郁元年， 張 彬， 張佩華， 沈維軍， 萬發(fā)春， 湯少勛， 王 祚*

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 410128；2.中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南長沙410125）

豆粕是大豆制油的副產(chǎn)物，粗蛋白質(zhì)含量高，氨基酸組成豐富且平衡，賴氨酸、色氨酸、蛋氨酸等必需氨基酸含量較高（楊小佳等，2013），但豆粕中含有的多種抗?fàn)I養(yǎng)因子限制了其在動物飼料中的應(yīng)用。飼料中抗?fàn)I養(yǎng)因子含量超過畜禽耐受水平時(shí)，將影響畜禽的生產(chǎn)性能和機(jī)體健康，對幼畜的傷害尤為顯著，易導(dǎo)致幼畜消化道功能發(fā)育不良，影響其生長發(fā)育（Ro..he等，2017；Ts等，1990）。

發(fā)酵豆粕是普通豆粕在可控條件下通過微生物（如芽孢桿菌、釀酒酵母等）或酶制劑進(jìn)行發(fā)酵，并經(jīng)干燥制成的蛋白質(zhì)飼料原料。發(fā)酵能減少抗?fàn)I養(yǎng)因子，將大分子蛋白質(zhì)和碳水化合物降解成多肽類和糖類，并且富含益生菌、有機(jī)酸、消化酶等多種有益產(chǎn)物，有利于動物的消化吸收，減少豆粕營養(yǎng)損失（Shi等，2017；Mukherjee 等，2015）。此外，發(fā)酵豆粕所含的益生菌對于改善動物腸道功能以及減少畜禽生產(chǎn)中抗生素的使用等均有積極意義（彭輝才，2008）。發(fā)酵豆粕在未來飼料產(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有廣闊應(yīng)用前景，本文就發(fā)酵豆粕的種類、作用機(jī)理及其在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用和面臨的問題進(jìn)行綜述，旨在為相關(guān)研究和生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 發(fā)酵豆粕研究進(jìn)展

1.1 發(fā)酵豆粕的菌種選用 目前市場上的發(fā)酵菌主要有細(xì)菌類（乳酸菌、芽孢桿菌）和真菌類（酵母菌、霉菌）等（張佳斌等，2018）。一般情況下芽孢桿菌等細(xì)菌用于產(chǎn)生蛋白酶，分解蛋白質(zhì)形成小肽和氨基酸，所以細(xì)菌發(fā)酵的豆粕粗蛋白質(zhì)含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、抗氧化活性、小肽等指標(biāo)要稍優(yōu)于真菌發(fā)酵的豆粕（Mukherjee等，2015），而酵母菌和曲霉屬真菌有利于抗?fàn)I養(yǎng)因子的降解 （張連慧等，2017）。感官指標(biāo)方面，枯草芽孢桿菌發(fā)酵豆粕呈偏酸性醬香味，釀酒酵母作為優(yōu)勢菌發(fā)酵豆粕具有酵母香，乳酸菌作為優(yōu)勢菌發(fā)酵豆粕具有酸香味（張佳斌等，2018）。單菌發(fā)酵豆粕工藝條件的優(yōu)化見表1。

按照發(fā)酵菌種的不同，發(fā)酵豆粕主要有單菌種發(fā)酵和多菌種發(fā)酵兩種。豆粕發(fā)酵是一個(gè)動態(tài)的協(xié)調(diào)變化過程，不同微生物發(fā)酵條件不一樣，同一種微生物在不同生長階段的最適溫度、pH也不一樣（李愛江等，2007）。由于豆粕發(fā)酵過程中低溫耗氧微生物優(yōu)先繁殖，豆粕溫度升高，氧氣減少后，嗜溫兼性厭氧微生物大量繁殖，厭氧微生物產(chǎn)酸使發(fā)酵物pH降低，引起嗜酸性微生物生長（朱長生等，2014）。因此，混合菌種更符合豆粕發(fā)酵規(guī)律，發(fā)酵出的豆粕產(chǎn)品質(zhì)量相對而言更好 （邢力等，2012）?；旌暇l(fā)酵豆粕工藝條件的優(yōu)化見表2。

表1 單菌發(fā)酵豆粕工藝條件的優(yōu)化

表2 混合菌發(fā)酵豆粕工藝條件的優(yōu)化

1.2 發(fā)酵豆粕抗?fàn)I養(yǎng)因子變化 微生物發(fā)酵分泌的大量蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶等酶，可對豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子進(jìn)行降解，從而消除大量抗?fàn)I養(yǎng)因子。根據(jù)不同的熱穩(wěn)定性可將抗?fàn)I養(yǎng)因子分為熱穩(wěn)定性抗?fàn)I養(yǎng)因子和熱不穩(wěn)定性抗?fàn)I養(yǎng)因子。在常規(guī)熱處理下，胰蛋白酶抑制因子和大豆凝集素等熱不穩(wěn)定性抗?fàn)I養(yǎng)因子被顯著滅活 （展昕，2008），大豆抗原這類熱穩(wěn)定性因子仍保持較高的致敏性，而通過發(fā)酵可降解豆粕中主要抗原蛋白并降低其潛在過敏性。通過發(fā)酵，植酸磷也可以被降解和析出成易于消化吸收的可溶性磷。豆粕發(fā)酵后抗?fàn)I養(yǎng)因子的變化見表3。

表3 豆粕發(fā)酵后抗?fàn)I養(yǎng)因子的變化

1.3 發(fā)酵豆粕其他營養(yǎng)物質(zhì)的變化 豆粕經(jīng)微生物發(fā)酵后，蛋白質(zhì)分子質(zhì)量發(fā)生了明顯變化，其中部分蛋白質(zhì)、纖維和淀粉等大分子營養(yǎng)物質(zhì)被降解。小肽、游離氨基酸和低聚糖等小分子營養(yǎng)物質(zhì)水平提高（李世豪，2015）。微生物發(fā)酵處理還可以將非蛋白氮轉(zhuǎn)化為菌體蛋白，提高豆粕中真蛋白含量（湯江武等，2003）。豆粕發(fā)酵后，其他營養(yǎng)物質(zhì)的變化見表4。

表4 豆粕發(fā)酵后營養(yǎng)成分變化

2 豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子及其對反芻動物的影響

2.1 胰蛋白酶抑制因子 胰蛋白酶抑制因子是大豆中主要的抗?fàn)I養(yǎng)因子之一，按其結(jié)構(gòu)可分為Kunitz胰蛋白抑制因子（KTI）和 Bouman-Birk胰蛋白酶抑制因子 （BBI）（Kumar等，2018）。 其中KTI含量約1.4%，主要抑制動物體內(nèi)胰蛋白酶活性；BBI含量約0.6%，抑制胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的活性（高美云，2010）。 Khorasani等（1989）和Gorrill等（1967）研究發(fā)現(xiàn)，將大豆蛋白作為代乳品蛋白質(zhì)來源飼喂?fàn)倥＃瑺倥Ｒ纫旱鞍踪|(zhì)含量會降低導(dǎo)致胰蛋白酶和糜蛋白酶的特異性活性降低。但Kakade等（1976）研究認(rèn)為，大豆胰蛋白酶抑制因子不會抑制犢牛的生長。

2.2 大豆凝集素 大豆凝集素（SBA）是一種能與小腸壁上皮細(xì)胞表面特異性受體相結(jié)合的高親和性糖蛋白（Pan等，2018）。研究表明，成年反芻動物的瘤胃微生物能破壞SBA的活性，且反芻動物小腸黏膜對SBA的通透性較小，不容易吸收SBA，因此SBA對反芻動物的影響較小 （王利民，2007；劉林娜，2006）。由于幼齡反芻動物的瘤胃消化系統(tǒng)沒有發(fā)育成熟，消化道對SBA比較敏感，常產(chǎn)生超敏反應(yīng)，因此，其可對幼齡反芻動物腸道細(xì)胞增殖和生長發(fā)育帶來不利影響（葉紀(jì)梅，2006）。

2.3 抗原蛋白 豆粕中的大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白對幼齡反芻動物致敏影響較大。大豆抗原蛋白能夠破壞犢牛腸道上皮的完整性，抑制上皮細(xì)胞的增殖，提高腸上皮細(xì)胞炎性因子的分泌，使?fàn)倥＿^敏， 引起腹瀉 （Lallès等，1996；Kilshaw等，1979）。 Seegraber等（1986、1982）試驗(yàn)表明，飼喂大豆蛋白的犢牛小腸絨毛萎縮，導(dǎo)致腸道吸收的表面積減少，對木糖的吸收下降。孫澤威（2003）使用初步剝離熱不穩(wěn)定性抗?fàn)I養(yǎng)因子的豆粉對犢牛進(jìn)行飼養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)大豆抗原引起犢牛血清中抗體IgG水平顯著升高，木糖濃度顯著降低，犢牛腸道出現(xiàn)免疫損傷。通過以上試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)大豆抗原主要是影響犢牛的腸壁發(fā)育以及免疫反應(yīng)。

2.4 植酸 植酸具有較強(qiáng)的絡(luò)合性，在消化過程中能與多種帶正電荷金屬離子形成難溶的植酸鹽絡(luò)合物，導(dǎo)致動物出現(xiàn)礦物質(zhì)缺乏癥，影響機(jī)體的正常代謝與生殖能力。Burkholder等（2004）發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加植酸不會影響泌乳奶牛對氮的攝入和利用。成年反芻動物瘤胃里有5種瘤胃細(xì)菌可以產(chǎn)生植酸酶（Yanke等，1998），能有效地分解植酸磷并釋放易消化的無機(jī)鈣和磷（Reid等，2010）。

3 發(fā)酵豆粕在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 發(fā)酵豆粕在犢牛飼料中的應(yīng)用 母乳是幼畜獲取蛋白質(zhì)的最佳來源，但在生產(chǎn)實(shí)踐中為了降低鮮奶用量，促進(jìn)犢牛消化系統(tǒng)的盡早發(fā)育，一般提前斷奶并使用代乳品哺育犢牛。而質(zhì)量好的發(fā)酵豆粕帶有芳香氣味和較好的適口性，具有一定的誘食作用，適合替代乳源蛋白。

研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵豆粕不僅能提高荷斯坦?fàn)倥５纳L性能、飼料攝入量和斷奶前的健康狀況，而且可能對犢牛的斷奶應(yīng)激有緩解作用 （Kim等，2012；Kwon 等，2011）。王?；鄣龋?013）發(fā)現(xiàn)，由于發(fā)酵豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子及大分子蛋白質(zhì)變成小分子物質(zhì)，改善了豆粕的營養(yǎng)品質(zhì)，使每頭犢牛平均日增重提高0.1 kg，飼料轉(zhuǎn)化率提高0.04，配方每噸成本降低3.60元，犢牛生產(chǎn)性能提高的同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本。張建營（2016）通過對比發(fā)酵豆粕和普通豆粕對荷斯坦?fàn)倥５挠绊懓l(fā)現(xiàn)，發(fā)酵豆粕除了提高了犢牛的生長性能和飼料轉(zhuǎn)化率外，還使?fàn)倥Ｑ迕庖咔虻鞍譋含量下降。上述試驗(yàn)表明，發(fā)酵豆粕能夠不同程度地提高犢牛的生產(chǎn)性能、蛋白質(zhì)利用率和飼料轉(zhuǎn)化效率，減少犢牛發(fā)生過敏性腹瀉頻率，是犢牛理想的蛋白飼料來源。

3.2 發(fā)酵豆粕在奶牛飼料中的應(yīng)用 微生物發(fā)酵可提高豆粕中小肽的含量。小肽是飼料蛋白質(zhì)在降解為氨基酸過程中的重要產(chǎn)物，有研究表明，小肽可以提高產(chǎn)奶性能、乳蛋白率、乳脂肪率并降低奶牛氮排泄（吳丹丹等，2016；王恬等，2004）。郭春華等（2009）利用黑曲霉、米曲霉組合發(fā)酵含有豆粕的蛋白飼料飼喂存在嚴(yán)重乳房炎的荷斯坦奶牛，結(jié)果表明試驗(yàn)組奶牛的體細(xì)胞數(shù)平均比對照組多下降78.29萬個(gè)/mL，產(chǎn)奶量多1.08 kg/頭·d，67%的泌乳牛乳蛋白提高到3.24%以上。蛋氨酸和賴氨酸是奶牛第一限制性氨基酸（Polan，1991）。Sun等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵增加了豆粕中蛋氨酸、賴氨酸含量，改善了微生物蛋白質(zhì)合成，產(chǎn)奶量提高且降低了奶牛氮排泄。以上研究表明，含有發(fā)酵豆粕的日糧可以改善奶牛的生產(chǎn)性能和乳品質(zhì)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 發(fā)酵豆粕在羊飼料中的應(yīng)用 餅粕類飼料的蛋白質(zhì)含量高，粗纖維含量少于粗飼料，能量與籽實(shí)飼糧相近，是優(yōu)質(zhì)的羊蛋白質(zhì)補(bǔ)充飼料。張晨（2018）研究發(fā)現(xiàn)，添加微生物發(fā)酵豆粕的顆粒型TMR日糧能夠顯著提高羔羊的生長性能、平均日增重、飼料轉(zhuǎn)化效率和粗蛋白質(zhì)的利用率，當(dāng)添加量為3%時(shí)效果最好。并且和常規(guī)TMR日糧相比，添加發(fā)酵豆粕和飼料顆?；幚砜梢燥@著提高瘤胃內(nèi)普雷沃氏菌屬的相對豐度。方飛（2012）在黃準(zhǔn)白山羊公羔日糧中分別用2.5%、5.0%、7.5%的共軛亞麻油酸發(fā)酵豆粕等量替代普通豆粕，結(jié)果顯示共軛亞麻油酸發(fā)酵豆粕對黃淮白山羊公羔的肉品質(zhì)和生長性能無顯著影響，但添加7.5%組胴體重及骨肉率優(yōu)于對照組。關(guān)于發(fā)酵豆粕在羊飼料方面的研究主要集中在羔羊的生長性能方面，關(guān)于其對成年肉羊及奶羊的影響還有待進(jìn)一步研究。

4 小結(jié)

我國禁止在反芻動物飼料中添加動物性蛋白原料，發(fā)酵豆粕等微生物發(fā)酵蛋白飼料有著廣闊的應(yīng)用前景。雖然發(fā)酵豆粕在反芻動物生產(chǎn)中已得到部分應(yīng)用，并且取得了相對較好的效果，但對于不同種類、不同發(fā)育階段的動物，發(fā)酵豆粕的最適添加量還需要開展更多研究加以確定?，F(xiàn)階段發(fā)酵豆粕使用的發(fā)酵菌群多樣，配伍組合繁多，易造成產(chǎn)品不穩(wěn)定，發(fā)酵菌株篩選培養(yǎng)技術(shù)和制備工藝還有待提升。對于發(fā)酵豆粕在反芻動物方面的飼用標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法律法規(guī)需要進(jìn)一步的制定與完善，以維持飼料市場穩(wěn)定。只有提高發(fā)酵豆粕的質(zhì)量，更好地滿足市場需求，才能得到更廣泛的應(yīng)用。