鄧生青 郭誠諾 韓明霞 王鈺明 趙 峰 解競靜 薩仁娜

(中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所,動物營養(yǎng)學國家重點實驗室,北京 100193)

我國家禽年出欄量居世界第一,長期以來以玉米-豆粕型飼糧為主,這些原料大量依賴進口,使得飼料成本逐年升高[1]。為了緩解養(yǎng)殖業(yè)飼料原料的供需矛盾,農業(yè)農村部實施“豆粕減量替代”行動,引導養(yǎng)殖企業(yè)以雜粕類原料替代豆粕。因此,利用生物技術手段提高雜粕類原料的消化利用率,開發(fā)利用不同地區(qū)的原料,緩解進口豆粕的壓力,具有重要意義。菜籽餅粕是油菜籽榨油加工后的副產物,在2020—2021年產量約1 000萬t,是產量最高的雜粕類蛋白質飼料原料[2],其粗蛋白質(CP)含量略低于豆粕,含有豐富的含硫氨基酸,賴氨酸和精氨酸含量略低[3]。由于普通菜籽餅粕含有硫甙(Gls)、芥子堿、植酸、單寧和纖維等抗營養(yǎng)因子,適口性差,消化率低于豆粕[4]。研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加10%的菜籽粕顯著降低了肉雞的生長性能[5]。菜籽餅粕的纖維主要存在于菜籽殼上,是難以被家禽利用的結構性多糖(纖維素、果膠多糖、木質素、半纖維素等),彼此間通過氫鍵與木葡聚糖相互連接形成剛性網狀結構,并將蛋白質等養(yǎng)分纏繞包埋。菜籽餅粕中的大部分纖維不能被畜禽體內消化酶降解,也不能被上消化道吸收[6]。Gls是菜籽餅粕毒理作用最大的抗營養(yǎng)因子,可引起甲狀腺腫,導致生長遲緩[7]。

目前通過發(fā)酵技術可以消除Gls、單寧等抗營養(yǎng)因子[8],但對纖維的降解作用不顯著[9]。Olukomaiya等[10]報道了發(fā)酵后菜籽粕的中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)等含量出現(xiàn)升高的現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn),利用酶解技術可以降解菜籽餅粕中的纖維并增加產物中小肽含量,但對Gls幾乎無作用[11-12]。而酶菌協(xié)同發(fā)酵雜粕可將酶解技術和發(fā)酵技術有效結合,從而提高飼料利用率[8,13]。Goodarzi等[14]研究發(fā)現(xiàn),在菜籽餅液態(tài)自發(fā)發(fā)酵過程中加入果膠酶、葡聚糖酶和植酸酶后,可降低結構性多糖和植酸含量,并顯著提高了肉雞生長性能。不同產地不同加工工藝生產的菜籽餅粕,所含有的養(yǎng)分和抗營養(yǎng)因子含量差異較大[15-16],利用微生物發(fā)酵技術改善菜籽餅粕的營養(yǎng)價值受菜籽餅粕的性質、來源、榨油的加工工藝、儲存條件、發(fā)酵菌種的選擇、固體發(fā)酵的條件等因素影響[17-20],如發(fā)酵后菜籽餅粕CP含量升高[18,20]或無變化[10],NDF含量降低[18]或升高[10]。由此可見,菜籽餅粕生產條件、發(fā)酵菌種和工藝不同,對菜籽餅粕的改善效果差異很大。目前尚缺乏發(fā)酵工藝對不同來源的菜籽餅粕是否具備普遍適用性的研究。因此,本研究以不同來源的菜籽餅粕為底物,開展酶菌協(xié)同發(fā)酵,分析探討發(fā)酵工藝對不同來源菜籽餅粕的改善作用,為菜籽餅粕的有效利用提供數據與理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

菌種:枯草芽孢桿菌(B.subtilis)購自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心,植物乳桿菌(L.plantarum)為動物營養(yǎng)學國家重點實驗室保存菌株。

酶源:纖維素酶,活性20 000 U/g;果膠酶,活性30 000 U/g;α-半乳糖苷酶,活性5 000 U/g。以上酶源均由天津博菲德科技有限公司惠贈。

主要原料:工藝優(yōu)化用菜籽餅產自天津;另根據不同產地從我國不同區(qū)域采集了8個菜籽粕和1個菜籽餅,粉碎過0.42 mm篩備用。

培養(yǎng)基:MRS和LB培養(yǎng)基購自北京奧博星生物技術有限責任公司。

1.2 試驗設計

試驗于2021年12月至2022年5月在中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所動物營養(yǎng)學國家重點實驗室進行。試驗共分為2個部分。試驗1:以工藝優(yōu)化用菜籽餅為發(fā)酵底物,以發(fā)酵后菜籽餅的NDF降解率(%)、Gls降解率(%)、酸溶蛋白(TCA-SP)增加率(%)為評價指標,以總變化率(總變化率=0.7×NDF降解率+0.15×Gls降解率+0.15×TCA-SP增加率)為綜合評價指標,確定酶菌協(xié)同最優(yōu)發(fā)酵工藝,并進行發(fā)酵效果的驗證。試驗2:在最佳酶菌協(xié)同發(fā)酵工藝下對菜籽粕1、2、3、4、5、6、7、8及菜籽餅9進行酶菌協(xié)同發(fā)酵處理,探討酶菌協(xié)同發(fā)酵工藝對不同來源菜籽餅粕的纖維降解效果及養(yǎng)分的改善效果。

1.3 試驗方法

1.3.1 菌種發(fā)酵液制備

將枯草芽孢桿菌和植物乳桿菌分別在LB和MRS培養(yǎng)基劃線培養(yǎng)后,挑取單菌落,分別接種于LB、MRS液體培養(yǎng)基中,在37 ℃、200 r/min條件下培養(yǎng)24 h,按1%的接種量分別接種到含100 mL液體培養(yǎng)基的三角瓶中,培養(yǎng)18 h后備用。

1.3.2 發(fā)酵過程

準確稱取50.0 g菜籽餅置于500 mL三角瓶中,將菌種發(fā)酵液以枯草芽孢桿菌∶植物乳桿菌=5∶1的接種比例,按照12%的接種量接種至菜籽餅培養(yǎng)基中,加入蒸餾水調整料水比為1.0∶1.2,攪拌均勻后用無菌透氣過濾封口膜封口,在35 ℃條件下恒溫靜置發(fā)酵96 h。發(fā)酵結束后于55 ℃低溫烘干,粉碎待測。

1.4 酶菌協(xié)同發(fā)酵工藝優(yōu)化

以總變化率為綜合評價指標,以纖維素酶、果膠酶和α-半乳糖苷酶不同添加梯度為試驗因素,設計L9(34)三因素三水平正交試驗,試驗設計見表1。

1.5 測定指標及方法

用于測定纖維含量的樣品粉碎過0.84 mm篩,用于測定CP和TCA-SP含量的樣品粉碎過0.42 mm篩,用于測定氨基酸和Gls含量的樣品粉碎過0.25 mm篩。對工藝優(yōu)化用菜籽餅發(fā)酵前后的pH及CP、TCA-SP、NDF、ADF、Gls和氨基酸含量進行測定,以及菜籽餅發(fā)酵前后掃描電鏡分析和蛋白質分子質量分析。對9個不同來源菜籽餅粕發(fā)酵前后的pH及CP、TCA-SP、NDF和Gls含量進行測定。

1.5.1 養(yǎng)分測定

Gls含量采用氯化鈀比色法[21]測定,DM含量通過105 ℃烘箱干燥4 h測定,CP含量采用凱氏定氮法測定,TCA-SP含量參照NY/T 3801—2020[22]測定,NDF含量參照GB/T 20806—2006[23]采用Van Soest分析法測定,ADF含量參照NY/T 1459—2007[24]采用Van Soest分析法測定,氨基酸含量利用氨基酸自動分析儀測定。

1.5.2 pH測定

稱取發(fā)酵前后的樣品5.0 g,加蒸餾水50 mL,攪拌30 min后,用預先校正過的pH計測定其pH。

1.5.3 電鏡掃描分析

取適量樣品粉碎過0.25 mm篩后,置于導電膠固定在掃描電鏡專用樣品臺上,用磁控濺射鉑金進行噴金處理,再將處理好的樣品用掃描電鏡(SU3500,日本)進行觀察并拍照留存。

1.5.4 蛋白質分子質量分析

將樣品碎過0.25 mm,取適量樣品采用變性結合加熱的方法來提取菜籽餅粕蛋白質并進行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)分析,具體操作參照文獻[25]進行。

1.6 數據統(tǒng)計與分析

采用Excel 2010軟件對數據進行初步處理,采用SAS 9.4軟件對數據進行單因素方差分析(one-way ANOVA),采用Duncan氏法進行多重比較,以P<0.05作為差異顯著性判斷標準。

2 結 果

2.1 不同來源菜籽餅粕化學成分

由表2可知,菜籽餅9的CP、NDF和TCA-SP含量分別為41.31%、40.39%和2.61%。菜籽粕1～8的CP、NDF和TCA-SP含量分別在37.07%～44.93%、27.03%～40.22%和2.11%～3.19%;CP的變異系數為6.17%,NDF和TCA-SP的變異系數均超過了10%。菜籽餅9的Gls含量為18.81 μmol/g。菜籽粕1～8的Gls含量在18.10～57.64 μmol/g,Gls的變異系數為38.67%,Gls含量最高的是產地為安徽的菜籽粕6,Gls含量最低的是產地為福建的菜籽粕5。

表2 不同來源菜籽餅粕化學成分(干物質基礎)

2.2 酶菌協(xié)同發(fā)酵菜籽餅的正交試驗結果

由表3可知,從極差結果來看,果膠酶對總變化率的影響最大,纖維素酶次之,α-半乳糖苷酶的影響最小,即果膠酶>纖維素酶>α-半乳糖苷酶,最優(yōu)配比組合為纖維素酶∶果膠酶∶α-半乳糖苷酶=3∶3∶3,此時總變化率為46.44%。

表3 酶菌協(xié)同發(fā)酵菜籽餅的正交試驗結果(干物質基礎)

2.3 酶菌協(xié)同發(fā)酵對菜籽餅pH及化學成分的影響

由表4可知,在最優(yōu)配比組合酶菌協(xié)同發(fā)酵條件下,菜籽餅發(fā)酵后的pH顯著低于發(fā)酵前(P<0.05),CP、TCA-SP含量顯著高于發(fā)酵前(P<0.05),NDF、ADF、半纖維素、Gls含量顯著低于發(fā)酵前(P<0.05),谷氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸及總氨基酸含量顯著高于發(fā)酵前(P<0.05)。

表4 酶菌協(xié)同發(fā)酵對菜籽餅pH及化學成分的影響(干物質基礎)

續(xù)表4項目Items發(fā)酵前Before fermentation發(fā)酵后After fermentation均值標準誤SEMP值P-value絲氨酸 Ser/%1.54 1.550.010.06谷氨酸 Glu/%7.61b 7.73a 0.020.04甘氨酸 Gly/%2.05 2.13 0.020.10丙氨酸 Ala/%1.60b 1.68a 0.010.03半胱氨酸 Cys/%0.62 0.61 0.010.42纈氨酸 Val/%1.89b 1.94a 0.010.04蛋氨酸 Met/%0.75 0.75 0.010.42異亮氨酸 Ile/%1.56 1.58 0.010.12亮氨酸 Leu/%2.41b 2.45a 0.010.03酪氨酸 Tyr/%0.94 0.98 0.010.18苯丙氨酸 Phe/%1.71 1.73 0.010.07賴氨酸 Lys/%1.33 1.24 0.050.28組氨酸 His/%0.92 0.93 0.010.18精氨酸 Arg/%2.95 2.91 0.040.55脯氨酸 Pro/%1.76 1.80 0.010.17總氨基酸 TAA/%34.30b 34.72a 0.01<0.01

2.4 酶菌協(xié)同發(fā)酵對菜籽餅表面形態(tài)的影響

在最優(yōu)配比組合酶菌協(xié)同發(fā)酵條件下,電鏡觀察發(fā)酵前后菜籽餅表面形態(tài)見圖1。在400倍電鏡觀察下,發(fā)酵前的菜籽餅顆粒大,形態(tài)不規(guī)則;發(fā)酵后的菜籽餅顆粒較小,結構較松散。在3 000倍電鏡觀察下,發(fā)酵前的菜籽餅表面光滑平整,呈較大的片狀,無小孔隙且結構較為完整;發(fā)酵后的菜籽餅表面粗糙,呈現(xiàn)不規(guī)則分布,孔隙較多。

2.5 酶菌協(xié)同發(fā)酵對菜籽餅蛋白質分子質量的影響

在最優(yōu)配比組合酶菌協(xié)同發(fā)酵條件下,發(fā)酵前后菜籽餅的蛋白質分子質量結果見圖2。A區(qū)域蛋白質分子質量為30～75 ku,B區(qū)域蛋白質分子質量為12～23 ku,發(fā)酵前菜籽餅的蛋白質在A區(qū)域分布有多個條帶,發(fā)酵后菜籽餅的蛋白質主要分布在B區(qū)域。

2.6 酶菌協(xié)同發(fā)酵對不同來源菜籽餅粕養(yǎng)分含量的影響

在最優(yōu)配比組合酶菌協(xié)同發(fā)酵條件下,對9個不同來源菜籽餅粕進行酶菌協(xié)同發(fā)酵。

A:發(fā)酵前(400×);B:發(fā)酵前(3 000×);C:發(fā)酵后(400×);D:發(fā)酵后(3 000×)。

2.6.1 pH及CP、TCA-SP含量

由表5可知,發(fā)酵前,9個菜籽餅粕的pH在5.46～5.95,平均值為5.75;發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的pH在3.92～4.27,平均值為4.06。9個菜籽餅粕發(fā)酵后的pH均顯著低于發(fā)酵前(P<0.05),其中變化幅度最高的為菜籽餅9,降低幅度為1.98。

由表6可知,發(fā)酵前,9個菜籽餅粕的CP含量在37.07%～45.56%,平均值為43.00%;發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的CP含量在38.85%～46.15%,平均值為43.57%。菜籽粕1、3及菜籽餅9發(fā)酵后的CP含量顯著高于發(fā)酵前(P<0.05)。發(fā)酵前,9個菜籽餅粕的TCA-SP含量在2.11%～3.19%,平均值為2.42%;發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的TCA-SP含量在5.35%～6.52%,平均值為5.95%。9個菜籽餅粕發(fā)酵后的TCA-SP含量顯著高于發(fā)酵前(P<0.05),其中變化幅度最高的為菜籽粕1,提高幅度為192.38%。

2.6.2 NDF和Gls含量

由表7可知,發(fā)酵前,9個菜籽餅粕的NDF含量在27.03%～40.39%,平均值為32.61%;發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的NDF含量在20.62%～34.76%,平均值為26.08%。9個菜籽餅粕發(fā)酵后的NDF含量顯著低于發(fā)酵前(P<0.05),其中變化幅度最高的為菜籽粕7,降低了26.00%;變化幅度最低的是菜籽餅1,降低了13.95%。

由表8可知,發(fā)酵前,9個菜籽餅粕的Gls含量在18.10～57.64 μmol/g,平均值為29.99 μmol/g;發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的Gls含量在13.62～46.23 μmol/g,平均值為22.80 μmol/g。9個菜籽餅粕發(fā)酵后的Gls含量顯著低于發(fā)酵前(P<0.05),其中變化幅度最高的為菜籽粕1,降低了31.30%;變化幅度最低的是菜籽粕4,降低了16.20%。

表5 酶菌協(xié)同發(fā)酵對不同來源菜籽餅粕pH的影響

3 討 論

3.1 酶菌協(xié)同發(fā)酵對菜籽餅pH、化學成分及氨基酸含量的影響

本試驗前期工作中發(fā)現(xiàn),混菌發(fā)酵菜籽餅對NDF降解作用較小,部分處理出現(xiàn)NDF含量升高的現(xiàn)象,這可能是由于寡糖及Gls含量的降低所形成的“濃縮效應”[26];也可能是發(fā)酵后產生中性不溶洗滌物或酸性洗滌不溶物等,使NDF的表征值被高估了[27]。針對這一結果,本試驗在混菌發(fā)酵體系中加了纖維素酶、果膠酶和α-半乳糖苷酶,采用酶菌協(xié)同發(fā)酵的方式,結果發(fā)現(xiàn),NDF降解率、TCA-SP增加率及總變化率在纖維素酶、果膠酶和α-半乳糖苷酶添加量分別為60、60和10 U/g時最高,分別為18.25%、175.72%和60.12%。Zhu等[28]研究發(fā)現(xiàn),用非淀粉多糖酶前處理再進行乳酸菌發(fā)酵,菜籽粕的NDF、ADF及半纖維素含量顯著降低,而乳酸菌單獨發(fā)酵后其含量沒有顯著變化。王衛(wèi)衛(wèi)[29]篩選出的可降解羧甲基纖維素鈉的枯草芽孢桿菌,發(fā)酵后對棕櫚仁粕纖維降解效果較小,在進行酶菌協(xié)同發(fā)酵后可顯著降低棕櫚仁粕的纖維含量。本試驗結果與上述研究結果相近。

表6 酶菌協(xié)同發(fā)酵對不同來源菜籽餅粕CP和TCA-SP含量的影響(干物質基礎)

表7 酶菌協(xié)同發(fā)酵對不同來源菜籽餅粕NDF含量的影響(干物質基礎)

續(xù)表7項目Items發(fā)酵前Before fermentation發(fā)酵后After fermentation變化幅度Amplitude of variation均值標準誤SEMP值P-value菜籽粕6 RSM628.67a23.25b-18.890.300.01菜籽粕7 RSM733.45a24.75b-26.000.20<0.01菜籽粕8 RSM832.79a24.90b-24.050.620.01菜籽餅9 RSC940.39a34.76b-13.950.06<0.01平均值 Mean32.6126.08

表8 酶菌協(xié)同發(fā)酵對不同來源菜籽餅粕Gls含量的影響(干物質基礎)

本試驗在最優(yōu)配比組合酶菌協(xié)同發(fā)酵條件下進行酶菌協(xié)同發(fā)酵菜籽餅后,菜籽餅發(fā)酵后pH顯著低于發(fā)酵前,CP含量顯著高于發(fā)酵前。在菜籽餅發(fā)酵過程中微生物利用底物中的養(yǎng)分并形成菌體蛋白,并將菜籽餅中大分子蛋白質分解為小肽,也因“濃縮效應”使得發(fā)酵后CP含量升高。酶菌協(xié)同發(fā)酵菜籽餅后TCA-SP增加率為175.72%,TCA-SP主要是由氨基酸殘基組成的寡肽,動物吸收寡肽的能力要高于游離的氨基酸[30]。本試驗結果表明,酶菌協(xié)同發(fā)酵菜籽餅的纖維(NDF、ADF和半纖維素)含量均降低,這與Zhu等[28]的報道相似。酶菌協(xié)同發(fā)酵后Gls降解率為60.12%,表明所用菌株對Gls有較強的降解能力。朱曉峰等[11]用乳酸桿菌發(fā)酵后,菜籽粕Gls含量降低了43.43%。郝怡寧等[31]用枯草芽孢桿菌和雅致放射毛霉發(fā)酵后,菜籽粕Gls含量降低了45.26%。本試驗所用菌株降解Gls能力高于上述文獻菌株。

與豆粕相比,菜籽餅的氨基酸消化率較差[32]。本試驗結果顯示,菜籽餅總氨基酸含量較發(fā)酵前顯著提高,但各氨基酸組成及含量變動較小。在郝怡寧等[31]的報道中,菜籽粕發(fā)酵3 d時總氨基酸含量顯著高于未發(fā)酵時,然而,發(fā)酵5 d后各氨基酸及總氨基酸含量出現(xiàn)下降的趨勢。本試驗中,氨基酸含量的變化可能受到菌株及發(fā)酵時間的影響,在發(fā)酵過程中的具體變化趨勢還需要進一步進行探討。

3.2 酶菌協(xié)同發(fā)酵對菜籽餅表面結構和蛋白質分子質量的影響

掃描電鏡結果表明,發(fā)酵前菜籽餅顆粒大形態(tài)不規(guī)則,經酶菌協(xié)同發(fā)酵后,顆粒變小,表面粗糙出現(xiàn)凹凸不平的孔狀。這與Shi等[17]利用黑曲霉發(fā)酵菜籽粕的結果一致。菜籽餅完整細胞壁上的纖維網狀結構會保護其他養(yǎng)分如蛋白質和多糖免于被降解或轉化[33],當對菜籽餅進行堆肥發(fā)酵后,其纖維素網狀結構大部分被破壞[34]。本試驗結果顯示,酶菌協(xié)同發(fā)酵后菜籽餅表面結構被破壞,使得表面積增加,在畜禽采食后,增加了腸道消化酶接觸飼料的面積,更有利于消化飼料。

菜籽蛋白主要有2種類別,主要是大分子的12S球蛋白(α亞基和β亞基)和小分子的2S白蛋白,其中12S球蛋白的分子質量在30～60 ku,2S白蛋白分子質量約為6、12和21 ku[18]。本試驗結果顯示,未發(fā)酵菜籽餅主要為30～75 ku的大分子蛋白質,而酶菌協(xié)同發(fā)酵增加了小分子肽(<15 ku)的分布,這表明酶菌協(xié)同發(fā)酵在一定程度上將大分子蛋白質分解為小分子肽,進而增加菜籽餅小肽含量,這與Shi等[17]研究結果相似。與大分子蛋白質相比,小分子肽更易被家禽腸道所捕獲吸收[18],有利于提高飼料養(yǎng)分消化率。

3.3 酶菌協(xié)同發(fā)酵對不同來源菜籽餅粕養(yǎng)分含量的影響

與豆粕相比,菜籽餅粕的纖維含量較高,含有Gls等抗營養(yǎng)因子,極大限制了菜籽餅粕在畜禽中的應用。而不同菜籽餅粕的營養(yǎng)價值與養(yǎng)分消化率因來源不同、榨油工藝不同而有差異[35]。油菜籽加工副產物可根據加工方式的不同分為高溫熱榨菜籽餅、低溫冷榨菜籽餅以及壓餅后浸提的菜籽粕,不同榨油過程中的溫度處理生產的菜籽餅粕的養(yǎng)分和抗營養(yǎng)因子含量均有所不同[16]。Toghyani等[36]研究發(fā)現(xiàn),菜籽粕NDF含量與肉雞代謝能之間存在極顯著的負相關關系。Eklund等[37]研究發(fā)現(xiàn),豬的標準回腸氨基酸消化率隨著菜籽粕中NDF等纖維含量的升高而顯著降低。因此,提高菜籽餅粕的可消化蛋白質含量,降低Gls及纖維含量,是提高菜籽餅粕營養(yǎng)價值的重要手段。

本試驗通過酶菌協(xié)同發(fā)酵,發(fā)現(xiàn)對9個不同來源的菜籽餅粕養(yǎng)分含量均有一定的改善作用。經過酶菌協(xié)同發(fā)酵后,菜籽餅粕的pH均顯著降低。pH的降低可提高畜禽腸道內胃蛋白酶的活性,從而促進對養(yǎng)分的消化吸收[38]。經過酶菌協(xié)同發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的CP含量略有升高,提高的幅度非常有限,在1%左右,說明本試驗酶菌協(xié)同發(fā)酵改善菜籽餅粕的營養(yǎng)價值,對CP含量的提高并不明顯,而發(fā)酵體系蛋白質含量的變化可能與菌體蛋白的產生有關。菌體蛋白產生量與發(fā)酵菌種有關,Wang等[18]利用乳酸菌和地衣芽孢桿菌發(fā)酵菜籽粕,CP含量提高了12.09%;Shi等[17]用黑曲霉發(fā)酵菜籽粕后,CP含量提高了16.90%。本試驗采用的枯草芽孢桿菌具有分泌酸性蛋白酶的活性,可促進飼料大分子蛋白質的進一步降解,這與蛋白質分子質量的結果相一致的。本試驗測定的9個菜籽餅粕的TCA-SP含量均有大幅度的提高,表明酶菌協(xié)同發(fā)酵對TCA-SP含量有明顯的提高作用。如前所述,TCA-SP主要是由氨基酸殘基組成的寡肽,動物吸收寡肽的能力要高于游離的氨基酸[30]。Tie等[20]研究發(fā)現(xiàn),菜籽粕經蛋白酶酶解及黑曲霉發(fā)酵后TCA-SP含量增加了629.66%。本試驗結果與上述結果相似。

菜籽餅粕的纖維含量高于豆粕3倍以上[39],且飼料原料纖維含量與代謝能存在負相關[36]。與飼喂玉米-豆粕基礎飼糧相比,飼喂菜籽餅粕原料的肉雞代謝能呈線性下降。相對較低的代謝能是限制菜籽餅粕在肉雞中飼喂效果的主要因素,這通常與纖維含量高有關。本試驗中,經過酶菌協(xié)同發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的NDF含量均顯著降低,表明本試驗選用混合微生物并聯(lián)合使用適宜的非淀粉多糖酶,均有一定降解9個不同來源菜籽餅粕NDF的效果。植物源性細胞壁結構錯綜復雜,纖維互相纏繞形成堅固的網狀結構[4],而菜籽餅粕纖維主要是難以被家禽利用的結構性多糖[40],這種纖維網狀結構會將蛋白質及淀粉等可消化養(yǎng)分進行包裹,不容易被分解利用[34]。而非淀粉多糖酶結合微生物進行酶菌協(xié)同發(fā)酵可對菜籽餅粕中纖維等抗營養(yǎng)因子或大分子結構更具針對性和特異性,這種策略延長了酶與底物的接觸與作用時間,能同時提高微生物發(fā)酵效果和酶解的效率。有研究表明,細胞壁的纖維網狀結構在纖維素酶、果膠酶的相互作用下得以打開并降解[41],此時微生物進入細胞內部發(fā)揮作用,將大分子化合物轉變?yōu)樾‰牡刃》肿踊衔?并利用纖維降解產生的可溶性糖轉化為乳酸等代謝產物[42]。朱曉峰等[11]報道了在纖維素酶及果膠酶的酶解作用下,菜籽粕的NDF含量由38.12%降至18.68%;王衛(wèi)衛(wèi)[29]研究發(fā)現(xiàn),用甘露聚糖、α-半乳糖苷酶協(xié)同植物乳桿菌和酵母菌發(fā)酵可顯著降低棕櫚仁粕的NDF含量,本試驗結果與上述研究結果相似。

菜籽餅粕中的Gls可在芥子酶作用下分解為硫氰酸酯、異硫氰酸酯、噁唑烷硫酮及氰類化合物,可引起甲狀腺腫,導致生長遲緩,故降低了畜禽生長性能[7]。本試驗中,經過酶菌協(xié)同發(fā)酵后,9個菜籽餅粕的Gls含量顯著降低。降低菜籽餅粕中抗營養(yǎng)因子Gls的含量,是雙低菜籽餅粕育種技術的目標[39],也是采用發(fā)酵技術改善菜籽餅粕營養(yǎng)價值的主要目標之一[8],如利用枯草芽孢桿菌與毛菌混合發(fā)酵降解Gls[31],利用乳酸菌、酵母菌、地衣芽孢桿菌混合發(fā)降解Gls[18]。Gls含量的降低緩解了其對畜禽腸道、肝臟及甲狀腺的損傷,進而提高畜禽對養(yǎng)分的消化吸收能力。此外,Gls含量的高低與生物發(fā)酵菌種有關,本試驗結果表明選用酶菌協(xié)同發(fā)酵不同來源的菜籽餅粕,均可以起到降解Gls的效果。

4 結 論

① 在混菌固態(tài)發(fā)酵體系中加入纖維素酶、果膠酶和α-半乳糖苷酶,添加量分別為60、60、10 U/g,發(fā)酵體系菜籽餅Gls降解率為60.12%,TCA-SP增加率為175.72%,NDF降解率為18.25%,總變化率為48.15%。

② 酶菌協(xié)同發(fā)酵改變了菜籽餅的表面結構和蛋白質結構,使蛋白質分子質量變小。

③ 酶菌協(xié)同發(fā)酵降低了不同來源菜籽餅粕中NDF、Gls含量,增加了TCA-SP含量,改善了菜籽餅粕的營養(yǎng)價值。