殷曉風(fēng)，丁瑞志，徐建雄

（上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海市獸醫(yī)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240）

發(fā)酵豆粕在母豬日糧中的應(yīng)用研究進(jìn)展

殷曉風(fēng)，丁瑞志，徐建雄*

（上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海市獸醫(yī)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240）

發(fā)酵豆粕可利用微生物發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的酶降解抗?fàn)I養(yǎng)因子，降低抗?fàn)I養(yǎng)因子成分；同時(shí)，微生物大量繁殖，蛋白質(zhì)被分解為具有特殊營(yíng)養(yǎng)功能的小肽，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值含量提高；微生物發(fā)酵后，分泌β-葡萄糖苷酶，分解糖苷的β-葡萄糖苷鍵，使糖苷型大豆異黃酮幾乎全部轉(zhuǎn)化為易被吸收的苷元型異黃酮，抗氧化能力提高，有助于母豬腸道的吸收及機(jī)體抗氧化平衡。本文就發(fā)酵豆粕的特點(diǎn)及在母豬日糧中的應(yīng)用研究進(jìn)展作綜述。

發(fā)酵豆粕； 抗?fàn)I養(yǎng)因子； 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值； 母豬； 生產(chǎn)性能

表1 豆粕中主要抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)動(dòng)物機(jī)體的損害

0 引言

豆粕是大豆在生產(chǎn)食用油過(guò)程中的副產(chǎn)品，是豬基礎(chǔ)日糧的主要組成成分，具有較高的蛋白質(zhì)含量、良好的氨基酸組成，是一種優(yōu)質(zhì)的植物性蛋白來(lái)源，又因?yàn)槠渚哂挟a(chǎn)量大、成本低等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于飼料生產(chǎn)行業(yè)。然而由于豆粕中存在著各種各樣的抗?fàn)I養(yǎng)因子且適口性較差等問題，降低了消化率，限制了某些必須氨基酸的吸收。因此，如何提高豆粕利用率成為研究熱點(diǎn)。異黃酮是大豆生長(zhǎng)過(guò)程中的次生代謝產(chǎn)物，是造成大豆苦澀味的主要原因之一，具有與雌激素相似的結(jié)構(gòu)。天然的大豆異黃酮有2種，分別為苷元型異黃酮（約占異黃酮總量的 2%～3%）和糖苷型異黃酮（約占異黃酮總量的 97%～98%）。而糖苷型大豆異黃酮只有經(jīng)過(guò)水解或微生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化為苷元型大豆異黃酮才能被人或動(dòng)物體吸收利用。有研究顯示，熱處理和微生物發(fā)酵技術(shù)有利于減少抗?fàn)I養(yǎng)因子，然而發(fā)酵豆粕還可以有效地降解高分子蛋白成為多肽和游離的氨基酸等小分子物質(zhì)，并且可以產(chǎn)生大量的有益菌、乳酸和未知生長(zhǎng)因子，應(yīng)用較為廣泛。此外，發(fā)酵豆粕還具有較高的抗氧化能力，是一種良好的抗氧化劑。本文主要論述發(fā)酵豆粕的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)及其在母豬日糧中的應(yīng)用研究進(jìn)展。

1 發(fā)酵豆粕特點(diǎn)

1．1 抗?fàn)I養(yǎng)因子下降

豆粕中存在著眾多抗?fàn)I養(yǎng)因子，例如抗原蛋白、胰蛋白酶抑制劑、大豆凝血素、低聚糖、植酸等，不同抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)動(dòng)物體的傷害見表1。微生物發(fā)酵技術(shù)是降低豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的有效手段，利用微生物發(fā)酵中過(guò)程中產(chǎn)生的酶降解抗?fàn)I養(yǎng)因子，并同時(shí)積累對(duì)機(jī)體有益的代謝產(chǎn)物。Jane等人用乳酸菌發(fā)酵豆粕48 h，發(fā)現(xiàn)皂苷含量降低了85．81%。姜丹研究顯示利用酵母A菌發(fā)酵豆粕后，胰蛋白酶抑制劑因子降低了60．38%，植酸含量降低了76．08%。高有領(lǐng)等人研究顯示，米曲霉是一種有效的植酸降解菌種，利用米曲霉發(fā)酵后豆粕中植酸含量最低可達(dá)2．38 mg/g干物質(zhì)。Hirabayashi等人采用固態(tài)發(fā)酵技術(shù)用Aspergillus usami發(fā)酵豆粕發(fā)現(xiàn)，植酸降解率達(dá)到100%。石慧等人研究發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌能很好的降解2種抗原蛋白。在發(fā)酵24 h內(nèi)，枯草芽孢桿菌把11S抗原蛋白的酸性亞基及堿性亞基降解到20．0 kDa以下，把7S伴球蛋白3個(gè)亞基降解到34．0 kDa以下。乳酸菌對(duì)7S抗原蛋白有一定的降解作用。

1．2 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提高

豆粕在微生物發(fā)酵過(guò)程中，不僅會(huì)降低豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，而且會(huì)提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。由于微生物大量繁殖，豆粕中的非蛋白氮、培養(yǎng)基無(wú)機(jī)氮以及抗?fàn)I養(yǎng)因子被分解利用轉(zhuǎn)化成為營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的菌體蛋白。蛋白質(zhì)被微生物進(jìn)步一分解成具有特殊營(yíng)養(yǎng)功能的小肽。研究發(fā)現(xiàn)，小肽具有溶解度高、吸收快、耗能低、載體不易飽和等特點(diǎn)。某些活性小肽具有免疫作用，能刺激小腸成熟、分泌消化酶，促進(jìn)動(dòng)物增長(zhǎng)。此外，這些活性小肽能加速氮的同化和代謝，減少含氮物質(zhì)的排放，并促進(jìn)機(jī)體的脂質(zhì)代謝等功能。同時(shí)，在大豆蛋白降解的過(guò)程中，產(chǎn)生的多種生物活性因子，能改善動(dòng)物腸道微生物區(qū)系，促進(jìn)動(dòng)物消化。馬文強(qiáng)等研究表明，發(fā)酵豆粕中大分子蛋白與普通豆粕相比降低了75．57%，中分子蛋白降低了86．7%，小分子蛋白提高了2．25倍。考書娟等發(fā)現(xiàn)，用絲狀真菌和乳酸菌混合發(fā)酵豆粕，粗蛋白含量大于53%，肽含量為23%。Song 等發(fā)現(xiàn)用釀酒酵母菌液態(tài)發(fā)酵豆粕 ，粗蛋白含量增加了 23．4%。Teng等人研究顯示，利用枯草桿菌和曲米菌發(fā)酵豆粕，蛋白質(zhì)含量分別增加了8．37%和0．34%，小分子蛋白分別從5%增加到63%和 35%，大分子蛋白濃度從40%降低至2%和8%。阿布都如蘇力 艾爾肯研究表明用嗜酸乳桿菌發(fā)酵豆粕，粗蛋白含量比發(fā)酵前提高了10．53%，粗脂肪含量提高了12．03%，粗纖維含量有所降低；鈣含量降低了5．56%；磷含量提高了52．14%。研究表明，利用微生物固態(tài)發(fā)酵技術(shù)對(duì)豆粕發(fā)酵后，胱氨酸、纈氨酸、精氨酸分別比發(fā)酵前提高了19．22%、20．05%和19．65%，氨基酸總量提高了9．89%。Song等人研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后的豆粕，總蛋白質(zhì)含量和氨基酸水平顯著提高。

1．3 抗氧化能力提高

大豆異黃酮是大豆有效的抗氧化成分，占大豆總量的0．1%～0．5%，但其中97%～98%是糖苷型大豆異黃酮而無(wú)法被動(dòng)物體吸收利用，只有游離的苷元性大豆異黃酮能被小腸上皮吸收利用，具有更廣泛的生物活性。研究顯示，通過(guò)微生物發(fā)酵，分泌β-葡萄糖苷酶，分解糖苷的β-葡萄糖苷鍵，使糖苷型大豆異黃酮幾乎全部降解為苷元型異黃酮。楊守鳳等人研究發(fā)現(xiàn)，利用枯草芽孢桿菌ATCC 6633發(fā)酵豆粕，其苷元含量占到大豆異黃酮總量的64．56%。大豆異黃酮的抗氧化作用可用通過(guò)清除自由基、減輕自由基對(duì)DNA的損傷和抑制脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)產(chǎn)生。研究表明，大豆異黃酮可以通過(guò)羥基基團(tuán)參與F-OH + R·→F-O·+ R H (F ： 代表黃酮類化合物)清除自由基，提高抗氧化能力。由于大豆異黃酮抗氧化能力的差異主要由于A環(huán)上5、6、7位置取代基的不同，苷元型異黃酮A環(huán)上酚羥基較多，其抗氧化能力高于糖苷型。Wei等人研究發(fā)現(xiàn)，染料木黃酮和大豆苷元對(duì)由12-0-十四烷酰佛波醇-13-乙酯（TPA）和黃嘌呤/黃嘌呤氧化酶系統(tǒng)引發(fā)HL-60細(xì)胞產(chǎn)生H2O2和超氧陰離子均有抑制效果。由于8-羥基-2’-脫氧鳥苷（8-OHdG）是DNA中鳥嘌呤被某些活性氧攻擊而產(chǎn)生的修飾堿基，研究顯示染料木黃酮能抑制Fenton體系引起的小牛胸腺DNA中8-OHdG的形成。此外，大豆異黃酮不僅可以清除引發(fā)階段自由基，而且可以阻止或延緩已發(fā)生的自由基反應(yīng)。

1．4 品質(zhì)優(yōu)，價(jià)格低

與普通蛋白質(zhì)飼料相比，發(fā)酵豆粕中的可溶性小肽無(wú)須再降解可直接在腸道中被吸收。由于發(fā)酵豆粕中大部分抗?fàn)I養(yǎng)因子已被除去，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值被充分發(fā)揮，節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。且由于發(fā)酵豆粕中含有小肽、氨基酸和乳酸，使其散發(fā)出香味，提高了適口性。

2 在母豬日糧上的應(yīng)用

2．1 對(duì)母豬生產(chǎn)性能的影響

豆粕在發(fā)酵后，大分子蛋白被分解成容易被動(dòng)物體吸收利用的小肽，提高了機(jī)體對(duì)蛋白質(zhì)的吸收利用。且研究顯示，母豬在繁殖過(guò)程中，體內(nèi)的抗氧化劑被大量消耗，因此，需要在母豬日糧添加適量的外源性抗氧化劑平衡體內(nèi)的自由基，提高母豬抗氧化能力。豆粕中的大豆異黃酮是良好的抗氧化劑，發(fā)酵后豆粕中糖苷型大豆異黃酮被分解成游離的苷元型大豆異黃酮，更容易被小腸壁吸收利用。目前我國(guó)關(guān)于發(fā)酵豆粕在母豬生產(chǎn)上的研究較少。辛小召利用發(fā)酵豆粕飼喂品種相同的、體重體況相近的妊娠110 d左右的母豬，發(fā)現(xiàn)母豬飼喂發(fā)酵豆粕能顯著提高采食量、斷奶仔豬重和斷奶成活率，縮短母豬斷奶后發(fā)情間隔。樊春光選用妊娠80 d母豬（大白×長(zhǎng)大）32頭，隨機(jī)分成4組，分別用5%、10%、15%的發(fā)酵豆粕替代普通豆粕，研究顯示發(fā)酵豆粕可提高母豬繁殖性能，仔豬成活率、初生重有一定程度提高，但不顯著。添加10%～15%的發(fā)酵豆粕可顯著提高仔豬斷奶重和成活率。此外，添加發(fā)酵豆粕可縮短母豬發(fā)情間隔，降低哺乳期間仔豬的腹瀉率。妊娠后期添加5%和10%發(fā)酵豆粕組母豬平均采食量與對(duì)照組相比顯著降低，哺乳期添加10%和15%發(fā)酵豆粕組母豬日均采食量顯著升高。

2．2 對(duì)母豬營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收利用及生化指標(biāo)的影響

發(fā)酵后微生物大量繁殖，豆粕中抗原蛋白、胰蛋白酶抑制劑、植酸酶等抗?fàn)I養(yǎng)因子被分解，且豆粕發(fā)酵后具有較強(qiáng)的抗氧化能力以及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、適口性好等優(yōu)點(diǎn)，不僅減少了對(duì)機(jī)體腸道的過(guò)敏性損傷，也增加了采食量，提高了機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率。辛小召研究發(fā)現(xiàn)飼喂發(fā)酵豆粕促進(jìn)母豬機(jī)體對(duì)粗蛋白、粗脂肪、鈣、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，在乳汁和血清生化指標(biāo)方面，發(fā)酵豆粕改善了母豬乳汁成分，增加乳蛋白、乳糖、乳脂肪的含量，且飼喂發(fā)酵豆粕組母豬總膽固醇、尿素氮和谷草轉(zhuǎn)氨酶均顯著降低。樊春光研究發(fā)現(xiàn)，添加15%發(fā)酵豆粕促進(jìn)母豬機(jī)體對(duì)粗蛋白、粗脂肪、鈣、磷等營(yíng)養(yǎng)植物的消化率，添加發(fā)酵豆粕明顯改善母豬乳汁成分，增加乳蛋白、乳糖、乳脂肪及非脂固形物的含量。

3 生產(chǎn)中存在的問題

目前市場(chǎng)上發(fā)酵豆粕的種類繁多，質(zhì)量良莠不齊，營(yíng)養(yǎng)成分差異較大。因此，對(duì)發(fā)酵豆粕的工業(yè)化制作需要保證嚴(yán)格的工藝規(guī)范，優(yōu)良的菌種選擇以及完善的配套設(shè)施，保證生產(chǎn)出符合規(guī)范的優(yōu)質(zhì)發(fā)酵豆粕；其次，發(fā)酵豆粕屬于植物性蛋白來(lái)源，其氨基酸組成與優(yōu)質(zhì)魚粉相差甚遠(yuǎn)，需要對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，降低生產(chǎn)成本，提高飼料品質(zhì)；再次，發(fā)酵豆粕在繁殖母豬上的研究應(yīng)用較少，需進(jìn)一步拓寬應(yīng)用渠道，加強(qiáng)對(duì)發(fā)酵豆粕的利用和宣傳，減少浪費(fèi)；最后，權(quán)威機(jī)構(gòu)應(yīng)盡快發(fā)布發(fā)酵豆粕的使用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，使國(guó)內(nèi)發(fā)酵豆粕的利用走上正規(guī)化道路。

4 展望

發(fā)酵豆粕作為一種優(yōu)質(zhì)的植物性蛋白飼料，具有營(yíng)養(yǎng)水平高，抗氧化能力強(qiáng)，品質(zhì)優(yōu)良，價(jià)格低廉等特點(diǎn)，然而在母豬繁殖過(guò)程中長(zhǎng)期存在氧化應(yīng)激水平較高，乳品質(zhì)差等狀況，導(dǎo)致母豬生產(chǎn)性能低下。因此，隨著發(fā)酵豆粕市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，發(fā)酵豆粕制備工藝日趨完善，高質(zhì)量的發(fā)酵豆粕蛋白飼料在母豬養(yǎng)殖上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，為發(fā)酵豆粕的開發(fā)利用提供了更為有效的途徑。

略，如需要可向作者索取。

2015-08-21)

上海市生豬產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)[滬農(nóng)科產(chǎn)字(2014)第6號(hào)]

殷曉風(fēng)（1991-），女，江蘇南通人，碩士在讀，研究方向：動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)。

*通訊作者：徐建雄（1962-），男，上海人，教授，研究方向：動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)。