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養(yǎng)殖技術(shù)
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| 提高母豬繁殖和產(chǎn)仔性能！發(fā)酵飼料在母豬生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用潛力 |
| 2024-10-28 11:14:52 |
提高母豬繁殖和產(chǎn)仔性能！發(fā)酵飼料在母豬生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用潛力 來源：動物營養(yǎng)學報
利用生物發(fā)酵技術(shù)處理秸稈、糟渣、餅粕、尾菜等非常規(guī)原料或者豆粕、玉米等常規(guī)原料,即可拓展飼料原料資源,也可提高原料的營養(yǎng)價值,改善飼糧適口性。飼喂生物發(fā)酵飼料在一定程度上還能夠提升動物的生產(chǎn)性能和健康水平。當前,我國的母豬養(yǎng)殖中已經(jīng)大量使用不同類型的發(fā)酵飼料,對于提高種母豬生產(chǎn)性能和改善母仔豬健康水平具有積極的影響。本文綜述了發(fā)酵飼料特點及其在母豬生產(chǎn)上的應(yīng)用,旨在為母豬養(yǎng)殖中合理使用發(fā)酵飼料、提高養(yǎng)豬生產(chǎn)的經(jīng)濟效益和保障養(yǎng)豬業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供參考。
我國是世界第一養(yǎng)豬大國,2022年,我國生豬出欄量6.99億頭,能繁母豬存欄量4 390萬頭。母豬的繁殖機能和生產(chǎn)性能對養(yǎng)豬業(yè)的健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展具有重要影響。為母豬提供優(yōu)質(zhì)飼料和合理的營養(yǎng)供給水平,能夠保障母豬的繁殖性能達到最優(yōu),并促進新生仔豬的健康發(fā)育,提高養(yǎng)豬生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。 研究表明,使用優(yōu)質(zhì)發(fā)酵飼料能夠顯著改善母豬產(chǎn)活仔數(shù)、仔豬出生體重等繁殖性能,增強母豬機體抵抗力,促進產(chǎn)后恢復,減少疾病的發(fā)生[1-2]。從作用機理上來看,發(fā)酵飼料中的纖維和抗營養(yǎng)因子水平大幅降低,蛋白質(zhì)、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)含量明顯提高[3]。此外,發(fā)酵飼料含有乳酸菌等大量益生菌以及短鏈脂肪酸等多種功能性的微生物代謝物,飼喂發(fā)酵飼料可調(diào)節(jié)母豬腸道菌群,增強腸道吸收功能和免疫機能,改善母豬便秘[4]和生產(chǎn)引起的代謝失衡等問題。本文主要綜述了當前國內(nèi)外發(fā)酵飼料的特點、發(fā)展趨勢及其在母豬養(yǎng)殖中的應(yīng)用效果,為母豬生產(chǎn)上合理化使用發(fā)酵飼料提供參考。 1發(fā)酵飼料 發(fā)酵飼料一般是指在飼料原料中接種有益微生物,并在特定環(huán)境下使微生物快速生長,使得飼料原料的部分理化特性得到改善和轉(zhuǎn)化的飼料。在這一過程中,微生物可將飼料原料中的某些抗營養(yǎng)因子和纖維等大分子物質(zhì)分解并轉(zhuǎn)化成易被畜禽吸收消化的小分子營養(yǎng)物質(zhì),從而提高飼料利用率。 發(fā)酵飼料使用的原料分為常規(guī)飼料原料和非常規(guī)飼料原料。常規(guī)飼料原料主要包括豆粕、菜籽粕、棉籽粕和麥麩等,非常規(guī)飼料原料則主要包括酒糟、馬鈴薯淀粉渣、中草藥渣、木薯渣、甜菜粕、飼草以及大量的果蔬加工剩余物等。使用發(fā)酵非常規(guī)原料,可以減少飼料中玉米、大豆等糧食原料的使用比例,緩解人畜爭糧的矛盾,同時也顯著降低養(yǎng)殖成本。 當前的生產(chǎn)中常見的是發(fā)酵單一飼料原料,如玉米、豆粕、菜籽粕、酒糟、果渣等,然后將發(fā)酵原料部分替代配合飼料直接飼喂給動物,或者經(jīng)過烘干和調(diào)制后按照適宜的比例加入配合飼料中使用。也有少量情況將濃縮飼料或者全價配合飼料發(fā)酵后使用的。但大量使用發(fā)酵配合飼料飼喂動物,可能會由于微生物的消耗造成飼料部分營養(yǎng)成分不足。 1.1發(fā)酵飼料的種類 發(fā)酵飼料有多種不同的分類方式。按發(fā)酵工藝可分為固態(tài)發(fā)酵飼料和液態(tài)發(fā)酵飼料;按發(fā)酵微生物可分為單菌種發(fā)酵飼料、多菌種發(fā)酵飼料以及菌酶協(xié)同發(fā)酵飼料;按微生物生長情況可分為好氧發(fā)酵飼料、厭氧發(fā)酵飼料和兩段式發(fā)酵飼料;按發(fā)酵底物可分為發(fā)酵飼料原料、發(fā)酵全價飼料及發(fā)酵濃縮飼料等。 目前,發(fā)酵飼料工業(yè)化生產(chǎn)中最常見的為菌酶協(xié)同發(fā)酵飼料和多菌種發(fā)酵飼料。菌酶協(xié)同發(fā)酵飼料是使用國家相關(guān)法規(guī)允許使用的飼料原料、微生物和酶制劑,在發(fā)酵工程和酶工程技術(shù)協(xié)同作用下生產(chǎn)的單一或混合飼料[5]。在菌酶協(xié)同發(fā)酵中,酶可以促進底物的分解,并通過調(diào)節(jié)乳酸的生成和pH的變化來影響微生物的發(fā)酵效率;菌種能夠降解底物并為酶解反應(yīng)提供小分子物質(zhì),從而加快酶解反應(yīng)進程,此外,部分微生物還能夠生成特定功能的纖維素酶、蛋白酶等,與發(fā)酵體系內(nèi)的外源酶進行協(xié)同,共同促進底物酵解。 多菌種發(fā)酵飼料是利用復合菌種對飼料基質(zhì)進行發(fā)酵。與單菌種發(fā)酵相比,合理組合的發(fā)酵多菌種之間存在協(xié)同作用,能夠在較大程度上分解飼料原料,彌補單菌種發(fā)酵不足。如霉菌和酵母協(xié)同發(fā)酵,霉菌能分泌纖維素酶及蛋白酶等酶類,降解粗纖維及粗蛋白質(zhì)等物質(zhì),生成可被酵母菌直接利用的葡萄糖、氨基酸等小分子物質(zhì);酵母菌則在這些小分子營養(yǎng)物質(zhì)的作用下不斷生長繁殖[6],提高發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量。不過,部分菌種之間也存在相互抑制作用[7],在使用多菌種發(fā)酵時應(yīng)考慮菌種間抑制作用,充分發(fā)揮多菌種之間的協(xié)同作用。 1.2發(fā)酵飼料的菌種 不同類型的發(fā)酵菌種有著其各自獨特的生理特點和生長特性,在實際生產(chǎn)應(yīng)用中,根據(jù)不同的生產(chǎn)用途選擇合適的原料及菌種,以此滿足實際生產(chǎn)需求,獲得理想的發(fā)酵終產(chǎn)品。當前常用于飼料發(fā)酵的菌種有4類,分別是乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌和霉菌,其作用機制及功能見表1[8⇓⇓⇓⇓⇓⇓-15]。 發(fā)酵飼料常用菌種 1.3影響發(fā)酵飼料品質(zhì)的因素 飼料在發(fā)酵過程中,由于發(fā)酵時間、溫度、pH、培養(yǎng)基的性質(zhì)和組成、菌種接種量、微生物種類以及底物水分含量等因素不同,均會對發(fā)酵速度和發(fā)酵產(chǎn)物品質(zhì)產(chǎn)生影響[16-17],導致發(fā)酵結(jié)果變化很大。其中,微生物的種類和接種量是影響發(fā)酵飼料品質(zhì)的重要因素。菌種接種劑量過大則會導致氧氣消耗過快,使得氧氣供給不足,影響微生物正常生長代謝的同時引起原料浪費;接種劑量過小則會引起微生物的生長速度緩慢,發(fā)酵效率變低。不同微生物對不同底物的反應(yīng)具有明顯差異,并產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物[18]。例如,隨著細菌的增殖,乳酸菌大量產(chǎn)生乳酸,霉菌產(chǎn)生檸檬酸,而酵母菌則代謝產(chǎn)生乙醇和二氧化碳[19]。飼料發(fā)酵過程中,乳酸產(chǎn)生量越多,pH就下降越快,原料中含有的沙門氏菌或大腸桿菌等致病菌的生長得到有效抑制[20]。酵母菌是發(fā)酵飼料常用的主要菌種,酵母菌可顯著提高玉米、豆粕、麩皮等發(fā)酵原料中的粗蛋白質(zhì)、氨基酸和總磷含量,提高發(fā)酵飼料營養(yǎng)價值,同時也可降低原料中黃曲霉毒素等毒害物質(zhì)含量。適當?shù)慕湍妇M入畜禽消化道內(nèi),與病原體共聚集,可將大腸桿菌等結(jié)合到自身表面,從而阻斷這些細菌與腸道上皮的結(jié)合[21]。但是,高濃度的酵母菌則會因為產(chǎn)生過多乙酸、乙醇和戊醇等化合物影響飼料的適口性,從而降低畜禽采食量[22]。所以,生產(chǎn)中要根據(jù)不同底物和環(huán)境進行發(fā)酵菌種的篩選、協(xié)同和復配,在此基礎(chǔ)上對發(fā)酵工藝進行深度優(yōu)化和完善。 2發(fā)酵飼料在母豬生產(chǎn)上的應(yīng)用 母豬的健康水平和生產(chǎn)性能在很大程度上影響?zhàn)B殖場的經(jīng)濟效益。母豬的生產(chǎn)性能容易受到多方面因素的影響,通過營養(yǎng)調(diào)控是改善母豬生產(chǎn)性能的主要途徑之一。在妊娠母豬飼養(yǎng)過程中,由于母豬自身生理代謝迅速變化以及胎兒發(fā)育,其對營養(yǎng)物質(zhì)的需要不斷提高。此階段營養(yǎng)供給不足會導致母豬體況下降[23],母豬則會動員身體組織來維持胎兒生長發(fā)育,進而導致或加劇母豬生產(chǎn)性能下降以及妊娠綜合征的出現(xiàn)。在妊娠和泌乳階段,合理使用優(yōu)質(zhì)發(fā)酵飼料可以通過均衡營養(yǎng)供給、促進母豬對養(yǎng)分的高效吸收、提高母豬腸道健康和腸道免疫水平以及平衡糖和脂代謝等多個方面來改善母豬的生產(chǎn)性能和健康水平。 2.1發(fā)酵飼料對母豬生長狀況和免疫機能的影響 大量研究結(jié)果顯示,在飼糧中添加部分優(yōu)質(zhì)發(fā)酵飼料可以在一定程度上提高動物采食量,提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率,進而改善動物生長性能。微生物發(fā)酵不但可以賦予飼糧酸、香、甜的良好滋味,而且可以通過多種途徑提高飼糧的營養(yǎng)價值,如降低纖維含量、提高粗蛋白質(zhì)和脂質(zhì)含量、提高維生素可用性以及改善蛋白質(zhì)溶解度和氨基酸模式[24]。Wang等[25]報道,用枯草芽孢桿菌和屎腸球菌共同發(fā)酵玉米和豆粕,并用15%的發(fā)酵原料等量替代基礎(chǔ)飼糧飼喂母豬,能夠顯著增加母豬平均日采食量、出生仔豬體重和母豬個體體重,且與未添加發(fā)酵飼料的對照組母豬相比,其母豬背膘損失顯著降低。另一項研究發(fā)現(xiàn),給哺乳母豬飼喂含10%發(fā)酵玉米-豆粕型飼料的飼糧,母豬在哺乳期間的平均日采食量提高了7.8%,背膘損失下降了30.8%[26]。綜上所述,飼料經(jīng)發(fā)酵后具有良好的適口性和消化利用率,飼喂母豬發(fā)酵飼料可以提高母豬采食量,促進母豬對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。 使用發(fā)酵飼料還可以增強母豬及仔豬免疫機能。發(fā)酵飼料中的有益菌以及細菌產(chǎn)生的一些功能性成分如氨基酸衍生物、細菌素等可以促進母豬免疫系統(tǒng)發(fā)揮作用,提高母豬抗病能力[27]。研究發(fā)現(xiàn),飼喂發(fā)酵飼料的泌乳母豬在面對某些病原微生物的侵襲時,能夠更快地產(chǎn)生免疫應(yīng)答[28]。與未飼喂發(fā)酵飼料的母豬相比,飼喂發(fā)酵飼料的泌乳母豬初乳中的免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白A(IgA)含量分別提高了31.51%和17.46%[29],血清中白細胞介素-10(IL-10)含量顯著提高,血清中腫瘤壞死因子-α(TNF-α)含量顯著降低[26],母豬及其新生仔豬的免疫功能得以增強,抗病和抗應(yīng)激能力得到提高。 2.2發(fā)酵飼料對母豬繁殖和泌乳性能的影響 發(fā)酵飼料對母豬繁殖和泌乳性能的影響是養(yǎng)豬生產(chǎn)中最受關(guān)注的問題。研究表明,發(fā)酵飼料可提高母豬繁殖性能,主要體現(xiàn)在提高初窩產(chǎn)活仔數(shù)、斷奶活仔數(shù)和21日齡窩重[30-31]。Xue等[32]研究發(fā)現(xiàn),用5%發(fā)酵馬鈴薯漿替代泌乳母豬飼糧中5%麥麩,顯著提高母豬血漿黃體生成素含量,并有提高雌二醇含量的趨勢,且能縮短母豬斷奶至發(fā)情間隔。Wang等[25]的研究也證實了發(fā)酵飼料可以縮短母豬的發(fā)情間隔,且使斷奶至發(fā)情間隔縮短了28.9%。發(fā)酵飼料改善母豬繁殖性能的原因主要是發(fā)酵飼料中含有豐富的有益菌,能夠優(yōu)化母豬腸道微生物,推動腸道內(nèi)環(huán)境趨于穩(wěn)定。腸道內(nèi)分泌和腸道免疫介導的微生物-腸-腦軸調(diào)控了動物的整體健康和代謝平衡。所以,通過使用發(fā)酵飼料改善腸道健康和功能對于維持母豬產(chǎn)前和產(chǎn)后的健康具有重要影響。此外,發(fā)酵后的飼料中抗營養(yǎng)因子和纖維等大分子物質(zhì)被分解并轉(zhuǎn)化成大量小肽、游離氨基酸和短鏈脂肪酸等小分子營養(yǎng)物質(zhì),更容易被母豬及其子代吸收和利用,為母豬產(chǎn)后恢復和仔豬早期的快速發(fā)育提供營養(yǎng)保障。同時,優(yōu)質(zhì)發(fā)酵飼料口感更好,具有明顯的酸香味和多汁性,能夠刺激產(chǎn)后母豬恢復進食和能量補充,也為新生仔豬提供更為充裕的營養(yǎng)供給。 母乳的產(chǎn)量和品質(zhì)對新生仔豬的存活和早期快速生長至關(guān)重要。母豬乳汁是一種復雜的生物體液,含有滿足仔豬早期生長發(fā)育所必須的營養(yǎng)物質(zhì)和多種免疫成分,為仔豬提供養(yǎng)分的同時增強仔豬抵抗力。泌乳母豬的乳成分往往會隨著品種、胎次、飼糧和疾病狀況發(fā)生變化[33]。優(yōu)質(zhì)發(fā)酵飼料對母豬的泌乳量、初乳和常乳成分具有一定的改善作用。王小明等[34]研究發(fā)現(xiàn),在妊娠后期和泌乳期分別單獨飼喂發(fā)酵玉米-豆粕型飼糧均能夠顯著提高母豬的泌乳量。石顯亮[35]研究發(fā)現(xiàn),在母豬妊娠后期每天給予母豬0.5 kg發(fā)酵蘆筍下腳料可以顯著提高初乳中乳蛋白質(zhì)、生長激素、胰島素和IgG含量,并顯著降低初乳中TNF-α含量。胡永強等[36]每天給母豬補飼1 kg發(fā)酵中草藥飼料,結(jié)果發(fā)現(xiàn),母豬乳汁質(zhì)量和總抗氧化能力得到提高。Zou等[37]也將復方中草藥發(fā)酵后作為添加劑飼喂母豬,結(jié)果表明,補充發(fā)酵復方中草藥的母豬初乳和常乳中的生物活性成分如槲皮素含量高于未補充發(fā)酵復方中草藥的母豬,且母豬乳汁中積累了大量具有抗菌、抗炎和免疫增強作用的高水平差異代謝物。中草藥含有大量功能活性成分,可殺滅病原體、緩解炎癥、增強免疫力和修復腸道屏障等,如槲皮素、腺苷等對大腸桿菌、沙門氏菌等腹瀉致病菌具有較強的抗菌作用;次黃嘌呤可以縮短胃腸道轉(zhuǎn)運時間,從而加速糞便中致病微生物和毒害物質(zhì)的排泄。上述研究表明,使用優(yōu)質(zhì)發(fā)酵飼料可以改善母豬的泌乳性能和乳品質(zhì),并且經(jīng)母乳提供了部分具有抗炎、殺菌、提高免疫力的生物活性物質(zhì),這對于維持仔豬早期健康生長至關(guān)重要。 2.3發(fā)酵飼料對母豬便秘的影響 便秘是妊娠母豬飼養(yǎng)中常見的問題,長期便秘會造成母豬采食量低下、營養(yǎng)不良及免疫抵抗力下降等[38]。母豬在妊娠期間,隨著胎兒的持續(xù)發(fā)育,母豬的腸胃受到擠壓,從而降低了母豬的采食量和飲水量;且該階段母豬黃體酮水平持續(xù)升高,導致平滑肌收縮、腸道蠕動減少,消化道中的食糜排空時間延長,糞便中的水分被大量吸收,導致大便干燥,進而導致母豬排便困難,造成便秘。母豬分娩后,其消化器官受到的擠壓減小,腸道活動增加,腸道對水分的吸收增加,還會加重產(chǎn)后便秘[39],對母豬的生產(chǎn)性能產(chǎn)生不良影響。 研究發(fā)現(xiàn),發(fā)酵飼料可以使母豬腸道內(nèi)膳食纖維和有益菌的數(shù)量得到增加,改善腸道內(nèi)環(huán)境,促進腸道運動,提高食糜在腸道內(nèi)的流通速度,改善母豬糞便形態(tài)并降低母豬便秘發(fā)生率[40]。張秀江等[41]用10%、20%和30%發(fā)酵玉米-豆粕型飼料等量替代基礎(chǔ)飼糧,結(jié)果發(fā)現(xiàn),母豬在妊娠前期便秘發(fā)生率分別降低了50%、50%和75%,妊娠中期便秘發(fā)生率分別降低33.33%、66.67%和66.67%,妊娠后期和哺乳期便秘發(fā)生率分別降低60%和50%。章紅兵等[42]用5%發(fā)酵飼料代替常規(guī)飼糧中5%的玉米飼喂母豬,在整個試驗期母豬的平均便秘率下降73.89%。綜上所述,飼喂發(fā)酵飼料能夠有效緩解母豬的便秘問題。 2.4發(fā)酵飼料對仔豬生長性能的影響 仔豬在胎兒時期發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì)全部來源于母豬。在妊娠的早期階段,母豬處于一個以合成代謝為主的代謝狀態(tài),且隨著胎兒的不斷發(fā)育,母豬采食量增加,為妊娠后期和泌乳期做好營養(yǎng)物質(zhì)儲備[43]。研究發(fā)現(xiàn),給母豬飼喂發(fā)酵飼料可以影響仔豬的生長發(fā)育[44],并在一定程度上改善仔豬的健康水平,促進其生長。Sun等[4]用4%的發(fā)酵竹纖維飼喂母豬,發(fā)現(xiàn)能提高仔豬血清IgG、免疫球蛋白M(IgM)和胰島素樣生長因子-1含量,促進仔豬腸道形態(tài)發(fā)育,并提高仔豬腸道有益菌的豐度,降低仔豬腹瀉發(fā)生率。蘇瑩瑩等[45]發(fā)現(xiàn),用5%、10%的發(fā)酵苜蓿飼喂母豬后顯著提高了新生仔豬第7天和第14天的窩重,對仔豬斷奶體重也有一定提高作用。而生長早期的體重快速增加能夠保障仔豬的健康發(fā)育,抵抗斷奶應(yīng)激和腹瀉等疾病,減少死淘率。 發(fā)酵飼料對仔豬生長的調(diào)控可能主要是通過影響仔豬腸道菌群的定植和穩(wěn)定。腸道的微生物定植是一個復雜過程,涉及微生物-宿主和微生物-微生物相互作用[46],通常認為仔豬出生時腸道內(nèi)沒有微生物,在出生后通過與母體和環(huán)境接觸迅速獲得并形成腸道菌群,并在斷奶后逐漸穩(wěn)定[47]。在母豬上使用發(fā)酵飼料有助于給仔豬消化道導入更多的益生菌,加速腸道菌群的成熟。Wang等[33]研究發(fā)現(xiàn),給母豬飼喂發(fā)酵玉米-豆粕型飼糧會影響其子代的腸道細菌數(shù)量和多樣性,明顯改善斷奶仔豬腸道菌群結(jié)構(gòu),提高腸道乳酸菌屬的豐度,增強腸道菌群對氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)的代謝和利用。 3小結(jié)與展望 大量的試驗研究和生產(chǎn)應(yīng)用案例反映了發(fā)酵飼料在母豬生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用潛力。發(fā)酵飼料通過改善母豬生產(chǎn)性能和增強免疫機能,提高其繁殖和產(chǎn)仔性能,增強仔豬早期快速生長和抗病能力,為養(yǎng)殖業(yè)提供了一種健康、經(jīng)濟和高效的飼養(yǎng)方式。然而,目前對于發(fā)酵飼料的研究和使用還存在一些問題和挑戰(zhàn)。例如:飼料發(fā)酵使用不當會造成營養(yǎng)不均衡或者霉變,發(fā)酵粗飼料的過量使用也會引起母豬生產(chǎn)性能下降或者健康風險;發(fā)酵飼料所用的菌株具有多樣性和復雜性,需要進行嚴格的篩選和鑒定,進一步研究發(fā)酵過程中微生物之間的對話機制和工藝參數(shù)優(yōu)化。此外,發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量標準尚不完善,缺乏統(tǒng)一的發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量評價標準。在應(yīng)用方面,隨著發(fā)酵時間的增加,微生物代謝會消耗飼料中部分營養(yǎng)物質(zhì),導致發(fā)酵飼料營養(yǎng)不均衡,需要提高微生物和動物營養(yǎng)的協(xié)同作用,尋求適宜添加劑量、發(fā)酵時間和適用范圍。未來的研究需進一步完善發(fā)酵飼料的機制研究和應(yīng)用技術(shù),為養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻。 |
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