《生物發(fā)酵飼料應(yīng)用與腸道微生物健康的關(guān)系》

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院姚文教授

1,、發(fā)酵飼料源于人類發(fā)酵食品 

2,、發(fā)酵食品定義：利用單一或組合的有益微生物發(fā)酵食品原料，是現(xiàn)代殺菌技術(shù)之前,，人類食品加工保藏的主導(dǎo)方式,，其種類,、形式等各具特點（如圖）

3、發(fā)酵食品的特點： 

1）產(chǎn)生特殊風(fēng)味和口感,、促進食欲,，如：奶酪、醬油,、醋等 

2）有益人體健康,，如：酸奶（乳糖不耐癥） 

3）提高營養(yǎng)價值，如：納豆（肽,、氨基酸） 

4）保質(zhì)保鮮,，如使用在奶酪和泡菜等

4、發(fā)酵飼料定義 (Fermented Feed)：  單一或復(fù)合菌群發(fā)酵一切可發(fā)酵的原料并能飼喂動物的飼料 ,。

1）菌種的選擇大多參照同類發(fā)酵食品的理念 

2）蛋白原料發(fā)酵多選擇芽孢桿菌,、一些霉菌和乳酸菌 

3）淀粉、纖維原料發(fā)酵多選擇酵母,、和乳酸菌 

4）原料的選擇比發(fā)酵食品復(fù)雜多樣,，工藝上少產(chǎn)酒精、多產(chǎn)有機酸

5）根據(jù)原料特性,、目標動物,、產(chǎn)品形式（固態(tài)、液態(tài)）選擇適宜的菌種 

5,、發(fā)酵飼料的特點：兼具益生菌、有機酸,、寡糖,、酶等的功效 ——降低飼養(yǎng)成本、促進飼料高效利用,。

1）加工過程能耗低：水+發(fā)酵熱+微生物侵蝕=粉碎+膨化+高溫熟化 

2）減少添加劑使用：微生物發(fā)酵產(chǎn)維生素,、乳酸、微生物酶 

3）減少礦物質(zhì)添加：發(fā)酵形成氨基酸,、肽等螯合礦物質(zhì),，植酸↓ 

4）減少藥物添加：益生菌及其代謝產(chǎn)物促進腸道健康 

5） 提高飼料消化率：預(yù)消化養(yǎng)分、消除抗營養(yǎng)因子 

（小肽(<15 kd)="" ,、氨基酸↑=""  多糖簡單化,，="">

6） 擴大飼料原料范圍：非常規(guī)飼料原料( 廢渣、高纖維素,、雜粕類等 ) ↑ 

6,、市場上發(fā)酵飼料的形式有兩種 

1）液態(tài)發(fā)酵飼料 

發(fā)酵全價料或飼料主要成分、益生活菌 ,；

歐洲豬飼養(yǎng)中普遍采用 液態(tài)飼喂系統(tǒng)（河南瑞昂液態(tài)飼喂系統(tǒng)）,。

2） 烘干發(fā)酵飼料 

發(fā)酵單一原料為主 ,，活菌數(shù)較少 ；

國內(nèi)市場的主要形式：發(fā)酵豆粕,、棉籽粕等  （消除抗營養(yǎng)因子,、破解植物細胞壁、蛋白分子降解）,； 發(fā)酵麥麩,、豆渣、米糠等（破解植物細胞壁,、適口性,、能量利用↑ ） 。

1,、經(jīng)微生物預(yù)消化的發(fā)酵飼料可否提供飼料轉(zhuǎn)化率,？ 

實驗證明：飼料低效率轉(zhuǎn)化！ 

綜述：液態(tài)發(fā)酵飼料可提高斷奶仔豬日增重以及改善生長育肥豬飼料轉(zhuǎn)化效率

2,、液態(tài)發(fā)酵飼料的特點： 

優(yōu)勢：

1）有利于斷奶仔豬的飼料轉(zhuǎn)換,，采食量↑ ；

2）高溫條件下采食量↑ ,；

3）養(yǎng)分消化率↑ ,；

4）豬胃pH↓、腸道病原菌數(shù)量↓,；

5）生長性能改善 ,；

6）豬舍粉塵↓環(huán)境、健康,、福利水平↑ ,。

劣勢：

1）部分必需養(yǎng)分損失（AA、維生素）（只發(fā)酵谷物） ,；

2）飼料浪費比干料多 ,；

3）可能因采食量升高使蛋白攝入量過多，引起腹瀉 ,；

4）胃腸脹氣,、胃腸潰瘍(Plumed-Ferrer et al. 2005; Brooks 2008) ；

5）無自動化設(shè)備時,，工作量大 ,。

1、抗生素的作用 ：抑菌,、殺菌 

1928年發(fā)現(xiàn)青霉素 --1940年青霉素被提純 --1950年亞治療劑量抗生素防病,、促生長。

隨著抗生素的使用,，豬生產(chǎn)水平持續(xù)提高

2,、動物用抗生素的人類健康風(fēng)險 

動物產(chǎn)品抗生素殘留 ,；食源耐藥病原菌與人類感染 。

其中,，細菌耐藥性（AMR）的人類健康風(fēng)險數(shù)據(jù)顯示 ：

目前全球耐藥菌感染死亡70萬人/年 ,；耐藥結(jié)核桿菌，20萬,；印度6萬/年新生兒,；無所作為，2050年上升至一千萬（6個耐藥病原菌） 

現(xiàn)今全球得出共識：抗生素回歸臨床治療,、處方管理,。 

丹麥、瑞典等國家的最先立法禁止抗生素用于動物促生長,，禁止將對人類健康有重要意義的抗生素用于獸醫(yī)臨床,！

3、丹麥豬抗生素年用量變化

1）禁用抗生素促生長 ,；

2）獸醫(yī)處方量↑ ,；

3）豬處方量2010年后↓；

4）豬數(shù)量↑ ,；

5）每公斤肉抗生素用量↓ ,；

 40mg/PCU。

4,、中國抗生素用量 

動物養(yǎng)殖總量全球第一,， 我國抗生素用量全球第一， 預(yù)計2030年用量增加近一倍 ,！

每公斤肉抗生素用量美國,，300mg/kg，中國約是丹麥的15-20倍,，美國的2-3倍 。

丹麥豬抗生素年用量變化

保育仔豬用量最多      胃腸道>>呼吸道>關(guān)節(jié),、皮膚,、中樞神經(jīng)等

政策驅(qū)動下的抗生素規(guī)范使用——丹麥

1998年禁止抗生素使用，大環(huán)內(nèi)脂使用量↓,，腸球菌紅霉素耐藥率↓ ,，空腸彎曲桿菌的紅霉素耐藥變化類似 。

氟苯尼考：很多豬場粉劑添加于飼料,，防治秋冬季豬的腸道,、呼吸道感染 

1）1999年我國批準用于治療牛、豬,、雞和魚類的細菌感染 ,；

2）動物源大腸桿菌對氟苯尼考的敏感性逐年下降,，09年后耐藥率>50%；

3）歐洲地區(qū)大腸桿菌對氟苯尼考的敏感性明顯高于我國 1-2倍,；MIC（MIC4ug/ml）抑菌,，4-8倍MIC殺菌 

4）氟苯尼考粉劑治療耐藥大腸桿菌（MIC16ug/ml）感染的最佳給藥劑量131.3mg/kg，現(xiàn)有粉劑給藥達不到要求 ,；

5）氟苯尼考耐藥基因cfr存在于細菌質(zhì)粒上,，傳播風(fēng)險大（人的健康風(fēng)險大）。 

2016年農(nóng)業(yè)部禁止硫酸黏菌素用于動物促生長,，2015年國際首次發(fā)現(xiàn)黏菌素耐藥質(zhì)粒,，Mcr-1可沿食物鏈傳播到人 ，我國動物源大腸桿菌Mcr-1基因的檢出率和黏菌素耐藥率,，2009年開始快速上升 ,。

5、酵母培養(yǎng)物替代飼料抗生素和高銅對哺乳仔豬 

豬的生長性能以及糞便大腸桿菌耐藥性的影響系列試驗數(shù)據(jù)：

哺乳仔豬生長性能和糞便細菌定量分析

合生元對仔豬糞便大腸桿菌耐藥水平的影響

仔豬飼料中撤除喹乙醇后,，顯著降低其耐藥大腸桿菌比例

6,、發(fā)酵飼料的作用機制 ：酵母培養(yǎng)物 XPC

沒有直接的抑菌作用 ；改善腸道菌群結(jié)構(gòu) ,；提高機體的免疫應(yīng)答 ,。

酵母培養(yǎng)物有效降低沙門氏菌的毒性和抗生素耐藥性

1、腸道基本功能：消化吸收 

2,、腸道生理功能 ：屏障——完整粘膜抵御抗原,、病原入侵 

產(chǎn)生激素，調(diào)控腸道和整體功能 

3,、腸道共生菌群：養(yǎng)分搶救,、合成VB 

競爭排斥、抑制病原菌生長,；天然物質(zhì)活性轉(zhuǎn)化,，失活、更強,；解毒,，水解藥物、添加劑,。

4,、腸道免疫功能 ：適應(yīng)無害抗原（食物、共生菌） 

對病原體,、有害抗原適度反應(yīng) ,。

出生后豬腸道的生長發(fā)育

腸道發(fā)育：年齡、日糧結(jié)構(gòu)變化

不同階段對飼料可消化性的要求不同

短鏈有機酸是腸道發(fā)育的能量來源 

小腸粘膜發(fā)育：年齡,、日糧結(jié)構(gòu)變化 ,；上皮完整性：消化,、吸收、屏障,；短鏈有機酸為首要能量（丁酸等）,。

胃腸道共生菌群發(fā)酵未消化養(yǎng)分產(chǎn)短鏈脂肪酸 ：豬8-26%的日糧CHO進入后腸發(fā)酵，提供10-30%能量,，腸道共生菌群與宿主的能量供應(yīng),、腸道上皮功能密不可分 。

4,、可發(fā)酵碳水化合物：

未消化吸收的碳水化合物：淀粉及降解物 

不消化碳水化合物（飼料原料中存在和添加） 

–  果聚糖    Fructans,，F(xiàn)OS

–  半乳聚糖  Galacto-OS，GOS

–  β葡聚糖     β-Glucans

內(nèi)源性碳水化合物：消化液,、粘液 

5,、發(fā)酵豆粕（根霉、曲霉,、芽孢桿菌,、植物乳桿菌） 

1）蛋白降解 ；

2）抗營養(yǎng)因子降解,、碳水化合物↓ ,；

3） 抗氧化能力↑ ；

4）CP,、EE↑ ,；

5） 綜合調(diào)控腸道健康 。

發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬生長性能和腸道微生物的影響

發(fā)酵豆粕對斷奶仔豬生長性能和腸道微生物的影響：對大豆蛋白的預(yù)降解程度直接影響FSBM的質(zhì)量和飼喂效果 

6,、發(fā)酵谷物（酵母,、乳酸菌） 

酵母培養(yǎng)物：酵母厭氧發(fā)酵谷物的產(chǎn)物 

酵母代謝產(chǎn)物、酵母細胞壁和內(nèi)容物,、發(fā)酵后的谷物,、有機酸、寡糖,、多肽,、氨基酸、酶等,、經(jīng)濟的腸道健康綜合調(diào)控產(chǎn)品。

酵母培養(yǎng)物用于夏季生長育肥豬飼養(yǎng)

酵母培養(yǎng)物對豬生長性能和養(yǎng)分消化率的影響,；數(shù)據(jù)顯示：日增重,、體重的整齊性有一定改善；粗纖維的消化利用率有所提高 ,；可能為豬提供更多的能量 ,。

酵母培養(yǎng)物降低了血清,、肝臟 和肌肉中丙二醛的含量

有利于肉保質(zhì)期 

酵母培養(yǎng)物對腸道食糜中短鏈脂肪酸水平的影響 

1）降低了回腸食糜中乳酸的含量；

2）短鏈脂肪酸的產(chǎn)生伴隨著吸收,； 

3）丁酸是腸上皮能源優(yōu)先吸收,；

4）體外發(fā)酵表明乳酸主要轉(zhuǎn)化為丁酸；

5）結(jié)腸產(chǎn)丁酸菌數(shù)量↑ ,。     

酵母培養(yǎng)物對妊娠后期母豬生產(chǎn)性能和新生仔豬腸道發(fā)育的影響 

48頭母豬（長×大）分兩組,，妊娠85天開始，2g/kg酵母培養(yǎng)物 

哺乳期母豬飼料轉(zhuǎn)化率=仔豬斷奶窩增重/哺乳期母豬總采食量 

酵母培養(yǎng)物能緩解母豬圍產(chǎn)期的能量負平衡

母豬日糧添加酵母培養(yǎng)物使新生仔豬腸絨毛更粗壯,、均勻,，杯狀細胞數(shù)量增加

豬腸道菌群的演替與調(diào)控窗口期：斷奶、不同階段飼料轉(zhuǎn)換,、藥物治療,、母豬圍產(chǎn)期等均能引起菌群失衡

菌群失衡時期也即是調(diào)控的窗口期

總結(jié)：生物發(fā)酵飼料作為新型飼料資源和生態(tài)健康型產(chǎn)品已引起國內(nèi)外廣泛的關(guān)注和重視，目前在養(yǎng)豬業(yè)中,正逐步被推廣應(yīng)用,。發(fā)酵飼料的特點,，它兼具益生菌、有機酸,、寡糖,、酶等的功效，不僅降低飼養(yǎng)成本還促進飼料高效利用,，是一種經(jīng)濟的抗生素替代措施,。但菌株和發(fā)酵工藝的差異決定產(chǎn)品的特點和質(zhì)量，在飼喂方面要結(jié)合動物發(fā)育特點和生產(chǎn)目的,，合理應(yīng)用,，注意揚長避短。大量實驗研究表明,，在生長育肥豬日糧中添加發(fā)酵飼料具有改善營養(yǎng)水平,、提高飼料利用率、促進豬生長,、維持豬腸道微生態(tài)平衡,、增強機體免疫力、提高豬酮體形狀和改善豬肉品質(zhì)的作用,。

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