发酵饲料在宠物食品中的应用现状及发展方向
经过微生物发酵作用的发酵饲料，抗营养物质等有害物质和粗纤维等不易消化物质的含量能够显著降低，粗蛋白等有益营养素的含量得到提高，故应用发酵饲料能够降低料重比，提高饲用价值。发酵过程中，益生菌的代谢产物具有抑菌性，并且发酵饲料也能增加肠道中的有益菌，降低有害菌，对肠道微生物的调节具有积极作用，提高动物的免疫力。发酵饲料不仅在猪、鸡等家畜和奶牛、羊等反刍动物，以及梅花鹿等经济动物的饲粮中得到广泛应用，而且随着发酵工艺的进步和原料的多样化，也逐渐被应用到犬猫等宠物的粮食生产中。本文首先阐述了发酵饲料的定义、分类以及菌种选择，继而剖析了发酵饲料在中国畜牧业发展的4 个阶段，发酵饲料的功能和机制，以及其在动物和宠物食品中的应用研究进展。最后，本文将探讨发酵饲料目前存在的问题，以期为发酵饲料的进一步发展和应用提供科学依据和实践指导。力求能为畜牧业的可持续发展和宠物食品的创新提供新思路和新方案。
发酵饲料是在人工控制的环境中，使用动植物的副产品作为原料，并通过接种益生菌进行发酵处理，从而制成的一种更适合动物摄取和消化的饲料。一般发酵饲料可以分为以下5类：（1）根据物理状态分为：固态发酵和液态发酵。固态发酵是指微生物在没有游离水的固态基质中进行的发酵；液态发酵是在加入糖类、无机盐等其他营养物质以及水的发酵容器中进行饲料发酵。（2）根据发酵饲料原料种类分为：原料发酵、全价料发酵以及植物秸秆类发酵。（3）根据发酵方式分为：单菌发酵、多菌联合发酵以及菌酶协同发酵。（4）根据菌株生长条件分为：好氧发酵、兼性厌氧发酵以及厌氧发酵。（5）根据发酵饲料的营养特性分为：粗饲料、蛋白质饲料以及能量饲料。
发酵饲料的品质优劣，不仅取决于饲料原料质量的好坏、制备方法的合适与否，还与发酵饲料菌种的选择有很大的关系。目前常用在发酵饲料的菌种主要有4类：乳酸菌、芽孢菌、酵母菌以及霉菌。乳酸菌能通过发酵碳水化合物产生大量乳酸。芽孢杆菌属于革兰氏阳性菌，能形成内生孢子，并且在发酵过程中产生多种维生素、有机酸、氨基酸、蛋白酶（尤其是碱性蛋白酶）、糖化酶、脂肪酶以及淀粉酶等，这些物质有助于分解植物性饲料中的复杂有机物质，从而促进动物的消化吸收，提高饲料的利用效率。酵母菌属于单细胞真菌，可在有氧和无氧的环境中生存，是一种天然的发酵剂。霉菌是真菌的一种，在实际生产中，人们利用霉菌合成纤维素酶、半纤维素酶以及蛋白酶的能力，使用成本较低的粗蛋白原料作为发酵基质，生产优质的蛋白饲料。
中国发酵饲料的发展大致可分为以下4个阶段：70~80年代属于早期阶段，第1代饲料是将多种饲料原料进行简单混合，制成混合饲料，这标志着饲料行业的初步发展。由于只是将饲料原料进行简单的混合，因此其营养成分相对简单，不能完全满足动物生长的精确需求，在80~90年代的发展阶段出现了第2代饲料即配合饲料。根据动物不同生长阶段和生产目的，将混合饲料进行糖化、青贮等发酵手段，更科学地搭配饲料营养成分，提高了饲料的利用率和动物的生产性能。1990-2010年是成熟阶段，产生了第3代全价配合饲料。这个阶段，以益生菌制成的菌剂被用作饲料添加剂添加入饲粮之中，如酵母粉等，进一步优化了营养配方，在考虑常规营养成分、维生素、矿物质以及氨基酸等营养物质的平衡的同时，进一步提高饲料利用率和动物的生产性能。2010年以后是饲料的现代发展阶段，产生了第4代新型饲料，即微生物发酵饲料。微生物发酵技术借助有益菌对农业副产品进行发酵，从而实现变废为宝，该技术能够改善饲料的营养品质，降低抗营养因子，提高动物的消化吸收、转化及利用能力，同时增强动物的免疫力，促进动物健康生长。微生物发酵饲料的菌种从最初的单菌发酵，到多菌发酵，直至如今的菌酶协同发酵的发展，为解决蛋白质饲料短缺提供新的途径，为降低环境污染提供新的方法，为缓解人畜争粮的矛盾提供可行的措施，为发酵饲料行业的发展提供新的方向。
据目前发酵饲料的各种研究表明，发酵饲料有许多功能：（1）增加饲料营养，利用不同菌酶制剂组合发酵植物性饲料，通过破坏植物细胞壁中木质素和多糖之间的链接，促进植物细胞壁中纤维组分的水解，降低青贮原料中粗纤维含量，进一步提高饲料中粗蛋白等营养物质的含量，提高饲料原料的营养价值 。（2）促进生长，液体发酵饲料饲喂断奶仔猪，可通过调节胃肠激素的分泌提高断奶仔猪的平均日采食量和平均日增重。（3）增强免疫，通过饲喂发酵亚麻籽粕提高生长猪群血清中超氧化物歧化酶活性和总抗氧化能力，增强猪的抗氧化状态，减少氧化应激。（4）降低毒素毒性，发酵饲料可以降低抗营养和有毒物质的含量。
发酵饲料通过以下作用机制来实现其功能：（1）增加饲料营养机制：微生物发酵过程中产生的蛋白酶可以分解蛋白质，增加低分子量肽的含量，促进动物肠道对营养因子的消化吸收。微生物发酵可以降解饲料中的抗营养因子，提高饲料的营养价值和吸收转化率。（2）促进生长机制：微生物发酵饲料能够改善饲料的适口性，增加动物的采食量，促进动物的生长。微生物发酵饲料能够提高肠道绒毛高度，降低肠道隐窝深度，增强动物肠道的消化能力，进而改善动物的生长及生产性能。（3）增强免疫机制：研究发现微生物发酵饲料能够刺激机体产生抗体，例如对肉鸡饲喂发酵饲料，可以提升免疫反应，降低肉鸡的死亡率，其机制是饲喂发酵饲料提高动物的黏膜免疫功能，从而促进机体产生抗体。（4）降低毒素毒性机制：发酵饲料中的乳酸菌可以吸附黄曲霉毒素B1，并与其相结合，进而抑制其发生环氧化反应，降低黄曲霉毒素B1毒性。
作为农业大国，我国的畜牧业呈现出极为迅猛的发展态势，当下，处于全面禁止在畜禽饲粮中添加抗生素，且高度重视环保、全力节约饲料资源的大背景之下，发酵饲料产业得以迅速崛起。与此同时，可发酵利用的原料来源范围愈发广泛，发酵饲料能有效地解决饲料资源问题，提高资源的可利用性。饲喂牲畜时，发酵饲料比普通饲料更易被吸收利用，可节约饲养成本，从而提高经济效益。发酵饲料的原料已经从传统的豆粕、棉籽粕等拓展到苹果渣、板栗叶，以及动物肝脏等。
Rodríguez-Muela等研究表明，发酵苹果渣可作为饲料饲喂羔羊，提高羔羊的抗氧化活性，改善羔羊的健康和瘤胃上皮的发育。同时，发酵苹果渣又可作为蛋白质来源部分替代农副产品，增加发酵饲料利用来源，降低饲料成本。此外，发酵苹果渣可通过改变育肥饲料的理化特性，影响瘤胃粘膜的发育。孙铭琦等发现，压缩发酵后的板栗叶，单宁等抗营养物质的含量下降，粗蛋白、钙、磷等基本营养物质含量明显提高，从而提高了育肥羔羊的生长性能。孙蓓等利用羊肝，研究了一种羊肝泥的发酵方法，一定程度上地解决了因为羊肝的味道以及羊副产物综合开发利用不足而造成的资源浪费的问题。Hu等利用淀粉乳杆菌、粪肠球菌、枯草芽孢杆菌和实用念珠的细菌组进行饲料固态发酵，多菌种固态发酵饲料可以缓解粗纤维水平对营养消化率和消化量的负面影响，并增加育肥猪的背膘厚度，增加粪便微生物中与营养利用相关的代谢途径的丰度。蛋鸡和肉鸡饲粮中添加适量发酵白酒糟可提高生产性能，如提高蛋鸡产蛋率、降低料蛋比、提高肉鸡平均日增重、降低料重比。He等探究了纤维素酶和乳酸菌对桑叶青贮饲料的营养价值、抗氧化能力以及发酵特性的影响。研究发现，发酵桑叶的干物质回收率更高，乳酸含量增加，蛋白质和总黄酮含量提高，抗氧化活性增强，pH值降低，且氨氮浓度和纤维分数减少，发酵桑叶是反刍动物优质的饲料资源。康伟等探究了不同菌制剂发酵秸秆对育成期梅花鹿采食量及消化率的影响，结果显示，白腐菌、枯草芽孢杆菌、乳酸菌有效活菌数按照1:1:1的比例配制复合菌的效果最佳，降低木质素含量、pH值，提高粗蛋白的含量的同时，提高瘤胃消化率和秸秆的青贮效果和质量。发酵饲料种类的增加极大程度上的缓解了豆粕等农业副产品的不足，提高了资源利用率，丰富了畜牧业养殖的发酵饲料的选择性，实现了绿色可持续发展。Li等将橡树叶、玉米秸秆和青贮玉米分别饲喂给生茸期梅花鹿，发现不同饲料对其肠道微生物和发酵模式影响显著，普雷沃氏菌属和琥珀酸弧菌科细菌相对丰度有显著差异，对生茸期梅花鹿瘤胃能量供给以及生茸性能有影响。不同的日粮以及加工工艺等与动物的瘤胃发酵、肠道微生物群落结构、机体代谢以及生产性能之间具有密切关系。
随着社会的发展以及人们生活水平的提高，犬、猫等伴侣动物已成为许多家庭不可或缺的一部分。在宠物行业蓬勃发展的环境下，宠物食品(也可称作宠物饲料)的发展尤其迅速。宠物食品是经过工业化加工制作的，用以饲喂宠物的食品，根据水分及食品形态可分为干性宠物食品、半湿性宠物食品以及湿性宠物食品。干性宠物食品是指水分含量＜14.0%的宠物食品。通过挤压等工艺制成的以干粮为主的干性宠物食品，便于储存和喂养。半湿性宠物食品是指水分含量≥14%且＜60%的宠物食品。在宠物食品市场中占较小份额，需要使用保湿剂和酸化方法控制水分，纤维含量低，含糖量高。湿性宠物食品是指水分含量≥60%的宠物食品。如需要胶凝剂调节稠度，且肉类含量较高的宠物罐头食品。
宠物食品在确保宠物基本营养需求的同时，也融入了人们对宠物的情感，这使得宠物食品既不同于人类食品，也不同于普通的动物饲料。综合国内外的研究发现，目前发酵饲料在宠物食品应用的研究重点包括：
（1）提高宠物食品营养价值和宠物食品安全性。有研究者利用植物乳杆菌发酵鸡肝，使鸡肝蛋白结构改变，发酵后鸡肝中总酸、氨基酸态氮以及酸溶蛋白含量增加，提高了鸡肝的营养价值。发酵鸡肝还表现出更高的抗氧化活性和抑菌活性，有助于提高宠物食品的安全性和保质期。另外，宠物生肉食品的安全性问题也是人们重点关注的。起初，单纯利用乳酸发酵并添加山梨酸钾保存的宠物生肉食品，极易产生醋酸菌等腐败细菌的增殖，导致该类宠物食品的保鲜时间短，极易变质，产生刺激性气味，存在宠物食品安全问题。如今，在益生菌发酵宠物食品的研究中，有研究者将生肉宠物食品高压处理后结合乳酸发酵，发现生肉中的氨基酸更易被宠物吸收利用，真菌发酵产生的丁酸盐类代谢物对宠物健康有积极影响。经过益生菌发酵，生肉宠物食品中沙门氏菌，大肠杆菌等有害细菌的含量显著降低，延长了生肉宠物食品的保质期，保证了生肉宠物食品的安全性。有研究者将乳清发酵物和柑橘提取物配合添加到半湿性宠物食品中，发现可以有效抑制宠物食品中黄曲霉菌等霉菌增殖，提高半湿性宠物食品的饲喂安全性。这种“天然”抗真菌化合物的开发、利用，可逐步取代合成防腐剂（如山梨酸钾）的使用。
（2）提高宠物食品消化率以及改善适口性。玉米发酵蛋白作为一种新型的宠物食品酵母原料，有研究者将其与传统酵母饲喂宠物作对照试验，发现添加玉米发酵蛋白饲料的宠物食品，其食品的鲜味香气和风味有所增加，促进宠物采食、提高消化率、改善宠物食品的适口性。将发酵鸡肝与鸡骨泥、白鲢鱼鱼糜混合制成的宠物猫食品，表现出了良好的色泽和质构特性，同时，具有较好的采食率，深受宠物猫的喜爱。
（3）功能性宠物食品的开发。有研究表明，发酵甜菜果肉是针对宠物肠道健康的最佳饮食替代品；发酵芒草脂肪酸含量低，可作为宠物减肥食品。有研究表明，经过益生菌发酵的植物性饲料，其植物细胞壁被破坏，消化率有所提高，抗氧化化合物（如多酚类化合物）的含量增加，抗氧化活性增强，可作为保护宠物免受氧化应激的宠物食品。有研究者将发酵乳杆菌CCM-7421与菊粉结合添加至犬类日粮，通过分析犬粪便中的微生物群落和血液生化指标，发现这种益生菌-益生元组合能够显著增加犬粪便中的乳酸菌相对丰度，并有效降低血清中的胆固醇水平。这种发酵饲料的组合对改善宠物营养不良及腹泻等症状具有积极效果。
随着微生物学研究的深入，未来将会有越来越多的益生菌发酵饲料应用于宠物食品领域中。据已有的研究成果来看，经过益生菌发酵的宠物食品在宠物采食利用以及机体调节方面具有独特的优势，然而，目前宠物食品行业发酵饲料的应用研究仍处于初始阶段，开发有效、安全的宠物发酵饲料食品仍是一项长期的研究。
目前，发酵饲料应用于宠物食品中仍存在一些问题，（1）宠物食品的质量安全状况有待加强，尤其是生肉、果蔬泥等水分含量高，易滋生有害微生物的宠物食品。从历年欧盟食品和饲料快速预警系统的通报可以看出，我国出口到欧盟地区的宠物饲料产品经常出现因微生物污染等问题而被通报的情况。因此，发酵饲料应用于宠物食品中，需要格外注意食品质量安全问题。（2）发酵饲料应用于宠物食品缺乏可参考性标准，我国宠物食品的发展过程基本是参考国外先进国家的模式进行的，现行的宠物食品标准只有GB/T 23185-2008《宠物食品 狗咬胶》、GB/T 31217-2014《全价宠物食品 猫粮》以及GB/T 31216-2014《全价宠物食品 犬粮》这3个推荐性国家标准，其他处方粮、营养补充剂等营养标准基本空白。（3）发酵饲料应用于宠物食品的研究程度有待提高，我国宠物食品行业起步较晚，主要模仿国外和其他品牌的宠物食品。目前，针对国内饲料资源特点而开展的宠物食品开发研究相对匮乏，特别是将发酵饲料应用于宠物食品领域的研究更是稀缺。
随着全球对可持续农业以及食品安全问题的关注度与日俱增，发酵饲料作为一种环保、高效的饲料，其相关研究和应用前景广阔。其未来的研究方向在于：（1）深入开展关于能提高宠物食品营养价值的益生菌种的研究工作，改善提高宠物食品安全性的发酵工艺，控制发酵饲料的成本。（2）深化对不同动物种类、动物的不同生长阶段以及具有某些特定功能目标的功能性饲料的研究与开发，从而增强其免疫力，减少应激反应，促进动物的健康成长，进而激发畜牧业和宠物食品行业的进一步发展。（3）建立并完善关于发酵饲料应用于宠物食品行业的使用标准和使用配方。
我国的宠物食品行业具有良好的发展环境和广阔的市场空间，未来，相关科研工作者应致力于宠物食品领域的创新性研究，致力于宠物食品加工工艺的优化和改良。同时，应深入探索宠物食品原料和产品质量检测的技术方法，为宠物食品的研发和质量控制提供坚实的技术支撑。这将有助于制定和确立宠物食品行业的规范与标准。
注：文章内容来自经济动物学报，作者王宏玉等《发酵饲料在宠物食品中的应用现状及发展方向》
