近幾年，飼料原料價格上漲，養(yǎng)殖業(yè)的飼料成本增加了70%～80%，因此新的低成本飼料原料的研發(fā)與生產(chǎn)引起關注。微生物發(fā)酵飼料由于飼用價值高、價格低廉逐漸成為研究熱點。微生物發(fā)酵飼料可以有效改善飼料的風味，提高飼料的干物質(zhì) 消化率，促進動物腸道的微生態(tài)平衡，維持腸道pH穩(wěn)定，產(chǎn)生維生素并且能夠降解抗營養(yǎng)因子，從而提高畜禽的生產(chǎn)性能。微生物發(fā)酵飼料在豬、雞生產(chǎn)上都有應用，但其在反芻動物上的應用研究較少，且大多數(shù)研究成果還未經(jīng)過生產(chǎn)實踐檢驗。因此，本文綜述了微生物發(fā)酵飼料的作用機理、微生物發(fā)酵對動物飼糧營養(yǎng)成分的影響、影響微生物發(fā)酵飼料品質(zhì)的因素及其在反芻動物生產(chǎn)中的應用，為微生物發(fā)酵飼料進一步在反芻動物生產(chǎn)中的應用提供理論依據(jù)。

1 微生物發(fā)酵飼料的作用機理

微生物發(fā)酵不僅可以提高飼料的營養(yǎng)價值和利用率，而且還能夠改善動物腸道微生物區(qū)系，發(fā)揮促生長作用。

1.1 產(chǎn)生生物屏障 

微生物發(fā)酵過程中的有益菌主要分為細菌和真菌2種，其中有益菌可以與病原菌競爭并附著在腸道上皮細胞上，從而抑制有害菌在腸道上皮的定植。其中酵母菌可以與腸桿菌結合從而阻止腸桿菌與腸道上皮的結合。除此之外，有益菌還能夠增大細胞間隙，刺激巨噬細胞產(chǎn)生 IgA、IgM 有效抑制感染。發(fā)酵飼料中的微生物還可以通過消耗氧氣從而制造厭氧環(huán)境來抑制有害微生物的生長。這種生物競爭抑制成為生物屏障。

1.2 產(chǎn)生化學屏障 

發(fā)酵飼料中的有益微生物在發(fā)酵過程中能夠產(chǎn)生有機酸，從而抑制有害菌（如大腸桿菌和沙門氏菌）的生長繁殖，進而促進動物腸道內(nèi)的微生態(tài)平衡。而且在發(fā)酵過程中有益微生物還可以產(chǎn)生抗菌物質(zhì)（如細菌素）從而抑制細菌擴張。這種效應稱為化學屏障。

1.3 產(chǎn)生營養(yǎng)屏障 

微生物在發(fā)酵過程中還能夠產(chǎn)生酶類和 B 族維生素、小肽以及多種營養(yǎng)因子，從而促進飼料的消化吸收，這種作用稱為營養(yǎng)屏障。如枯草桿菌能夠產(chǎn)生胞外酶從而促進酸性洗滌纖維的降解。此外，飼料在發(fā)酵過程中，大分子的蛋白質(zhì)物質(zhì)會降解為多肽類物質(zhì)。部分多肽類物質(zhì)有較強的氧化性，能夠保護動物機體的健康，最終促進動物健康生長，提高經(jīng)濟效益。

2 微生物發(fā)酵對動物飼糧營養(yǎng)成分的影響

2.1 微生物發(fā)酵能夠提高飼糧的營養(yǎng)價值和適口性 

微生物發(fā)酵飼料中有益菌在發(fā)酵過程中可以降解飼料中原本難以被動物消化的纖維類物質(zhì)同時產(chǎn)生香味，進而提高飼糧的適口性。李龍等研究表明，乳酸菌發(fā)酵后的飼料中游離氨基酸含量比對照組增加2.84%。李維炯等研究表明，微生物發(fā)酵后 的飼料中維生素A和維生素B含量相應提高，并且飼料中的氨基酸含量比發(fā)酵前明顯提高，其中限制性氨基酸提高13.2%，氨基酸總量提高了11.2%。徐祗瑞等研究表明，微生物發(fā)酵后飼料中的干物質(zhì)、有機物、無氮浸出物、粗纖維及鈣的含量降低，粗脂肪、粗蛋白質(zhì)、總能及磷含量升高。綜上研究報道可知，微生物發(fā)酵飼料可以提升飼料的適口性和營養(yǎng)價值。

2.2 微生物發(fā)酵可將含有毒性物質(zhì)的飼料轉化為無毒、低毒的飼料 

孫宏研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后的菜粕硫甙降解率達到70.28%， 單寧降解率達31%左右，發(fā)酵后菜粕的粗蛋白質(zhì)含量達到40.91%，從而大大增加了飼喂安全性。Zheng等研究顯示，發(fā)酵過程中豆粕中的抗營養(yǎng)因子能夠被降解從而提高了豆粕的營養(yǎng)價值。這可能是因為發(fā)酵飼料中有益微生物在發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物和營養(yǎng)因子的作用。

3 發(fā)酵飼料品質(zhì)的影響因素

3.1 發(fā)酵微生物的種類 

良好的菌種是保證發(fā)酵飼料營養(yǎng)價值和經(jīng)濟價值的基礎因素，其中與發(fā)酵飼料有關的有益微生物主要包括乳酸菌、芽孢桿菌、活性酵母菌、雙歧桿菌、腸球菌和鏈球菌等。2013版《飼料添加劑品種目錄》中，允許在動物養(yǎng)殖中添加的微生物有29種，其中包括乳酸菌、酵母菌和芽孢桿菌等常見菌種。除此之外，科研工作者也正在積極研發(fā)新的高性能菌種和基因工程菌。如今在應用中存在由單一菌種向混合菌種發(fā)展的趨勢，其中對于混合菌種的相互作用以及適宜的添加比例的相關研究比較少，且對于混合菌種發(fā)酵過程中的作用機理研究還不成熟。王小明等研究顯示，混合菌種可以加快發(fā)酵速度，提高發(fā)酵飼料中還原糖含量，能夠發(fā)揮出組合正效應，并且在相同時間內(nèi)乳酸菌、 酵母菌和枯草芽孢桿菌添加比例為 2:2:2 或 2:2:3 時飼料pH最低，發(fā)酵進程最快；添加比例為 2:2:3 或 3:3:3 時能夠顯著提高飼料發(fā)酵后的還原糖含量。程方等在利用多菌種混合發(fā)酵馬鈴薯渣的試驗中發(fā)現(xiàn)，黑曲霉Z9和啤酒酵母PJ組合為最佳菌種配伍，且2菌種比例為 1:1 時，效果較單一菌種更佳。因此，不同的菌種類型和菌種配比都會對發(fā)酵飼料的效果和營養(yǎng)價值產(chǎn)生影響。

3.2 飼料原料和發(fā)酵條件 

目前，發(fā)酵飼料的原料已經(jīng)由最初富含纖維的農(nóng)作物秸稈（稻草、秸稈等）發(fā)展為農(nóng)業(yè)與食品加工副產(chǎn)物（玉米皮、甜菜渣和薯渣等）。其中發(fā)酵原料的干物質(zhì)含量、顆粒大小以及營養(yǎng)成分含量都會對發(fā)酵飼料的質(zhì)量產(chǎn)生影響。如禾本科牧草含有較多的碳水化合物，是良好的青貯原料。而豆科類牧草碳水化合物含量比較低，不宜做單一青貯。林標聲等研究表明，高糖分、低蛋白的飼料配方、34%～36%含水量、較高的發(fā)酵溫度更有利于菌株生產(chǎn)。除此之外，發(fā)酵過程中的pH、溫度和濕度都會對最終的結果產(chǎn)生影響。胡瑞等研究表明，利用優(yōu)化復合益生菌發(fā)酵豆粕時隨著水分含量的不斷增加，發(fā)酵體系中的溫度、pH和真蛋白含量均呈遞增趨勢。在不同pH條件下培養(yǎng)乳酸球菌發(fā)現(xiàn)，控制發(fā)酵體系pH為6.0時菌體的發(fā)酵活力最高。這表明不同的發(fā)酵原料和發(fā)酵條件對發(fā)酵飼料的品質(zhì)有很大影響。

3.3 發(fā)酵飼料的生產(chǎn)工藝與貯存條件 

微生物發(fā)酵飼料的生產(chǎn)工藝主要分為液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵2種工藝。當前我國國內(nèi)的主要發(fā)酵方式是固態(tài)厭氧微生物發(fā)酵，其中一種模式是適合養(yǎng)殖戶自己操作的袋裝發(fā)酵，另一種模式是規(guī)模化生產(chǎn)線的袋裝發(fā)酵飼料。目前科研工作者也在不斷研發(fā)新的固態(tài)、液態(tài)以及多菌種組合發(fā)酵方式，從而提高發(fā)酵效率和飼料質(zhì)量。除此之外，發(fā)酵飼料的貯存條件也決定了發(fā)酵飼料的使用壽命。一般情況下發(fā)酵飼料應該在室溫下密閉保存。禁止暴露于空氣中，以防止感染霉菌等有害菌從而影響飼料品質(zhì)。因為發(fā)酵飼料在貯存過程中仍然會發(fā)酵產(chǎn)生氣體，因此如果飼料可以短期用完可以采用普通塑料袋進行包裝，如果長期使用最好在發(fā)酵時采用有氣閥的呼吸膜袋發(fā)酵貯存，在貯存過程中盡量不要開袋檢查。除此之外，還要注意防止老鼠、蟑螂等生物的破壞。

4 微生物發(fā)酵飼料在反芻動物生產(chǎn)中的應用

4.1 微生物發(fā)酵飼料對反芻動物生長性能的影響 

采食量、采食速率和日增重直接影響飼料的利用率和養(yǎng)殖效益，是動物養(yǎng)殖中十分重要的指標。目前對于微生物發(fā)酵飼料對反芻動物采食量和采食速率影響的研究結果并不一致。有研究表明，用發(fā)酵的番茄渣替代10%精料飼喂肉牛可以提高采食量和采食速率，可能是由于發(fā)酵飼料改善了動物腸道的微生物區(qū)系，增加了腸道中有益菌的數(shù)量所致，但其對于干物質(zhì)以及營養(yǎng)物質(zhì)的消化率沒有太大影響，可能是影響營養(yǎng)物質(zhì)消化率的因素比較多，產(chǎn)生了抵消效應。Promkot等研究顯示，在干物質(zhì)基礎上分別向日糧中添加10%、20% 和30%的釀酒酵母發(fā)酵的木薯渣飼喂婆羅門肉牛，其干物質(zhì)采食量也沒有顯著變化，但中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的消化率提高。雖然如此，多數(shù)研究表明微生物發(fā)酵飼料可以有效提高反芻動物的采食量和采食速率。目前還沒有研究發(fā)現(xiàn)微生物發(fā)酵飼料會降低反芻動物的采食量。大部分研究表明微生物發(fā)酵飼料可以提高動物日增重。曲強研究表明，利用平菇菌糠發(fā)酵飼料飼喂肉羊能夠顯著提高肉羊的食欲，對促進育成羊的增重有顯著效果。這可能與微生物發(fā)酵飼料可以提高飼料的消化率，進而提高動物的日增重有關。此外還有研究表明微生物發(fā)酵飼料能夠提高樂至黑山羊生長性能，山羊精料中添加50%的微生物發(fā)酵飼料，可提高樂至黑山羊日增重，提高經(jīng)濟效益，具有推廣應用價值。綜上研究結果可知，微生物發(fā)酵飼料對反芻動物采食量的影響與發(fā)酵的技術和發(fā)酵的原料、動物的生理狀態(tài)和品種有關。

4.2 微生物發(fā)酵飼料對反芻動物產(chǎn)品質(zhì)量的影響 

在反芻動物養(yǎng)殖中，肉品質(zhì)和產(chǎn)奶量是核心指標。Kim等研究表明，用發(fā)酵的全混合日糧飼喂肉牛可以提高牛肉中大理石花紋評分。這可能是由于發(fā)酵飼料促進了機體的代謝平衡，提高了肌肉中粗脂肪含量。Faucitano等研究表明，微生物發(fā)酵飼料可以提高牛肉胴體等級評分和肌間脂肪含量。也有研究表明，微生物發(fā)酵飼料能夠提高肌肉內(nèi)脂肪酸含量，但是降低了棕櫚酸的含量，能夠提高肉牛的胴體品質(zhì)，改善牛肉的風味和品質(zhì)。此外，在奶牛飼養(yǎng)中微生物發(fā)酵飼料也有積極效果。吳小燕等研究表明，微生物發(fā)酵飼料能夠提高泌乳奶牛的產(chǎn)奶量，改善乳品質(zhì)。其原因可能是微生物發(fā)酵飼料中的酵母菌和乳酸桿菌等有益菌群能夠促進特定瘤胃菌群的生長繁殖，有利于瘤胃微生物對氨的利用，提高氨的利用效率從而提高菌體蛋白的合成，進而提高奶產(chǎn)量和乳蛋白含量。微生物發(fā)酵飼料不僅能夠提高產(chǎn)奶量，對乳品質(zhì)也有一定影響。盧慧研究表明，飼喂微生物發(fā)酵飼料可顯著提高奶牛乳脂肪和乳蛋白，且奶牛平均日產(chǎn)標準乳提高了1.5%。通過以上研究結果可以得出，微生物發(fā)酵飼料可以提高反芻動物的肉品質(zhì)以及泌乳奶牛的乳產(chǎn)量和乳品質(zhì)。

4.3 微生物發(fā)酵飼料對反芻動物機體免疫功能的影響 

微生物發(fā)酵飼料可以提高動物的免疫機能。余淼等研究表明，在肉牛日糧中添加經(jīng)過乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌等有益菌混合發(fā)酵制成的微生物發(fā)酵飼料能夠提高肉牛血液中總蛋白、白蛋白、IgA、IgG、IgM含量，降低丙二醛濃度、谷草轉氨酶以及谷丙轉氨酶活性，提高總抗氧化能力，增強超氧化物歧化酶活性進而改善肉牛的抗病能力。李林等研究表明，微生物發(fā)酵飼料可以提高肉羊的免疫性能，提高血清中總蛋白含量，促進肉羊的生長發(fā)育和生理健康。這可能是由于發(fā)酵飼料中的益生菌以及發(fā)酵過程中菌種的次生代謝產(chǎn)物提高了動物的健康水平。除此之外，飼喂微生物發(fā)酵飼料還可以降低動物機體血液中尿素氮含量從而促進動物機體蛋白質(zhì)的合成，提高動物的免疫機能。陳帥研究表明，微生物發(fā)酵飼料可以促進動物機體腸道內(nèi)纖維分解菌、淀粉降解菌、丁酸產(chǎn)生菌等功能菌群增加，從而促進動物對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，提高動物的免疫機能，并且對機體的肝臟、心臟無損害作用。陳光吉等研究發(fā)現(xiàn)，用發(fā)酵酒糟飼喂舍飼牦牛可以顯著提高瘤胃液中纖維素酶活性，同時還能通過改善瘤胃微生物菌群結構讓纖維素酶成為優(yōu)勢菌，進而提高內(nèi)源酶活性，促進機體健康。揮發(fā)性脂肪酸是反芻動物重要的能量來源，其濃度是反映瘤胃內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)消化代謝的重要指標。麻名漢研究表明，利用酒糟秸稈微生物發(fā)酵飼料飼喂肉牛可以改善瘤胃內(nèi)的揮發(fā)性脂肪酸濃度，進而提高動物機體免疫力，降低耗料增重比。

5 小結

微生物發(fā)酵飼料是一種營養(yǎng)豐富、價格低廉的飼料原料，其在使用過程中不會對動物產(chǎn)生負面的健康問題，也不會對環(huán)境產(chǎn)生不利影響，并且微生物發(fā)酵飼料對反芻動物的生產(chǎn)性能有明顯提升效果，從這個意義上看微生物發(fā)酵飼料在反芻動物營養(yǎng)上有較廣闊的應用前景。目前關于發(fā)酵過程中菌種的具體作用機制還未完全研究清楚，其生產(chǎn)中的應用效果也有所差異。因此，進一步研究不同菌種在發(fā)酵過程中的具體作用機理以及不同菌種之間的互作效應，將有助于開發(fā)對反芻動物營養(yǎng)更有意義的微生物發(fā)酵飼料。此外，應該在現(xiàn)有的基礎上研發(fā)和篩選優(yōu)良的微生物發(fā)酵菌種，特別是淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶等對發(fā)酵飼料十分重要的菌種。目前研究表明微生物發(fā)酵飼料對于反芻動物生產(chǎn)性能具有提高作用，但對于影響機制的研究相對較少，因此開展與之相關的動物免疫、腸道菌群、養(yǎng)分代謝等研究工作，對于深入認識微生物發(fā)酵飼料的作用機制及對其有針對性地基因改造等都將具有重要意義。