發(fā)酵豆粕的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)及在生豬養(yǎng)殖中的應(yīng)用
豆粕作為一種質(zhì)量穩(wěn)定的植物蛋白原料，一直是餅粕消費(fèi)的主體，加之動(dòng)物性蛋白資源日益短缺，價(jià)格居高不下，使其使用量受到限制，促使豆粕植物性蛋白原料需求的擴(kuò)大[1]。但由于豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的存在以及其適口性差等問(wèn)題限制了豆粕的應(yīng)用價(jià)值。目前，應(yīng)用發(fā)酵技術(shù)處理豆粕，是有效提高豆粕品質(zhì)的方法之一。發(fā)酵豆粕是指利用有益微生物發(fā)酵低值豆粕，去除多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，同時(shí)產(chǎn)生微生物蛋白質(zhì)，豐富并平衡豆粕中的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平，最終改善豆粕的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，提高飼料效率。發(fā)酵豆粕含益生菌、肽、酶、氨基酸、水溶性維生素、大豆異黃酮等功能成分，這對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)非常有利。另外在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的酸味物質(zhì)，對(duì)于幼畜，具有顯著的誘食效果。并且，由于部分碳水化合物被降解，豆粕致密結(jié)構(gòu)變得疏松，適口性明顯提高[2]。
本文結(jié)合近幾年發(fā)酵豆粕研究進(jìn)展以及市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，主要從發(fā)酵豆粕的優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)、品質(zhì)評(píng)價(jià)、飼喂效果，以及發(fā)展前景等方面進(jìn)行了綜述。
1 發(fā)酵豆粕的優(yōu)勢(shì)
豆粕經(jīng)過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生了一減一增的雙重功效[3]：一減，是將豆粕中不能被動(dòng)物體吸收的抗?fàn)I養(yǎng)因子降解為動(dòng)物可利用的營(yíng)養(yǎng)素；一增，是較普通豆粕增加了活菌、氨基酸、肽、乳酸、活性酶、維生素、大豆異黃酮等活性因子。且發(fā)酵等生物技術(shù)的應(yīng)用，使低值的蛋白原料發(fā)酵為高質(zhì)的蛋白原料，作為“生化養(yǎng)殖模式”的一種雛形，引起了許多研究者的興趣，相比于普通豆粕，發(fā)酵豆粕具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1）豆粕經(jīng)微生物發(fā)酵后，粗蛋白質(zhì)、磷、粗脂肪和氨基酸含量或利用率都有提高，而粗纖維和鈣含量有所下降，從而改善了豆粕的營(yíng)養(yǎng)組成。微生物降解過(guò)程中的一些產(chǎn)物也可以降解大分子的蛋白質(zhì)，使氨基酸含量增加或組成改善，提高豆粕原料的蛋白質(zhì)品質(zhì)和飼用價(jià)值。
2）飼喂發(fā)酵豆粕可以促進(jìn)仔豬消化系統(tǒng)的發(fā)育。陳文靜（2004）[4]通過(guò)組織學(xué)和電子顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)飼喂發(fā)酵豆粕的仔豬胃和小腸均發(fā)育良好，小腸絨毛呈指狀，形態(tài)正常，腸壁肌變厚，腸絨毛高度、隱窩深度與對(duì)照組差異顯著（P<0.05）。試驗(yàn)各組仔豬的胃內(nèi)容物pH變化保持適宜水平，增強(qiáng)了胃蛋白酶活性，提高了蛋白質(zhì)的消化率。說(shuō)明飼喂發(fā)酵豆粕符合仔豬的生理特點(diǎn)。
3）豆粕中含有的大豆異黃酮具有廣泛的生物學(xué)活性，發(fā)酵處理可提高其含量，其抗氧化活性也顯著增強(qiáng)。發(fā)酵過(guò)程中還可以產(chǎn)生大量的維生素、抗生素和未知的促生長(zhǎng)因子，不同菌種產(chǎn)生的促生長(zhǎng)因子和含量也不同[5]。發(fā)酵豆粕具有一定的芳香和新鮮氣味，適口性較好。
2 發(fā)酵豆粕的特點(diǎn)
2.1 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值顯著提高
豆粕在微生物作用下發(fā)酵，經(jīng)過(guò)一系列的生物化學(xué)變化，在有效去除抗?fàn)I養(yǎng)因子的同時(shí)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值顯著提高。
2.1.1 蛋白含量顯著提高
豆粕發(fā)酵過(guò)程中，微生物大量繁殖，將豆粕培養(yǎng)基中的非蛋白氮、培養(yǎng)基無(wú)機(jī)氮(硫酸銨或尿素)及抗?fàn)I養(yǎng)因子等各種物質(zhì)分解利用轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的菌體蛋白。而且經(jīng)過(guò)微生物酶的作用，使發(fā)酵豆粕比普通豆粕的必需氨基酸含量豐富，結(jié)構(gòu)更加合理[6]。
2.1.2 產(chǎn)生多種小肽
豆粕通過(guò)微生物的降解，產(chǎn)生具有特殊功能的營(yíng)養(yǎng)小肽。小肽具有吸收快、效率高、能耗低、載體不易飽和等優(yōu)點(diǎn)[7]。大豆肽還能賦予產(chǎn)品特殊生理活性，如促生長(zhǎng)、調(diào)節(jié)免疫、催乳、抗菌、抗氧化、抗病毒、刺激食欲、促進(jìn)礦物質(zhì)吸收和抗腫瘤等。大豆肽的開(kāi)發(fā)開(kāi)創(chuàng)了動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的新紀(jì)元，豐富了大豆制品的種類，增加了大豆產(chǎn)品的附加值[8]。肽相較游離氨基酸的重要特性之一在于可提高動(dòng)物對(duì)日糧氮利用率的巨大潛力，減少畜禽含氮物質(zhì)的排放，這對(duì)于節(jié)約蛋白質(zhì)飼料、減輕環(huán)境污染具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。
2.1.3 富含多種生物活性因子
豆粕發(fā)酵中產(chǎn)生的益生菌和乳酸，一能抑制腸道中有害菌的繁殖，二能促進(jìn)動(dòng)物消化，改善動(dòng)物小腸機(jī)能，可以減少仔豬等幼畜胃腸炎的發(fā)病率。微生物代謝產(chǎn)生蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶等各種消化酶，可促進(jìn)豆粕中蛋白質(zhì)和一些多糖類物質(zhì)的降解，提高動(dòng)物消化率[9]。而且，微生物代謝物中還有對(duì)動(dòng)物有直接營(yíng)養(yǎng)作用的未知生長(zhǎng)因子、維生素等，對(duì)促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化，提高動(dòng)物免疫機(jī)能有積極意義。
2.2 豆粕原料來(lái)源廣泛，品質(zhì)優(yōu)良
豆粕是大豆經(jīng)提取豆油后得到的一種副產(chǎn)品[10]，含蛋白質(zhì)43%左右，賴氨酸2.5%～3.5%，色氨酸0.6%～0.7%，蛋氨酸0.5%～0.7%，胱氨酸0.5%～0.8%。豆粕含有所有的大豆蛋白。Ma(1996)[11]研究表明，大豆蛋白是植物性食物中氨基酸組成比例最合理、最接近于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)理想模式的一種蛋白質(zhì)。
3 發(fā)酵豆粕產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)價(jià)
3.1 常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分
不論是發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生了蛋白質(zhì)的“濃縮效應(yīng)”還是因?yàn)榫w蛋白的合成作用導(dǎo)致，發(fā)酵豆粕的蛋白含量都較普通豆粕提高，而且氨基酸組成也有改善，賴氨酸和蛋氨酸的含量較常規(guī)豆粕有提高[12]。蛋白質(zhì)含量是衡量發(fā)酵豆粕發(fā)酵效果優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。氨基酸組成和含量也有一定變化和提高。除蛋白質(zhì)以外，普通豆粕經(jīng)過(guò)發(fā)酵后的其他常規(guī)指標(biāo)也發(fā)生了相應(yīng)的變化。綜合目前市場(chǎng)上的發(fā)酵豆粕產(chǎn)品,經(jīng)過(guò)發(fā)酵后，其粗灰分含量≤10%,粗纖維含量≤7%，粗脂肪≤7%，水分含量≤12%。
3.2 抗?fàn)I養(yǎng)因子
通過(guò)微生物發(fā)酵技術(shù)，可將豆粕中目前已知的胰蛋白酶抑制因子、大豆寡糖、大豆球蛋白、植酸、脲酶、非淀粉多糖(NSP)等多種抗原進(jìn)行降解，使這些抗?fàn)I養(yǎng)因子含量降低或被完全消除。鄭裴等[13]采用植物乳桿菌固態(tài)發(fā)酵豆粕，對(duì)豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子進(jìn)行降解，結(jié)果表明，豆粕中尿素酶活性由原來(lái)的0.373 U/g降低到0.166 U/g，胰蛋白酶抑制劑含量由原來(lái)的40.42 mg/g降低到18.01 mg/g。Hirabayashi等[14]使用宇佐美曲霉發(fā)酵大豆粕，發(fā)酵后植酸全部被降解。江永才[15]的研究表明，發(fā)酵可使基料粗纖維含量降低12%～16%。
3.3 其他活性因子
豆粕經(jīng)微生物降解后，不僅常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分得到改善，抗?fàn)I養(yǎng)因子部分或全部被消除，而且發(fā)酵豆粕產(chǎn)品中還包括有益微生物及其代謝產(chǎn)物[16]。由于在豆粕發(fā)酵過(guò)程中加入了很多有益微生物，因此，發(fā)酵結(jié)束后，經(jīng)測(cè)定發(fā)酵物料中含有大量的有益微生物種群，而種類主要取決于發(fā)酵前物料中所添加的微生物，常見(jiàn)有芽孢菌、酵母菌、乳酸菌，這些益生性微生物對(duì)于改善畜禽腸道微生態(tài)環(huán)境具有非常重要的作用。除此之外，發(fā)酵豆粕還含有乳酸、各種酶等活性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。目前國(guó)內(nèi)發(fā)酵豆粕中乳酸含量多數(shù)大于2%。
4 在生豬養(yǎng)殖方面的應(yīng)用
早期斷奶仔豬，腸道消化系統(tǒng)尚未發(fā)育完全，對(duì)于豆粕等植物性蛋白原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子較敏感，特別是里面含有的脹氣因子和大豆球蛋白極易引起仔豬腹瀉和發(fā)育不良[17]。而豆粕發(fā)酵后，蛋白質(zhì)發(fā)生降解，肽類物質(zhì)和氨基酸含量增加，抗?fàn)I養(yǎng)因子被部分或全部消除，動(dòng)物對(duì)豆粕的消化利用率大大增加。發(fā)酵豆粕基本不含抗?fàn)I養(yǎng)因子，但富含酶、小肽和多種益生素，應(yīng)用在生豬養(yǎng)殖中效果很好。發(fā)酵豆粕能改善仔豬腹瀉，促進(jìn)采食量和提高日增重，提高了飼料的吸收率，同時(shí)仔豬排泄物氣味變淡，養(yǎng)殖環(huán)境得到很大改善。劉欣等[18]在28日齡斷奶仔豬飼糧中以發(fā)酵豆粕部分替代進(jìn)口魚(yú)粉和乳清粉，結(jié)果表明飼喂微生物發(fā)酵豆粕使仔豬料重比降低5.56%(P＜0.05)。
仔豬對(duì)豆粕抗?fàn)I養(yǎng)因子較敏感，容易造成腹瀉、發(fā)育不良、生長(zhǎng)遲緩。據(jù)上海某豬場(chǎng)對(duì)體重40 kg的育肥豬進(jìn)行飼養(yǎng)試驗(yàn)[19]，在豬同重同飼料條件下，試驗(yàn)期為50 d，結(jié)果表明：
① 試驗(yàn)組豬平均日增重1 080 g，比對(duì)照組每頭豬多增重155 g，提高16.76%，在50 d育肥期內(nèi)，每頭豬多增重7.75 kg，多增加收入108.5元；
②試驗(yàn)組重料比為1:2.9，與對(duì)照組相比，豬每增重1 kg體重，少消耗飼料0.5 kg，飼料利用率提高10%，每頭豬在育肥期節(jié)省飼料6～10 kg，降低飼料費(fèi)用15～23元。
用發(fā)酵豆粕以5%、10%、15%、20%的添加量等氮代替未發(fā)酵豆粕飼喂32日齡斷奶三元雜交仔豬，隨著發(fā)酵豆粕用量的增加，斷奶仔豬的日增重逐漸提高，試驗(yàn)豬的腹瀉率明顯下降，飼料轉(zhuǎn)化率也得到改善。
以添加發(fā)酵豆粕代替魚(yú)粉和膨化大豆設(shè)計(jì)等氮飼糧飼喂40日齡斷奶仔豬，結(jié)果生產(chǎn)性能與對(duì)照組無(wú)明顯差異，但試驗(yàn)組的腹瀉率和死淘率顯著降低(P<0.05)，經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提高[20]。
5 結(jié)論
豆粕是目前畜牧業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的蛋白質(zhì)飼料資源，研究表明，豆粕中含有的抗?fàn)I養(yǎng)因子及抗原蛋白的存在會(huì)損傷畜禽小腸的形態(tài)結(jié)構(gòu)，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，進(jìn)而影響動(dòng)物體的健康。近年來(lái)的研究表明，生物發(fā)酵可以改善大豆及豆粕的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，降低抗?fàn)I養(yǎng)因子和抗原蛋白的水平，有利于實(shí)現(xiàn)豆粕的高效利用，在蛋白質(zhì)資源相對(duì)不足的條件下，對(duì)我國(guó)畜牧業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展起著重要作用[21]。
但發(fā)酵豆粕在動(dòng)物上的應(yīng)用研究還不夠細(xì)致，發(fā)酵產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)成分差異也比較大，品質(zhì)良莠不齊。由于產(chǎn)品沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，缺少評(píng)價(jià)體系，用戶缺乏參考，在產(chǎn)品的選擇上存在著盲目性和跟風(fēng)行為；研發(fā)者需要進(jìn)行更加深入的研究，使產(chǎn)品更加走向精細(xì)化，這是將來(lái)以發(fā)酵豆粕為代表的發(fā)酵蛋白飼料的一個(gè)發(fā)展方向。
(1.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海市獸醫(yī)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，張琳琰，朱建國(guó)；2.上海市崇明縣廟鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)推廣服務(wù)中心，張琳琰)
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