肠·道 | 尹佳：养猪就是养肠道，养肠就用发酵饲料！
大家下午好，我是来自湖南师范大学生命科学院的尹佳，我所在的团队是印遇龙院士的生猪健康养殖团队。
在这里我要特别感谢热心肠先生的热情邀请，让我有机会站在这里和大家面对面的交流，来分享发酵饲料方面的一些见解。
今天我要演讲的题目是“发酵饲料”，大家可能会在想，发酵、饲料和肠道，这三者之间有什么关系呢？
那么在接下来的20分钟里，我和大家一起来探讨这个话题。
过去畜牧业的产值逐年增长，它在我国国民经济体系中扮演着非常重要的角色。
怎么样进行健康养殖是一个非常重要的课题，在我们养猪业中，有句俗语叫“养猪就是养肠道”，只有在饲料方面把控好，让猪有一个健康的肠道，猪才能够健康生长。
所以，饲料在畜牧业养殖中扮演着非常重要的角色。
本演讲的幻灯片 .pdf 版将在热心肠菌群微信群分享，感兴趣的读者请按以下方法申请入群：
热心肠智库专家动态：赵江潮+李英：猪一生中，肠道菌群如何变化 | 陈廷涛：靶向呼吸道合胞病毒的全人源化单抗 | 陈卫等：特定益生菌改善特应性皮炎患者的症状、菌群及免疫应答 | 贾慧珏等：肠道菌群异常可影响色氨酸代谢，促进小鼠精神分裂症状 | 产业动态：普唯尔黄龙：一边围绕肠道打造全平台，一边寻求突破口 | 诺安百特潘强：噬菌体产业化，从解决肉蛋奶的抗生素残留开始
热烈祝贺 | 姜长涛、王初、周宏伟入选2019年度国家杰出青年科学基金
特别推荐 | 7月，最值得看的30篇肠道健康文献！
同时饲料占畜牧生产成本的70%以上，它的一举一动影响着畜禽产品的价格，影响着亿万百姓的餐桌。
目前，随着科技的发展，各行各业都面临巨大的挑战，饲料业也不例外。它将面临哪些主要的挑战呢？那么我首先来介绍一下目前饲料业所面临的两个主要的发展瓶颈。
第一个发展瓶颈是“人畜争粮何时休”！
目前老百姓的餐桌是越来越丰盛，大部分国人的餐饮结构已从温饱型跃入了小康型——主食消费逐年下降，肉、蛋、奶、酒等副食消费逐年上升，不知不觉中粮食消费猛增。
在2003年，国产粮食4.3亿吨，进出口基本持平，人均消费334公斤，已经超过了国际平均水平。
2018年，国产粮食6.5亿吨，人均消费476公斤，这已经远远超过了世界粮农组织认为的“人均消费400公斤即可满足营养均衡”的总目标了。
但是我国的粮食远远不够，还需要从欧美等发达国家进口粮食1.1亿吨。
我们不禁要问，我们的粮食哪里去了？有专家估计，40%的粮食进入了动物的肠胃，也就是说有超过3亿吨粮食被动物吃了。
这种人畜争粮的局面什么时候可以结束？我们能否找到饲料原料的替代物？
第二个问题是禁用抗生素迫在眉睫。我国是畜禽养殖大国，也是抗生素生产和使用大国。
一方面，抗生素在防治动物疾病、提高养殖效益方面发挥了重要的作用。
另一方面，抗生素滥用导致的药物残留、细菌耐药性严重威胁着我们的健康，严重威胁着畜禽产品的质量，威胁着公共卫生安全，给动物和人类的安全带来隐患。
在上面这张图中，红色区域代表的是抗生素严重污染的地区。
我国年消耗抗生素总量为16.2万吨，其中兽用抗生素是8.4万吨。这个数字就算是平均到人均消耗量，那也远远超过英美等发达国家。
抗生素是一把双刃剑，一方面它促进了行业的规模化和繁荣，另一方面抗生素滥用导致的药物残留、水体污染、超级细菌的产生，严重威胁着人类的健康。
所以，抗生素禁用迫在眉睫。
欧盟在2006年就明确提出要禁止兽用抗生素的使用，我国是发展中国家，步伐虽然慢一点，但也在去年明确提出，2020年饲用抗生素要禁止使用。
前面提到了，饲料来源紧张，畜禽健康养殖所需的抗生素又被禁用，我们的畜禽健康养殖路何去何从？
基于目前饲料行业发展的两个瓶颈，我们可以借鉴国外的经验，不能坐以待毙！现在，美国、德国、澳大利亚、日本、荷兰已全面使用发酵饲料
发酵饲料有什么优点呢？首要一方面，它可以扩大饲料来源。
例如，将我们农村随处可见的构树通过微生物发酵生产成猪、牛、羊的饲料，除了扩大饲料来源，它还可以有增强免疫力、促进肠道健康、无抗药性、除臭、促生长等诸多优点。
发酵饲料一般是指以饲料和饲料添加剂为对象，以基因工程对微生物进行改良，以蛋白质工程对目的蛋白进行活性提高，以发酵工程对生产工艺进行优化，利用微生物工程发酵开发的新型饲料资源和饲料添加剂。
前面我只是笼统地介绍了发酵饲料的优点，接下来我们用数据进行展示。
在实验中，将120头断奶仔猪平均分为3组，对照组为基础日粮加抗生素，两个实验组是基础日粮加发酵剂。
发酵完成后发现，跟对照组相比，两个实验组的饲料pH值明显降低。发酵饲料pH值降低，是由乳酸菌产生的乳酸引起的。
乳酸还可以在发酵的时候抑制杂菌的生长，包括致病菌的生长，所以生产的畜禽饲料更有益于畜禽的健康养殖。
使用发酵饲料有没有用呢？如果发酵饲料对生产性能没有影响，那么发酵饲料就毫无优势可言。
数据表明，使用发酵饲料后，实验组均表现出相同的趋势，即断奶仔猪腹泻率降低、采食量增加。
在开始演讲的时候，我就首先介绍了目前饲料业面临的两个主要问题，第一个问题就是人畜争粮的问题。
怎么解决这个问题？那就是加大非常规饲料原料的开发和应用。目前我国已经产业化的两种非粮植物主要是构树和秸秆。
我首先来介绍一下构树发酵饲料，构树在我国农村广泛种植，它具有耐贫瘠、适应性强、生长迅速等优点。
构树的粗蛋白质、粗纤维和糖类含量很高，它还富含黄酮、生物碱等多种功能性活性物质。所以，构树是一种开发利用价值极高的非粮植物。
但是构树高含量粗纤维，而粗蛋白质结构复杂，畜禽的消化吸收率很低，大量营养成分随粪便排出，这极大地限制了构树作为畜禽饲料的使用。
我们只有利用微生物对其进行深加工，才能够开发成全价畜禽饲料。
数据表明，将构树发酵饲料以适宜比例添加到基础日粮中，可以增加育肥猪的日采食量和生长性能，对它的屠宰性能和肌肉品质也有所改善。
所以，将构树发酵饲料以适宜比例加入基础日粮中，可以替代部分常规饲用原料，提高动物的饲料消化率，降低饲料成本。
介绍完构树发酵饲料，接下来我介绍秸秆发酵饲料。
在农村，农作物收获后，在农田里面会留下大量的秸秆，怎么处理？在过去是焚烧，现在焚烧秸秆会污染环境，已被各地方政府明令禁止。
如果把秸秆留在地里进行腐烂，那么又是对资源的一种浪费。我们能否将秸秆通过发酵，开发成畜禽的饲料呢？当然是可以的。
它富含纤维素、半纤维素、木质素等非淀粉类的大分子物质，所以它的营养价值很低，必须对其进行深加工处理，才能够进行秸秆高效资源化利用。
怎么加工呢？就是利用微生物产生的特殊酶类、代谢物，将纤维素、半纤维素、木质素等大分子物质降解为低分子的单糖和低聚糖，才能提高其营养价值。
将秸秆发酵饲料饲喂羊后，发现羊的平均日增重增加，料重比下降。换句话说，就是农民饲喂的饲料更少了，但农民得到的羊肉更多更快了。
刚刚介绍了，将秸秆发酵饲料饲喂羊后，羊的生长性能得到明显改善，为什么会有这种显著效果呢？
对秸秆发酵饲料各营养物质的表观消化率进行测定后发现，秸秆经发酵后，跟对照组相比，各营养物质的表观消化率明显提升。营养物质的表观消化率提升，那么就有更多的营养物质进入到动物的体内。
更进一步的，血液生化指标显示，饲喂秸秆发酵饲料后，血液里面的总蛋白和白蛋白明显增加，尿素氮和碱性磷酸酶含量保持正常。
这里需要特别说明一下，尿素氮含量偏高或偏低，都说明动物的肾功能异常。只有尿素氮维持正常水平，说明动物正在健康地生长。
刚刚介绍了两种非常规饲料原料，接下来我来介绍一种非常规的饲料添加剂——中药。
中药经熬制之后会产生大量的残渣，据统计我国的中药残渣年产量约为3000多万吨。这么大数量的中药残渣直接扔掉，是对资源的一种浪费。
我们能否把它开发成畜禽饲料的添加剂呢？当然是可以的。
中药残渣经过微生物发酵后，含有大量的菌体和代谢产物，这些残留的菌体和代谢产物可以提高动物的机体免疫力，改善动物的肠道健康。
我们课题组的数据表明，将发酵中药渣饲喂生猪后，生猪的空肠绒毛长度和隐窝深度变小，生猪的绒毛宽度变大。
所以中药渣是一种极具开发利用价值的饲料添加剂。
作为发酵饲料，它的一个核心是饲料原料，另外一个核心就是菌株的选育。接下来，我以赖氨酸高产芽孢杆菌菌株的选育为例来进行说明。
目前市面上经常可以看到含赖氨酸的饲料添加剂和孕妇、儿童食用的钙片。赖氨酸具有促进生长发育、提高免疫力、提高抗病能力等诸多优点。
目前，赖氨酸的生产主要是通过微生物发酵获得，所以能否获得一株高产赖氨酸的芽孢杆菌至关重要。
我们课题组从动物肠道里面分离了9株产赖氨酸的芽孢杆菌，对其赖氨酸含量进行测定后发现，PA105菌株的赖氨酸产量最高。
获得这株高产赖氨酸菌株之后，我们能否有其他的办法对这株细菌进行改良，以获得更大的赖氨酸产量呢？当然是有很多办法。
目前使用的比较广的就是紫外诱变育种和基因工程改良。首先我来介绍一下紫外诱变育种，它是通过紫外线对菌株进行突变。
将菌株突变后，对9株产赖氨酸的突变菌株进行赖氨酸含量测定，发现PL83的赖氨酸含量是最高的。
这里需要特别说明一下，紫外诱变育种在畜禽生产中是直接可以应用的，但是基因工程菌株因为涉及到转基因，所以不能直接应用。
但是如果对其进行灭活，出售微生物蛋白或者代谢产物，是允许的。所以我们可以通过基因工程的手段，对产赖氨酸的芽孢杆菌进行遗传修饰。
首先我来介绍一下赖氨酸的生物合成途径。
它是从天冬氨酸出发，当合成到中间产物Ⅱ的时候，就出现了一条分叉。如果能将这条旁路进行失活，那么就会有更多的资源进行赖氨酸的生物合成。
基于这个原理，我们将高丝氨酸脱氢酶进行失活，最终获得了一株赖氨酸高产的芽孢杆菌。
将高产赖氨酸的芽孢杆菌饲喂临武鸭后，发现临武鸭的血清赖氨酸含量明显上升。
不过血清赖氨酸的含量上升不足以说明问题，因为我们关心的是生长方面的数据。如果在生长方面没有重要的作用，那么这株细菌就毫无意义。
这株细菌饲喂临武鸭后，发现鸭的平均日增重增加，料重比和死亡率明显降低。
最后我要介绍一下发酵饲料的未来发展趋势。
目前，发酵饲料在我国还处于一种无序和混乱的状态。所以对饲料产品标准的制定、发布和应用是首先需要解决的问题。
在科研方面，要加大非常规饲用饲料资源的开发，还有标准化、规模化可控发酵工艺的建立，还有低成本快速检测技术的开发。
我国地大物博，非常规饲料原料资源显现出明显的区域化特征。远距离长途运输会加大饲料的成本，受损的还是广大农民。
所以怎么样进行地源性饲料的高效资源化利用呢？
种养结合是将种植业和养殖业有机结合在一起，做到“一水两用，一田双收”，实现地源性饲料的高效资源化利用，实现生态循环养殖。
谢谢大家！
近期必读：25个里程碑 | 现象级中国肠道大会 | 菌群、药物和疗法2019 | 菌群、药物和疗法2018（视频版） | 一论益生菌 | 二论益生菌 | 益生元立场声明 | 学术营销 | 营养领域的肠道菌群机遇 | 2018榜单：国内十大成果 | 全球十大人物 | 最受关注100篇文章 | 最受关注50篇综述 | 月度精华：每月最值得看的30篇文献 | 原创热文：79个超强微生物知识 | 肠道健康第一杀手 | 菌群、药物和疗法2018 | 肠脑魔性关系 | 赵立平《科学》亮剑 | 张发明发明的发明 | 掘金肠道的七大历史机遇 | 宝宝的五个“第一次” | 益生菌产业化的风险 | 利用细菌抗癌 | Protein & Cell专刊：王军 | 陈峰 | 张发明 | 赵方庆 | 傅静远 | 聂勇战 | 于君 | 王则能 | 马永慧 | 肠·道 | 第七期：邱琇 | 朱元方 | 马雄 | 第六期：程功 | 段丽萍 | 傅静远 | 贾伟 | 姜长涛 | 孔栋 | 赖信志 | 王炜 | 周宏伟 | 第五期：张晨虹 | 吴开春 | 曹清 | 曾建国 | 孙嘉 | 张和平 | 陈峰 | 第四期：赵立平 | 魏泓 | 蔡军 | 辛凤娇 | 刘洋彧 | 杨瑞馥 | 第三期：于君 | 石汉平 | 赵方庆 | 李宁 | 戴小枫 | 曾强 | 郝小明 | 蓝灿辉 | 第二期：Martin J. Blaser | 陈烨 | 章蓉娅 | 王军 | 肖洒 | 武玉钦 | 蓝灿辉 | 第一期：杨云生 | 姜泊 | 钱晓国 | 张发明 | 马永慧 | 陈历俊 | 覃俊杰 | 蓝灿辉 | 热心肠先生年度大课：2019 | 2018 | 2018视频版 | 深度专访：钟胜利 | 刘星吟 | 王炜 | 刘洋彧 | 李铎 |