張 弦 潘岳龍 章亭洲 瞿明仁*

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，江西省動物營養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/飼料工程研究中心，南昌 330045；2.浙江科峰生物技術(shù)有限公司，海寧 314423)

豆粕具有蛋白質(zhì)含量高、氨基酸較為平衡、動物消化利用率高等優(yōu)勢，且質(zhì)量穩(wěn)定、供應(yīng)量大，是我國最主要的植物性蛋白質(zhì)飼料原料。然而豆粕中存在大量的抗?fàn)I養(yǎng)因子，可以引發(fā)幼齡動物的各種過敏性反應(yīng)，嚴(yán)重影響?zhàn)B殖生產(chǎn)效益。通過微生物發(fā)酵可以有效降解豆粕中的主要抗?fàn)I養(yǎng)因子，在改善飼料適口性的同時(shí)，增加大量有益菌代謝產(chǎn)物和菌體蛋白，對促進(jìn)動物的健康具有重要意義。目前，發(fā)酵豆粕在飼料養(yǎng)殖行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，但是發(fā)酵豆粕在發(fā)酵菌種和工藝等方面存在較大的不同，產(chǎn)品質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也存在一些差異。本文介紹了豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的組成及檢測方法，并從發(fā)酵菌種、降解酶、發(fā)酵工藝、產(chǎn)品質(zhì)量評估和養(yǎng)殖效果等角度分析發(fā)酵豆粕的飼用價(jià)值，并對其在不同動物生產(chǎn)上應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期為發(fā)酵豆粕的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用提供參考。

1 豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的組成及檢測方法

豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子主要包括抗原蛋白、胰蛋白酶抑制劑(trypsin inhibitors，TI)、脲酶、大豆凝集素、棉子糖(三糖)、水蘇糖(四糖)等，嚴(yán)重影響到其在飼糧中的應(yīng)用效果和范圍。抗原蛋白主要包括大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白，它們都為熱穩(wěn)定性抗?fàn)I養(yǎng)因子，通過引起致敏反應(yīng)損傷幼齡動物腸道結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致腹瀉以及消化率和生長性能下降[1]。常規(guī)測定大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白含量采取十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)法。王寅等[2]經(jīng)過試驗(yàn)對比發(fā)現(xiàn)，選用0.6%氫氧化鉀(KOH)溶液處理樣品，可有效提取發(fā)酵豆粕中的蛋白質(zhì)，電泳后使用Celanalyzer軟件可有效分析發(fā)酵豆粕中抗原蛋白的降解情況。TI在豆粕中的含量約為2%，受熱不穩(wěn)定，能阻礙腸道內(nèi)蛋白水解酶發(fā)揮作用，降低蛋白質(zhì)消化率；同時(shí)刺激胰腺分泌過多胰腺酶，引起內(nèi)源性蛋白質(zhì)損失，導(dǎo)致機(jī)體消化代謝紊亂[3]。目前采用苯甲酰-L-精氨酸-對硝基苯胺(L-BAPA)法檢測TI[4]，操作較為繁瑣。脲酶本身并無毒性，受熱易降解，但在一定溫度和pH條件下，脲酶可將含氮化合物分解成氨。脲酶和TI在加熱時(shí)有相近的變性速率，同時(shí)脲酶對熱的抵抗力比TI弱，又易于測定，所以常用脲酶活性指標(biāo)來判斷豆粕加熱的程度和估計(jì)TI是否被破壞。但楊玉娟等[5]研究認(rèn)為發(fā)酵豆粕中脲酶基本全部降解，不能準(zhǔn)確反應(yīng)TI鈍化情況。Liu等[6]發(fā)現(xiàn)脲酶與TI的降解速度的相關(guān)性取決于4個(gè)因素，包括樣品基質(zhì)、有無浸泡、加熱方式和時(shí)間，脲酶活性在較短加熱時(shí)間內(nèi)可降為0，而TI在較長加熱時(shí)間內(nèi)保持余量。大豆凝集素主要通過與腸道特異性糖基受體(N-乙?；肴樘前?、D-半乳糖)結(jié)合，破壞小腸正常結(jié)構(gòu)和功能，促進(jìn)腸道和胰腺代謝性增生，造成內(nèi)源性氮排出增加，抑制動物生長[7]。大豆凝集素對熱不穩(wěn)定，目前主要采取酶聯(lián)免疫吸附法對其進(jìn)行測定[8]。棉籽糖、水蘇糖為低聚不良寡糖，對熱穩(wěn)定，分別占大豆可溶性糖類的5.2%～15.8%和12.1%～35.2%，能夠引起動物尤其是幼齡動物的脹氣、腹瀉、腹痛等癥狀，主要采用薄層層析進(jìn)行定性分析，采用高效液相色譜法(HPLC)法對其進(jìn)行定量分析[9]。

2 發(fā)酵菌種和酶

發(fā)酵豆粕所用的菌株主要包括酵母菌類、乳酸菌類、芽孢桿菌類和曲霉類。酵母菌類有釀酒酵母和產(chǎn)朊假絲酵母，以有氧發(fā)酵為主，發(fā)酵產(chǎn)品中菌體蛋白含量高，香味濃郁，然而酸溶蛋白含量相對較低。乳酸菌類以厭氧發(fā)酵為主，產(chǎn)酸量高，香味濃郁，可抑制有害菌的生長。芽孢桿菌類包括枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌等，以有氧發(fā)酵為主，發(fā)酵產(chǎn)生大量高活性蛋白酶、碳水化合物酶等，且耐高溫，成品中活菌含量高，酸溶蛋白含量高。曲霉類包括黑曲霉和米曲霉，以有氧發(fā)酵為主，具有生長速度快、產(chǎn)酶量大等特點(diǎn)，能有效降解豆粕中的多糖和抗原蛋白，并轉(zhuǎn)化為易于消化的低分子糖、小肽和氨基酸，且在提高蛋白質(zhì)上具有明顯的優(yōu)勢[10]。絲狀真菌固態(tài)發(fā)酵過程中，菌絲既在顆粒表面生長，也能伸入基質(zhì)內(nèi)生長，對豆粕顆粒實(shí)現(xiàn)物理性的裂解，并形成真菌和基質(zhì)混合顆粒和團(tuán)塊。掃描電鏡顯示，經(jīng)過芽孢桿菌發(fā)酵后，豆粕表現(xiàn)出更小的團(tuán)聚體，結(jié)構(gòu)也更為松散，β-片狀結(jié)構(gòu)含量降低了43.2%，無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)含量增加了59.9%，體外消化率也顯著提高[11]。

一項(xiàng)涉及米曲霉和枯草芽孢桿菌的豆粕發(fā)酵研究顯示，由于微生物的生長，發(fā)酵豆粕中的蛋白質(zhì)含量分別提高了0.34%和8.37%，可溶性蛋白含量分別增加了19.40%和63.11%，枯草芽孢桿菌在發(fā)酵條件下對蛋白質(zhì)的水解能力更強(qiáng)；真菌發(fā)酵降解了81.33%的TI，枯草芽孢桿菌降解了95.33%的TI[10]。Mukherjee等[12]從抗原蛋白降解力、小肽含量、氨基酸組成等多個(gè)角度對酵母菌、細(xì)菌和霉菌發(fā)酵豆粕的特點(diǎn)進(jìn)行了綜合比較，認(rèn)為應(yīng)從營養(yǎng)價(jià)值的角度去選擇具體的發(fā)酵微生物。在菌株篩選上，目前主要側(cè)重于產(chǎn)酶活性或者分泌抗菌類成分高的菌種。Li等[13]從奶牛瘤胃中篩選出1株能夠高效降解豆粕中抗原蛋白的解淀粉芽孢桿菌，經(jīng)發(fā)酵處理可有效提高豆粕中的粗蛋白質(zhì)、小肽和游離氨基酸含量，并通過急性口服毒性試驗(yàn)驗(yàn)證了其安全性。Zhang等[14]分離獲得的枯草芽孢桿菌MA139能分泌殺滅大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌的抗菌肽，但對自身、酵母菌和乳酸菌的生長代謝基本無影響。隨著分析技術(shù)的快速發(fā)展，通過液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)非靶標(biāo)代謝組學(xué)技術(shù)分析差異代謝組學(xué)、發(fā)酵菌種全基因組測序和功能分析等已經(jīng)廣泛應(yīng)用于微生物發(fā)酵領(lǐng)域，將來也必然是發(fā)酵菌株篩選、發(fā)酵工藝優(yōu)化研究和應(yīng)用的發(fā)展方向。復(fù)合菌發(fā)酵豆粕的非靶標(biāo)代謝組學(xué)研究表明，發(fā)酵過程有效提高了黃豆苷元、α-乳糖等有益成分含量，顯著提高了亞油酸代謝、苯丙氨酸代謝、組氨酸和嘌呤衍生生物堿的合成等代謝通路的相對豐度[15]。

混合菌種發(fā)酵具有提高粗蛋白質(zhì)含量、彌補(bǔ)單一菌種發(fā)酵不足、降低抗?fàn)I養(yǎng)因子水平等眾多特點(diǎn)，因此在發(fā)酵豆粕領(lǐng)域混合菌種發(fā)酵較單一菌種發(fā)酵更為常見。乳酸菌與酵母菌之間存在營養(yǎng)互助機(jī)制，酵母在發(fā)酵過程中為乳酸菌提供營養(yǎng)因子，如丙酮酸鹽、維生素及氨基酸等，乳酸菌把乳糖降解成半乳糖，為酵母菌提供碳源[16]。在富氮環(huán)境中，釀酒酵母通過分泌大量的活性代謝產(chǎn)物(包括氨基酸等)促進(jìn)植物乳桿菌和乳酸球菌的生長，并形成共生關(guān)系[17]。Yang等[18]選用乳酸干酪菌、酵母和枯草芽孢桿菌對豆粕進(jìn)行協(xié)同發(fā)酵，大豆蛋白被降解成低分子多肽，大豆球蛋白的致敏結(jié)構(gòu)被破壞，致敏性顯著降低，總蛋白和氨基酸含量增加。然而，菌種的隨機(jī)組合并不一定都能達(dá)到有效的協(xié)同作用。王梅等[19]選用乳酸菌、芽孢桿菌和中性蛋白酶發(fā)酵的豆粕出現(xiàn)微臭味和結(jié)塊的現(xiàn)象，且檢測發(fā)現(xiàn)芽孢桿菌并未有效生長。從工業(yè)生產(chǎn)角度思考，混合菌種發(fā)酵比單一菌種發(fā)酵培養(yǎng)條件簡單，操作方便，且可以利用不同菌種的協(xié)同效應(yīng)擴(kuò)大發(fā)酵目標(biāo)產(chǎn)物，提高轉(zhuǎn)化效率?；旌暇N發(fā)酵過程中的產(chǎn)物更為多樣，然而不同菌種的添加量和添加階段對最終的產(chǎn)物含量和微生物數(shù)量均有影響，同時(shí)，需氧菌和厭氧菌的協(xié)同發(fā)酵也存在供氧的矛盾，如何做到在工業(yè)化生產(chǎn)條件下多菌種充分發(fā)酵，并體現(xiàn)各菌種優(yōu)勢，仍值得更為深入的研究和實(shí)踐。

抗?fàn)I養(yǎng)因子除了通過微生物發(fā)酵法消除外，還可通過酶解的方式進(jìn)行降解，在實(shí)際生產(chǎn)中常應(yīng)用菌酶協(xié)同發(fā)酵。豆粕發(fā)酵過程中常添加使用的酶包括酸性蛋白酶、中性蛋白酶、非淀粉多糖(NSP)酶、α-半乳糖苷酶等，添加酶的種類與發(fā)酵工藝和發(fā)酵菌種相關(guān)。蛋白酶制劑根據(jù)其最適pH分為酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶。豆粕發(fā)酵過程中pH由中性向酸性轉(zhuǎn)變，因此一般選用酸性蛋白酶和中性蛋白酶進(jìn)行酶解，尤其是采用乳酸菌發(fā)酵時(shí)，pH下降快，酸性蛋白酶更為適宜。同時(shí)，蛋白酶的使用可以顯著提高發(fā)酵豆粕中小肽含量。NSP包括纖維素、半纖維素、果膠和抗性淀粉，其中半纖維素又包括阿拉伯木聚糖酶、β-葡聚糖和甘露聚糖等。NSP是植物細(xì)胞壁的組成成分，不能被單胃動物自身分泌的消化酶水解，NSP酶可以將大分子NSP降解成質(zhì)量較小的多糖片段，便于微生物發(fā)酵供能，同時(shí)也能使細(xì)胞壁中的蛋白質(zhì)釋放出來，以利于后期的降解作用。α-半乳糖苷酶是一種外切糖苷酶，能專一地催化多糖、糖脂和糖蛋白中糖鏈末端的α-半乳糖苷鍵，可將棉籽糖、水蘇糖等低聚糖水解為蔗糖和半乳糖，為發(fā)酵菌直接提供能量來源。呂剛[20]研究了豆粕的酶解效果，中性蛋白酶和酸性蛋白酶聯(lián)合使用可有效降解豆粕中的抗原蛋白，溫度50 ℃，反應(yīng)6.0～10.5 h，添加水平為200～1 100 U/g和100 U/g。Caine等[21]研究認(rèn)為，在溫度50 ℃、pH 4.5條件下添加1.0 mg/g的蛋白酶16 h可以提高豆粕中營養(yǎng)物質(zhì)含量，有效降解豆粕中TI，提高豬飼糧中豆粕蛋白質(zhì)的消化利用率。單獨(dú)選用商品化酶制劑在反應(yīng)池中對豆粕進(jìn)行酶解，所生產(chǎn)的酶解豆粕在質(zhì)量管理及生產(chǎn)工藝上更易控制，由于不涉及菌種的培養(yǎng)，成本較低，重量損失少。但是，直接酶解法缺少益生菌的發(fā)酵過程，因而也缺少菌體蛋白和代謝產(chǎn)物。

實(shí)際生產(chǎn)中，菌酶協(xié)同發(fā)酵的應(yīng)用也很常見。Wang等[22]認(rèn)為適宜的培養(yǎng)溫度、較高的初始含水率以及添加蛋白酶是獲得高質(zhì)量發(fā)酵豆粕的關(guān)鍵。常磊等[23]研究發(fā)現(xiàn)，以酸溶蛋白含量為評價(jià)指標(biāo)，酶菌協(xié)同發(fā)酵效果優(yōu)于單酶和單菌的單獨(dú)發(fā)酵效果，豆粕中的大分子蛋白質(zhì)被降解為分子量20 ku或以下的小分子物質(zhì)。張忠鑫等[24]選用0.2%酸性蛋白酶、0.2%中性蛋白酶、乳酸菌和枯草芽孢桿菌混合發(fā)酵豆粕48 h，大豆球蛋白降解率高達(dá)89.7%，水蘇糖、棉籽糖降解率接近100%。Su等[25]研究發(fā)現(xiàn)，外源蛋白酶與益生菌配合使用，可進(jìn)一步提高發(fā)酵豆粕中的活菌數(shù)、大豆蛋白降解率和乳酸含量。

3 發(fā)酵工藝

發(fā)酵豆粕一般采取的是一次發(fā)酵(有氧或厭氧)或二次發(fā)酵(有氧+厭氧)2種模式，其中有氧發(fā)酵主要是促進(jìn)酵母菌、枯草芽孢桿菌和霉菌的生長，而厭氧發(fā)酵主要是促進(jìn)乳酸菌的快速增殖發(fā)酵產(chǎn)酸，抑制雜菌的生長。固態(tài)發(fā)酵設(shè)備主要包括發(fā)酵池、發(fā)酵箱、鏈帶式自動發(fā)酵機(jī)等。發(fā)酵池和發(fā)酵箱主要的發(fā)酵工藝為厭氧發(fā)酵，盡管一些廠家也有翻動裝置，但是不能完全滿足芽孢桿菌等好氧菌的發(fā)酵要求。目前最先進(jìn)的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器是鏈帶式自動發(fā)酵床，可滿足好養(yǎng)與厭氧發(fā)酵的需求，而且完全實(shí)現(xiàn)了自動上料，自動下料，自動翻料。

發(fā)酵初始水分含量應(yīng)當(dāng)根據(jù)菌種和工藝的不同以及發(fā)酵環(huán)境溫濕度等因素進(jìn)行調(diào)整。發(fā)酵初始水分含量過高，孔隙中充滿游離水，空氣被排除，會造成厭氧環(huán)境不利于酵母和芽孢桿菌的生長。增加發(fā)酵初始水分含量，可以提高導(dǎo)熱速度，發(fā)酵速度也會隨之加快，但是在考慮到物料后期的干燥操作，水分含量一般都盡可能低。發(fā)酵初始水分含量過低，微生物的生長會受到抑制，同時(shí)，發(fā)酵產(chǎn)熱也會帶走大量的水分。在不同季節(jié)和不同地區(qū)，由于環(huán)境溫度的變化，發(fā)酵過程中的水分蒸發(fā)速度、發(fā)酵起溫速度也會有所變化，因此初始水分含量的控制要根據(jù)環(huán)境進(jìn)行適量調(diào)整。

李世豪等[26]通過質(zhì)譜儀分析發(fā)現(xiàn)，固態(tài)發(fā)酵豆粕發(fā)黏的主要原因是小分子蛋白質(zhì)和小肽含量的增多，并且隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，黏度在不斷增大，在發(fā)酵72 h前有利于粉碎加工，而72 h后不利于粉碎加工。目前主要采用氣流干燥或流化床干燥器對產(chǎn)品進(jìn)行烘干。溫度通?？刂圃?20～130 ℃，水分含量降至12%左右[27]，烘干工藝成本占加工成本的30%～50%。也可采取低溫烘干(不高于65 ℃)，可有效保持物料中的活性物質(zhì)。為降低成本，也有部分養(yǎng)殖企業(yè)自行建設(shè)發(fā)酵車間，采取不烘干直接拌料飼喂或控制水分含量在20%左右，以降低烘干成本。但此類發(fā)酵豆粕的保存期較短，通常不應(yīng)超過1個(gè)月，發(fā)酵工藝相對較為簡單，對飼料精準(zhǔn)供應(yīng)鏈的要求較高。Cheng等[28]研究發(fā)現(xiàn)，使用新鮮發(fā)酵豆粕能有效提高仔豬生長性能，有效降低豬舍氨濃度及PM10、PM2.5，但由于水分含量較高，這類豆粕的使用需特別注意霉變的發(fā)生。魯春靈等[29]研究了使用濕態(tài)發(fā)酵豆粕制粒的相關(guān)預(yù)處理工藝，濕態(tài)發(fā)酵豆粕與玉米粉按3∶7比例預(yù)混合、冷制粒、再粉碎預(yù)處理工藝下，濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例可以提高到10%，同時(shí)延長了顆粒飼料的儲存時(shí)間。

為掌控發(fā)酵的程度和發(fā)酵目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量，實(shí)時(shí)了解發(fā)酵體系中的一些重要發(fā)酵參數(shù)(水分、pH、粗蛋白質(zhì)、生物量、酸溶蛋白等)的變化信息是非常必要的。然而，由于固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)的復(fù)雜性和不均一性等特點(diǎn)及相關(guān)檢測設(shè)備的缺失，加之傳統(tǒng)離線理化檢測方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力等矛盾，使得發(fā)酵工藝參數(shù)難以得到實(shí)時(shí)快速掌握，發(fā)酵過程過度地依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品的質(zhì)量難以做到穩(wěn)定一致。近紅外光譜技術(shù)在檢測含氫有機(jī)物方面具有快速高效、綠色無污染等優(yōu)點(diǎn)，正逐步替代復(fù)雜的理化檢測方法，用于發(fā)酵過程的動態(tài)監(jiān)控。黃常毅[30]采用近紅外光譜技術(shù)、聯(lián)合間隔最小二乘法支持向量計(jì)算法和氨基葡萄糖法，實(shí)現(xiàn)了紅曲菌固態(tài)發(fā)酵過程中水分含量、pH、甘油及生物量的快速檢測。Fan等[31]采用近紅外光譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)了甜高粱固態(tài)發(fā)酵過程中糖、乙醇、水分和pH的快速檢測分析。不同于常規(guī)檢測，近紅外光譜檢測涉及較為復(fù)雜的模型構(gòu)建和數(shù)據(jù)驗(yàn)證，能否長期穩(wěn)定地運(yùn)用該項(xiàng)檢測技術(shù)在一定程度上體現(xiàn)了企業(yè)對發(fā)酵工藝過程的把控水平。

4 發(fā)酵豆粕質(zhì)量的評價(jià)

市面上發(fā)酵豆粕產(chǎn)品按照粗蛋白質(zhì)含量常分為46%、48%和50% 3種規(guī)格。豆粕在發(fā)酵過程中，微生物消耗了部分碳水化合物，而氮源幾乎無損耗，使豆粕總損耗在4%～6%，同時(shí)豆粕原有水分含量通常在13%左右，但發(fā)酵豆粕產(chǎn)品中的水分含量通?？刂圃?0%～12%，因而發(fā)酵豆粕中的粗蛋白質(zhì)含量得到較大地提升[16]。

因發(fā)酵菌種、工藝、設(shè)備和企業(yè)管理水平等條件影響，發(fā)酵豆粕的質(zhì)量評估標(biāo)準(zhǔn)存在較大的差異。章亭洲等[32]經(jīng)長期研究與生產(chǎn)實(shí)踐，提出了一聞二泡三檢測的產(chǎn)品質(zhì)量快速判定法：聞，即感官的初步判斷，顏色應(yīng)為淡黃色至棕黃色，且色澤一致，氣味應(yīng)為清香酵母味或乳酸味道，如是芽孢桿菌發(fā)酵，則氣味稍難聞，但不應(yīng)有刺鼻的味道或香精味；泡，即用溫水浸泡，發(fā)酵過的豆粕泡水后應(yīng)為懸濁液或乳濁液，久放后變糊甚至發(fā)臭，未發(fā)酵的產(chǎn)品必然會迅速澄清；檢測，即送實(shí)驗(yàn)室檢測氨基酸含量、蛋白質(zhì)溶解度、抗原蛋白含量和尿素酶活性等指標(biāo)。

發(fā)酵豆粕的理化評估指標(biāo)則包括蛋白質(zhì)含量、有益菌數(shù)量(≥108CFU/g，過低表明有益菌數(shù)量少，發(fā)酵不完全)、酸溶蛋白含量(標(biāo)準(zhǔn)為8%，采用完全酵母發(fā)酵產(chǎn)品在5%左右)，蛋白質(zhì)溶解度(65%～80%為宜)、抗原蛋白含量、尿素酶活性等。揮發(fā)性鹽基氮(volatile basic nitrogen，VBN)是蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生的氨及胺類等揮發(fā)性堿性物質(zhì)，主要用于動物蛋白質(zhì)原料的檢測。豆粕中VBN含量過低可能表明發(fā)酵不完全，而VBN含量過高則可能表明雜菌污染或是摻入了其他氮含量較高的原料補(bǔ)充蛋白。目前，尚未有針對發(fā)酵豆粕中VBN的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不同菌種、酶或發(fā)酵工藝也均會影響VBN含量，因此各企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一。酸度(以乳酸計(jì))主要反映乳酸菌發(fā)酵情況，酸度應(yīng)大于2%，過低則可能表明發(fā)酵程度不足或發(fā)酵雜菌污染而產(chǎn)氨，過高則有可能是添加了其他酸類物質(zhì)。單達(dá)聰?shù)萚33]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵豆粕蛋白質(zhì)水解度與酸溶蛋白和VBN含量呈現(xiàn)高度正相關(guān)，且兩者交互影響仔豬的日增重等生長性能指標(biāo)，因此可以作為評價(jià)發(fā)酵豆粕蛋白質(zhì)品質(zhì)的主要指標(biāo)。朱滔等[34]建議，發(fā)酵豆粕的質(zhì)量控制指標(biāo)為蛋白溶解度≥70%、酸溶蛋白含量≥20%、大豆球蛋白+β-伴大豆球蛋白含量≤10%、水蘇糖+棉籽糖含量≤1%、賴氨酸/粗蛋白質(zhì)比值≥6.0%，其中賴氨酸/粗蛋白質(zhì)反映的是發(fā)酵豆粕的熱損失程度。中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——《飼料原料 發(fā)酵豆粕》(NY/T 2218—2012)作為一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)性文獻(xiàn)，對發(fā)酵豆粕的質(zhì)量只能設(shè)定較為寬泛的要求，這主要考慮到在不同發(fā)酵菌種、發(fā)酵工藝條件下，發(fā)酵豆粕中的相關(guān)營養(yǎng)參數(shù)存在較大的差異。因此，在對產(chǎn)品進(jìn)行考量時(shí)，除了基本營養(yǎng)參數(shù)外，更重要的是關(guān)注生產(chǎn)流程中的質(zhì)量把控和生產(chǎn)規(guī)范。

5 發(fā)酵豆粕在養(yǎng)殖上的應(yīng)用

5.1 發(fā)酵豆粕在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

發(fā)酵豆粕主要應(yīng)用于仔豬和母豬飼糧，添加水平在8%～25%，而育肥階段使用較少。豆粕經(jīng)米曲霉和枯草芽孢桿菌發(fā)酵后，仔豬不耐受的低聚糖、抗原蛋白得到有效降解，可以替代魚粉用于斷奶仔豬飼糧，且不影響飼糧的代謝能、凈能和氨基酸的標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率[35]。Wang等[36]、Espinosa等[37]研究發(fā)現(xiàn)，仔豬飼糧中添加發(fā)酵豆粕對氨基酸消化率、代謝能、表觀回腸消化率均無顯著影響，但可以顯著改善斷奶后的生長性能。Zhu等[38]研究發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬飼糧中添加10%～15%的發(fā)酵豆粕可以顯著提高仔豬日增重，顯著提高血清抗體水平，顯著提高腸道絨毛高度，顯著降低腸道隱窩深度。與飼喂普通豆粕相比，飼喂發(fā)酵豆粕可以降低仔豬血清中白細(xì)胞介素-6(IL-6)、白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)含量，從而抑制炎癥反應(yīng)，提高了空腸、回腸中黏蛋白和緊密連接蛋白的表達(dá)，增強(qiáng)小腸上皮屏障功能[39]。Wang等[40]通過高通量測序發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵豆粕可以緩解產(chǎn)腸毒素性大腸桿菌(ETEC)K88攻毒下的仔豬腹瀉，調(diào)節(jié)盲腸微生物組成，下調(diào)炎癥相關(guān)細(xì)胞因子表達(dá)，提高生長性能。在仔豬飼糧中添加5%的發(fā)酵豆粕(乳酸菌和丁酸梭菌聯(lián)合發(fā)酵)，相比于3%魚粉+4 mg/kg抗生素促生長劑組，生長性能不受影響，且斷奶仔豬腹瀉率顯著降低，糞便中腸桿菌科數(shù)量得到有效抑制，并提高血清中免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白A(IgA)含量[41]。發(fā)酵豆粕中的氮元素在仔豬上可以更有效地被機(jī)體吸收利用，有效降低糞便、血液中氨態(tài)氮、亞硝酸鹽含量；仔豬飼喂發(fā)酵豆粕不僅可以改善生長性能，而且通過微生物的固氮作用和將氮從尿液中轉(zhuǎn)化到糞便中，從而有效降低豬舍中氨濃度及PM10、PM2.5[28]。

Luo等[42]在母豬飼糧中添加發(fā)酵豆粕，可以減輕妊娠期和哺乳期母豬的氧化應(yīng)激，提高子代平均體重，初乳中組蛋白和免疫球蛋白含量得到提升。樊春光[43]研究發(fā)現(xiàn)，在母豬飼糧中添加10%～15%發(fā)酵豆粕能提高母豬繁殖性能，增加乳汁中乳蛋白、乳糖、乳脂肪含量，改善斷奶仔豬成活率和斷奶個(gè)體重，提高經(jīng)濟(jì)效益。穆會杰[44]研究發(fā)現(xiàn)，在妊娠后期母豬飼糧中用濕態(tài)發(fā)酵豆粕替代8%的常規(guī)豆粕，可有效緩解母豬便秘，提高出生仔豬窩重，在泌乳階段可顯著提高母豬采食量、泌乳量及營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率。

5.2 發(fā)酵豆粕在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

魚粉具有蛋白質(zhì)含量高、易消化吸收等特點(diǎn)，在水產(chǎn)動物飼料中使用量較大，而發(fā)酵豆粕具有蛋白質(zhì)吸收率高、抗?fàn)I養(yǎng)因子水平低等特點(diǎn)，且價(jià)格相比魚粉有較大優(yōu)勢，常用于一定比例替代魚粉。Zhou等[45]用發(fā)酵豆粕替代幼齡黑鯛飼料中10%、20%、30%、40%、50%的魚粉，結(jié)果表明，隨著替代水平的增加，各營養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率逐步降低，替代比例為10%和20%時(shí)對生長性能無顯著影響，替代比例為30%及以上時(shí)會影響增重。Ding等[46]評估了以發(fā)酵豆粕部分或全部替代魚粉對日本沼蝦生長和免疫功能的影響，結(jié)果表明高比例的發(fā)酵豆粕對沼蝦的生長性能無顯著影響，其中25%替代比例的生長性能最佳，但同時(shí)，所有試驗(yàn)組中沼蝦的非特異性免疫功能均受到損害。Catalán等[47]研究發(fā)現(xiàn)，大西洋鮭魚飼料中的發(fā)酵豆粕具有類似益生元的作用，可以提高腸道乳酸菌的相對豐度，促進(jìn)腸道黏蛋白分泌，提高近端腸道健康水平。發(fā)酵豆粕替代虹鱒魚飼料中60%或80%的魚粉，在總增重、增重率、特定生長率和死亡率方面無顯著差異[48]。

5.3 發(fā)酵豆粕在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

在瘤胃環(huán)境中，豆粕的主要抗?fàn)I養(yǎng)因子均可被瘤胃微生物有效降解，然而對反芻動物尤其是高產(chǎn)奶牛，發(fā)酵豆粕中的小肽可以直接被機(jī)體吸收進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，且比單一氨基酸更易被組織吸收利用。一定濃度的小肽能夠顯著降低部分蛋白質(zhì)分解菌活性，進(jìn)而降低過瘤胃微生物對蛋白質(zhì)的降解速度，增加蛋白質(zhì)的過瘤胃利用率[49]，同時(shí)發(fā)酵豆粕中含有大量的酵母等益生菌代謝產(chǎn)物，可有效調(diào)控瘤胃功能，提高生產(chǎn)效益。吳丹丹等[50]研究表明，奶牛飼糧中添加100 g/d小肽能顯著提高微生物蛋白產(chǎn)量，有效提高氮的消化利用率和沉積效率，減少氮排放，提高奶牛生長性能。Wang等[51]選用裝有瘤胃瘺管、十二指腸和回腸插管的魯西肉牛評價(jià)大豆小肽對瘤胃發(fā)酵和消化的影響，結(jié)果表明，發(fā)酵豆粕可以增加瘤胃微生物蛋白、氨態(tài)氮和揮發(fā)性脂肪酸(VFA)含量，增加溶纖丁酸弧菌與總細(xì)菌16S rDNA相關(guān)的群體數(shù)量，提高總氨基酸和必需氨基酸的利用率。在肉牛飼糧中添加1.0%小肽能提高粗蛋白質(zhì)和有機(jī)物的消化率，改善肝臟功能，提高日增重，降低料重比，但添加水平達(dá)到1.5%時(shí)會出現(xiàn)負(fù)面效應(yīng)[52]，這表明過高的小肽含量也會加重動物機(jī)體氮代謝的負(fù)擔(dān)，降低蛋白質(zhì)的利用效率。

犢牛瘤胃發(fā)酵功能尚不健全，對豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的降解能力有限。Kwon等[53]報(bào)道，發(fā)酵豆粕可以通過提高脂多糖特異性IgG、IgA和觸珠蛋白含量，降低皮質(zhì)醇含量，幫助犢牛緩解斷奶應(yīng)激，提高免疫功能。Feizi等[54]報(bào)道，發(fā)酵豆粕通過改變瘤胃發(fā)酵產(chǎn)物含量、提高普雷沃氏菌的相對豐度來提高犢牛生長性能。

5.4 發(fā)酵豆粕在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

考慮到成本因素，發(fā)酵豆粕在家禽飼糧中的應(yīng)用受到較大限制，因此針對其他低廉蛋白質(zhì)原料的發(fā)酵研究相對發(fā)酵豆粕受到業(yè)界更多的關(guān)注，比如發(fā)酵菜籽粕、發(fā)酵棉籽粕、發(fā)酵棕櫚粕等[55]。Feng等[56]研究發(fā)現(xiàn)，相比于普通豆粕，發(fā)酵豆粕可以顯著提高肉雞腸道中胰蛋白酶、脂肪酶和蛋白酶活性，提高空腸黏膜絨毛高度，降低隱窩深度。發(fā)酵豆粕可以完全替代肉仔雞飼糧中魚粉，在提高飼料轉(zhuǎn)化率的同時(shí)，也能減少鈣和磷的排放量[57]。然而，Guo等[58]在飼糧中用發(fā)酵豆粕分別替代2.5%、5.0%、7.5%豆粕后，發(fā)現(xiàn)對肉雞生長性能和主要胴體性狀無顯著影響。Li等[59]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)酵豆粕替代豆粕比例達(dá)25%時(shí)，肉雞平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率均有提高，盲腸菌群也向健康平衡方向發(fā)展，但替代比例提高至50%時(shí)對生長性能無影響。

6 小 結(jié)

發(fā)酵豆粕作為一種營養(yǎng)豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)原料，具有良好的低敏性和適口性，在動物營養(yǎng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。發(fā)酵菌種和酶的篩選與組合的主要目的是降解豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子(包括抗原蛋白、大豆凝集素、不良寡糖、胰蛋白酶抑制因子等)，同時(shí)益生菌發(fā)酵產(chǎn)生大量的活性代謝產(chǎn)物和菌體蛋白，有效提升了豆粕的營養(yǎng)價(jià)值和益生菌的功能。但目前各企業(yè)生產(chǎn)的發(fā)酵豆粕由于生產(chǎn)工藝(菌種、酶、發(fā)酵設(shè)備、烘干方式等)的巨大差異，其質(zhì)量的判斷標(biāo)準(zhǔn)均應(yīng)當(dāng)特別制定。除了基本的營養(yǎng)參數(shù)之外，企業(yè)對生產(chǎn)工藝的把控、發(fā)酵過程控制、質(zhì)量監(jiān)督等均應(yīng)作為產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)列入考量范圍。發(fā)酵豆粕在仔豬、母豬和水產(chǎn)動物養(yǎng)殖中應(yīng)用廣泛，可適量替代魚粉等高價(jià)動物蛋白質(zhì)，改善動物生長性能。發(fā)酵豆粕中小肽類物質(zhì)可以改善瘤胃發(fā)酵功能，提高蛋白質(zhì)過瘤胃率，提高反芻動物生長性能。