發(fā)酵豆粕在斷奶仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

王曉翠 王 浩 李 杰

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,哈爾濱 150030)

豆粕是大豆經(jīng)提取豆油后得到的副產(chǎn)物,是目前應(yīng)用最廣泛的蛋白質(zhì)飼料,其營(yíng)養(yǎng)成分主要有蛋白質(zhì)(40%～44%)、碳水化合物、脂肪、維生素、必需氨基酸以及多種礦物質(zhì),營(yíng)養(yǎng)成分較齊全、均衡,但也存在多種抗?fàn)I養(yǎng)因子及抗原蛋白。而早期斷奶仔豬的消化酶系統(tǒng)尚未發(fā)育完全,對(duì)于植物蛋白質(zhì)的消化能力弱,且對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)因子較敏感,普通豆粕難以適應(yīng)斷奶仔豬飼養(yǎng)需要[1]。發(fā)酵豆粕是經(jīng)現(xiàn)代生物工程發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的無抗原優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì),微生物將大豆蛋白降解為小分子蛋白、小肽,并將抗?fàn)I養(yǎng)因子徹底分解,同時(shí)生成大量的益生菌、乳酸、未知生長(zhǎng)因子等物質(zhì),因此被認(rèn)為是幼齡動(dòng)物理想的植物蛋白質(zhì)飼料,近年來逐漸應(yīng)用到斷奶仔豬養(yǎng)殖中并收到很好的效果。本文就發(fā)酵豆粕的營(yíng)養(yǎng)特性、在斷奶仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用效果及影響其在仔豬生產(chǎn)中應(yīng)用效果的因素作一簡(jiǎn)述。

1 發(fā)酵豆粕的營(yíng)養(yǎng)特性

1.1 適口性好,大豆蛋白的吸收率高

豆粕經(jīng)發(fā)酵后具有一定的芳香味、鮮味,Omafuvbe等[2]認(rèn)為,混合發(fā)酵中的非優(yōu)勢(shì)菌主要是起調(diào)節(jié)風(fēng)味的作用。如采用乳酸菌發(fā)酵豆粕的過程中,會(huì)產(chǎn)生大量乳酸,使之具有酸香味,具有一定的誘食性,從而增加仔豬的采食量。同時(shí),發(fā)酵過程中蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的可溶性肽類和游離氨基酸都會(huì)提高發(fā)酵豆粕的適口性[3-5],也有利于幼齡動(dòng)物的消化吸收。一般情況下,蛋白質(zhì)水解的程度是評(píng)價(jià)發(fā)酵產(chǎn)物質(zhì)量和風(fēng)味的最重要指標(biāo)[6]。發(fā)酵豆粕的核心是降解大豆蛋白,使豆粕中的蛋白質(zhì)大分子在微生物的作用下降解為可溶性蛋白、多肽、小肽及游離氨基酸等小分子。在仔豬對(duì)蛋白質(zhì)的消化過程中,肽的形式較游離氨基酸形式具有速度快、耗能低、載體不易飽和等特點(diǎn),且 2種吸收形式相互補(bǔ)充,從而提高蛋白質(zhì)的吸收效率[7-8]。

1.2 富含各種消化酶,有利于提高消化吸收和改善飼料轉(zhuǎn)化率

發(fā)酵豆粕中的微生物代謝產(chǎn)物如消化酶,可提高飼料的消化率。在發(fā)酵溫度為 30℃、接種量4%條件下用枯草芽孢桿菌發(fā)酵豆粕 72 h,可使發(fā)酵豆粕中的蛋白酶活力達(dá)到 630 U/g[9]。Chantasartrasam ee等[10]使用米曲霉 AK 9發(fā)酵豆粕得到的植酸酶酶活每克可達(dá) 16 U,在仔雞飼糧中添加該酶 500 U/kg后,體外消化液中磷釋放量增加了1.6倍,蛋白質(zhì)釋放量提高了 4.6倍?？梢钥闯?發(fā)酵豆粕中微生物代謝產(chǎn)出的消化酶,可以一定程度上改善由仔豬的消化酶系統(tǒng)尚未發(fā)育完全而引起的消化蛋白質(zhì)能力差的問題,從而提高消化吸收能力。

1.3 抗?fàn)I養(yǎng)因子含量顯著降低甚至完全消除

普通豆粕中普遍含有胰蛋白酶抑制因子、大豆抗原蛋白等抗?fàn)I養(yǎng)因子,現(xiàn)已明確胰蛋白酶抑制因子可引起消化吸收功能失調(diào)或紊亂,嚴(yán)重時(shí)可引起腹瀉;而大豆抗原蛋白的過敏反應(yīng)是仔豬腹瀉的主要原因之一,可引起體重下降和突然死亡等現(xiàn)象[11]。導(dǎo)致其使用范圍及價(jià)值大大下降。Hong等[12]采用米曲霉發(fā)酵處理豆粕顯著降低了胰蛋白酶抑制因子和大分子抗原蛋白水平;Feng等[13]使用產(chǎn)蛋白酶菌 -米曲霉發(fā)酵豆粕,可以完全消除豆粕胰蛋白酶抑制因子;馬文強(qiáng)等[14]研究表明,發(fā)酵后豆粕中的胰蛋白酶抑制因子、大豆凝血素、脂肪氧化酶和致甲狀腺腫素都能被較完全地降解。以上研究顯示,使用微生物處理豆粕可以有效去除這些不良因子,使其成為優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)飼料,飼喂給仔豬時(shí)會(huì)降低由大豆抗原蛋白等抗?fàn)I養(yǎng)因子引起的腹瀉的幾率,從而提高了豆粕的利用價(jià)值。

1.4 大豆異黃酮含量增加,提高抗氧化酶活力和抗菌能力

豆粕中含的大豆異黃酮具有廣泛的生物學(xué)活性。但豆粕中的異黃酮主要以異黃酮糖苷的形式存在,然而只有游離的異黃酮甙元才具有生物學(xué)功能[15-16]。發(fā)酵處理可以顯著提高豆粕中游離異黃酮甙元的含量,同時(shí),異黃酮經(jīng)發(fā)酵后抗氧化活性也顯著增強(qiáng)。姚明蘭等[17]指出,大豆異黃酮也可作為營(yíng)養(yǎng)保健成分添加到其他產(chǎn)品中,或作為防腐劑添加到食品中,可防止食品腐敗變質(zhì)和食物中毒及其他一些食源性疾病的發(fā)生。另外,從發(fā)酵豆粕中提取、精制的異黃酮對(duì)細(xì)菌的最低抑制濃度為 0.24%,而從普通豆粕中提取、精制的異黃酮對(duì)細(xì)菌的最低抑制濃度為 0.48%[18],這表明異黃酮經(jīng)過發(fā)酵后,其抗菌活性明顯的增強(qiáng),這樣,仔豬料中就可以減少防腐類物質(zhì)的添加,既降低了成本,又減少了有害藥物的殘留。

1.5 改善動(dòng)物腸道微生態(tài),提高免疫力

發(fā)酵豆粕中富含酵母、芽孢桿菌、乳酸菌等益生菌,可以改善消化道的微生態(tài),若在斷奶仔豬飼養(yǎng)中使用,則會(huì)在仔豬的腸道內(nèi)形成由益生菌組成的優(yōu)勢(shì)菌群,可大大降低斷奶仔豬消化道疾病的發(fā)病率,從而起到預(yù)防仔豬下痢的效果[19]。另外,大豆肽還能顯著提高機(jī)體 T細(xì)胞的吞噬活性[20],進(jìn)而在不使用抗生素類藥物的前提下也會(huì)提高動(dòng)物機(jī)體的免疫力,更適應(yīng)中國(guó)飼料行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

2 發(fā)酵豆粕在斷奶仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用效果

2.1 提高斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能

斷奶仔豬的消化酶系統(tǒng)尚未發(fā)育完全,對(duì)于植物蛋白質(zhì)的消化能力弱,而發(fā)酵豆粕中含有豐富的植物源蛋白多肽,易于幼齡動(dòng)物消化吸收。飼喂發(fā)酵豆粕后可顯著提高仔豬生產(chǎn)性能[21]。與普通豆粕相比,發(fā)酵豆粕降低了仔豬的料重比[22]。劉欣等[23]用微生物發(fā)酵豆粕替代斷奶仔豬飼糧中的普通豆粕后發(fā)現(xiàn),發(fā)酵豆粕對(duì)改善斷奶仔豬消化道的應(yīng)激反應(yīng)有良好作用,且適口性良好,飼喂微生物發(fā)酵豆粕使仔豬料重比降低 5.56%(P＜0.05)。章世元等[24]用發(fā)酵豆粕替代仔豬飼料中17.5%和 35.0%的豆粕后發(fā)現(xiàn),試驗(yàn)仔豬的生長(zhǎng)性能顯著提高。蔡國(guó)林等[25]用酵母菌和乳酸菌混合發(fā)酵豆粕飼喂肉豬,結(jié)果表明發(fā)酵豆粕可以改善平均增重、料重比。劉春雪等[26]用商品發(fā)酵豆粕以 5%、10%、15%和 20%的添加量等氮替代未發(fā)酵豆粕飼喂 32日齡斷奶三元雜交仔豬后發(fā)現(xiàn),隨著發(fā)酵豆粕用量的增加,斷奶仔豬的日增重提高(P＜0.05),飼料轉(zhuǎn)化率也得到了改善。以 8%的發(fā)酵豆粕代替魚粉和膨化大豆設(shè)計(jì)等氮飼糧飼喂 40日齡斷奶仔豬,結(jié)果發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)性能與對(duì)照組無顯著差異,但試驗(yàn)組的腹瀉率和死淘率顯著降低[27]。另外,潘木水等[28]研究表明,在斷奶仔豬飼糧中用發(fā)酵豆粕等量替代代乳粉,仔豬的生產(chǎn)性能與對(duì)照組相比均差異不顯著,但是卻可以降低飼養(yǎng)成本,這與李紹章等[29]的試驗(yàn)結(jié)果顯示出了一定的一致性,這可能是因?yàn)槎蛊芍械牡鞍踪|(zhì)經(jīng)過發(fā)酵后蛋白質(zhì)品質(zhì)得到了改善,可以部分替代魚粉中的蛋白質(zhì),而乳酸菌發(fā)酵豆粕的過程中產(chǎn)生的大量乳酸可以部分替代乳清粉中的乳糖在斷奶仔豬料中發(fā)揮作用。采用酶解或發(fā)酵處理豆粕代替普通豆粕顯著改善斷奶仔豬生產(chǎn)性能[30]。Kim等[31]研究發(fā)現(xiàn),利用 6%發(fā)酵大豆型飼糧(FSBM)替代普通豆粕可以顯著提高增重耗料比(P＜0.05)并改善腹瀉狀況。以上的研究結(jié)果充分的證實(shí)了發(fā)酵豆粕對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能有顯著的提高,而究其原因,主要是豆粕發(fā)酵產(chǎn)生的小肽和氨基酸等小分子共同的作用,它們從吸收的角度上,降低了仔豬的斷奶應(yīng)激,并且其中的活性小肽和一部分氨基酸還可產(chǎn)生協(xié)同作用,促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收,使得仔豬更快的度過斷奶應(yīng)激時(shí)期,進(jìn)入正常的生長(zhǎng)狀態(tài),從而更好的發(fā)揮了生產(chǎn)潛能。

2.2 改善動(dòng)物腸道功能,提高消化能力,降低仔豬腹瀉率

仔豬斷奶應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致腸道受損、消化功能紊亂、消化酶活性低,同時(shí)也會(huì)破壞腸道微生態(tài)的平衡,致使蛋白質(zhì)不能很好地被消化吸收,繼而在大腸發(fā)生腐敗,產(chǎn)生的氨和胺類物質(zhì)對(duì)腸道黏膜有毒性作用,使腹瀉率增加[32]。有報(bào)道顯示,小肽特別是 2～3肽,可被仔豬完整而有效地吸收,從而減少大腸后段氨氣和有毒胺類的產(chǎn)生,并且維持消化道正常的功能,降低腹瀉率[33]。馮杰等[22]用米曲霉發(fā)酵豆粕飼喂早期斷奶仔豬后,其小腸上皮細(xì)胞和微絨毛發(fā)育良好,使腸道維持良好的結(jié)構(gòu)形態(tài),從而促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。攝食發(fā)酵豆粕的仔豬胃和小腸發(fā)育良好,胃壁和胃黏膜厚度較高,絨毛高度/隱窩深度值、腸絨毛高度也增加,而腸壁厚度卻降低,顯著降低腹瀉率[24],同時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)酵豆粕可以降低仔豬胃內(nèi)容物的 pH[34],而消化道內(nèi)較低的 pH可以抑制病原菌繁殖、促進(jìn)消化酶分泌[35]。飼糧中添加小肽能提高仔豬斷奶后十二指腸食糜乳糖酶、脂肪酶、淀粉酶和胰蛋白酶的活性[36]。夏芳等[37]的研究顯示用發(fā)酵豆粕部分替代乳豬料中的大豆?jié)饪s蛋白可以減少仔豬的腹瀉率,原因可能是豆粕通過微生物發(fā)酵降解可以將抗?fàn)I養(yǎng)因子降低至飼用水平,或?qū)⑵溆行У娜コ?從而減少對(duì)腸道的刺激,使仔豬腸道更快的生長(zhǎng)恢復(fù)、更好的發(fā)育,進(jìn)而預(yù)防斷奶仔豬的營(yíng)養(yǎng)性腹瀉。

2.3 增強(qiáng)其免疫功能,提高抵抗疾病的能力

大豆發(fā)酵蛋白具有促進(jìn)斷奶仔豬腸道乳酸菌的增長(zhǎng)和抑制大腸桿菌的作用[19]。微生物發(fā)酵豆粕替代斷奶仔豬飼糧中的普通豆粕,可以使仔豬血清免疫球蛋白 G(IgG)降低 21.43%(P＜0.05),腸系膜淋巴結(jié)系數(shù)提高 2.08%(P＜0.05);在刀豆素 A的刺激作用下,血液中刺激指數(shù)(SI)下降了 63.73%(P＜0.01),在脂多糖的刺激作用下,SI下降了 47.67%(P＜0.01),直接增強(qiáng)了斷奶仔豬的細(xì)胞免疫功能和體液免疫功能[23]。并且,豆粕發(fā)酵過程中產(chǎn)生的大豆肽會(huì)提高 T細(xì)胞的嗜菌活性也會(huì)增強(qiáng)仔豬的非特異性免疫能力。

3 影響發(fā)酵豆粕在仔豬生產(chǎn)中應(yīng)用效果的因素

首先,發(fā)酵菌種不同會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵豆粕的品質(zhì)差異。以發(fā)酵豆粕 A(發(fā)酵菌種為酵母菌、枯草桿菌和曲霉菌)和發(fā)酵豆粕 B(發(fā)酵菌種為酵母菌、枯草桿菌和乳酸菌)飼喂斷奶仔豬后,前者對(duì)仔豬的免疫增強(qiáng)作用顯著低于后者;與魚粉組相比,發(fā)酵豆粕 A組降低仔豬的生長(zhǎng)性能、提高腹瀉率,而發(fā)酵豆粕 B組則顯著提高其生長(zhǎng)性能、降低腹瀉率,其結(jié)果不同主要是由于兩種發(fā)酵菌種的差異導(dǎo)致,前者的過敏蛋白含量顯著高于后者[19];吳昌征[38]的研究結(jié)果卻是：用不同來源發(fā)酵豆粕配制的飼糧飼喂斷奶仔豬,結(jié)果顯示差異不顯著。試驗(yàn)結(jié)果不同的原因需要我們繼續(xù)研究;另外,目前已發(fā)現(xiàn)很多菌種可用于豆粕發(fā)酵,但篩選優(yōu)良的菌株并進(jìn)行適宜的組合使之發(fā)酵的豆粕能夠在各方面都有益于斷奶仔豬度過這一特殊時(shí)期仍需要進(jìn)一步的研究。

其次,發(fā)酵條件的不同也會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵豆粕產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊,目前我國(guó)發(fā)酵豆粕大部分采用開放式固體發(fā)酵技術(shù),這種技術(shù)對(duì)發(fā)酵的時(shí)間、溫度、用水量、發(fā)酵厚度等的控制大都靠經(jīng)驗(yàn)確定,因此要想在北方這樣四季環(huán)境變化較大的地區(qū)做到質(zhì)量穩(wěn)定是非常難的,因此,摸索出最適宜的發(fā)酵條件尚需進(jìn)一步研究。

再次,發(fā)酵豆粕作為一種新型的蛋白質(zhì)飼料,飼糧蛋白質(zhì)含量和環(huán)境條件等因子都會(huì)影響動(dòng)物對(duì)飼糧中發(fā)酵蛋白質(zhì)的需求量,由于發(fā)酵豆粕良好的適口性,仔豬日采食量也隨著發(fā)酵豆粕用量增加而增加,但斷奶仔豬處于特殊的生理時(shí)期,細(xì)微的蛋白質(zhì)改變都可能會(huì)引起較為嚴(yán)重的后果,因此,不論是針對(duì)斷奶仔豬營(yíng)養(yǎng)需求,還是從經(jīng)濟(jì)效益考慮,發(fā)酵豆粕的用量并不是越多越好,最適用量還需要科研工作者的進(jìn)一步研究。

4 小 結(jié)

在我國(guó),常選乳清粉和魚粉來改善斷奶仔豬飼料的適口性、利用率,同時(shí)提高飼料的品質(zhì)。但魚粉的品質(zhì)易受原料、加工方法及儲(chǔ)存條件的影響,使用效果不穩(wěn)定,特別是衛(wèi)生指標(biāo)超標(biāo)極易造成仔豬下痢,加上 2009、2010年魚粉價(jià)格大幅升高,乳清粉價(jià)格也不斷攀升,加大仔豬料中乳清粉和魚粉添加量定會(huì)增加飼養(yǎng)成本。因此,來源豐富、價(jià)格低廉、營(yíng)養(yǎng)性能好的新型廉價(jià)發(fā)酵豆粕成為了理想的蛋白質(zhì)飼料之選。經(jīng)微生物發(fā)酵后大豆蛋白被分解成多肽和氨基酸,易被小腸吸收;并且,小肽具有為機(jī)體提供營(yíng)養(yǎng)并調(diào)節(jié)機(jī)體生理功能的雙重功效,它幾乎影響著機(jī)體的一切代謝合成,飼喂后可以促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng),抑制其消化道的疾病,提高機(jī)體免疫力,而這對(duì)于斷奶仔豬而言極為重要。因其用酵母菌、乳酸菌、芽孢桿菌等益生菌發(fā)酵,故還可以減少抗生素等藥物的使用量,進(jìn)而減少藥物殘留。所以,在當(dāng)今大力提倡“綠色健康養(yǎng)殖”的情況下,發(fā)酵豆粕定能使豆粕這一優(yōu)質(zhì)的植物蛋白質(zhì)飼料在仔豬料中得到更加充分的利用,同時(shí)還可以緩解我國(guó)優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料的不足,減少對(duì)動(dòng)物蛋白質(zhì)飼料的依賴,降低生產(chǎn)成本。

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