近年來,隨著許多國家限制和禁止使用抗生素以及飼料資源的日趨緊張,尋找高效、生態(tài)健康型飼料成為當務之急。乳酸菌是應用最早、最廣泛的益生菌,是一類可利用碳水化合物發(fā)酵產生大量乳酸的細菌總稱,且被廣泛應用于乳制品等發(fā)酵食品和醫(yī)藥保健制品中。隨著乳酸菌自身優(yōu)良特性被不斷深入了解,其在飼料領域的應用也具有巨大潛力。
乳酸菌作為替代抗生素的新型飼料發(fā)酵劑,具有益生菌的效用,如維持動物胃腸道菌群平衡、提高機體免疫水平、促進動物生長和改善環(huán)境,且具有無殘留、不產生耐藥性和無毒害作用等優(yōu)點,進而確保人類健康與生態(tài)環(huán)境的安全,同時,乳酸菌發(fā)酵飼料作為功能性飼料,其還具有氣味香、適口性好、飼喂簡單方便、消化率高、功效穩(wěn)定等優(yōu)勢,具有良好的生產和應用價值。目前,市場上常見的市售產品有乳酶生、抗痢靈和EM 微生態(tài)制劑。
1發(fā)酵飼料的定義
發(fā)酵飼料是指利用微生物在飼料原料中的生長繁殖和新陳代謝,積累有用的菌體、酶和中間代謝產物來生產加工和調制的飼料,因此也稱為微生物飼料 。此外,農業(yè)部飼料工業(yè)中心發(fā)酵飼料課題組經過多年研究,對發(fā)酵飼料也給出了如下定義:發(fā)酵飼料是指在人為可控制的條件下,以植物性農副產品為主要原料,通過微生物的代謝作用,降解部分多糖、蛋白質和脂肪等大分子物質,生成有機酸、可溶性多肽等小分子物質,形成營養(yǎng)豐富、適口性好、活菌含量高的生物飼料或飼料原料 。
2乳酸菌發(fā)酵飼料的優(yōu)勢
乳酸菌發(fā)酵飼料技術是一種生態(tài)健康型飼料生產技術,經過發(fā)酵處理不僅可以改善飼料營養(yǎng)的吸收水平、降解飼料原料中可能存在的毒素,將其飼喂禽還能促進動物體生長、維持動物體腸道內微生態(tài)平衡、增強機體免疫力,此外,還能夠改善飼養(yǎng)環(huán)境。
2.1 改善飼料的品質
2.1.1 改善飼料營養(yǎng)水平
據(jù)報道,飼料經乳酸菌發(fā)酵處理后其品質得以提高。有些飼料中可能含有某些抗營養(yǎng)因子,如蛋白酶抑制劑、植酸、凝集素、芥酸、棉酚、單寧酸、硫苷等,這些成分的存在可降低飼料中營養(yǎng)物質的利用率、影響動物的生長速度和動物的健康水平。這些抗營養(yǎng)因子可通過微生物發(fā)酵技術得以消除。
Feng等研究表明,飼料經發(fā)酵處理能夠消除其中的蛋白酶抑制類物質,顯著提高蛋白酶的活性。
Carlson等報道,飼料經乳酸菌發(fā)酵,其中的植酸磷可被降解或析出,從而變成了更易被動物機體吸收的游離磷。同時,發(fā)酵過程中的一系列生物化學反應使飼料中的淀粉、纖維素、蛋白質等復雜的大分子有機物降解為動物易消化吸收的單糖、雙糖、低聚糖和氨基酸等小分子物質,提高了飼料的適口性。
此外,飼料發(fā)酵過程中還會產生營養(yǎng)豐富的微生物菌體蛋白以及有用的代謝產物,如氨基酸、有機酸、酯、醇、醛、抗生素、維生素、激素、活化的微量元素等,從而改變了飼料的物化性質,提高其營養(yǎng)水平。Tajima 等使用植物乳桿菌發(fā)酵液體飼料,發(fā)酵18h時,飼料pH值降低至3.93,乳酸含量達到237.4mmol/g ,乙酸含量為32.0 mmol/g ,動物采食這種飼料后,能增加胃腸道酸度,有助于增強胃腸道內消化酶活性,提高消化能力。
2.1.2 減少飼料中的毒素
飼料原料經乳酸菌發(fā)酵后可降低飼料中毒素的含量,較常見的毒素有黃曲霉毒素。魏愛彬使用乳酸菌Lactobacillus casei Zhang 和Lactobacillusplantarum IMAU10120發(fā)酵豆粕,豆粕中黃曲霉素B1含量較對照組均顯著降低(P<0.05)。
2.2 改善動物體的健康狀態(tài)
2.2.1 促進動物體生長
乳酸菌在飼料發(fā)酵的過程中會產生蛋白酶、脂肪酶、植酸酶及淀粉酶等活性消化酶,能夠改善飼料的適口性,提高飼料利用率,提高動物的進食欲,進而有助于動物體生長。Jonas 等對犢牛飼喂腸糞球菌和益生素(不可消化的低聚糖NDO) ,評價其生長性能。試驗結果證實,試驗組犢牛飼料和干物質攝取量均高于對照組,平均日增重和飼料轉化率分別提高15.3% 和12.8% ,對犢牛的生長起到積極作用。據(jù)報道,母豬攝取屎腸球菌發(fā)酵飼料,可增加母豬采食量,減少其哺乳期間的體重損失。另外,飼料經發(fā)酵處理后產生的有機酸可促進礦物質的吸收利用,且發(fā)酵飼料中的乳酸菌還可在腸道內代謝產生幾種B 族維生素。
2.2.2 維持動物體腸道內微生態(tài)平衡
飼料在乳酸菌發(fā)酵過程中會產生以乳酸為主的多種有機酸,使飼料的pH 值降低至4.5左右,破壞了中性、好氧的有害菌生長環(huán)境,抑制了有害菌生長,動物攝入后,菌體及其代謝物質所導致的環(huán)境可促進其腸道內有益菌(乳酸菌、雙歧桿菌)增殖,增加腸道有益菌的數(shù)量,故可改善腸道微生態(tài)環(huán)境。Demecková 等證實給母豬飼喂Lactobacillusp lantarum 液體發(fā)酵飼料,其糞便中大腸桿菌類細菌顯著降低(P< 0.01) 。劉金萍用發(fā)酵飼料喂仔豬,試驗組仔豬空腸、盲腸內乳酸菌數(shù)量較對照組仔豬分別提高了9.65% 、18.11% ;而空腸內大腸桿菌和沙門氏菌的數(shù)量分別降低了9.26% 、5.93% ,盲腸內大腸桿菌和沙門氏菌的數(shù)量分別降低了12.32% 、17.58% 。白獻曉等證實給蛋雞飼喂含有乳酸菌的復合微生態(tài)制劑發(fā)酵飼料,可較強地抑制蛋雞胃、小腸、大腸、盲腸內大腸桿菌的生長和繁殖,且在預防和治療消化道疾病方面要優(yōu)于抗生素。
2.2.3 增強機體免疫力
細胞因子具有調節(jié)白細胞、介導炎性反應、參與免疫應答和組織修復等生理功能。某些乳酸菌能夠刺激產生腫瘤壞死因子、白細胞介素及干擾素等細胞因子,進而提高機體的免疫水平。另外,乳酸菌活菌液和其代謝產物中含有大量的超氧化物歧化酶,能提高動物體的免疫力。Muscettola 等研究發(fā)現(xiàn),含L.bulgaricus 和L.thermopliilus 活菌的酸奶可促進幼年小白鼠及成年小白鼠體內IFN‐Y 的產生,用乳酸菌發(fā)酵飼料飼喂亦可增加其體內IFN‐a和IFN‐Y 的含量。
2.2.4 防病
乳酸菌可有效減少動物腸道中病原微生物的數(shù)量,對致病菌起到生物拮抗作用,進而達到防病的目的。Winsen 等研究表明,飼料經發(fā)酵后,乳酸和乙酸含量的增加使得pH 值下降到4.0,低pH 值的環(huán)境導致沙門氏菌的數(shù)量減少。動物飼喂液體發(fā)酵飼料,可減少腸道中的潛在致病菌,促進胃腸健康。Jonas 等對犢牛飼喂腸糞球菌和益生素(不可消化的低聚糖NDO) ,結果表明:試驗組犢牛與對照組相比,斷乳后其腹瀉發(fā)生率和腹瀉嚴重程度均顯著降低,其中腹瀉發(fā)生率降低了40% 。金樁等在豬的日糧中添加乳酸菌發(fā)酵飼料,對照組豬的流行性腹瀉發(fā)病數(shù)為18頭,治療時間為7d ;而試驗組豬的發(fā)病數(shù)為7頭,治療時間為3d 。試驗說明豬飼喂乳酸菌發(fā)酵飼料能降低流行性腹瀉的發(fā)病數(shù)及治療時間。