■許 欣 劉洋洋 葛向陽 趙述淼 梁運祥

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院農(nóng)業(yè)微生物學(xué)國家重點實驗室，湖北武漢430070）

身體素質(zhì)的提高，離不開消耗更多、更優(yōu)質(zhì)的動物蛋白。近年來，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人民生活水平逐步提高，居民的食品消費觀念產(chǎn)生巨大變化，對高質(zhì)量的肉類、蛋奶等有了更大的需求。由于有了市場需求的支撐，加上各級政府在資金和政策等方面給予的扶持，我國養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，一躍成為世界畜牧與水產(chǎn)最大養(yǎng)殖國。

飼料是養(yǎng)殖業(yè)的基礎(chǔ)。養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展帶動了飼料工業(yè)發(fā)展，反過來，飼料工業(yè)的壯大又助推養(yǎng)殖業(yè)的進步。眾所周知，蛋白質(zhì)飼料是飼料的核心原料，飼料工業(yè)離不開蛋白質(zhì)原料。而我國蛋白質(zhì)資源緊張，蛋白質(zhì)飼料原料主要依賴進口，主要用于飼料生產(chǎn)的大豆年進口量近一億噸。因依賴進口，大豆價格一般高走且波動大，無論飼料企業(yè)還是養(yǎng)殖企業(yè)，蛋白質(zhì)飼料的成本都是影響其效益的顯著因素。因此，提高蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化率，降低蛋白質(zhì)使用成本成為行業(yè)焦點。

1 蛋白質(zhì)發(fā)酵飼料的起始

在我國規(guī)?；B(yǎng)殖和飼料工業(yè)發(fā)展初期，飼料的進口主要是高端原料。當(dāng)時，幼齡動物和魚蝦飼料配方需要添加較大比例的魚粉，而我國資源不足，大量依賴進口。早年，我國外匯緊張、經(jīng)濟體量小，魚粉價格變化對我國飼料養(yǎng)殖業(yè)沖擊比較頻繁。20世紀末，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)梁運祥教授與眾多學(xué)者在國內(nèi)率先開展了發(fā)酵豆粕相關(guān)研究，篩選出性能優(yōu)良的微生物菌株對豆粕進行發(fā)酵處理[1-3]。豆粕原料進行微生物發(fā)酵處理后，豆粕中的大豆抗原蛋白、大豆抗胰蛋白酶因子、低聚糖等抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)基本被分解去除，大分子蛋白質(zhì)還能夠被降解為更容易吸收的中小分子肽[4-5]。

發(fā)酵后的產(chǎn)品能夠部分替代魚粉或其他動物源蛋白，產(chǎn)業(yè)化推廣后，規(guī)模迅速擴大，目前年產(chǎn)超過百萬噸，有效緩解了近二十年來高檔蛋白質(zhì)飼料不足對我國飼料養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展的影響。隨后，發(fā)酵對象由豆粕擴大到棉粕、菜粕、棕櫚粕、麥麩、白酒糟、啤酒糟、玉米皮、玉米等，發(fā)酵技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)也不斷取得新的進展，發(fā)酵飼料出現(xiàn)了欣欣向榮的發(fā)展景象。

2 植物蛋白質(zhì)發(fā)酵飼料的類型

2.1 發(fā)酵豆粕

豆粕是大豆油加工過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，粗蛋白含量40%～45%，氨基酸組成比例合理，是養(yǎng)殖業(yè)主要蛋白來源。但豆粕中含有多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，影響動物對大豆蛋白的消化利用[4]。仔豬、犢牛等幼畜對大豆抗?fàn)I養(yǎng)因子耐受性較弱，日糧中添加比例有限。通過物理或化學(xué)方法能夠分離或鈍化大豆中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高原料品質(zhì)。如通過膨化方法生產(chǎn)膨化大豆、膨化豆粕；通過乙醇分離方法生產(chǎn)大豆?jié)饪s蛋白，以及通過沉淀法生產(chǎn)大豆分離蛋白等。通過這些方法的加工后，豆粕產(chǎn)品中的抗?fàn)I養(yǎng)因子大量降低，動物飼喂效果顯著上升[6-7]。

出現(xiàn)于20 世紀末的微生物發(fā)酵法是較之前更有前景的解決豆粕應(yīng)用限制的方法。微生物發(fā)酵能夠降低豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子，還能將豆粕中的蛋白質(zhì)進行分解，產(chǎn)生小肽和游離的氨基酸，發(fā)酵中富集的有益微生物及其代謝產(chǎn)物能夠促進動物腸道健康，此外，發(fā)酵可以使豆粕產(chǎn)生香氣，吸引動物進食，改善適口性[8-9]。

2.1.1 豆粕發(fā)酵菌種與發(fā)酵方式

微生物發(fā)酵豆粕發(fā)酵有好氧和厭氧，或者好氧厭氧結(jié)合生產(chǎn)工藝。從發(fā)酵劑組成上看，有單一菌種、復(fù)合菌種，以及菌+酶等多種類型[2]。發(fā)酵裝置有池式、箱式、罐式和袋式等。

好氧發(fā)酵具有周期短、速度快的優(yōu)點，但是物料損耗較高、雜菌污染機會大；厭氧發(fā)酵與之相反，優(yōu)點是能耗較低、污染控制相對容易，發(fā)酵產(chǎn)生的香氣也更為濃郁，不過發(fā)酵所需的時間較長[10]。多菌種發(fā)酵相比單一菌種，作用更加全面，但發(fā)酵條件要求更高。罐式和袋式密閉性好，發(fā)酵過程物料與外界不接觸，但通氣受到限制，操作稍顯繁瑣，池式、箱式發(fā)酵物料暴露，但操作相對簡單，容易通氣。

目前，用于豆粕發(fā)酵的菌種主要有4類：霉菌、芽孢桿菌、酵母菌和乳酸菌。霉菌產(chǎn)蛋白酶能力強，小肽和氨基酸的生成率較高。芽孢桿菌能產(chǎn)生大量淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶，同樣會產(chǎn)出較多的小肽和氨基酸，抗氧化能力也會得到提高[11]。但霉菌和枯草芽孢桿菌發(fā)酵產(chǎn)生的味道較差，它們能使大分子蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生疏水性小肽，并伴有苦味，也會發(fā)生美拉德反應(yīng)，如果發(fā)酵過頭，還會產(chǎn)生氨臭味。酵母菌和乳酸菌自身就是優(yōu)良的菌體蛋白,易被動物吸收利用,雖然產(chǎn)蛋白酶的能力相對較弱，但酵母菌能提供豐富的B族維生素、胡蘿卜素、酶類，還產(chǎn)生芳香味,使飼料的適口性得到改善[12]。乳酸菌能夠分解利用水蘇糖、棉子糖等，降低胰蛋白酶抑制因子的活性[11]，還會產(chǎn)生有機酸，保有一定的酸香味。不僅能夠促進養(yǎng)殖動物的生長發(fā)育，還有利于動物進食。

2.1.2 豆粕發(fā)酵工藝與控制

豆粕發(fā)酵的基本工藝過程見圖1 所示。豆粕發(fā)酵過程中，有許多工藝參數(shù)需要控制，如含水量、發(fā)酵時間、接種量、pH 值和溫度等，對發(fā)酵豆粕產(chǎn)品質(zhì)量有較大的影響。王國強等[13]使用異常漢遜酵母菌、枯草芽孢桿菌和干酪乳桿菌對豆粕進行復(fù)合益生菌發(fā)酵。通過控制三種菌的比例、接種量和發(fā)酵時間，并以抗原蛋白、酸溶蛋白和有益活菌總數(shù)為指標進行四因素三水平的正交實驗，結(jié)果證明這些發(fā)酵參數(shù)對發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量均有顯著影響。胡瑞等[14]使用釀酒酵母、米曲霉和枯草芽孢桿菌進行豆粕發(fā)酵的結(jié)果表明，控制料水比和發(fā)酵時間對豆粕的粗蛋白質(zhì)、真蛋白質(zhì)和揮發(fā)性鹽基氮的含量都有顯著影響。單達聰?shù)萚15]使用米曲霉、枯草芽孢和釀酒酵母對豆粕進行復(fù)合發(fā)酵，并以豆粕前處理方法、菌種組合和豆粕加水量作為正交試驗因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這幾個因素對賴氨酸和蛋氨酸的影響為：加水量＞豆粕前處理方法＞菌種組合；對精氨酸而言，試驗因素影響力排序為：菌種組合＞豆粕前處理方法＞加水量；對胱氨酸和蘇氨酸而言，各因素水平間沒有顯著差異（P＞0.05）；對揮發(fā)性鹽基總氮含量的影響：菌種組合＞加水量＞豆粕前處理方法。胡瑞萍等[16]研究了發(fā)酵菌種、料水比、接種量和環(huán)境溫度對發(fā)酵豆粕綜合品質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵菌種和料水比是影響豆粕發(fā)酵品質(zhì)的重要因素，而接種量和環(huán)境溫度這兩個因素對發(fā)酵豆粕品質(zhì)影響不大。

圖1 豆粕發(fā)酵的基本工藝過程

2.1.3 產(chǎn)品標準

對于發(fā)酵豆粕尚未出臺相關(guān)國家標準，但目前市場上對發(fā)酵豆粕質(zhì)量的評價標準，大多是從以下四個方面考量的：

①感官評判：發(fā)酵豆粕細度適中，不宜過細，否則粉碎過程會造成產(chǎn)品里的活性成分損失過多。就色澤而言，優(yōu)質(zhì)的發(fā)酵豆粕在烘干后顏色一般為棕黃色或淺黃褐色，顏色過淺可能是發(fā)酵程度不夠，過深則有可能是表面干燥過度，發(fā)生了美拉德反應(yīng)。發(fā)酵豆粕不宜過黏，雖說發(fā)黏是在發(fā)酵過程中在微生物的影響和其他方面共同作用下的必然結(jié)果，但是如果黏度過高，后續(xù)豆粕烘干和粉碎都會受到較大影響。有關(guān)研究曾用質(zhì)構(gòu)儀來分析發(fā)酵豆粕發(fā)黏的原因，結(jié)果證明是由于小肽的生成量越多，豆粕的黏性越大[17]。對發(fā)酵豆粕氣味的要求是無豆腥味和霉味，一般為較濃郁的酸香味、無氨臭、口嘗略有酸澀味。

②常規(guī)理化指標：蛋白含量以去皮豆粕為原料生產(chǎn)發(fā)酵豆粕的真蛋白含量一般為44%～49%。不同廠家對發(fā)酵豆粕的水分含量標準有很大不同，只要不超出標準即可?；曳值暮恳话闶锹愿哂?.5%～6.5%。酸堿度上一般要求pH 值在5 左右，pH 值與品質(zhì)高低無必然聯(lián)系，酸度大于2%。三氯乙酸法（TCA-N）測定的是10 000 Da 的小分子蛋白物質(zhì)，要求在8%～12%。重金屬要求與一般原料相同。有害菌（如沙門氏菌等）不得檢出[18]。

③非常規(guī)理化指標：對于優(yōu)質(zhì)的發(fā)酵豆粕中胰蛋白酶因子的含量要求一般在400 TIU/g 以下，之前的測量方法一般是酶化學(xué)法，但這種方法準確度不高。目前，普遍采用ELISA方法檢測胰蛋白酶抑制因子。發(fā)酵豆粕中存在揮發(fā)性鹽基氮，揮發(fā)性鹽基氮的含量一般要求在0.5 mg/g以下。

④深度分析指標：主要是指抗原蛋白、低聚糖、大豆凝集素等抗?fàn)I養(yǎng)因子。經(jīng)過發(fā)酵處理后，發(fā)酵豆粕β-伴球蛋白含量可以低至10 mg/kg甚至以下，大豆凝集素和大豆低聚糖則可以徹底分解，檢不出含量。大豆低聚糖含量為1%時，已基本沒有危害，因此，實際生產(chǎn)中控制在1%以下就安全了。

2.1.4 發(fā)酵豆粕的應(yīng)用

發(fā)酵豆粕在實際應(yīng)用中，既可以作為優(yōu)質(zhì)原料，替代魚粉等動物性蛋白質(zhì)，也能作為活性生物飼料，減少抗生素的使用。

水產(chǎn)動物對飼料的營養(yǎng)價值要求較高，所以在水產(chǎn)養(yǎng)殖的蛋白質(zhì)飼料的配方中，一般都有魚粉的參與。發(fā)酵豆粕在動物體內(nèi)蛋白吸收率高，抗?fàn)I養(yǎng)因子含量少，作為水產(chǎn)生物的主要蛋白質(zhì)飼料原料將是一大趨勢，目前也有許多學(xué)者用發(fā)酵豆粕替代魚粉喂養(yǎng)動物，在實際應(yīng)用中有較大潛力。

Zhou 等[19]使用發(fā)酵豆粕來替代魚粉對黑鯛等肉食性海魚進行喂養(yǎng)，設(shè)置0%（對照組）、10%、20%、30%、40%和50%共六組代替比例，結(jié)果表明，在飼養(yǎng)試驗期間，黑鯛的存活率沒有差異。當(dāng)發(fā)酵豆粕替代魚粉的比例是10%和20%時，與對照組相比，魚的生長性能無差別，但當(dāng)替代比例達到30%及以上時，則會對魚的增重和比生長率有不利影響，50%的替代率會影響動物進食。這些結(jié)果證明，可以用發(fā)酵豆粕替代20%的魚粉作為蛋白飼料。

Ehsani 等[20]用發(fā)酵豆粕代替魚粉喂養(yǎng)初重(2.51±0.01) g黃鰭鯛幼魚，共56 d。當(dāng)發(fā)酵豆粕替代魚粉的比例達到30%時，對黃鰭鯛幼魚的最終體重、增重、飼料利用率、存活率和消化酶活性與純魚粉喂養(yǎng)相比無顯著差異。因此，在幼年黃鰭鯛日糧中，發(fā)酵豆粕可替代30%以上的魚粉。

Rombenso等[21]給幼年雜交條紋鱸（白鱸-白鱸×條紋鱸）分組，分別飼喂含30%孟哈德魚粉、含傳統(tǒng)豆粕（47.5%粗蛋白）、發(fā)酵豆粕（52%粗蛋白）和無魚粉飼料（0、5%或10%魚粉）。結(jié)果顯示，喂養(yǎng)魚粉含量低于10%的魚飼料，幼年雜交條紋鱸的生長性能會下降，喂養(yǎng)發(fā)酵豆粕的試驗組與對照組相比，生長性能無明顯區(qū)別。相同含量下，喂養(yǎng)發(fā)酵豆粕與喂養(yǎng)傳統(tǒng)豆粕飼料相比，可以提高蛋白質(zhì)吸收率和采食量。微生物發(fā)酵提高了傳統(tǒng)豆粕的生物價值和添加比例，使豆粕作為肉食魚類水產(chǎn)飼料用來替代魚粉成為可能。Sharawy 等[22]以25%、50%、75%或100%的固態(tài)發(fā)酵豆粕部分替代魚粉喂養(yǎng)小白蝦，雖然隨著發(fā)酵豆粕添加比例的增多，小白蝦的存活率、最終體重、增重和比生長率均顯著降低，但當(dāng)魚粉被替代率為50%時，生長性能與無替代組相比相似，喂養(yǎng)成本較低，因此使用發(fā)酵豆粕替代魚粉，以不超過50%的替代率為宜。Anonymous[23]比較了發(fā)酵豆粕與一般豆粕的部分數(shù)值，結(jié)果顯示發(fā)酵豆粕中磷的表觀消化率、標準化全消化道消化率、蛋氨酸和纈氨酸的標準回腸消化率均高于一般豆粕，發(fā)酵豆粕中大多數(shù)氨基酸的標準回腸消化率高于魚粉。

吳文靜[24]將蠶蛹、發(fā)酵豆粕、肉骨粉和玉米蛋白粉以30%的比例添加到日糧中去喂養(yǎng)中華鱉幼鱉，養(yǎng)殖5 周后檢測出,中華鱉幼鱉對發(fā)酵豆粕中粗蛋白質(zhì)的表觀消化率達到86.34%，僅次于蠶蛹；當(dāng)使用發(fā)酵豆粕替代15%的魚粉后發(fā)現(xiàn)，中華鱉的成活率、特定生長率、增重率、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶、甘油三酯、總膽固醇、血清總蛋白和葡萄糖與喂養(yǎng)魚粉組相比無顯著差別，因此，當(dāng)替代比例為15%時，豆粕可較好代替魚粉。楊長庚等[25]使用菜籽粕，發(fā)酵豆粕，雞肉粉，肉骨粉替代50%魚粉喂養(yǎng)克氏原螯蝦，6周之后，喂養(yǎng)發(fā)酵豆粕的克氏原螯蝦增重率、脂肪酶活性、小腸的胰島素表達量皆為最高，且與喂養(yǎng)魚粉組相比差異不顯著；肝胰臟蛋白酶活性和喂養(yǎng)魚粉組相近；肝臟的生長因子受體相對表達量高于喂養(yǎng)魚粉。因此，發(fā)酵豆粕是替代魚粉較好的蛋白源。

而經(jīng)發(fā)酵處理的豆粕，蛋白質(zhì)量大為改善，飼料的消化利用率明顯提高，益生菌發(fā)酵的豆粕還能增加動物腸道微生物的數(shù)量，有利于動物的消化吸收，是高質(zhì)量的活性飼料。

李瑩等[26]收集了全國不同企業(yè)具有代表性的10 種豆粕與發(fā)酵豆粕，對其中的一些物質(zhì)的含量進行測定，結(jié)果顯示，發(fā)酵豆粕中粗蛋白質(zhì)和酸溶蛋白的平均含量與未發(fā)酵的豆粕相比分別提高了7%和2.69%，大豆球蛋白的平均含量降低了67%，β-伴大豆球蛋白的平均含量降低了62%。經(jīng)多維度比較豆粕和發(fā)酵豆粕證明，微生物發(fā)酵可以顯著提高豆粕的營養(yǎng)價值，使其在蛋白飼料生產(chǎn)中得到更為廣泛的應(yīng)用。

姜丹等[27]使用3 種酵母菌A-1、B-1、C-1 和木霉S-1，在不同發(fā)酵條件下對豆粕進行單菌發(fā)酵，都能顯著提高豆粕中粗蛋白含量，降解胰蛋白酶抑制因子和植酸。最佳發(fā)酵效果下，能將粗蛋白含量提高15.84%,降低了58.27%的胰蛋白酶抑制因子和80.11%的植酸。使用木霉S-1發(fā)酵豆粕，能將粗纖維含量降低54.74%。

姜婷婷等[28]使用能產(chǎn)β-葡萄糖苷酶的芽孢桿菌Z-1 發(fā)酵豆粕后，采用正交試驗優(yōu)化發(fā)酵各參數(shù)，對得到的發(fā)酵豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子進行了測定。結(jié)果顯示，發(fā)酵豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量較未發(fā)酵時下降了61.6%。

Medeiros等[29]從發(fā)酵食品和草魚腸道中分離淀粉液化芽孢桿菌的菌株，之后對其進行酶活性篩選、鑒定，并用來發(fā)酵豆粕，經(jīng)鑒定能降解豆粕中的大分子蛋白質(zhì)，消除過敏蛋白，降低低聚糖含量，提高粗蛋白和氨基酸含量，提高了豆粕的飼用價值。

仔豬、犢牛等齡動物的消化酶系統(tǒng)尚未完全發(fā)育成熟，因此小肽形式的蛋白更利于動物吸收，對豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子也更為敏感，研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加發(fā)酵豆粕可減少斷奶后的腹瀉[30]。當(dāng)仔豬達到70日齡或者重量達到20 kg以上，適量減少飼料中蛋白質(zhì)的用量可以提高養(yǎng)豬的經(jīng)濟效益[31]。王開麗等[32]使用發(fā)酵豆粕和豬水解血球蛋白替代魚粉喂養(yǎng)斷奶仔豬，采用玉米-豆粕-魚粉型飼糧作為仔豬日糧，當(dāng)豬水解血球蛋白添加量為1.6%，發(fā)酵豆粕添加量為2%時，可以全部替代魚粉。無魚粉喂養(yǎng)不僅使仔豬的平均日增重提高8.7%,料重比降低5.2%,腹瀉率也大為下降，其降低幅度達到46.5%,還能降低增重成本，提高經(jīng)濟效益。

Lin 等[33]使用枯草芽孢桿菌、異常漢遜酵母菌和干酪乳桿菌對豆粕進行復(fù)合發(fā)酵，后用發(fā)酵豆粕替代10%的未發(fā)酵豆粕，并在日糧中添加了不同濃度的血漿蛋白喂養(yǎng)仔豬，斷奶仔豬的平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率均高于不飼喂發(fā)酵豆粕和血漿蛋白添加量為6%的斷奶仔豬。喂養(yǎng)發(fā)酵豆粕還能影響糞便微生物組成，提高糞酶活性和乳酸菌數(shù)，減少糞大腸桿菌數(shù)。用發(fā)酵豆粕飼喂非反芻動物具有提高平均日增重、改善生長性能、提高蛋白質(zhì)消化率、降低免疫反應(yīng)性和降低不良形態(tài)變化等有正面效果[34]。

家禽由于其消化道太短，對蛋白質(zhì)的消化吸收能力弱于家畜，如果將豆粕進行微生物發(fā)酵處理，則能提前將豆粕蛋白在體外降解成好吸收的小肽，對禽類的生長發(fā)育繁殖有促進作用。肉雞飼養(yǎng)中飼用新鮮發(fā)酵豆粕，蛋白質(zhì)利用率提高，還促進了肉雞自身消化酶的分泌，增強動物食欲，使其進食更多，有利于肉雞生長[35]，黃藝偉等[36]曾用地衣芽孢桿菌和酵母菌復(fù)合發(fā)酵的豆粕全部替換普通豆粕，提高了胸肌率，降低料重比；蛋雞飼喂發(fā)酵豆粕，顯著提高蛋雞產(chǎn)蛋性能和產(chǎn)蛋后期蛋品質(zhì)[37]，表現(xiàn)在產(chǎn)蛋率提高，增加蛋黃色澤，降低軟蛋率、破蛋率、料蛋比及蛋清血清尿素含量等。

2.2 發(fā)酵菜粕

我國菜籽粕產(chǎn)量在800 萬噸左右。菜粕蛋白質(zhì)含量較高，氨基酸較為平衡，與聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）推薦值非常接近[38]，并且礦物質(zhì)含量豐富，能為動物體提供較多鈣鐵錳磷鎂。

菜籽粕同樣含有一些抗?fàn)I養(yǎng)因子，例如含有較多的植酸、單寧。植酸能降低蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的活性[7]。單寧會導(dǎo)致胃腸蠕動緩慢，降低豆粕蛋白的消化利用率[39]。在日糧中添加過量菜籽粕，會降低飼料在動物體內(nèi)的消化利用率[40]。影響菜籽粕使用更重要的是硫代葡萄糖甙，它本身無毒的，但如果遇到芥子酶，便會被降解，產(chǎn)生損害動物體的異硫氰酸酯和噁唑烷硫酮[41]。

在反芻動物(如肉牛)的飼料上，菜籽粕使用量高于單胃動物，因為反芻動物的腸道中存在分解硫代葡萄糖甙和異硫氰酸酯的酶類，能夠解毒。但長期大量采食，仍然會引起功能和形態(tài)上變化，如甲狀腺素含量下降。LUHS動物科學(xué)研究所研究表明，在日糧中添加過量菜籽粕會對牛的胴體產(chǎn)量、肌肉含量、肥力等級和牛肉的化學(xué)成分產(chǎn)生影響[42]。

在實際應(yīng)用中，如果想要加大菜籽粕的使用量，首先是要進行脫毒技術(shù)處理[43]。菜籽粕通過發(fā)酵能夠獲得良好的脫毒效果。有研究表明，白腐菌固態(tài)發(fā)酵法能降低菜籽粕中芥酸的含量，提高菜籽粕的營養(yǎng)價值[44]。

Yang 等[45]以酵母菌、乳酸菌和枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵菜粕，研究了發(fā)酵溫度和水分對菜粕品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示溫度和水分之間存在交互作用，它們對發(fā)酵菜籽粕的pH 值、耐酸性和粗蛋白含量都有顯著影響。Yu 等[46]采用黑曲霉發(fā)酵和酶解兩步法制備菜籽粕，試驗表明，菌酶聯(lián)合處理，能使菜籽粕中的硫代葡萄糖甙、植酸的含量下降近一半，降解率明顯大于單步發(fā)酵，產(chǎn)生的小肽含量也提高了673.36%，能有效改善菜粕中的營養(yǎng)成分，提高菜粕的應(yīng)用價值。

Fazhi 等[47]研究了用植物乳桿菌和枯草芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵菜籽粕（FRSM）替代豆粕（SBM）日糧對鴨生長性能和血清生化指標的影響。將15日齡櫻桃谷鴨隨機分為4 組，發(fā)酵菜粕分別以0%、33%、67%和100%的比例取代豆粕。結(jié)果表明，100%FRSM 飼喂的鴨在肥育期（31～45 d）和整個飼喂期（15～45 d）的采食量均大于SBM 組和部分FRSM 組，生長期（15～30 d）FRSM 組血清磷、鈣含量較SBM 組明顯提高，喂食100%FRSM的動物的IgM濃度顯著高于其他三組，但飼喂100%FRSM 的鴨的總蛋白含量低于SBM 組和33%FRSM組。因此，發(fā)酵菜籽粕替代豆粕喂養(yǎng)禽類，具有很大的潛力。

F. Z. Xu 等[48]用發(fā)酵菜籽粕代替豆粕喂養(yǎng)肉仔雞，發(fā)酵菜籽粕分別以0%、5%、10%和15%的比例替代豆粕，檢測其對生長性能、血清生化指標及腸道形態(tài)的影響。結(jié)果表明，15%發(fā)酵菜籽粕日糧組的增重和飼料轉(zhuǎn)化率均顯著低于其他三組。與0%和5%發(fā)酵菜籽粕組相比，10%和15%發(fā)酵菜籽粕組雛雞血清IgG 含量均有不同程度的提高，血清尿素氮含量在生長期和育成期均有不同程度的降低，而IgM、磷和鈣水平僅在生長期升高，日糧中添加10%發(fā)酵菜籽粕后，肉雞十二指腸和空腸絨毛高度增加。另外，10%發(fā)酵RSM 日糧組空腸絨毛高度與隱窩深度之比顯著高于其他三組。因此，發(fā)酵菜籽粕可以安全地替代肉仔雞日糧中高達10%的豆粕。

2.3 發(fā)酵棉粕

我國是產(chǎn)棉大國，棉籽產(chǎn)量千萬噸，棉粕產(chǎn)量超過600萬噸。

棉粕蛋白質(zhì)含量較高，但其蛋白質(zhì)品質(zhì)較差，賴氨酸、蛋氨酸等必需氨基酸含量低，賴氨酸的含量不足，僅為1.5%，是聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）推薦值的一半[49]，但精氨酸含量很高。因此，為了提高棉粕利用率，保證動物吸收氨基酸平衡，棉粕作為蛋白飼料源使用，通常需要人工添加部分的賴氨酸和蛋氨酸。

棉粕含有許多抗?fàn)I養(yǎng)因子，例如粗纖維（高）、植酸、低聚糖、單寧和環(huán)丙烯脂肪酸等，能夠影響雞，魚及單胃動物的脂類代謝，可以使卵黃膜的通透性增高，鐵離子滲透到蛋清中與其中的蛋白質(zhì)結(jié)合，形成紅色復(fù)合物，蛋清變紅即“桃紅蛋”，還會產(chǎn)生海綿蛋。棉酚是限制棉粕廣泛使用的最重要的抗?fàn)I養(yǎng)因子[50]，其影響動物生殖，降低動物產(chǎn)品的口感。游離棉酚含量低于300 mg/kg，棉粕的使用比較安全。目前，棉粕的主要研究方向是脫毒技術(shù)及與其他粕類混合使用技術(shù)。

微生物發(fā)酵不僅可以降低棉酚含量，還可以改變棉粕營養(yǎng)成分，提高飼料蛋白品質(zhì)，將蛋白質(zhì)分解成更多的小肽，積累必需氨基酸，更有利于機體吸收蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)，有利于動物生長發(fā)育[51]。

研究表明，在豬生產(chǎn)過程中，可以用發(fā)酵棉粕來代替部分豆粕，在仔豬生長階段，添加4%～6%的發(fā)酵棉粕代替豆粕，對仔豬生長無不利影響，還能降低仔豬腹瀉率，在肉豬生產(chǎn)過程中，發(fā)酵棉粕替代豆粕的添加量可以提高到15%[52]，當(dāng)然添加量的準確數(shù)值，在實際生產(chǎn)上，是要根據(jù)發(fā)酵棉粕的具體脫毒情況而定。反芻動物因為其瘤胃具有發(fā)酵解毒功能，能夠降解一定棉酚，對棉粕有較大的耐受性[53]，一般未經(jīng)發(fā)酵的棉粕在飼料中的添加量可以達到10%左右，用發(fā)酵的棉粕可代替20%的豆粕喂養(yǎng)奶牛，不會影響產(chǎn)奶量和牛奶成分，發(fā)酵棉粕甚至可以替代40%的豆粕來喂養(yǎng)犢牛和羊羔，對其生長發(fā)育沒有不良影響[54]。

2.4 發(fā)酵花生粕

花生粕是花生仁榨油后的產(chǎn)物，根據(jù)榨取方式的不同，分為花生餅和花生粕?；ㄉ式?jīng)壓榨萃油的副產(chǎn)物稱為花生餅，含油量在5%左右；經(jīng)萃取榨油的副產(chǎn)物稱為花生粕，含油量較低，在1%左右。我國花生的年產(chǎn)量很高，在千萬噸以上，居世界第一。花生粕有較高的蛋白質(zhì)含量，比大豆蛋白更易吸收，花生粕中維生素和礦物質(zhì)含量較高，其代謝能在所有餅粕類飼料原料中居于第一位。

花生精氨酸含量在所有動植物飼料中居于首位，含量超過5%，但蛋氨酸含量較低，而賴氨酸含量更是只有豆粕的一半左右[55]，在作為飼料原料使用時，也需要對氨基酸進行添加平衡?；ㄉ傻目?fàn)I養(yǎng)因子含量較少，除了蛋白酶抑制因子之外，花生粕最大問題是極易感染黃曲霉菌，感染后會產(chǎn)生黃曲霉毒素，其高度致癌、致畸[56]，會損害動物肝臟，影響動物健康。

在實際生產(chǎn)中，可以將花生粕作為配合飼料用于禽畜養(yǎng)殖，不過由于花生粕的氨基酸比例不能滿足動物生長發(fā)育的需求，往往需要人為添加蛋氨酸、賴氨酸、蘇氨酸等等，即便如此，花生粕使用的量也是有限的，主要是黃曲霉毒素的存在。美國食品和藥物管理局要求易受黃曲霉毒素污染的農(nóng)產(chǎn)品，黃曲霉毒素的含量低于或等于十億分之二十[57]，所以花生粕作為配合飼料使用量一般不超過10%。雖然可以用氨處理的方法去毒來喂養(yǎng)反芻家畜，但氨處理的飼料不適合喂養(yǎng)單胃動物。

如果將花生粕經(jīng)過微生物發(fā)酵處理，消除或降低其毒素，則可以提高花生粕在飼料中的添加比例和利用率。有研究發(fā)現(xiàn)，以花生粕為原料，采用好氧固態(tài)發(fā)酵的方法，酵母菌對黃曲霉毒素B1（AFB1）具有解毒作用[56]，采用厭氧固態(tài)發(fā)酵，嗜熱鏈球菌和德氏乳桿菌亞種可以轉(zhuǎn)化花生粕中黃曲霉毒素，如果將熱處理與厭氧固體發(fā)酵相結(jié)合，可使花生粕中黃曲霉毒素的生物轉(zhuǎn)化率達到100%[58]。

2.5 發(fā)酵棕櫚粕

棕櫚粕主要產(chǎn)地在馬來西亞，印度尼西亞，我國年進口量近百萬噸。棕櫚粕粗蛋白含量為17%左右，脂類含量為8%～17%，可以說，棕櫚粕作為飼料能同時為動物提供蛋白質(zhì)和能量。但棕櫚粕的氨基酸組成不合理，雖然精氨酸的含量較高，不過賴氨酸和蛋氨酸的含量比較低，所以在日常作為飼料使用時，必須外加部分氨基酸，使飼料中氨基酸達到平衡，才可以提高棕櫚粕的利用率。粗棕櫚粕纖維含量高達15%以上，甘露聚糖占比大，這些都會影響動物對飼料的吸收轉(zhuǎn)化，尤其是對于單胃動物而言，粗纖維的存在對其消化吸收十分不利。但由于棕櫚粕中其他抗?fàn)I養(yǎng)因子含量很少，又能同時為動物提供蛋白和能量，如果能通過發(fā)酵的方法將棕櫚粕中的粗纖維和非淀粉多糖降解，這將會在未來飼料發(fā)展中，擁有較為廣闊的發(fā)展前景。

目前發(fā)酵棕櫚粕較為常用的菌種是真菌、芽孢桿菌、酵母菌、霉菌、也有額外添加一些非淀粉多糖酶來降解棕櫚粕中的纖維素多糖，這些酶主要包括甘露聚糖酶、纖維素酶、果膠酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶等等。

彭海龍等[59]用添加了不同比例的發(fā)酵棕櫚粕的日糧來喂養(yǎng)生長豬，結(jié)果顯示，當(dāng)日糧中發(fā)酵棕櫚粕含量為4%～7%時，可以提高豬的進食量和生長發(fā)育，但發(fā)酵棕櫚粕含量若超過10%，則會對豬的生長性能造成影響。崔衛(wèi)濤等[60]在日糧中添加了4%的發(fā)酵棕櫚粕，蛋雞日產(chǎn)蛋重、哈氏單位和蛋白高度都有提高，蛋黃顏色等級、蛋雞產(chǎn)蛋性能和蛋品質(zhì)量均有不同程度的提升。

3 動物蛋白質(zhì)發(fā)酵飼料的類型

動物蛋白是人類優(yōu)質(zhì)的蛋白來源，一般都轉(zhuǎn)化為了人類的食品，但動物蛋白加工的副產(chǎn)品，以及一些不適合轉(zhuǎn)化食品的部分，則被用作飼料。由于它們物質(zhì)結(jié)構(gòu)上的原因，飼喂動物的消化吸收率不高，適口性不好，通過發(fā)酵，能夠全面改善其飼喂性能。

3.1 發(fā)酵血粉

血粉中粗蛋白含量非常高，能達到80%～90%，氨基酸和微量元素含量高也較高，賴氨酸含量更是高達8%，在所有天然飼料中排名第一，組氨酸和色氨酸含量同樣超過平均水平[61]。不過異亮氨酸和蛋氨酸的含量較低，氨基酸平衡性很差，影響其消化利用率[62]，血粉適口性不好。

潘春梅等[63]使用納豆芽孢桿菌發(fā)酵血粉，以水解度作為發(fā)酵效果的評價指標，最終確定最優(yōu)的發(fā)酵條件為36.6 ℃、接種量6.6%、轉(zhuǎn)速202 r/min。此條件下不僅血粉水解度能超過29%,可溶性氮和游離氨基酸含量均有提高，蛋白酶活性增強。

陳任孝等[64]使用復(fù)合發(fā)酵的血粉部分替代魚粉喂養(yǎng)彭澤鯽，結(jié)果顯示，當(dāng)替代比例為37.5%時，與零替代的魚粉飼料相比，對彭澤鯽的增重率和抗氧化能力沒有顯著影響，但一旦超過這個比例，彭澤鯽的日增重率、腸道消化酶活性、肝臟谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)活性和二者的比值會隨著替代比例的提高而下降，影響動物生長發(fā)育。

Boru 等[65]曾分別使用血粉、固態(tài)發(fā)酵的血粉、液態(tài)發(fā)酵的血粉及魚粉來喂養(yǎng)仔豬，結(jié)果顯示，發(fā)酵血粉日糧對斷奶仔豬的生長性能和腸道健康均有改善作用。與喂養(yǎng)魚粉的仔豬相比，喂養(yǎng)發(fā)酵血粉能顯著增加盲腸雙歧桿菌和乳酸桿菌數(shù)量，日糧中添加固態(tài)或液態(tài)發(fā)酵的血粉可顯著提高采食量及日增重，十二指腸組織中，喂養(yǎng)液態(tài)發(fā)酵血粉的仔豬絨毛高度增加。喂養(yǎng)發(fā)酵血粉的仔豬空腸絨毛高度顯著升高。發(fā)酵血粉對腸道具有正調(diào)節(jié)作用，可以調(diào)節(jié)腸道菌群。

將血粉與其氨基酸互補的其他蛋白原料結(jié)合后發(fā)酵，可作為一種理想的蛋白質(zhì)飼料原料。早在20世紀90 年代，為了提高飼料利用率。平衡血粉中各氨基酸含量，馮東勛等[66]曾對發(fā)酵血粉的配方和工藝進行改進，發(fā)酵底料中血粉含量占40%，另外添加20%羽毛粉、15%的麩皮、10%棉粕和5%的芝麻餅等，使用米曲霉與青酶復(fù)合發(fā)酵，游離氨基酸含量提高近三倍，顯著降低了亮氨酸與異亮氨酸的比例，各氨基酸比例接近于魚粉，用發(fā)酵后的血粉以4%的比例添加到育肥豬和肉雞的日糧中，對動物生長無不利影響，并且可以降低飼料成本。而近年來，隨著各行業(yè)的發(fā)展，加工副產(chǎn)品越來越多，王瑞等[67]使用啤酒生產(chǎn)的副產(chǎn)品——麥糟與血粉混合發(fā)酵,原料品質(zhì)顯著提高，可作為良好的蛋白質(zhì)飼料使用。

3.2 發(fā)酵羽毛粉

羽毛粉的加工利用不僅為新型動物性蛋白質(zhì)飼料原料提供了新的研究方向，還能緩解我國大量禽類羽毛難以處理的問題。

羽毛粉中粗蛋白含量占80%左右，蛋白質(zhì)中胱氨酸含量達5%，但氨基酸比例不夠合理，需要外加補充部分營養(yǎng)物質(zhì)才能達到較高的飼養(yǎng)效率。且礦物元素中鋅、硒含量較高，其蛋白質(zhì)屬于角蛋白，分子間存在大量二硫鍵，難溶于水，動物消化吸收率低，需通過微生物發(fā)酵等其他加工處理技術(shù)進行蛋白質(zhì)的體外預(yù)消化[68]。

楊剛等[69]使用米曲霉和枯草芽孢桿菌發(fā)酵羽毛粉，兩種菌都能對羽毛粉中大分子蛋白起降解作用，其中米曲霉發(fā)酵羽毛粉，羽毛粉中可溶性蛋白含量提高較多，降解效果更明顯。

徐志龍[70]從土壤中篩選出一株枯草芽孢桿菌KS12，可以分泌角蛋白酶，使用此菌株進行羽毛粉麩皮混合固態(tài)發(fā)酵，可溶性蛋白含量大大升高，體外模擬消化試驗證明，發(fā)酵過后的產(chǎn)物比未發(fā)酵之前，其體外消化率提高了28.1%。

3.3 發(fā)酵肉骨粉

肉骨粉是屠宰動物或者是在食品加工過程中一些不能售賣的“下腳料”，一般由碎肉、骨頭和內(nèi)臟等組成。因為我國的禽畜肉類消耗極大，肉骨粉在我國產(chǎn)量很高，而且其含有豐富的蛋白質(zhì)及鈣、磷等資源，研究證明，家禽副產(chǎn)品制成粉后添加在動物日糧中，動物對磷、鈣、鎂、錳和鋅的表觀消化率會升高[71]。但其品質(zhì)波動較大，多依賴于原始動物質(zhì)量和加工方式，并且氨基酸組成不夠合理，需要人工添加補充營養(yǎng)，在實際生產(chǎn)生活上，多用于添加在成年豬和成年禽類的飼料中，不宜用于仔豬、雛雞飼料，而作為反芻動物的配合飼料使用效果不佳，用量一般在3%以下。

由于20世紀90年代瘋牛病在歐洲大多數(shù)國家的蔓延，歐盟早在2001 年便禁止在動物飼料中添加肉骨粉[72]，因此，將肉骨粉作為蛋白飼料的研究較少，大多是作為肥料投入生產(chǎn)。也有一些以屠宰場和食品加工廠產(chǎn)生的動物骨粉、血粉、肉粉等為底料，篩選發(fā)酵菌種，改進制作工藝的專利申請，經(jīng)微生物發(fā)酵后的動物下腳料，不僅不含化學(xué)添加劑和激素，無沙門氏菌、志賀氏菌，氨基酸含量明顯提高，各氨基酸比例更為合理[73]。肉骨粉也有作為菜粕和豆粕的輔料，共同進行發(fā)酵處理，Peiju 等[74]先將原料送至物料汽爆系統(tǒng)先經(jīng)汽爆處理，后采用多菌種分階段發(fā)酵，經(jīng)這種處理后得到的發(fā)酵產(chǎn)物含有多種酶和益生菌，小肽含量明顯提高，具有一定抗病性和更好的營養(yǎng)價值。

4 蛋白質(zhì)發(fā)酵飼料的發(fā)展前景

人類飼養(yǎng)動物的目的主要是獲得動物蛋白，而動物蛋白是由植物蛋白轉(zhuǎn)化而來的，其中最主要的來源是大豆蛋白。我國大豆平均單產(chǎn)為120 kg/畝，按照平均蛋白質(zhì)含量40%計算，大豆種植平均每畝收獲的蛋白質(zhì)僅為50 kg 左右，盡管如此，相對其他作物而言，仍然是規(guī)模化種植蛋白質(zhì)產(chǎn)量最高的，據(jù)此推算，每千克大豆蛋白質(zhì)的種植成本超過10元人民幣。我國大豆年消費量達到1億多噸，如果完全依靠自己種植，需要8 億畝耕地，對僅有18 億畝耕地面積的中國而言，首先要保證糧食生產(chǎn)的安全，土地必須優(yōu)先種植糧食作物，再考慮其他經(jīng)濟作物，不可能安排大量土地種植大豆，因此，對進口大豆的依賴是一種必然結(jié)果。

從大豆種植產(chǎn)量看，大豆蛋白是“昂貴”的原料；從大豆資源量看，中國自有量少，資源緊缺，主要靠進口滿足。這兩方面決定了蛋白在飼料養(yǎng)殖業(yè)的重要性和特殊性：它不可或缺，使用成本高，主要供應(yīng)在外。

因此，提高蛋白質(zhì)利用率具有重大意義。中國有約2.5 億噸飼料，蛋白質(zhì)含量約0.4 億噸，如果蛋白質(zhì)利用率提高5%，每年可以節(jié)省200萬噸蛋白質(zhì)，相當(dāng)于500萬噸大豆。長久以來，科研單位與產(chǎn)業(yè)部門通過飼料配方的優(yōu)化，加工方式和機械設(shè)備的創(chuàng)新以及加工工藝的完善，一直致力于飼料蛋白質(zhì)利用率的提高，并取得了顯著進步，而且還有較大潛力。生物發(fā)酵技術(shù)由于作用溫和，成本低，作用與動物自身消化過程相似，在提高飼料蛋白質(zhì)利用率方面潛力和優(yōu)勢巨大，必將成為推動今后飼料養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的重點方向。

無抗飼料、無抗養(yǎng)殖是世界大趨勢，我國將于今年7 月1 日在飼料生產(chǎn)中全面禁抗。在抗生素禁用后，如何保證動物健康，有效減少養(yǎng)殖業(yè)的疾病風(fēng)險？從先行國家的做法來看，飼料發(fā)酵是一條重要的經(jīng)驗。中國發(fā)酵飼料近二十年的發(fā)展應(yīng)用，也證明發(fā)酵飼料具有促進動物健康，預(yù)防疾病的功能，可以減少或替代抗生素。有理由相信，通過發(fā)酵飼料，尤其是蛋白質(zhì)發(fā)酵飼料，以及與植物提取物（植物精油），中草藥等結(jié)合，中國飼料養(yǎng)殖業(yè)一定會成功走向綠色無抗的新時代。