發酵豆粕的營養特點及在生豬養殖中的應用
豆粕作為一種質量穩定的植物蛋白原料，一直是餅粕消費的主體，加之動物性蛋白資源日益短缺，價格居高不下，使其使用量受到限制，促使豆粕植物性蛋白原料需求的擴大[1]。但由于豆粕中抗營養因子的存在以及其適口性差等問題限制了豆粕的應用價值。目前，應用發酵技術處理豆粕，是有效提高豆粕品質的方法之一。發酵豆粕是指利用有益微生物發酵低值豆粕，去除多種抗營養因子，同時產生微生物蛋白質，豐富并平衡豆粕中的蛋白質營養水平，最終改善豆粕的營養品質，提高飼料效率。發酵豆粕含益生菌、肽、酶、氨基酸、水溶性維生素、大豆異黃酮等功能成分，這對動物的生長非常有利。另外在發酵過程中產生的酸味物質，對于幼畜，具有顯著的誘食效果。并且，由于部分碳水化合物被降解，豆粕致密結構變得疏松，適口性明顯提高[2]。
本文結合近幾年發酵豆粕研究進展以及市場動態，主要從發酵豆粕的優勢、特點、品質評價、飼喂效果，以及發展前景等方面進行了綜述。
1 發酵豆粕的優勢
豆粕經過發酵產生了一減一增的雙重功效[3]：一減，是將豆粕中不能被動物體吸收的抗營養因子降解為動物可利用的營養素；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。且發酵等生物技術的應用，使低值的蛋白原料發酵為高質的蛋白原料，作為“生化養殖模式”的一種雛形，引起了許多研究者的興趣，相比于普通豆粕，發酵豆粕具有以下優點：
1）豆粕經微生物發酵后，粗蛋白質、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養組成。微生物降解過程中的一些產物也可以降解大分子的蛋白質，使氨基酸含量增加或組成改善，提高豆粕原料的蛋白質品質和飼用價值。
2）飼喂發酵豆粕可以促進仔豬消化系統的發育。陳文靜（2004）[4]通過組織學和電子顯微鏡觀察，發現飼喂發酵豆粕的仔豬胃和小腸均發育良好，小腸絨毛呈指狀，形態正常，腸壁肌變厚，腸絨毛高度、隱窩深度與對照組差異顯著（P<0.05）。試驗各組仔豬的胃內容物pH變化保持適宜水平，增強了胃蛋白酶活性，提高了蛋白質的消化率。說明飼喂發酵豆粕符合仔豬的生理特點。
3）豆粕中含有的大豆異黃酮具有廣泛的生物學活性，發酵處理可提高其含量，其抗氧化活性也顯著增強。發酵過程中還可以產生大量的維生素、抗生素和未知的促生長因子，不同菌種產生的促生長因子和含量也不同[5]。發酵豆粕具有一定的芳香和新鮮氣味，適口性較好。
2 發酵豆粕的特點
2.1 營養價值顯著提高
豆粕在微生物作用下發酵，經過一系列的生物化學變化，在有效去除抗營養因子的同時，營養價值顯著提高。
2.1.1 蛋白含量顯著提高
豆粕發酵過程中，微生物大量繁殖，將豆粕培養基中的非蛋白氮、培養基無機氮(硫酸銨或尿素)及抗營養因子等各種物質分解利用轉化為營養價值高的菌體蛋白。而且經過微生物酶的作用，使發酵豆粕比普通豆粕的必需氨基酸含量豐富，結構更加合理[6]。
2.1.2 產生多種小肽
豆粕通過微生物的降解，產生具有特殊功能的營養小肽。小肽具有吸收快、效率高、能耗低、載體不易飽和等優點[7]。大豆肽還能賦予產品特殊生理活性，如促生長、調節免疫、催乳、抗菌、抗氧化、抗病毒、刺激食欲、促進礦物質吸收和抗腫瘤等。大豆肽的開發開創了動物營養的新紀元，豐富了大豆制品的種類，增加了大豆產品的附加值[8]。肽相較游離氨基酸的重要特性之一在于可提高動物對日糧氮利用率的巨大潛力，減少畜禽含氮物質的排放，這對于節約蛋白質飼料、減輕環境污染具有重要的經濟和社會意義。
2.1.3 富含多種生物活性因子
豆粕發酵中產生的益生菌和乳酸，一能抑制腸道中有害菌的繁殖，二能促進動物消化，改善動物小腸機能，可以減少仔豬等幼畜胃腸炎的發病率。微生物代謝產生蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶等各種消化酶，可促進豆粕中蛋白質和一些多糖類物質的降解，提高動物消化率[9]。而且，微生物代謝物中還有對動物有直接營養作用的未知生長因子、維生素等，對促進營養物質消化，提高動物免疫機能有積極意義。
2.2 豆粕原料來源廣泛，品質優良
豆粕是大豆經提取豆油后得到的一種副產品[10]，含蛋白質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、最接近于聯合國糧農組織/世界衛生組織(FAO/WHO)理想模式的一種蛋白質。
3 發酵豆粕產品品質評價
3.1 常規營養成分
不論是發酵過程中產生了蛋白質的“濃縮效應”還是因為菌體蛋白的合成作用導致，發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豆粕有提高[12]。蛋白質含量是衡量發酵豆粕發酵效果優劣的一個重要指標。氨基酸組成和含量也有一定變化和提高。除蛋白質以外，普通豆粕經過發酵后的其他常規指標也發生了相應的變化。綜合目前市場上的發酵豆粕產品,經過發酵后，其粗灰分含量≤10%,粗纖維含量≤7%，粗脂肪≤7%，水分含量≤12%。
3.2 抗營養因子
通過微生物發酵技術，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)等多種抗原進行降解，使這些抗營養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發酵豆粕，對豆粕中抗營養因子進行降解，結果表明，豆粕中尿素酶活性由原來的0.373 U/g降低到0.166 U/g，胰蛋白酶抑制劑含量由原來的40.42 mg/g降低到18.01 mg/g。Hirabayashi等[14]使用宇佐美曲霉發酵大豆粕，發酵后植酸全部被降解。江永才[15]的研究表明，發酵可使基料粗纖維含量降低12%～16%。
3.3 其他活性因子
豆粕經微生物降解后，不僅常規營養成分得到改善，抗營養因子部分或全部被消除，而且發酵豆粕產品中還包括有益微生物及其代謝產物[16]。由于在豆粕發酵過程中加入了很多有益微生物，因此，發酵結束后，經測定發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酵前物料中所添加的微生物，常見有芽孢菌、酵母菌、乳酸菌，這些益生性微生物對于改善畜禽腸道微生態環境具有非常重要的作用。除此之外，發酵豆粕還含有乳酸、各種酶等活性營養物質。目前國內發酵豆粕中乳酸含量多數大于2%。
4 在生豬養殖方面的應用
早期斷奶仔豬，腸道消化系統尚未發育完全，對于豆粕等植物性蛋白原料中的抗營養因子較敏感，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育不良[17]。而豆粕發酵后，蛋白質發生降解，肽類物質和氨基酸含量增加，抗營養因子被部分或全部消除，動物對豆粕的消化利用率大大增加。發酵豆粕基本不含抗營養因子，但富含酶、小肽和多種益生素，應用在生豬養殖中效果很好。發酵豆粕能改善仔豬腹瀉，促進采食量和提高日增重，提高了飼料的吸收率，同時仔豬排泄物氣味變淡，養殖環境得到很大改善。劉欣等[18]在28日齡斷奶仔豬飼糧中以發酵豆粕部分替代進口魚粉和乳清粉，結果表明飼喂微生物發酵豆粕使仔豬料重比降低5.56%(P＜0.05)。
仔豬對豆粕抗營養因子較敏感，容易造成腹瀉、發育不良、生長遲緩。據上海某豬場對體重40 kg的育肥豬進行飼養試驗[19]，在豬同重同飼料條件下，試驗期為50 d，結果表明：
① 試驗組豬平均日增重1 080 g，比對照組每頭豬多增重155 g，提高16.76%，在50 d育肥期內，每頭豬多增重7.75 kg，多增加收入108.5元；
②試驗組重料比為1:2.9，與對照組相比，豬每增重1 kg體重，少消耗飼料0.5 kg，飼料利用率提高10%，每頭豬在育肥期節省飼料6～10 kg，降低飼料費用15～23元。
用發酵豆粕以5%、10%、15%、20%的添加量等氮代替未發酵豆粕飼喂32日齡斷奶三元雜交仔豬，隨著發酵豆粕用量的增加，斷奶仔豬的日增重逐漸提高，試驗豬的腹瀉率明顯下降，飼料轉化率也得到改善。
以添加發酵豆粕代替魚粉和膨化大豆設計等氮飼糧飼喂40日齡斷奶仔豬，結果生產性能與對照組無明顯差異，但試驗組的腹瀉率和死淘率顯著降低(P<0.05)，經濟效益得到顯著提高[20]。
5 結論
豆粕是目前畜牧業及養殖業中應用最為廣泛的蛋白質飼料資源，研究表明，豆粕中含有的抗營養因子及抗原蛋白的存在會損傷畜禽小腸的形態結構，影響營養物質的吸收，進而影響動物體的健康。近年來的研究表明，生物發酵可以改善大豆及豆粕的營養品質，降低抗營養因子和抗原蛋白的水平，有利于實現豆粕的高效利用，在蛋白質資源相對不足的條件下，對我國畜牧業及養殖業可持續發展起著重要作用[21]。
但發酵豆粕在動物上的應用研究還不夠細致，發酵產品的營養成分差異也比較大，品質良莠不齊。由于產品沒有統一規范標準，缺少評價體系，用戶缺乏參考，在產品的選擇上存在著盲目性和跟風行為；研發者需要進行更加深入的研究，使產品更加走向精細化，這是將來以發酵豆粕為代表的發酵蛋白飼料的一個發展方向。
(1.上海交通大學農業與生物學院，上海市獸醫生物技術重點實驗室，張琳琰，朱建國；2.上海市崇明縣廟鎮農業綜合技術推廣服務中心，張琳琰)
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