液体发酵饲料及在生猪生产中的应用研究进展

　　摘要：液体发酵饲料可利用食品加工副产品和谷物发酵来降低养殖成本，还可通过改善肠道菌群、提高营养物质消化率来改善猪的生长性能，在生猪养殖中受到越来越多的关注。本文对液体发酵饲料制备、影响液体发酵饲料质量的因素以及在生猪养殖中的应用进行综述，以期为液体发酵饲料研发及应用提供参考。

　　关键词：液体发酵饲料;生长性能;肠道健康;加工副产物;猪

　　随着现代食品和乳品工业的迅速发展，大量液态副产物的处理问题日益突出，直接排放会污染环境，而进行干燥再使用会增加处理成本。液体饲料是指使用液态副产品或水与常规干饲料混合制备的流体饲料[1，其可利用液态副产物、促进养分利用[2];一定时间后饲料中天然存在的乳酸菌和酵母菌增殖产生乳酸、乙酸和乙醇等以降低pH，并最终达到稳定状态的饲料[35]。

　　研究发现，液体发酵饲料更符合猪的消化生理特点，可提高猪只生长性能，并在一定程度上抑制沙门氏菌和大肠杆菌增殖，提高猪只健康程度和动物福利。因此，液体发酵饲喂正逐渐被接受，欧洲已有大约30%~50%的猪场使用液体发酵饲料[6]。当前我国饲料资源紧缺，加之饲料中禁止使用抗生素，使得液体发酵饲料的应用前景越发广阔。本文将基于液体发酵饲料的制备和营养特性及应用效果，综述液体发酵饲料的研究进展。

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　　1液体发酵饲料的发酵方式

　　1.1自然发酵将任何单一或组合饲料成分浸泡在水中时，原料中天然存在的微生物发酵增殖，其中包括有益菌(如乳酸菌、酵母菌)以及一些有害的微生物(如大肠杆菌、沙门氏菌)等[5]。研究表明，自然发酵谷物产生乳酸的范围在27~57mmol/L[79]，表明自然发酵方式产生的乳酸水平不稳定;Canibe等[1011]发现，自然发酵全价料导致饲料中乙酸和生物胺浓度更高，对液体发酵饲料的适口性和动物采食量产生不利影响，还会导致必需营养物质(如维生素和合成氨基酸)的损失。

　　1.2发酵剂发酵发酵剂发酵是指在制备液体发酵饲料时添加外源发酵剂进行发酵。乳酸菌作为益生菌，是发酵剂发酵中的常用菌株，能够利用发酵底物中的碳水化合物产生乳酸。乳酸菌菌株具有产生高浓度乳酸的能力，并且对病原菌具有抗菌活性[12]。研究发现，液体发酵饲料中接种约氏乳杆菌、唾液乳杆菌、植物乳杆菌发酵24h后pH降至4.2~4.4，发酵48h后可产生100mmol/L以上的乳酸，对沙门氏菌也有很高的抗菌活性[13]。发酵全价料和接种乳酸菌的发酵谷物其乳酸菌和乳酸浓度显著增加，肠杆菌数量显著减少，pH显著降低。

　　1.3溢回发酵和分批发酵

　　溢回发酵是指将部分发酵完成液体饲料保留在罐中与新鲜液体饲料混合，或者将一部分发酵的产品作为接种物添加到含新鲜饲料的底物罐再次发酵的方式[17]。溢回发酵可以避免多次接种菌，可加快发酵速度提高生产效率。分批发酵无需替换液体发酵饲料，但需要分批添加发酵剂。分批发酵更容易控制，当出现不良发酵时也只会影响一个发酵批次。保留20%发酵完成液体饲料至新鲜液体饲料中能显著降低饲料pH和大肠杆菌数量，并增加乳酸浓度[18]。

　　研究发现，发酵酒糟及其残液干燥物(istillersriedrainswitholubles，DDGS)的低初始pH导致该底物在最初48h的培养过程中微生物活性较低，而微生物活性和乳酸浓度在溢回发酵后急剧增加[19];溢回发酵更适合在实际生产中应用，但发酵过程需要严格把控，避免杂菌污染。2液体发酵饲料质量的影响因素微生物组成、发酵参数、发酵底物、饲喂方式等因素都会影响液体发酵饲料的质量[4,20]。而目前液体发酵饲料质量尚没有一个明确标准，普遍认为，液体发酵饲料pH应低于4.5，乳酸菌浓度高于109CFU/mL，乳酸浓度高于150mmol/L，乙酸和乙醇浓度分别低于40mmol/L和0.8mmol/L[12]。

　　2.1微生物组成

　　液体发酵饲料的微生物组成丰富，乳酸菌和酵母菌在液体发酵饲料中是最常见的菌种。研究者对丹麦40个农场的液体发酵饲料进行分析，筛选出能够在发酵饲料和猪的胃肠道中产生大量乳酸并具有抗菌作用的益生菌，其中最常见的是乳酸菌，主要包括面包乳杆菌、类食品乳杆菌、南特西乳杆菌、法式乳杆菌、泡菜乳杆菌、戊糖乳杆菌、植物乳杆菌、类植物乳杆菌、脂肪乳杆菌、旧金山乳杆菌、林氏醋杆菌[21];分离的酵母菌种主要是腐殖假丝酵母米假丝酵母、野生酵母、博伊丁酵母、近邹褶念珠菌，这种酵母占全部酵母分离物的87%[21]。但Olstorpe等[22]发现，在发酵小麦酒糟、发酵乳清和自然发酵的液体饲料中，盔状毕赤酵母、膜毕赤酵母和异常毕赤酵母始终为优势酵母。

　　酵母在液体发酵饲料中存在两面性。一方面，酵母能将肠杆菌结合到自身表面，阻断肠杆菌与肠上皮的结合[23]。另一方面，高浓度酵母会消耗发酵底物并产生大量乙醇和乙酸等物质，从而影响适口性[1,24]。采用不同微生物菌株对液体饲料进行发酵发现，植物乳杆菌和链球菌发酵17h后，乳酸含量分别261mmol/L和84mmol/L，pH分别为3.36和4.2，乙酸含量分别为14mmol/L和5mmol/L[13]。

　　同样，Missotten等[14]发现，与自然发酵液体饲料、乳酸片球菌液体发酵饲料相比，采用婴儿链球菌和植物乳杆菌发酵后，乳酸浓度显著升高，乙酸、乙醇显著降低，表明微生物菌株对发酵产物有显著影响。总体上，液体发酵饲料制备过程中微生物结构分为个阶段：第一阶段，高pH使得大肠杆菌繁殖，乳酸菌和酵母菌数量增长缓慢;第二阶段，乳酸菌数量明显增长并于发酵过程中产生有机酸，进而降低pH以抑制肠杆菌繁殖;第三阶段，乳酸菌数量和稳定，随着发酵时间推移，饲料中的酵母数量会逐渐增加[5,2425]。

　　2.2发酵参数

　　发酵参数主要包括发酵温度、料水比、发酵时间等。发酵温度会影响微生物的繁殖速度。将液体发酵饲料温度从15℃提高到30℃时，饲料pH降至4.0的时间缩短约倍，在15℃时，液体发酵饲料中大肠杆菌数量始终不变，但提高温度至20℃或30℃时大肠杆菌数量于46h后降低至检测阈值以下[24]，将温度从20℃提高到37℃时乳酸含量显著增加，但超过37℃乳酸含量开始降低[26]。料水比主要影响干物质含量，实际生产中一般在∶2~1。

　　研究发现，将液体发酵饲料的料水比从∶4.5升高至5升，显著提高了还原糖浓度，改善饲料的适口性[27]，但料水比不宜过高，干物质含量增加会降低饲料的流动性，从而限制液体发酵饲料在液体进料系统中使用。发酵时间同样影响饲料中微生物及代谢产物产生，冯江鑫等[28]发现，随着发酵时间延长，大肠杆菌数量逐渐降低，饲料中乳酸和酸溶蛋白水平增加，发酵18h后饲料中乳酸菌数量显著升高。

　　2.3发酵底物

　　液体发酵饲料中不同的发酵底物会影响发酵质量。研究发现，与干饲料相比，发酵小麦和大麦可降低谷物中果聚糖、淀粉和非淀粉多糖，其中蔗糖减少以上，但干物质、有机质和能量的回肠消化率提高了6%[29];与发酵谷物相比，发酵全价料时由于含蛋白原料导致氨基酸损失和产生生物胺的风险更高，必需氨基酸(如赖氨酸、蛋氨酸和苏氨酸)损失较多[25]。因此，发酵谷物比发酵全价料更具优势。大多数液态副产物含有丰富的碳水化合物、蛋白质和脂肪，液体饲料中添加液态副产物能降低养殖成本[30]。

　　3液体发酵饲料对猪肠道健康的影响

　　饲料是影响猪胃肠道健康的重要外界因素，液体发酵饲料主要通过影响胃肠酸环境、菌群结构、胃肠道形态组织等途径调控猪肠道健康。饲喂液体发酵饲料会改变猪胃肠pH。如表所示，与干饲料、新鲜液体饲料相比，断奶仔猪饲喂液体发酵料后胃中pH显著降低[3];由于液体发酵饲料具有低pH和高乳酸浓度，导致胃肠中大肠杆菌浓度显著降低[34]。Lindecrona等[35]发现，与干饲料相比，断奶仔猪饲喂液态发酵料可显著降低猪痢疾发病率，其原因可能是与液体发酵饲料的低pH抑制猪痢疾杆菌繁殖有关。 饲喂液体发酵饲料会改变猪肠道菌群结构。仔猪饲喂液体发酵饲料后，胃肠中乳酸菌显著增加，由于乳酸菌在胃肠道中消耗氧气并产生有益代谢物乳酸和乙酸，降低胃肠道中[8]，从而抑制肠杆菌在肠道的定植[10,12]。

　　Tajima等[36]研究发现，断奶仔猪饲喂液态发酵料后盲肠细菌多样性改变，主要体现在厚壁菌门中的多尔氏菌属、粪球菌属、玫瑰菌属和粪杆菌属增加。饲喂液体发酵饲料会改善仔猪肠道结构与功能。饲喂液体饲料可显著增加断奶仔猪小肠绒毛高度和隐窝深度，有利于肠道发育[7,37]。研究发现，与干饲料相比，断奶仔猪饲喂液体发酵或菌酶协同发酵饲料后，仔猪十二指肠绒毛高度与隐窝深度比例提高，空肠黏膜杯状细胞数量提高31%，回肠绒毛高度提高，小肠黏膜厚度增加154%[3738]。

　　作者：李汶涛，刘阳，王力，吴德，车炼强1