陳麗軍， 王忠艷

（東北林業(yè)大學(xué)野生動(dòng)物與自然保護(hù)地學(xué)院，黑龍江哈爾濱150040）

抗?fàn)I養(yǎng)因子是飼料中含有的一系列阻礙動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化、 吸收和利用以及對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能產(chǎn)生不利影響的物質(zhì)（姜倩倩等，2012）?？?fàn)I養(yǎng)因子在植物中普遍存在， 是植物本身長(zhǎng)期自然進(jìn)化自我保護(hù)的一種機(jī)制。但在飼料中，抗?fàn)I養(yǎng)因子不但會(huì)影響飼料的適口性， 還會(huì)降低動(dòng)物的生產(chǎn)性能，影響其健康狀況。

隨著研究的不斷深入， 發(fā)現(xiàn)的抗?fàn)I養(yǎng)因子的種類(lèi)也越來(lái)越多，如胰蛋白酶抑制因子、抗維生素因子、植物凝集素、單寧、植酸等。 目前，降低或滅活飼料中抗?fàn)I養(yǎng)因子的方法主要包括： 物理方法（加熱、機(jī)械加工、水浸泡法、膨化法）、化學(xué)方法（酸堿處理法、氨處理法、醇類(lèi)溶液處理法、鹽處理法、添加特殊物質(zhì)處理法）、生物學(xué)方法（酶水解法、微生物發(fā)酵法、萌發(fā)處理、育種法） （徐漢盛等，2016）。其中物理方法操作繁瑣，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，難以大范圍推廣使用；化學(xué)方法雖能減少加工機(jī)械設(shè)備的購(gòu)買(mǎi)和能源的消耗， 但化學(xué)試劑或多或少都會(huì)殘留在飼料中， 造成動(dòng)物的采食量下降，飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被破壞，并且排放多余的化學(xué)試劑還會(huì)污染土壤和水源， 容易出現(xiàn)安全和環(huán)保問(wèn)題； 酶水解法中酶制劑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐受性容易在飼料加工生產(chǎn)過(guò)程中遭到破壞； 萌發(fā)處理只針對(duì)可發(fā)芽的飼料原料，具有局限性；育種法育種時(shí)間長(zhǎng)，植物成熟晚，雖可培育出低抗品種，但也降低了植物的抗病能力和產(chǎn)量； 微生物發(fā)酵法不但能有效去除有毒物質(zhì)， 還能產(chǎn)生諸多活性因子改善采食動(dòng)物的消化道微生物環(huán)境， 并且體外發(fā)酵所需要的設(shè)備和加工工藝并不復(fù)雜，成本低，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失較少，可以大量加工處理，因此成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。 本文主要對(duì)固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵技術(shù)、 發(fā)酵對(duì)幾種常見(jiàn)飼料原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響及其在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

1 發(fā)酵技術(shù)

發(fā)酵技術(shù)又稱(chēng)微生物發(fā)酵法， 是指在發(fā)酵過(guò)程中微生物通過(guò)生成一些可以降低抗?fàn)I養(yǎng)作用的蛋白酶類(lèi)或者消耗一些非蛋白類(lèi)的抗?fàn)I養(yǎng)因子而使微生物自身大量繁殖， 從而降低抗?fàn)I養(yǎng)因子含量的方法。

1.1 固態(tài)發(fā)酵 固態(tài)發(fā)酵主要是微生物在潮濕、不溶于水的固態(tài)基質(zhì)上進(jìn)行的發(fā)酵， 固態(tài)基質(zhì)中有氣、液、固三相（申遠(yuǎn)航等，2018）。其優(yōu)勢(shì)在于培養(yǎng)基簡(jiǎn)單，發(fā)酵原料成本較低，前期處理較少，后期處理簡(jiǎn)便， 基本上沒(méi)有廢棄物的問(wèn)題。 但也存在可選擇的菌種較少，發(fā)酵速度慢，發(fā)酵周期較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。固態(tài)發(fā)酵歷史悠久，但因無(wú)法滿足現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)對(duì)菌種的培養(yǎng)和大規(guī)模生產(chǎn)而一度不被使用，現(xiàn)如今隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，固態(tài)發(fā)酵又被廣大研究人員重視和研究。

1.2 液態(tài)發(fā)酵 液態(tài)發(fā)酵主要是將菌株在生長(zhǎng)過(guò)程中所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溶解在水中作為液體培養(yǎng)基，滅菌后接入菌種，提供適量的氧氣和適宜的外界環(huán)境，使菌種大量繁殖。其優(yōu)勢(shì)在于發(fā)酵原料來(lái)源廣泛，菌種生長(zhǎng)速度快，生產(chǎn)周期短，能有效降低菌種污染率， 可以工業(yè)化生產(chǎn)且不會(huì)受到季節(jié)的限制。但也存在一定的缺點(diǎn)，如液態(tài)發(fā)酵會(huì)使飼料中的游離氨基酸分解成大量的生物胺和酸性物質(zhì)， 從而降低飼料的適口性和pH 等 （暴風(fēng)，2020），這仍需要進(jìn)一步研究。

2 發(fā)酵對(duì)常見(jiàn)飼料原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子的滅活情況分析

2.1 菜籽粕 菜籽粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子主要是硫葡萄糖苷及其代謝產(chǎn)物，如芥子堿、單寧、植酸等。其中硫葡萄糖苷可在芥子酸水解酶的作用下生成噁唑烷硫酮、異硫氰酸酯、腈等有毒的水解產(chǎn)物，可導(dǎo)致采食動(dòng)物甲狀腺腫大、內(nèi)臟器官受損，從而影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育和生產(chǎn)性能的發(fā)揮 （王颯爽等，2019）。 芥子堿有苦味，適口性差，會(huì)降低動(dòng)物的采食量， 并影響動(dòng)物對(duì)飼料中蛋白質(zhì)的消化和吸收，引起其生長(zhǎng)緩慢。 單寧味道苦澀，導(dǎo)致飼料適口性差，動(dòng)物采食量下降，并且含量過(guò)高還會(huì)損傷采食動(dòng)物的肝臟和腎臟。

李莉娜等（2019）選用枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌等菌種， 通過(guò)單菌株與混合混菌株固體發(fā)酵試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 菜籽粕經(jīng)過(guò)植物乳桿菌、 黑曲霉處理后，其抗?fàn)I養(yǎng)因子含量大幅度下降，并且黑曲霉的降解率高于植物乳桿菌。 于新穎等（2020）用粗壯脈紋孢菌固態(tài)發(fā)酵菜籽粕， 發(fā)酵過(guò)程中單寧、植酸、 硫甙的降解率分別達(dá)到 24.98%、10.20%、14.79%，均顯著下降，說(shuō)明發(fā)酵可降低菜籽粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量，且可提高菜籽粕的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。另外，周曉容等（2020）通過(guò)短乳桿菌和短小芽孢桿菌雙菌固態(tài)發(fā)酵菜籽粕發(fā)現(xiàn)， 雙菌對(duì)異硫氰酸酯和噁唑烷硫酮有很好的降解效果， 降解率可高達(dá)92.20%和100%， 但對(duì)單寧和植酸的降解率不高， 分別為 35.81%和 24.22%。 同時(shí)， 管維等（2020） 以菜籽粕為原料， 采用固態(tài)發(fā)酵法接種6%的納豆桿菌、側(cè)胞桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、枯草桿菌組成的混合菌種， 在35 ℃、pH 6.5 的條件下發(fā)酵5 d，最高可降解93.74%的植酸、36.59%的纖維素、14.75%的單寧。

研究發(fā)酵菜籽粕在動(dòng)物生產(chǎn)中的使用情況時(shí)發(fā)現(xiàn)， 用發(fā)酵菜籽粕代替少量豆粕喂養(yǎng)仔豬和育肥豬，豬的采食量和日增重有所提高，料重比和腹瀉率有所下降，但應(yīng)注意發(fā)酵菜籽粕的添加量。比如在母豬、 仔豬飼料中菜籽餅粕的用量不高于5%，在生長(zhǎng)育肥豬飼料中菜籽餅粕的用量不高于15%。生產(chǎn)實(shí)踐證明，通過(guò)微生物方法滅活抗?fàn)I養(yǎng)因子的菜籽粕在各種動(dòng)物生產(chǎn)中的使用效果都顯著好于未經(jīng)任何處理的菜籽粕， 不但可以使采食動(dòng)物能較好地利用飼料中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)， 還可以顯著提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能。

2.2 豆粕 豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子主要是胰蛋白酶抑制劑、大豆抗原蛋白、大豆凝集素、植酸、大豆低聚糖、脂肪氧化酶、脲酶等。 胰蛋白酶抑制劑主要影響采食動(dòng)物體內(nèi)的胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶，導(dǎo)致動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的吸收率和利用率下降，影響動(dòng)物的生長(zhǎng)速度，嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)惡心、嘔吐等中毒癥狀，并且其對(duì)幼齡動(dòng)物的影響比較大。 此外，其還會(huì)使胰腺變的腫大，分泌過(guò)多的胰腺酶，引起內(nèi)源性必需氨基酸的分泌量減少， 影響消化道的正常生理功能。 大豆抗原蛋白會(huì)導(dǎo)致幼齡動(dòng)物過(guò)敏，使血清中特異性抗體濃度增加，引起小腸絨毛萎縮、結(jié)構(gòu)受損，出現(xiàn)腹瀉、生長(zhǎng)發(fā)育緩慢、體重下降等癥狀，嚴(yán)重時(shí)還可引起動(dòng)物的突然死亡（張立偉，2009）。脲酶在適宜條件下可分解含氮化合物，使其利用率下降， 并且當(dāng)氨的含量過(guò)高時(shí)還會(huì)引發(fā)氨中毒。

李瑩等（2019）采集10 種豆粕與發(fā)酵豆粕樣品與未發(fā)酵的豆粕相比， 發(fā)現(xiàn)發(fā)酵豆粕中胰蛋白酶抑制因子、水蘇糖、棉籽糖、脲酶的平均含量分別降低90%、86%、82%、67%，由此表明發(fā)酵會(huì)降低豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量。 李錫閣等（2019）將枯草芽孢桿菌和米根霉按2：1 的接種比例，10%的發(fā)酵總接種量，同時(shí)接入到豆粕中，在發(fā)酵溫度40 ℃，料水比 1.0：1.4 的條件下發(fā)酵 96 h，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后豆粕中的胰蛋白酶抑制因子、 大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白的含量均顯著低于未發(fā)酵豆粕。Zheng 等（2017）以芽孢桿菌發(fā)酵豆粕 24 h 后，大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、 胰蛋白酶抑制因子顯著降低86.0%、70.3%、95.01%，表明發(fā)酵可以降低豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子。

在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中， 發(fā)酵后的豆粕會(huì)有特殊的香味，吸引動(dòng)物采食，并且發(fā)酵可使豆粕中的大分子蛋白質(zhì)分解為小肽和游離氨基酸， 更利于動(dòng)物胃腸道的吸收，增加料重比，提高產(chǎn)奶性能和肉的品質(zhì)。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，發(fā)酵豆粕可代替一些動(dòng)物性蛋白質(zhì)，節(jié)省部分動(dòng)物性蛋白質(zhì)飼料原料。比如發(fā)酵豆粕代替魚(yú)粉的比例因魚(yú)的種類(lèi)而異， 添加比例過(guò)高會(huì)降低魚(yú)的增重和存活率， 而發(fā)酵可提高傳統(tǒng)豆粕的添加比例，提高蛋白質(zhì)的利用率，降低飼料成本。 在家禽生產(chǎn)中，相比于普通豆粕，發(fā)酵豆粕可提高肉雞和肉鴨的生產(chǎn)性能、屠宰性能、免疫功能和抗氧化能力， 提高蛋雞的產(chǎn)蛋率和蛋的品質(zhì)。

2.3 棉籽粕 棉籽粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子主要是游離棉酚，其危害主要有以下幾點(diǎn)：（1）可與蛋白質(zhì)結(jié)合， 造成一些功能蛋白失活； 還可與鐵離子結(jié)合，造成動(dòng)物缺鐵性貧血。（2）可損傷胃腸道黏膜，導(dǎo)致胃腸道出現(xiàn)炎癥或出血；還可損傷心臟，導(dǎo)致動(dòng)物心力衰竭。 （3）影響雄性動(dòng)物的生殖機(jī)能，破壞睪丸生精上皮細(xì)胞，造成精子數(shù)量減少，品質(zhì)不佳，受精率下降，性激素含量降低；還會(huì)影響雌性動(dòng)物的生殖機(jī)能，造成卵巢萎縮，卵子破裂，甚至不育（王春梅，2017）。

王曉玲等（2016）選用在液體培養(yǎng)條件下棉酚脫除率90%以上的枯草芽孢桿菌與釀酒酵母N5對(duì)棉籽粕在30 ℃的條件下固態(tài)發(fā)酵48 h，結(jié)果顯示棉籽粕中的游離棉酚脫除率達(dá)48.5%。楊文婷等（2019） 用熱帶假絲酵母ZD-3 固態(tài)發(fā)酵棉籽粕48 h 后發(fā)現(xiàn)，游離棉酚的降解率為88.21%。 李園成等（2020）用枯草芽孢桿菌和釀酒酵母固態(tài)發(fā)酵棉籽仁30 h 后發(fā)現(xiàn)，游離棉酚的含量顯著降低。

通過(guò)降解棉酚可顯著提高棉籽粕使用范圍和在配合飼料中的添加比例。如在豬生產(chǎn)中，棉籽粕可代替部分豆粕， 而發(fā)酵棉籽粕可提高添加量至15%，并且不會(huì)對(duì)豬的生產(chǎn)性能造成不良影響。在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中，瘤胃能分解部分棉酚，耐受力會(huì)更強(qiáng)，使用發(fā)酵棉籽粕可從10%的棉籽粕添加量提高到20%。 在家禽生產(chǎn)中，用10%的發(fā)酵棉籽粕代替豆粕不會(huì)影響蛋雞產(chǎn)蛋的品質(zhì)。

2.4 禾本科籽實(shí)類(lèi) 禾本科籽實(shí)即谷物中的抗?fàn)I養(yǎng)因子， 目前研究比較多的是非淀粉多糖和植酸。 其中非淀粉多糖會(huì)增加采食動(dòng)物腸道內(nèi)食糜的黏性， 阻礙腸道蠕動(dòng)， 造成內(nèi)源氮的排放量增加。 此外，非淀粉多糖還會(huì)使微生物大量增殖，破壞腸道菌群平衡，損傷腸道黏膜上的絨毛（王艷，2017）。 植酸可與蛋白質(zhì)結(jié)合生成穩(wěn)定的復(fù)合物，降低動(dòng)物對(duì)其消化率；還能抑制胰酶、胃蛋白酶和淀粉酶的活性，影響動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

Tanaskovicú等（2020）用芽孢桿菌TMF-2 固態(tài)發(fā)酵麥麩時(shí)發(fā)現(xiàn)植酸被部分降解， 且隨著發(fā)酵的進(jìn)行， 最大降解率達(dá)到34%， 并確認(rèn)芽孢桿菌TMF-2 能產(chǎn)生有效水解植酸的植酸酶。 谷物中60% ~ 90%的磷是以植酸磷的形式存在，而豬、家禽等動(dòng)物胃腸道中不存在植酸水解酶， 所以無(wú)法利用谷物飼料中的磷。對(duì)于水產(chǎn)動(dòng)物而言，不能被利用的磷會(huì)隨著動(dòng)物糞便排出， 導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。 而外界的植酸酶會(huì)使植酸水解產(chǎn)生無(wú)機(jī)磷酸鹽， 因此發(fā)酵麥麩會(huì)成為一種很有前途的飼料原料。 Amit 等（2019）利用米根霉固態(tài)發(fā)酵脫油米糠，可使其中的植酸活性降低3.12%，胰蛋白酶抑制劑活性降低 24.8%。 另外 Degnet 等（2018）利用畫(huà)眉草和小麥自發(fā)發(fā)酵72 h，其中的抗?fàn)I養(yǎng)因子植酸和單寧會(huì)達(dá)到最大的降解率。

在家禽生產(chǎn)中， 添加發(fā)酵玉米蛋白粉可促進(jìn)仔雞生長(zhǎng)，提高抗氧化能力，改善腸道菌群平衡。在豬生產(chǎn)中，添加發(fā)酵玉米、麩皮和米糠的混合飼料可增加母豬的平均日增重， 降低料肉比和腹瀉率，縮短育肥時(shí)間；添加發(fā)酵麥麩可提高仔豬的平均日增重和采食量，降低腹瀉率和淘汰率。

3 小結(jié)

總體來(lái)說(shuō)發(fā)酵技術(shù)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）發(fā)酵使飼料更具風(fēng)味，具有特殊的酸香味，吸引動(dòng)物采食，提高飼料的適口性和動(dòng)物的采食量。（2）發(fā)酵所含的有益微生物可改善動(dòng)物胃腸道環(huán)境，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和利用。 同時(shí)還會(huì)減少有害物質(zhì)的排放，降低對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的污染程度。（3）微生物發(fā)酵后產(chǎn)生的代謝物質(zhì)能有效抑制采食動(dòng)物腸道內(nèi)有害微生物的增長(zhǎng)繁殖，提高動(dòng)物機(jī)體免疫力和抗病力。 （4）發(fā)酵會(huì)降低飼料原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子和抗生素的含量，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率和飼料原料之間的代替比例，從而節(jié)約飼料原料，降低飼料成本。（5）發(fā)酵會(huì)提高飼料的利用率，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能，提升動(dòng)物產(chǎn)品的品質(zhì)。

目前， 發(fā)酵技術(shù)仍存在一些問(wèn)題或不足：（1）在菌種的選擇、發(fā)酵條件的控制，以及處理后飼料對(duì)動(dòng)物的飼喂方式、 成本等方面沒(méi)有完善而規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。（2）發(fā)酵飼料在生產(chǎn)過(guò)程中以及對(duì)飼料成品質(zhì)量的監(jiān)管仍有待提高。（3）發(fā)酵過(guò)程中微生物的存活需要一定的條件， 因此對(duì)發(fā)酵環(huán)境要求較高，同時(shí)還需注意存放環(huán)境，防止腐爛變質(zhì)而影響動(dòng)物的健康安全。（4）發(fā)酵后的廢物要注意無(wú)害化處理，防止污染環(huán)境。

研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于反芻動(dòng)物、家禽、生豬、 水產(chǎn)動(dòng)物的生產(chǎn)實(shí)踐中， 對(duì)動(dòng)物無(wú)不利影響。研究人員大多選用固態(tài)發(fā)酵技術(shù)，而液態(tài)發(fā)酵技術(shù)使用較少，有待于進(jìn)一步的研究。 此外，發(fā)酵時(shí)間、溫度、含水量、接種量也是制約抗?fàn)I養(yǎng)因子消除率的重要因素。 研究表明， 混菌發(fā)酵比單菌發(fā)酵能更好地降低飼料原料中抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量，并且酶菌共同發(fā)酵也比單菌發(fā)酵的效果好。另外， 飼料中粗蛋白質(zhì)的含量和蛋白質(zhì)體外消化率與發(fā)酵時(shí)間呈正相關(guān)，但并不是時(shí)間越長(zhǎng)越好，因?yàn)槲⑸锇l(fā)酵會(huì)利用部分飼料，消耗能量，因此還需考慮成本和發(fā)酵周期等問(wèn)題， 這也是將來(lái)需深入研究的內(nèi)容。