发酵饲料对猪肉品质的影响及应用研究进展

项 轩 , 李铁军 ，刘莹莹

（1.中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南 长沙 410125；2.湖南省畜牧兽医研究所，湖南 长沙 410131）

随着人们生活质量的提高、畜牧业的迅速发展和国际贸易形势变化，我国饲料资源已远远不能满足市场需求。“人畜争粮”和蛋白质饲料资源过度依赖进口等问题愈演愈烈，这将对我国粮食安全和畜产品供应产生深远影响[1]。此外，饲料原料中一些有毒物质和抗营养因子能够影响畜禽对营养物质的消化吸收，进而降低饲料资源的高效利用。通过微生物发酵技术可以提高饲料营养与饲用价值，降低饲料粗纤维等不易消化的大分子物质和抗营养因子含量[2]。发酵饲料中产生的益生物质可以调节肠道微生物结构，改善肠道形态和免疫功能，提高畜禽抗病能力，减少抗生素在养殖过程中的使用[3-4]。发酵饲料作为一种安全、高效和环保的新型饲料，因其能够提高饲料利用效率，开发并高效利用农副产品资源，有利于解决饲料行业“卡脖子”问题并推动无抗养殖的发展，被广泛应用于畜禽养殖业。

1 发酵饲料概述

发酵饲料是指以农副产品或常规干饲料为主要原料，利用发酵工程技术使其降解并转化发酵原料中的大分子物质及抗营养因子，通过微生物发酵作用产生大量的消化酶、有机酸、蛋白质、小肽、维生素、微量元素和益生菌代谢产物等营养与激素类物质而制成的饲料原料或饲料[5]。发酵饲料的来源非常广泛，可以是优质的饲料原料，如玉米、豆粕等；也可以利用非常规饲料，如杂粕类、糟渣类等，既能缓解饲料资源紧张，扩大我国饲料原料种类，又能提高畜禽生产性能，降低养殖经济成本[6]。此外，发酵饲料中产生的益生菌和益生代谢产物可有效改善动物肠道健康，提高动物产品的质量及安全，同时还可以降低动物粪便排泄量和有害气体的排放，有利于环境友好型农业的发展。

2 发酵饲料的益处

2.1 提高营养价值，促进动物消化吸收

发酵饲料能够增加饲料的营养价值，提高营养物质消化率，促进畜禽对营养物质的消化吸收，利于畜禽生长发育。发酵饲料能够增加胃中乳酸浓度，从而导致胃pH降低，pH的变化可刺激并增加胃蛋白酶的活性，其次可降低胃蠕动和食物排空速度，进而促进了蛋白质在胃中的消化[7]。发酵饲料中的微生物利用饲料中的可溶性糖、淀粉和蛋白质等大分子物质，通过微生物发酵作用，降解成为有机酸、单糖、小分子多肽和氨基酸等易消化吸收的物质[8]。Ashayerizadeh等[9]研究发现，菜籽粕经混合发酵后，粗蛋白质、非蛋白氮、氨基酸含量和乳酸菌浓度都有不同程度提高。此外，饲料经过微生物发酵后会产生多种酸、醛和醇等具有酸味和果香味的物质，使饲料具有动物喜食的香味，饲料的适口性得到有效改善[10]。

2.2 降低饲料毒素，减少抗营养作用

饲料中的毒素和抗营养因子通过微生物的发酵作用能够得到有效降解，并增加饲料的饲用价值。饲料原料通过微生物发酵作用处理后，可以降低饲料中霉菌毒素、镰刀菌毒素和生氰化合物等毒素的含量[11]。一些饲料原料中含有多种抗营养因子和不易消化的大分子有机物等，如单宁、非淀粉多糖、大豆抗原蛋白、低聚糖、植酸、淀粉、蛋白质和纤维素等，影响营养物质的生物利用效率，降低饲料适口性，不利于猪的高效生产[12-13]。微生物发酵技术是减少抗营养因子的有效途径。Shi等[14]使用混合菌两段发酵能有效降低玉米—豆粕混合饲料中大豆抗原蛋白、中性洗涤纤维和植酸的含量，提高了饲料利用效率和安全性。

2.3 改善免疫机能，提高机体免疫力

饲料经发酵后，有益菌如乳酸菌和酵母菌能够快速增殖，并产生有益代谢产物，使饲料乳酸浓度升高、pH降低。通过饲喂发酵饲料能够增加肠道内有益菌的数量，通过竞争性抑制作用阻止致病菌在肠黏膜定植与繁殖，此外，这些有益菌的代谢产物能够降低胃肠道pH，也能抑制致病性微生物的增殖，改善肠道微生物结构，提高机体抗病力[3]。发酵饲料中的有益菌能够改善肠道形态结构，刺激机体肠道黏膜的免疫反应，产生细胞因子、免疫球蛋白和免疫细胞等，从而维护动物的免疫机制，增强机体免疫力和抗病力[4]。

2.4 减少粪污排放，改善畜禽养殖环境

发酵饲料不仅能提高畜禽的消化吸收功能和生长性能，而且能够改善畜舍卫生环境，减少粪污对环境的污染。张益焘等[15]研究结果表明，发酵豆粕可以减少仔猪粪便氨气排放量。刘志云等[16]研究发现，用发酵全价饲料饲喂生长猪可以降低粪便中粪臭素的含量，并且能显著降低吲哚、丙酸和丁酸的含量。廖云琼等[17]发现，利用有益微生物菌群发酵饲料能显著降低奶牛粪便中氮、磷的含量以及有害气体（H2S和NH3等）浓度。

3 发酵饲料对猪肉品质的影响及其机理

3.1 发酵饲料对猪肉品质的影响

发酵饲料可通过提高猪肉的理化特性（如肉色、pH和剪切力等）、营养成分（如肌肉氨基酸含量、脂肪酸含量和肌内脂肪等）以及风味物质等来改善猪肉品质。Qiu等[18]研究结果表明，发酵日粮降低了育肥猪猪肉的剪切力和滴水损失，增加了熟猪肉的嫩度、香味和肉汤鲜度得分，提高了肉的感官特征，改善了肉的品质。此外，发酵饲料可影响蛋白质的合成和分解代谢。研究表明，用发酵液体饲料饲喂育肥公猪可以将后肠中的色氨酸转化为吲哚，背膘中的粪臭素含量得到降低，从而减少了粪臭素对公猪肉的污染，降低膻味[19]。

3.2 发酵饲料对猪肉品质的影响机理

3.2.1 影响脂质代谢

发酵饲料能够影响猪的脂质代谢，进而促进肌肉脂肪代谢和肌内脂肪沉积[20]。具体体现在以下两点：1）发酵饲料能够影响肠道微生态，调控脂质代谢。肠道微生物与宿主脂质代谢和脂肪沉积有着密切的关系，两者相互影响，相互制约。肌内脂肪沉积与肠道微生物组成、多样性、关键微生物的丰度以及微生物代谢产物（胆汁酸、短链脂肪酸、脂多糖和氨基酸等）有着高度联系[21]。发酵饲料中的益生菌在肠道内快速增殖，能够提高肠道微生物多样性和丰富度，抑制致病性微生物的增殖，改善肠道微生物结构，其中主要是乳酸菌和酵母菌的提升[3-5]。大量研究表明乳酸菌对猪的生长性能、饲料利用效率、营养物质消化率具有益处，并能调节机体免疫和改善肠道健康等[22]。酵母菌产生的酵母能够将肠道中有害菌结合到其表面，从而阻止这些致病菌与肠道上皮结合[7]。2）发酵饲料能够影响脂质代谢相关基因表达。心脏脂肪酸结合蛋白（Heart fatty acid binding protein, H-FABP）基因、脂蛋白酯酶（Lipoprotein lipase, LPL）基因、过氧化物酶体增殖物激活受 体 γ（peroxisome proliferatoractivated receptor γ, PPAR γ）基因、硬脂酰辅酶A去饱和酶（Stearyl coenzyme A desaturase, SCD） 基因、脂肪甘油三酯脂酶（Fatty triglyceride lipase, ATGL）基因和激素敏感脂酶（Hormone-sensitive lipase, HSL）基因等对于脂质代谢的调控、脂肪沉积和脂肪酸的组成有着重要的作用[23-24]。韩启春[24]发现发酵饲料对于脂肪的代谢与分解相关基因，如脂肪细胞蛋白2、脂肪酸合成酶、胆固醇调节原件结合蛋白、乙酰辅酶A羧化酶、LPL、PPAR γ、SCD、HSL和ATGL基因的表达均无显著影响，但皮下脂肪中PPAR γ表达有上升趋势，且肌内脂肪含量和脂肪率也有相同变化趋势。

3.2.2 提高抗氧化水平

发酵饲料中的有益菌和有益活性因子能够提高机体和肌肉的抗氧化水平，从而改善肉品质。比如，乳酸菌能够减缓肌肉内肌红蛋白的氧化速度，避免高铁血红蛋白产生速度过快，延长猪肉保存时间[25]。朱坤等[26]发现发酵饲料通过影响血液代谢来提高抗氧化活性，导致抗应激能力得到提升，改善了育肥猪背最长肌的肉品质。但也有研究报道，发酵饲料对于肌肉的抗氧化能力没有显著影响[24]。

3.2.3 增加风味物质

发酵饲料中的有益菌和营养性代谢产物能够增加猪肉中的风味物质。除了一些挥发性风味物质，可溶性蛋白、糖类、风味氨基酸、肌苷酸、有机酸和无机盐等可促使肉产生特殊的风味[27]。在风味氨基酸中，谷氨酸、丙氨酸、甘氨酸和异亮氨酸对产生肉香味来说十分重要，而谷氨酸则是产生鲜味的主要氨基酸[28]。肌苷酸具有很强的鲜味，是肉产生鲜味物质中的一个重要成分，经过加热处理能够产生浓郁的肉鲜味，因此肌苷酸被作为一项评价肉质鲜味的重要指标[29]。此外，反映肉质的一个重要指标——肌内脂肪含量，与肉的嫩度、多汁性和风味相关。宋博等[30]研究发现，通过添加10%发酵构树在育肥猪低蛋白质饲粮中可提高肌内游离氨基酸含量，如背最长肌中的组氨酸、精氨酸、甘氨酸、牛磺酸、β- 氨基异丁酸和比目鱼肌中的丙氨酸；肌内脂肪含量也可得到提高，因此猪肉风味和营养价值得到改善。

4 发酵饲料在猪肉生产上的应用

我国作为世界生猪养殖和生产消费大国，近年来由于过分追求猪肉产量，导致了肉品质的下降。随着人们生活质量水平的不断提升，消费者对高品质猪肉的需求增加，因此生产绿色有机、无抗生素残留的优质猪肉就显得特别重要。肉品质与肉色、pH、滴水损失、剪切力、肌纤维直径大小和营养成分等相关[28]。因此可通过营养调控来改变这些因素，进而改善猪肉品质。朱坤等[26]研究指出，育肥猪饲喂发酵饲料能够显著提高肌肉肉色（红度a*值）、pH45min和粗脂肪含量，显著降低剪切力。这可能因为血清中对-香豆酸和丁子香酚含量升高而导致，因为它们的抗氧化能力能够缓解肌红蛋白的氧化反应，进而提高猪肉色泽和亮度[31]。张兴等[32]也在饲粮中添加发酵构树，但添加量增加到了20%～30%，发现湘沙猪肉中氨基酸、肌苷酸、月桂酸和肌内脂肪含量都显著增加，与宋博等[30]结果相似，同样能改善猪肉品质及其风味。李飞鸣等[33]添加10%～16%的发酵桑叶在宁乡猪饲粮中能够降低猪肉的剪切力和失水率，提高猪肉的嫩度和保水能力，而且能够优化调整肌肉饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸结构和比率，从而使猪肉营养价值和风味得到提升。Hao等[34]研究发现，在育肥猪日粮中添加8%发酵日粮可增加眼肌面积、红度a*值、大理石纹评分、肌内脂肪和肌苷- 5′ -单磷酸，并降低滴水损失。此外，背最长肌中脂肪酸含量也显著增加，如C18:1ω-9c、C18:2ω-6c、C18:3ω-3、C20:2 / C20:4ω-6c。综上所述，发酵饲料能够提高猪肉产品的食用品质，可用于生产高档、优质和安全的猪肉，提高经济价值。

5 小结

饲料原料经过发酵工程技术处理后，能够显著提高其营养价值，维护畜禽肠道健康，提高免疫力，促进畜禽生长并改善畜禽产品的品质，可作为一种新型的抗生素和传统蛋白质饲料的替代品。发酵饲料能够提高猪肉的肉色、系水力、肌肉营养成分和风味物质等，从而改善肉品质，因此发酵饲料在养猪业上的广泛应用有利于生产绿色有机的优质猪肉，满足人们对高品质生活的需求。但目前对发酵饲料的研究尚浅，还处于起步发展阶段，产业化程度不高，还面临着许多的问题，如发酵饲料质量安全检测标准的制定、发酵工艺技术的深入研究、发酵菌种的筛选组合以及安全稳定性和生产设备等，仍需要进一步加大研究，以期发酵饲料为养殖业带来更高的经济和社会效益。