■鐘曉霞 劉志云 周曉容 黃金秀

（重慶市畜牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)部養(yǎng)豬科學(xué)重點實驗室，重慶402460）

油菜籽作為我國的主要油料作物，2012～2015年間種植面積均達(dá)到750多萬公頃，產(chǎn)量達(dá)到1 400多萬噸，菜粕是油菜籽加工后殘留物，產(chǎn)量維持在每年800多萬噸[1]。菜粕中粗蛋白含量為35%～42%，粗纖維含量為12%～13%，碳水化合物含量為20%～25%，屬低能量的蛋白飼料，氨基酸組成平衡，賴氨酸和含硫氨酸含量高，同時富含鐵、錳、鋅和硒等微量元素[2]，可作為一種優(yōu)質(zhì)的蛋白飼料加以利用，改善我國蛋白飼料短缺的現(xiàn)狀。但菜粕中含有硫苷、異硫氰酸酯、噁唑烷硫酮、單寧和植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子，嚴(yán)重制約了其在畜牧養(yǎng)殖中的應(yīng)用，如何有效降低或去除菜粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，一直是菜粕利用面臨的主要問題。微生物發(fā)酵脫毒法是利用微生物對菜粕進(jìn)行脫毒，不僅具有脫毒效果明顯、條件溫和、工藝過程簡單、干物質(zhì)損失小等優(yōu)點[3]，還產(chǎn)生多種有益畜禽動物生長的因子，是一種安全高效的菜粕脫毒方式。微生物發(fā)酵脫毒后菜粕抗?fàn)I養(yǎng)因子降解，營養(yǎng)成分發(fā)生變化，飼用價值提高，在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中表現(xiàn)出比未發(fā)酵菜粕更好的營養(yǎng)價值，進(jìn)而得到廣泛應(yīng)用。

1 菜粕概述

1.1 菜粕的營養(yǎng)物質(zhì)

菜粕是油菜籽經(jīng)各種物理工藝的壓榨和浸出等工序，制取分離出油脂后的殘留物。菜粕的營養(yǎng)物質(zhì)根據(jù)油菜籽實類別、油菜產(chǎn)地、油菜籽所含外殼質(zhì)量和壓榨方式不同而存在差異。Zhang等[4]從我國湖北、內(nèi)蒙古和湖南等8個主要油菜產(chǎn)區(qū)隨機(jī)各采集1種菜粕樣品，通過分析表明，各地菜粕的營養(yǎng)成分存在差異，其中粗蛋白、粗脂肪、粗纖維含量的最大值和最小值差值分別為6.71%、3.11%和5.92%，菜粕平均粗蛋白含量為41.73%、油脂為1.67%、粗纖維13.42%、灰分9.23%、鈣0.69%和磷0.88%，這些差異與各地菜粕品種及加工工藝等因素有關(guān)，特別是油脂的含量與油菜籽的加工工藝密切相關(guān)。Liu等[5]通過對超過200個菜籽餅（粕）樣品的分析發(fā)現(xiàn)，螺旋壓榨法的油脂含量達(dá)到106 g/kg，而預(yù)榨浸出法的油脂含量達(dá)到19 g/kg。雖然菜粕的營養(yǎng)物質(zhì)根據(jù)產(chǎn)地、品種、壓榨工藝等不同而存在差異，但菜粕中粗蛋白含量卻始終在35%以上，甚至高達(dá)45%，并且菜粕氨基酸組成全面平衡，幾乎不存在限制性氨基酸[6]，因此菜粕是一種重要的蛋白原料。

1.2 菜粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子

硫甙又稱硫代葡萄糖苷，是十字花科植物次生代謝物之一[7]，是菜粕中的主要抗?fàn)I養(yǎng)因子之一，在普通菜粕中的含量超過103 μmol/g，加拿大培育的雙低菜籽的早期品種中的含量也達(dá)到30 μmol/g[8]。硫苷不僅本身具有一定毒性，其主要分解產(chǎn)物異硫氰酸酯(ITC)、噁唑烷硫酮(OZT)、硫氰酸酯(TC)和腈類(RCN)等化合物也對畜禽有嚴(yán)重危害[9]。ITC對動物黏膜有強(qiáng)烈的刺激作用，且具有揮發(fā)性，長期或大量食用易引起腹瀉，肺和腎臟組織損傷；OZT、ITC、TC都能抑制甲狀腺中碘的有機(jī)化過程，致使動物的甲狀腺腫大，進(jìn)而降低動物的生長率；RCN的毒性最強(qiáng)，通常是OZT的5～10倍，嚴(yán)重時可引起肝出血和肝壞死。植酸在菜粕中的含量為3%～7%，與磷結(jié)合形成不易消化吸收的植酸磷；與Fe2+、Zn2+和Ca2+等金屬離子結(jié)合形成絡(luò)合物，影響礦物質(zhì)元素的吸收；與一些蛋白質(zhì)形成難溶混合物，降低畜禽的消化吸收率。單寧主要存在于菜籽皮殼中，含量為0.6%～3.0%，具苦澀味，降低動物采食量，不僅直接對采食動物產(chǎn)生毒害作用，還與蛋白質(zhì)、金屬離子、酶類、糖類、維生素B12等結(jié)合降低飼料利用率。

1.3 常用的菜粕脫毒法

常用去除菜粕抗?fàn)I養(yǎng)因子的方法，包括物理脫毒法、化學(xué)脫毒法、酶催化水解法和微生物發(fā)酵法等。物理脫毒法是通過加熱、加壓以及紅外線加熱等處理使菜粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子失活，可分為蒸汽汽提法、壓熱處理法、蒸煮加熱烘烤和熱風(fēng)噴射鈍化法等[10]。化學(xué)脫毒法是針對某一種有毒成分的某一特性加入相應(yīng)的化學(xué)試劑，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的脫毒方法，包括堿處理、醇浸提、鹽催化處理和雙相萃取等手段[11]。這些方法雖有一些效果，但卻存在脫毒效果不均，脫毒后菜粕營養(yǎng)物質(zhì)損失較大，脫毒劑殘留，適口性較差；脫毒所用設(shè)備操作相對復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，脫毒后的廢液易造成水體環(huán)境污染等問題。酶催化水解法主要是利用外加芥子酶及酶的激活劑使硫苷加速分解，然后通過汽提或溶劑浸出等達(dá)到脫毒的目的[12]，該法不僅不能脫除植酸和多酚類化合物，還存在芥子酶來源困難，脫除硫苷及其降解產(chǎn)物的過程復(fù)雜，成本高，不能大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等問題。微生物發(fā)酵法是利用微生物直接分解毒物，與其他方法相比，該法具有條件溫和，工藝過程簡單，干物質(zhì)損失小，便于推廣應(yīng)用等優(yōu)點。

2 微生物發(fā)酵菜粕

微生物發(fā)酵菜粕，是利用微生物環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、數(shù)量多、生長繁殖快、代謝能力迅速、酶系豐富等特點，進(jìn)行發(fā)酵分解菜粕中的抗?fàn)I養(yǎng)成分和毒性成分而脫毒[13]，同時軟化和降解粗纖維、粗脂肪，水解大分子蛋白，生成大量活性益生菌、小分子蛋白、生物活性肽、生化酶、促生長因子等營養(yǎng)與激素物質(zhì)，對于降解菜粕抗?fàn)I養(yǎng)因子和改善菜粕營養(yǎng)價值均有突出表現(xiàn)。目前在菜粕發(fā)酵中使用較為廣泛的菌株主要有芽孢桿菌、乳桿菌、乳球菌和酵母菌等細(xì)菌以及黑曲霉、白地霉等霉菌[14]，這些菌株分泌各種各樣的酶對菜粕產(chǎn)生作用。枯草芽孢桿菌分泌蛋白酶[15]、植酸酶以及降解菜粕中硫苷、異硫氰酸酯和噁唑烷硫酮等抗?fàn)I養(yǎng)因子的多種酶系[16-17]；乳酸菌不僅分泌各種蛋白酶，分解抗?fàn)I養(yǎng)因子的酶系，還產(chǎn)生乳酸等副產(chǎn)物；曲霉能分泌半纖維素酶、水解酶、果膠酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、鞣酸酶等多種作用于營養(yǎng)物質(zhì)的酶和一系列分解抗?fàn)I養(yǎng)因子的酶[18-19]。分解抗?fàn)I養(yǎng)因子的酶系可降解和分解抗?fàn)I養(yǎng)因子，將其轉(zhuǎn)化為其他無害物質(zhì)，大大降低了菜粕對畜禽的毒害；蛋白酶可作用于蛋白質(zhì)分解為蛋白胨、多肽和游離氨基酸等，改善菜粕的營養(yǎng)價值；細(xì)菌利用菜粕生長繁殖的過程中，產(chǎn)生乳酸，某些芳香性物質(zhì)等副產(chǎn)物，利于發(fā)酵物的儲存，改善飼料適口性。

2.1 微生物發(fā)酵菜粕對抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響

經(jīng)過微生物發(fā)酵后，菜粕中的主要抗?fàn)I養(yǎng)因子硫苷及其主要降解物ITC和OZT都達(dá)到一定程度的降解，甚至達(dá)到完全降解；邱良偉等[20]利用植物乳酸菌和黑曲霉發(fā)酵菜粕，發(fā)酵后ITC、OZT和硫苷分別降低64.0%、81.82%和75.16%；朱少華等[21]用釀酒酵母、枯草芽孢桿菌和乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵菜粕中硫甙、ITC、OZT分別降解了48.19%、26.92%、92.86%。單寧和植酸在經(jīng)過微生物發(fā)酵后也有不同程度的降解；Hu等[22]利用枯草芽孢桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母和糞腸球菌對菜粕進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵后的菜粕中單寧和植酸分別降低了36.36%和19.13%；王曉東[23]從土壤中篩選出一株黑曲霉對菜粕進(jìn)行發(fā)酵，植酸的含量由2.81%下降至0.63%，單寧含量由1.32%下降至0.28%。微生物發(fā)酵除對抗?fàn)I養(yǎng)因子起到了降解消除作用外，還對動物難于消化吸收的纖維起到了軟化降解的作用，引起菜粕的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；Shi等[24]利用黑曲霉對菜粕進(jìn)行發(fā)酵，中性洗滌纖維降低了9.12%，并在后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)菜粕的形態(tài)結(jié)構(gòu)由規(guī)則、光滑變得疏松、粗糙和不規(guī)則，菜粕網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的淀粉顆粒發(fā)酵后也消失[25]；付敏等[26]采用枯草芽孢桿菌、黑曲霉、白地霉3個菌種對菜籽餅進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，CF、NDF、ADF、ADL分別下降了12.75%、7.20%、11.42%、10.46%，同時菜粕的形態(tài)結(jié)構(gòu)由光滑變得疏松多孔，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)消失。

2.2 微生物發(fā)酵對菜粕飼用價值的改良

微生物在菜粕中生長繁殖過程中，合成各種水解酶對菜粕產(chǎn)生降解作用，還在自身體內(nèi)合成各種自身生長所必需的物質(zhì)，這些都對菜粕的營養(yǎng)成分產(chǎn)生影響。Shi等[25]利用黑曲酶發(fā)酵菜粕，利用二維電泳分離，質(zhì)譜鑒定出葡萄糖淀粉酶、酸性蛋白酶、β-葡聚糖酶、阿拉伯呋喃糖苷酶、木聚糖酶、植酸酶和一些抗氧化劑相關(guān)的酶。Hu等[22]利用枯草芽孢桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母和糞腸球菌對菜粕進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵后菜粕的蛋白酶活性和淀粉酶活性分別達(dá)到208.70 U/g和227.85 U/g。在這些酶的作用下，菜籽粕蛋白發(fā)生水解，通過SDSPAGE電泳技術(shù)；付敏等[26]發(fā)現(xiàn)，菜籽餅發(fā)酵后，大分子蛋白質(zhì)(＞20 ku)減少，分子質(zhì)量主要在60 ku以內(nèi)變?yōu)橹饕性?.8 ku左右，并且小肽含量提高了385.19%，游離氨基酸含量提高了300.00%；Shi等[24]利用黑曲霉對菜粕進(jìn)行發(fā)酵，酸溶蛋白、粗蛋白和乙醚提取物含量分別增加了103.71%、23.02%和23.54%；Hu等[22]利用枯草芽孢桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母和糞腸球菌對菜粕進(jìn)行發(fā)酵，粗蛋白、粗脂肪、真蛋白、水溶性蛋白和小肽分別提高了5.98%、95.30%、10.59%、102.32%和88.76%。除了氨基酸、小肽、水溶性蛋白和酸溶蛋白等小分子蛋白的含量顯著升高外，其他的營養(yǎng)物質(zhì)，如粗脂肪、總酸等也發(fā)生變化；朱少華等[21]先用釀酒酵母、枯草芽孢桿菌進(jìn)行有氧發(fā)酵的基礎(chǔ)上用乳酸菌進(jìn)行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵菜粕中總酸提高了255.28%；Xu等[27]利用乳酸菌和枯草芽孢桿菌對菜粕進(jìn)行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵后菜粕粗脂肪增加1.4%。

3 發(fā)酵菜粕在畜禽上的應(yīng)用

通過微生物發(fā)酵，菜粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子被降解，營養(yǎng)成分得到優(yōu)化，在畜禽養(yǎng)殖中具有較好的應(yīng)用效果。研究表明發(fā)酵菜粕按一定比例替代豆粕添加到畜禽飼料中，畜禽動物的生長性能，如平均日增重、平均日采食量和飼料轉(zhuǎn)化率，機(jī)體抗氧化功能和免疫功能均優(yōu)于未發(fā)酵的菜粕，并表現(xiàn)出與豆粕日糧相當(dāng)或更好的營養(yǎng)價值。發(fā)酵菜粕主要應(yīng)用于肉雞和豬。

3.1 肉雞上的應(yīng)用

發(fā)酵菜粕在家禽上的應(yīng)用主要是在肉雞上，肉雞的生長性能、免疫性能、腸道消化酶活性和腸道形態(tài)以及肌肉品質(zhì)均受到影響。肉雞的體增重、平均日采食量和飼料轉(zhuǎn)化率較未發(fā)酵菜粕顯著升高，與較常用的玉米-豆粕型日糧相當(dāng)或者有所增加；胡永娜等[28]將固態(tài)發(fā)酵菜粕等氮替代玉米-豆粕型日糧中25%的豆粕，發(fā)酵菜粕組較菜粕組顯著提高肉仔雞全期的平均日增重，并且發(fā)酵菜粕組肉仔雞平均日增重比豆粕對照組稍高，同時對腸道消化酶活性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在21、42日齡測定肉雞的十二指腸、空腸、回腸和盲腸的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性與菜粕對照組和豆粕對照組比較均顯著提高。飼喂發(fā)酵菜粕不僅使肉雞腸道消化酶活性提高，還對肉雞的腸道腸壁厚度、絨毛高度和隱窩深度比等腸道形態(tài)產(chǎn)生影響。Xu等[27]將發(fā)酵菜粕替代日糧中10%的豆粕飼喂肉雞，肉雞的十二指腸和空腸黏膜的絨毛高度、空腸的絨毛高度與隱窩深度比均顯著高于未添加組。

另一方面，飼喂發(fā)酵菜粕肉雞的免疫性能較飼喂未發(fā)酵菜粕的肉雞性能要好。Hu等[22]將發(fā)酵菜粕等量代替部分豆粕添加到雞的日糧中，在0～3周添加9.41%，4～6周添加8.41%，結(jié)果顯示飼喂發(fā)酵菜粕的雞群的血清抗氧化功能指標(biāo)總抗氧化能力和總超氧化物歧化酶在整個飼喂周期比飼喂未發(fā)酵菜粕的肉雞高，總蛋白、白蛋白和葡萄糖水平均高于飼喂未發(fā)酵菜粕的雞群；Xu等[27]將發(fā)酵菜籽粕替代日糧中5%、10%和15%的豆粕，替代10%和15%的肉雞血清尿素氮顯著低于替代0%和5%，IgG顯著高于替代0%和5%，在飼喂前期1～21 d，替代10%和15%的IgM顯著高于0%與5%。發(fā)酵菜粕對肉雞生長性能和免疫性能的積極影響，也對肉雞的抗病能力產(chǎn)生影響，Amin Ashayerizadeh等[29]將發(fā)酵菜粕替代50%和100%玉米-豆粕型日糧中的豆粕，用鼠傷寒沙門氏菌攻毒飼喂240日齡的雄性肉雞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)飼喂發(fā)酵菜粕的肉雞回腸和盲腸切片的乳酸菌數(shù)量明顯增加，鼠傷寒沙門氏菌定植率降低，嗜中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比例顯著低于飼喂未發(fā)酵菜粕或陽性對照的雛雞。

飼喂發(fā)酵菜粕的肉雞生長性能和免疫性能均得到提高，肉雞的肌肉品質(zhì)也發(fā)生變化，陳昭琪等[30]將發(fā)酵菜粕等量替代不超過15%玉米-豆粕型日糧中的豆粕，肉雞的胸肌亮度（L?）值極顯著提高（P＜0.01），紅度（a?）、黃度（b?）值則極顯著降低；胸肌的滴水損失、剪切力極顯著低于對照組（P＜0.01）；胸肌的肌苷酸含量較對照組提高2.55%。

發(fā)酵菜粕在肉雞中應(yīng)用，等量替代玉米-豆粕型日糧中的豆粕不超過10%～15%對肉雞的生長不產(chǎn)生影響，并且飼喂發(fā)酵菜粕的肉雞免疫性能增強(qiáng)，腸道消化吸收能力提高，肌肉品質(zhì)得到改善。

3.2 豬上的應(yīng)用

發(fā)酵菜粕在豬上的應(yīng)用，多集中在生長育肥階段，替代部分玉米-豆粕型日糧中的豆粕，飼喂發(fā)酵菜粕對豬的生長性能、各營養(yǎng)物質(zhì)的代謝、抗氧化性能和免疫性能等多個方面均有影響。

飼喂發(fā)酵菜粕的豬的平均日采食量、平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率較飼喂未發(fā)酵菜粕的豬顯著提高，羅振福[31]研究發(fā)酵菜粕在生長豬上的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵菜粕等氮替代玉米-豆粕型日糧中25%以下的豆粕，各試驗組生長豬的日采食量與兩對照組相比差異不顯著，豬日增重較豆粕組提高13 g/d，料肉比亦顯著降低到3.96。飼喂發(fā)酵菜粕生長豬的生長性能的變化，可能與發(fā)酵菜粕中營養(yǎng)物質(zhì)的消化率和代謝率的提高相關(guān)，Shi等[32]研究黑曲霉發(fā)酵菜粕在生長豬上的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵菜粕總磷的全腸道消化率（ATTD）和標(biāo)準(zhǔn)全腸道消化率（STTD）分別為72.10%和77.31%，顯著高于未發(fā)酵菜粕的34.79%和41.34%，發(fā)酵菜粕的消化能（DE）和代謝能（ME）分別為12.08 MJ/kg和11.09 MJ/kg，分別顯著高于未發(fā)酵菜粕11.28 MJ/kg和9.74 MJ/kg。Shi等[33]將發(fā)酵菜粕等量替代玉米-豆粕型日糧對照組中10%的豆粕飼喂生長豬，在飼喂的42 d里，生長豬的DM和CP的消化率、Ca和P消化率系數(shù)、血清總磷含量、AST和UN水平顯著高于飼喂未發(fā)酵菜粕的生長豬。

另一方面，飼喂發(fā)酵菜籽粕的豬的血清的抗氧化指標(biāo)、免疫指標(biāo)均優(yōu)于未發(fā)酵菜籽粕。鄧卉等[34]將發(fā)酵菜粕等氮替代玉米-豆粕型日糧中2.5%、5%和7.5%的豆粕飼喂生長豬，結(jié)果顯示等氮替代7.5%的血清超氧化物歧化酶(SOD)活性和總抗氧化能力(TAOC)含量顯著高于對照組，丙二醛(MDA)含量顯著低于對照組，血清免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)和白細(xì)胞介素2(IL-2)含量顯著高于對照組。

發(fā)酵菜粕應(yīng)用于生長豬上，在不超過10%的替代量下，對于生長豬產(chǎn)生積極影響，豬的生長性能、各營養(yǎng)物質(zhì)的代謝、抗氧化性能和免疫性能均得到提高。

3.3 其他動物上的應(yīng)用

發(fā)酵菜粕除在肉雞和豬上應(yīng)用廣泛以外，在其他畜禽和水產(chǎn)動物上也有所應(yīng)用。許甲平等[35]研究了固態(tài)發(fā)酵菜粕替代日糧中豆粕飼喂肉鴨對生長性能和腸道微生物的影響，結(jié)果顯示，等氮替代日糧中10.5%豆粕的1/3，在飼喂后期（30～45日齡）日采食量與對照組相比顯著增加，芽孢桿菌數(shù)與對照組相比顯著提高。田剛等[36]比較研究了固態(tài)發(fā)酵菜粕和菜粕對生長肉兔的營養(yǎng)價值，結(jié)果顯示，發(fā)酵菜粕的消化能值顯著提高了34.3%；總能、粗蛋白質(zhì)、ADF、NDF、鈣和總磷全腸表觀消化率均有所提高；各氨基酸全腸表觀消化率也有不同程度提高。郭春華等[37]利用黑曲霉和米曲霉發(fā)酵的復(fù)合粕(菜粕、豆粕和棉粕)配合日糧飼喂泌乳中后期奶牛，結(jié)果表明，發(fā)酵復(fù)合粕組較對照組平均多產(chǎn)奶1.08 kg/(頭·d)，對于奶?？共∧芰Α⒎乐稳榉垦拙幸欢ㄐЧ?，牛奶的品質(zhì)也得到提高?？惖萚38]在異育銀鯽飼料中用3%氨基酸粉、6%發(fā)酵棉粕和6%發(fā)酵菜粕分別等量替代魚粉、棉粕和菜粕，能顯著提高異育銀鯽的生長性能以及氨基酸的利用率。

4 小結(jié)

利用微生物對菜粕進(jìn)行發(fā)酵脫毒，可有效降解和消除菜粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，將動物難于消化的大分子蛋白降解成易于動物消化的游離氨基酸、小肽、酸溶蛋白等小分子蛋白；部分替代豆粕，可提高畜禽動物的生長性能、機(jī)體抗氧化功能和免疫功能。發(fā)酵菜粕可作為優(yōu)質(zhì)的蛋白飼料加以利用，有效緩解我國蛋白飼料缺乏的現(xiàn)狀。但仍存在諸多問題，菜粕在微生物的作用下，抗?fàn)I養(yǎng)因子只部分降解，并未達(dá)到完全降解，仍需要對發(fā)酵的菌種和發(fā)酵工藝進(jìn)行改進(jìn)；發(fā)酵后菜粕主要在豬和肉雞上有所應(yīng)用，在其他畜禽上的應(yīng)用報告較少，發(fā)酵菜籽粕對其他畜禽的飼用價值，仍需要更多的研究；此外，發(fā)酵菜粕在畜禽上的應(yīng)用都只是少量部分的替代日糧中的豆粕，還不能達(dá)到完全替代，發(fā)酵菜粕對于動物的作用仍然有許多不明之處，需要進(jìn)一步的研究。