北苍术在中药饲料添加中的研究和应用

中图分类号：S816.7/R282.71 文献标识码：B

在减抗与绿色养殖背景下，反刍与生猪生产面临消化率不稳、酸中毒与过料等痛点。北苍术具健脾化湿等传统功效，经微粉破壁与复合发酵可将大分子转化为小分子并引入高活性益生菌，稳定瘤胃 / 肠道微生态、提升饲料转化。本研究围绕工艺与质量门槛、现场应用与经济测算开展系统验证，探索可复制的产业化方案。

一、研究背景与项目概况

（一）行业痛点与中药发酵饲料的价值

当前反刍与生猪养殖普遍面临三个共性难题：一是高能量日粮下瘤胃 / 肠道微生态失衡，易出现酸中毒、过料与便况不稳，直接拖累日增重与料肉比；二是原料价格波动显著，粗饲料品质不一导致消化效率不稳定，生产效益难以预估；三是减抗与绿色养殖政策持续推进，传统促生长路径受限，亟需以“营养小分子化+ 微生态重塑”为核心的新型方案。中药发酵饲料以“药食同源+ 微生物转化”为技术抓手，通过微粉破壁提高底物可及性，以复合菌发酵将大分子苦辛类与多糖等转化为更易吸收的小分子，同时引入高活性益生菌群落稳定瘤胃 /肠道环境，从而实现“提高消化率—提升ADG—降低用料与健康风险”的链式增效。项目选择北苍术为主药材，兼具健脾化湿、护消化道与改善采食等传统机理，配合现代发酵技术，既能放大功能成分的生物利用度，又能显著改善适口性与稳定性，符合当下反刍与生猪“减抗、提效、可复制”的产业升级路径。

（二）研究目标与产品定位（反刍+ 猪用双产品线）

总体目标是构建以北苍术为核心的发酵型功能添加体系，实现“技术性能—创新产出—经济效益—社会效益”四维达标。技术层面：发酵后多糖含量较发酵前提升≥20%、活菌数≥2×108 CFU/g ；在应用层面，通过“微粉破壁+ 复合发酵”技术优化北苍术活性成分释放，改善瘤胃与肠道微生态，提升饲料消化吸收效率和动物生长表现。在创新层面，建立双产品线技术体系与质量控制标准，形成可复制的工艺平台，并为行业提供可推广的技术方案。在经济层面，通过高效饲料转化和精准营养支持，提高养殖效益和产品市场竞争力，实现技术成果的产业化落地。在社会层面，依托北苍术产业化应用，带动原料种植、技术人才培养及相关就业，促进中药资源高值化利用与养殖业绿色发展，形成可持续的生态产业链。产品定位上，反刍用“全健 100”强调“瘤胃微生态稳定 + 能纤双通道消化 + 日增重提升”，猪用产品强调“肠道屏障与腹泻控制、料肉比改善与出栏效率”，两线共用质量门槛与工艺平台，便于放大复制与审评对接。

二、技术路线与工艺方案

（一）原料北苍术的质量标准与微粉工艺

北苍术作为发酵底物的批间一致性直接决定发酵终产物的稳定性与经济性，因此需建立“来源可溯—理化达标—安全合规—留样复核”四维标准体系。来源上明确产地、品种、采收期与干燥方式，形成供应商档案与年度复评；理化上聚焦水分、灰分、主要功能成分的区间控制，并以小样到大样的抽检策略降低批间波动；安全上对农残、重金属与霉菌毒素执行饲料卫生限值并实施高风险批次加密检测。工艺方面，采用≥ 200 目微粉以破壁增效，提升有效成分溶出与微生物可及性；微粉过程严格管控温升与氧化，必要时采取惰性气体保护与分级筛分，末端配置磁选避免金属异物。为适配后续发酵与混配，微粉粒度分布（D10/D50/D90）与堆密度需记录在案；建立“入厂检—过程控—尾检—留样”闭环台账，便于将来对发酵后多糖提升≥20%、活菌数≥ 2×108 CFU/g 的达标情况进行因果追溯与等效性分析。

（二）复合菌种筛选与培养基优化

菌种工作遵循“单菌优选→复合重组→功能评价→放大验证”的阶梯式路线。先从目标菌库优选 5 株候选菌，围绕多糖增量、苦辛 /大分子转化、产酸曲线、耐渗透压与风味改善等指标建立标准化筛选卡，再按代谢互补原则重组 2–3 套复合组合，比较产物曲线与稳定性。在培养基侧，以单因子+ 正交方法确定碳/ 氮源、矿盐与前体物的最优配比，同时纳入成本约束与放大可制造性（流动性、混合均匀度、易清理性）。统计上采用方差分析辨识主效应与交互项，明确关键因子容忍区间；工程上建立1：10 →1：100 →1：1000 三级放大验证，跟踪通气、搅拌、含水变化对终点多糖与活菌的影响，输出可在车间落地的“参数窗口” 与偏差处置原则。最终目标是用最少的工艺复杂度获得最稳的质量一致性和最佳的单位成本。如表1 所示

表1 ：发酵工艺关键控制参数

（三）发酵关键过程控制（温度、溶氧、pH、泡沫、污染）

为确保产物曲线与终点质量的可复制性，过程控制采用“五变量联动 + 例外管理”。温度按菌群最适区间进行段控，避免热失活与代谢漂移；溶氧通过通气× 搅拌功率协同调节，杜绝“只加气不加功”的假溶氧；pH 引入缓冲盐与小剂量滴定策略削峰，在线/ 离线双轨记录；泡沫坚持少量多次、点位投入，避免一次性过量导致传质受限；污染防控以无菌接种—种子双复核—关键节点快检为主，污染分级处置：轻度（抑制 / 旁路）、重度（停发—灭菌—重启），并纳入偏差 /CAPA 闭环管理。通过过程数据电子化留痕与报警限的事先设定，可在放大和跨班组交接中保持终点多糖与活菌的稳定达标。

（四）发酵后处理与质量检测（多糖与活菌数）

终点判定以“多糖增量达标 + 活菌达标 + 安全与理化入限”为核心。达终点后采用低温干燥（避免热降解）与二次粉碎、均质混配，必要时进行防潮与抗结块改良。质量检测与验收指标对齐：①多糖含量—苯酚 - 硫酸法 /HPLC 定量，明确发酵前后提升比例（≥ 20%）；②益生菌总数—平板计数（CFU/g），放行下限≥2×108 ；③安全—水分、灰分、重金属、农残、霉菌毒素按饲料标准限值；④稳定性—加速/ 长期考察活菌衰减与多糖保持率。每批形成COA+ 留样，并建立再检/ 第三方复核机制，确保审查可追溯。如表2 所示

表2 ：发酵产物质量控制与放行标准

三、产品与使用方案

（一）反刍用“全健100”（配方思路、推荐添加量与分阶段方案）

“全健100”定位为发酵型功能添加剂，以发酵北苍术提供的功能性多糖与小分子协同复合益生菌代谢产物，构建“能量—纤维双通道消化+ 微生态稳态”的增效机制：一方面提高淀粉与结构性碳水的转化，缓解酸中毒与过料；另一方面改善毛色与采食，降低肢蹄与应激相关问题。推荐添加量：肉牛育成/ 育肥/ 妊娠/ 泌乳4%–5%，绵山羊育成/ 育肥/ 妊娠/ 泌乳1%–2% ；添加采用3–5 天阶梯加量，联合粪便评分与反刍行为微调。经济测算以现场差值为基准：相较对照，ADG+0.21 kg/d（≈ +6.3 kg/ 月），在34 元/kg 牛价与69 元/ 月成本下，净增益约 145 元 / 头 / 月；在另一场景 +0.26 kg/d（≈ +7.8 kg/ 月）下净增益约196 元/ 头/ 月。结合你方多案例显示的提前出栏与草料节省，总体收益在育肥后期更加突出，可作为市场推广的“硬核数据”。

（二）猪用中药发酵添加剂（研发路线、剂型与分阶段添加方案）

猪用产品与反刍共享发酵平台与质量门槛（多糖提升≥ 20%，活菌≥ 2×108），剂型以发酵粉 / 预混剂为主。分阶段策略：保育期0.5%–1.0%，目标腹泻率↓≥ 20%、FCR–0.05～–0.10 ；育肥期 0.3%–0.8%，目标 ADG ↑ 3%–5%、出栏提前 3–7 天；妊娠 / 哺乳期0.5%–1.0%，目标采食稳定、便况改善、断奶重↑ 2%–3%。为避免配方叠加引发酸负荷过高，建议与酸化剂等功能添加分槽验证；并以3 重复 / 处理、每重复≥ 30 头的试验强度开展统计学验证，保留原始表计与盲法称重记录，确保未来企业标准、专利与论文撰写的数据合规性。

四、养殖应用验证与数据分析

（一）反刍现场试验设计与排他规

核心验证在真实生产环境开展，周期 75 天；设置全健 100 组（60 头）、对照组（47 头）与玉米面组（32 头），分别在 8 月 30 日与 11月15 日进行基线与期末称重。为消除管理与标识因素的干扰，事先定义并严格执行排他规则：①耳标丢失个体剔除；②“串圈”个体不纳入统计；③非营养因素导致的极端异常作为安全事件单独记录。秤具校准、称重顺序与同日龄/ 同日粮的统一纳入SOP，并将过程全量留痕。

除处理因素（是否添加 / 添加类型）外，其余管理（免疫、驱虫、通风、密度等）保持一致。该设计在内外部效度上均可经受审查：内部通过事前规则与双人复核保证真实可靠，外部通过大林镇、通辽南北场与辽中朱家房等多案例交叉印证结果稳健性。

（二）核心试验结果与统计比较（ADG、月增重）

统计结果表明：全健 100 组 1.07 kg/d、对照 0.86 kg/d、玉米面组 1.10 kg/d ；以对照为基线，全健 100 组 +0.21 kg/d（≈ +6.3 kg/ 月），具备明确生产意义。建议采用独立样本 t 检验或非参检验确认差异显著性，并结合功效分析评估样本量充足度；同时开展敏感性分析，在不同牛价与添加成本情境下评估净增益弹性。考虑真实养殖中的粗饲料波动、季节变化与应激因素，可引入分场分季回归，将日粮能量密度、NDF、季节温湿度与ADG 增量建立多元模型，提高推广到新场景时的可预测性。如表3 所示

表3 ：反刍现场核心试验结果与经济测算

注：按34 元/kg ；仅对全健100 组扣除添加成本69 元/ 月/ 头。

（三）多场景案例与经济性测算

在多案例中（大林镇、通辽南北场、辽中朱家房），全健100 普遍带来+16–20 斤/ 月的增重差异（约7.3–9.1 kg/ 月），与核心试验的量级一致。以 700 头与 1600 头规模场估算（差值 0.21 kg/d）：10.16 万元 / 月与 23.23 万元 / 月的净增益区间；若按 0.26 kg/d，则进一步提高。除直接增重收益外，育肥后期的提前出栏可节省 2.0–2.4 个月的饲喂与周转成本，后期按 20–27 元 / 天测算，每头可新增 1200–1944 元的综合收益，显著增强投资回报。建议在推广材料中并列呈现“直接净增益 + 提前出栏节省”两类收益，以适配不同场景的决策偏好。如表4 所示

表4 ：不同牛价与增重情景下的经济敏感性分析

（四）猪用验证试验设计与统计方案（目标/ 预期指标）

猪用验证坚持与反刍相同的可审性与统计强度：保育、育肥与繁殖三个阶段分别设置对照+ 发酵添加剂（必要时增加“酸化剂对照”），每处理≥ 3 重复、每重复≥ 30 头；统一免疫与管理，仅处理因素差异化。主要指标包含 ADG、FCR、腹泻率、死亡淘汰率、断奶重 / 出栏日龄，辅以粪菌群结构与血清免疫增强机理解释；统计采用ANOVA/ 秩和检验，p<0.05 为显著阈值。目标/ 预期：保育腹泻率↓≥20%、FCR–0.05～–0.10 ；育肥ADG ↑3%–5%、出栏提前 3–7 天；母猪采食稳定、便况改善、断奶重↑2%–3%。数据管理侧推行盲法称重、双人复核与原始单据留痕，确保未来企业标准、专利与论文撰写的证据链完整。如表5 所示

表5 ：猪用验证试验设计与统计方案（综合表）

五、风险控制与合规

本项目在风险控制与合规方面，构建了工艺安全、应用放大及数据合规三位一体的框架。工艺与微生物安全通过FMEA 评估、SIP/CIP标准化与环境监测实现前置预防，并制定分级污染处置与召回追溯预案，确保质量风险可控；大规模应用强调关键工艺参数等效与 MOC变更管理机制，结合区域化SOP 和小试验证，保障产物一致性与跨区域推广稳定性；数据与伦理侧严格遵循ALCOA+ 原则与动物福利要求，落实双轨留痕、设备校准、统计复核与知识产权审核，形成完整可审证据链。通过这一系统性控制手段，项目可在科研、产业和合规层面实现可复制、可持续的稳健运行。

结束语

本研究围绕北苍术在中药发酵饲料中的应用，系统开展了原料标准化、复合发酵工艺优化、反刍和猪用验证试验，构建了完整的技术路线和应用体系。实验结果显示，发酵型北苍术不仅能够改善肠道微生态平衡，提高饲料消化率和生长性能，还在减少抗生素依赖、降低疾病发生风险方面表现出显著优势，为绿色养殖提供了可行路径。从创新层面来看，微粉破壁与复合菌种发酵技术的结合，实现了中药有效成分的高效释放和功能稳定性，形成了差异化技术壁垒和应用优势。在经济层面，反刍和猪用验证试验均显示，添加发酵型北苍术可提升日增重、改善料肉比并缩短出栏周期，从而增加养殖效益，降低生产成本，实现技术与经济双向增益。在社会层面，该技术顺应国家减抗、绿色养殖和安全食品的政策导向，推动畜牧业可持续发展，提高养殖产品质量安全和公共健康保障水平。因此，北苍术发酵饲料的研发与应用不仅丰富了中药饲料资源，提升了产业科技含量，也为畜牧业绿色化转型提供了科学支撑，具有显著的推广价值和社会效益，为未来中药发酵饲料的产业化应用奠定了坚实基础。

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基金资助：2023 年度承德市应用技术研究与开发暨可持续发展议程创新示范区专项（北苍术在中药饲料添加中的研究和应用：202306C123）