎng)殖中理想的抗生素替代品 。

2 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料的變化

2.1 飼料營養(yǎng)特性發(fā)生變化 乳酸菌發(fā)酵固態(tài)飼料可將一些大分子營養(yǎng)物質（如蛋白質、多糖、脂肪等）不斷降解，產(chǎn)生有利于動物消化吸收的物質。章世元等（2009）利用微生物發(fā)酵普通豆粕，其粗蛋白質含量提高20.69%，粗纖維下降 43.73%，消化能由 13.18 MJ/kg提高到 15.69 MJ/kg。飼料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵，還可產(chǎn)生一些有機酸、多肽、游離氨基酸、維生素、功能性生物活性肽及未知生長因子等，從而提高飼料的營養(yǎng)價值。發(fā)酵飼料的特殊酸香味兒，還可提高適口性，增進動物食欲，有利于采食量等生長指標提升。

2.2 產(chǎn)生大量的益生性物質 固態(tài)發(fā)酵飼料過程中，接種的乳酸菌大量繁殖，菌體本身是益生性蛋白，另外，還可產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物，如乳酸等有機酸，乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸，其可作為能量補給動物生長。Kiyoshi等（2010）采用植物乳桿菌接種發(fā)酵液體飼料，接種后18 h，pH降低至3.93，乳酸含量237.4 mmol/g，乙酸含量32.0 mmol/g。

2.3 抑菌能力與抑菌物質 在固態(tài)發(fā)酵過程中，乳酸菌可迅速降低體系pH，而霉菌、腐敗菌等雜菌的生長適宜pH多在6以上，由此可抑制雜菌生長，有效降低產(chǎn)品揮發(fā)性鹽基氮含量，降低氧化酸敗可能性。發(fā)酵飼料中含有大量益生菌，隨飼料顆粒進入動物腸道后，會在腸道內定植，通過調節(jié)機體胃腸道微生態(tài)區(qū)系和產(chǎn)生一些細菌素及有機酸，抑制腸道中的致病菌（Wang等，2005）。乳酸菌產(chǎn)生的細菌素是一類具有活性的多肽或蛋白質，大部分細菌素對近緣關系的細菌有抑制作用，少數(shù)細菌素抑菌譜很廣。乳酸菌素、苯乳酸等天然抑菌物質，可抑制大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等多種有害菌；發(fā)酵飼料內的有機酸可降低腸道pH，改變腸道菌群生長環(huán)境，起到間接的抑菌作用。

3 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料的優(yōu)勢

3.1 安全環(huán)保 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料pH較低不適合雜菌生長，且富含細菌素等天然抑菌物質，發(fā)酵過程污染幾率非常小。固態(tài)發(fā)酵的物質完全被利用，幾乎無廢水廢氣廢渣，無污染，零排放，綠色環(huán)保。

3.2 工藝簡單 國內固態(tài)發(fā)酵飼料的生產(chǎn)普遍采用發(fā)酵密封袋技術，這種移動發(fā)酵技術突破了傳統(tǒng)發(fā)酵飼料生產(chǎn)中出現(xiàn)的設備技術壁壘。乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料的基本步驟多為物料混合后接種乳酸菌，然后密封壓實，特定環(huán)境內發(fā)酵一定時間，然后對物料進行烘干粉碎等處理，工藝簡單，易于操作。

3.3 原料多樣 乳酸菌可發(fā)酵多種固態(tài)飼料或飼料廢料，如植物餅粕、糠麩糟渣、芯皮殼秸、漿胚粉桿等，不管是蛋白類還是纖維類原料，都可發(fā)酵。

3.4 滅菌可選 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵的基質，可滅菌，也可不滅菌。若基質滅菌，接種乳酸菌為純乳酸菌發(fā)酵飼料，產(chǎn)物純正無雜質；若基質不滅菌，原料本身的菌利用殘余空氣繁殖，消耗體系能量，會促進蛋白等一些指標提升，當氧氣較少時，乳酸菌逐漸接力生長并大量繁殖，并通過產(chǎn)酸改變體系pH環(huán)境，抑制雜菌生長。

3.5 降本增效 發(fā)酵飼料中富含益生性乳酸菌，其進入動物腸道后，可調節(jié)腸道區(qū)系微生態(tài)環(huán)境，增強動物機體免疫力，提高成活率與養(yǎng)殖效益。發(fā)酵飼料的飼喂可降低飼養(yǎng)成本、促進養(yǎng)殖業(yè)集約化、規(guī)?；陌l(fā)展，加強行業(yè)競爭力和生存力。

4 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料在動物生產(chǎn)中的應用

飼料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，淀粉和蛋白質等大分子物質轉化成葡萄糖、氨基酸和肽類等小分子物質，縮短了消化、轉化反應鏈，使各種有效成分能迅速、高效地被吸收利用，在采食量增加的同時，飼料轉化效率也得到提高。發(fā)酵飼料中的乳酸菌，通過黏附作用對胃腸壁細胞實行屏障保護，可有效減少病原菌與胃腸壁細胞接觸的機會，競爭性的抑制病原微生物的生長。同時，發(fā)酵飼料中的有機酸能降低腸道pH，改善消化系統(tǒng)的內環(huán)境，從而抑制病原菌的生長和繁殖，減少腸道腹瀉疾病的發(fā)生。有的乳酸菌還能充當免疫激活劑，刺激胃腸道相應免疫器官、組織和細胞的生長，提高巨噬細胞的活性，增強動物自身抗體機能，從而增強動物免疫力。

4.1 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料在畜禽動物中的應用大量研究表明，飼用發(fā)酵飼料可以顯著提高畜禽動物的生產(chǎn)性能、養(yǎng)分表觀消化率與免疫性能。劉金萍等（2004）研究表明，植物乳桿菌A6發(fā)酵飼料能顯著提高斷奶仔豬的生產(chǎn)性能，有提高斷奶仔豬細胞免疫水平和小腸絨毛長度的趨勢，能在一定程度上改善腸道微生物環(huán)境。趙圣振等（2015）研究表明，添加0.6%的發(fā)酵黃芪組較抗生素對照組相比，仔豬采食量和日增重分別提高了12.2%（P ＜ 0.05）、19.8%（P ＜ 0.05）， 料肉比降低了6.2%（P＜0.05），IgG和IgA分別提高了30.2%（P ＜ 0.05）和 22.1%（P ＜ 0.05）。 趙臣（2017）研究嗜酸乳桿菌發(fā)酵飼料及其對母豬健康和繁殖性能的影響，結果表明，與對照組相比，母豬日糧中添加固態(tài)發(fā)酵飼料，使仔豬出生成活率、斷奶成活率和仔豬平均日增重分別提高了2.60%、9.20%和9.10%，仔豬腹瀉率降低53.24%，哺乳母豬平均日采食量提高了13.79%，哺乳母豬血清中Ig G含量提高7.58%，初乳中蛋白質、總固形物、IgA和IgM含量分別提高 18.08%、1.30%、4.06%和5.61%，鮮糞中乳酸菌數(shù)量由7.59 lg cfu/g提高到9.04 lg cfu/g。徐基利等（2010）研究表明，日糧中添加1.0%乳酸菌制劑能顯著提高1～4周齡肉仔雞的平均日增重，降低料肉比（P＜0.05）；添加1.0%乳酸菌制劑能顯著增加盲腸內乳酸菌的數(shù)量 （P＜0.05），有效抑制盲腸內大腸桿菌的繁殖（P＜0.05）。王永強等（2017）研究嗜酸乳桿菌發(fā)酵棉籽粕對黃羽肉雞肌肉營養(yǎng)成分和風味特性的影響，結果表明，飼糧中添加發(fā)酵棉籽粕可以改善黃羽肉雞肌肉的風味特性，并且按6%或9%比例添加效果較好。張曉羊等（2017）研究表明，日糧中添加發(fā)酵棉籽粕可以顯著增強黃羽肉雞的免疫功能和抗氧化性能，嗜酸乳桿菌對黃羽肉雞的免疫功能和抗氧化性能有一定的促進作用，但效果不顯著。

4.2 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料在反芻動物中的應用乳酸菌發(fā)酵飼料可改善飼料的營養(yǎng)價值，提高牲畜的營養(yǎng)吸收與生長性能，而且對奶品質、肉質品質都有直接的影響。孟慶翔等（1999）研究表明，用微生物處理的小麥秸飼喂生長育肥牛，肉牛秸稈采食量、日增重和飼料轉化率分別提高19.4%、22.9%、9.6%，并使其單位增重的飼料成本降低13.9%。朱越等（2010）用蘋果渣青貯料替代50%的玉米青貯料飼喂奶山羊，研究其對奶山羊產(chǎn)奶量的影響，結果表明，試驗組奶山羊的采食量和產(chǎn)奶量均高于對照組，其差異隨飼喂時間的推移而增加，飼喂蘋果渣青貯料能夠使羊奶乳脂率、干物質含量增加，但差異不顯著（P＞0.05），對奶山羊血液生化指標無顯著影響（P＞0.05）。

4.3 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料在水產(chǎn)動物中的應用發(fā)酵飼料富含微生物菌體蛋白、小肽類氨基酸、活性益生菌等物質，用其取代水產(chǎn)動物苗種的部分餌料，更容易被吸收，提高能蛋比，減輕肝臟負擔，促進消化吸收，防控腸炎。發(fā)酵料香味更獨特，有誘食作用，適口性好，能促進對蝦攝食，既有利于對蝦生長，也降低了飼料成本。王天神（2012）研究表明，適量的生物發(fā)酵濃縮飼料可提高克氏原螯蝦的生長性能，生物發(fā)酵飼料中的益生菌能夠優(yōu)化腸道中的微生物菌群，提高消化酶活性，從而使餌料的利用率得到提高，并促進了機體營養(yǎng)物質的沉積。此外，生物發(fā)酵飼料能提高克氏原螯蝦的非特異性免疫和抗病能力，而生長性能、消化酶及免疫酶指標的測定結果表明，生物發(fā)酵飼料的適宜添加量為25%～35%。

5 乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料的應用前景與注意事項

乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料，富含乳酸菌、有機酸、天然抑菌物質與酸香風味物質，體外發(fā)酵無污染、低成本、低風險，體內應用有利于動物采食消化吸收，益生菌的定植與有機酸的調節(jié)可抑制有害菌的生長，提高機體免疫性能，。

乳酸菌固態(tài)發(fā)酵飼料需注意事項：（1）乳酸菌的篩選應注重動物源乳酸菌的篩選，提高菌株的原位定植能力，還要高度注重菌株安全性，選擇《飼料添加劑品種目錄》允許的安全菌株；（2）乳酸桿菌特別容易失活，應妥善保存現(xiàn)有高效菌株，并注重篩選新的、穩(wěn)定性好的菌株；（3）固態(tài)發(fā)酵飼料的原料多樣，發(fā)酵基質成分通常較為復雜多變，發(fā)酵質量穩(wěn)定性差，應注重原料來源的穩(wěn)定性、均一性，做好固態(tài)發(fā)酵過程的質量控制；（4）固態(tài)發(fā)酵的料水比、發(fā)酵溫度、環(huán)境濕度、氧氣含量等參數(shù)，需詳細研究，以提高發(fā)酵效率，保持品質穩(wěn)定。