大豆皮發(fā)酵技術(shù)可行性研究

張開磊，來常海，蔡希梅

（莒縣畜牧獸醫(yī)局，山東 莒縣　276800）

大豆皮發(fā)酵技術(shù)可行性研究

張開磊，來常海，蔡希梅

（莒縣畜牧獸醫(yī)局，山東 莒縣276800）

大豆皮是現(xiàn)代制油工藝中的副產(chǎn)品，含有豐富的纖維素、半纖維素、果膠及無機(jī)鹽，可作為粗飼料或精飼料添加到動(dòng)物飼糧中。但由于大豆皮中含有大量的脲酶、胰蛋白酶抑制因子等抗?fàn)I養(yǎng)因子，在畜禽利用上受到了一定的限制。文章對(duì)大豆皮的營養(yǎng)價(jià)值、在動(dòng)物飼糧中應(yīng)用及發(fā)酵大豆皮技術(shù)可行性等問題進(jìn)行了綜述。

大豆皮；應(yīng)用；發(fā)酵；菌種

隨著我國人口的增長(zhǎng)、生活水平的提高和工業(yè)的發(fā)展，對(duì)物質(zhì)原料的需求量穩(wěn)步增加。近20年來，我國畜牧業(yè)飛速發(fā)展，飼料總產(chǎn)量已由2008年1.37億t增加到2015年的1.95億t，增加了42.33%［1］。膳食結(jié)構(gòu)和動(dòng)物性食品消費(fèi)量均發(fā)生顯著變化，同時(shí)，飼料資源的耗費(fèi)量也逐年增加。但由于人多地少，飼料資源不足始終是制約我國畜牧業(yè)發(fā)展的主要因素。因此，開發(fā)非常規(guī)飼料，是降低畜禽飼養(yǎng)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的一條重要途徑。

非常規(guī)飼料資源主要是農(nóng)作物秸稈、食品廠排出的廢渣、廢液及畜禽糞便，經(jīng)過加工處理后，可補(bǔ)充家畜所需要的蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、微量元素等。同時(shí)，用這些非常規(guī)飼料代替部分常規(guī)飼料，還可降低飼料成本，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，減少畜牧業(yè)對(duì)糧食的依賴，實(shí)現(xiàn)我國飼料資源的可持續(xù)發(fā)展。

大豆皮是大豆制油工藝的副產(chǎn)品，其作為一種新的非常規(guī)飼料資源，因其高纖維、高能量的特性受到廣泛關(guān)注。

1　大豆皮的特點(diǎn)及限制利用的因素

1.1大豆皮的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

大豆皮占整個(gè)大豆體積的10%，占整個(gè)大豆重量的8%。大豆皮主要是大豆外層包被的物質(zhì)，顏色為米黃色或淺黃色，由油脂加工熱法脫皮或壓碎兩種加工方法所得［2］。經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)定大豆皮的主要成分是細(xì)胞壁和植物纖維，粗纖維含量為36.37%，粗蛋白質(zhì)10.67%，真蛋白為7.5%，中性洗滌纖維為70.82%，酸性洗滌纖維為48.92，木質(zhì)素含量＜2%。

1.2限制大豆皮利用的因素

大豆皮雖然高能量、高纖維，但其中存在大量的抗?fàn)I養(yǎng)因子，阻礙了機(jī)體對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，且對(duì)動(dòng)物健康及生產(chǎn)性能產(chǎn)生不良影響。大豆皮中的抗?fàn)I養(yǎng)因子主要有脲酶、胰蛋白酶抑制劑、大豆凝集素等［3］。脲酶會(huì)分解含氮化合物，引起動(dòng)物氨中毒；胰蛋白酶抑制劑會(huì)增加胰腺的合成與分泌，降低胰蛋白酶活性，胰腺增生、腫大，抑制動(dòng)物生長(zhǎng)；大豆凝集素會(huì)使腸壁損傷，引起免疫反應(yīng)。這些抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)熱都有一定的敏感性，并且當(dāng)脲酶完全鈍化時(shí)，其中有害的胰蛋白酶抑制劑、大豆凝集素等也被破壞。鑒于這幾種有害物質(zhì)的檢測(cè)方法比較復(fù)雜，而脲酶的專一性較強(qiáng)，測(cè)定活性的方法簡(jiǎn)便，所以常用脲酶活性測(cè)定作為大豆可利用指標(biāo)。因此，降解或降低營養(yǎng)因子的活性是解決大豆皮利用的首要問題。同時(shí)，大豆皮中含有大量非淀粉多糖（NSP），主要存在于細(xì)胞壁中，是構(gòu)成細(xì)胞壁的主要成分，非反芻動(dòng)物難以消化利用，極大限制了大豆皮的利用。

2　大豆皮飼料應(yīng)用研究

限制大豆皮利用的因素主要是高含量的纖維素、半纖維素和多種抗?fàn)I養(yǎng)因子。因此如果能夠改善細(xì)胞壁成分的消化性，如破壞纖維組織結(jié)構(gòu)、降低纖維含量及去除妨礙消化的抗?fàn)I養(yǎng)因子，便可大幅度提高大豆皮作為飼料的可利用性。目前，處理大豆皮抗?fàn)I養(yǎng)因子的方法僅限于傳統(tǒng)的物理法和化學(xué)法。在微生物發(fā)酵方面，對(duì)于去皮豆粕發(fā)酵研究較深入，而對(duì)于微生物發(fā)酵大豆皮沒有進(jìn)行系統(tǒng)化的研究，大豆皮迄今品質(zhì)改良也沒有滿意的方法。如周旭采用3種益生菌發(fā)酵大豆皮，雖然在一定程度上提高了粗蛋白質(zhì)（CP）含量，但卻無法有效的降解大豆皮中粗纖維（CF），且沒有對(duì)發(fā)酵的工藝進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)酵產(chǎn)品適口性差難以被畜禽所接受，因此商品化利用受到一定的限制［4］。

3　發(fā)酵大豆皮技術(shù)

3.1固態(tài)發(fā)酵大豆皮的優(yōu)勢(shì)

大豆皮中粗纖維含量高達(dá)38%，其纖維結(jié)構(gòu)與秸稈等其他植物存在很大差異，且含有大量的抗?fàn)I養(yǎng)因子（脲酶）。因此發(fā)酵大豆皮瓶頸的關(guān)鍵在于降低其纖維素含量，降解大豆皮中有毒有害物質(zhì)，增加發(fā)酵飼料的營養(yǎng)物質(zhì)含量、提高動(dòng)物適口性與營養(yǎng)利用率。Ozkan等研究表明，降解纖維素的菌種主要為真菌和部分細(xì)菌、放線菌。因此，為了發(fā)酵菌種的生長(zhǎng)繁殖，發(fā)酵大豆皮應(yīng)采用固態(tài)發(fā)酵的方式［5］。

3.2發(fā)酵大豆皮菌種的確定

根據(jù)大豆皮的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同時(shí)依據(jù)菌種之間相互頡頏，相互促進(jìn)的原則，經(jīng)過試驗(yàn)表明，選擇以下菌種來發(fā)酵大豆皮［6］。

3.2.1草酸青霉

選用的草酸青霉由青島農(nóng)業(yè)大學(xué)優(yōu)質(zhì)水禽研究所提供，經(jīng)過中國科學(xué)院微生物研究所鑒定并保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心（微生物保藏編號(hào)：CGMCC No.2260）。張名愛研究表明，草酸青霉能夠產(chǎn)生高活力降解纖維素的纖維素酶和果膠酶［7］。其中纖維素酶能將大豆皮中的纖維素降解為糖，供其他菌種生長(zhǎng)所需；果膠酶是一個(gè)多酶復(fù)合體系，能夠作用于植物飼料（包括大豆皮）細(xì)胞壁中膠層，使細(xì)胞壁變薄，相鄰細(xì)胞壁消失，細(xì)胞壁排列疏松，破壞細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)與消化酶充分接觸，提高動(dòng)物內(nèi)源酶（如淀粉酶、胰蛋白酶和脂肪酶等）的活性；并水解果膠中以α-1，4糖苷鍵結(jié)合的半乳糖醛基，產(chǎn)生還原糖，從而提高機(jī)體對(duì)飼料中纖維、蛋白質(zhì)、鈣、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的利用率；另外，磷的吸收率增加，可有效降低畜牧場(chǎng)磷的排泄量，減少環(huán)境污染，有利于保護(hù)生態(tài)。

3.2.2納豆芽孢桿菌

納豆芽孢桿菌是從日本傳統(tǒng)食品納豆中發(fā)現(xiàn)并分離出來的芽孢桿菌，是枯草芽孢桿菌的一個(gè)亞種，被列入農(nóng)業(yè)部公布允許使用的飼料級(jí)微生物添加劑［8］。張海濤研究表明，斷奶前飼喂納豆芽孢桿菌可以縮短犢牛的斷奶日齡，日增重分別提高26.5%和13.3%，差異顯著（P＜0.05）；斷奶后飼喂納豆芽孢桿菌也可提高日增重，此外還可提高飼料采食量、降低料重比、提高胴體率［9］。

納豆芽孢桿菌是好氧細(xì)菌，在一定條件下可以產(chǎn)生芽孢，與常用乳酸菌、酵母菌、腸球菌等相比有以下優(yōu)點(diǎn)：易儲(chǔ)存，儲(chǔ)藏過程以孢子形式存在，不消耗飼料的營養(yǎng)成分，可以保持飼料的質(zhì)量，在生產(chǎn)加工特別是干燥過程中不易死亡。進(jìn)入腸道后，在腸道上部迅速復(fù)活；產(chǎn)生益生素，芽孢桿菌具有較強(qiáng)的產(chǎn)淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等的活性，同時(shí)還具有降解植物性飼料中非淀粉多糖酶，如果膠酶、葡聚糖酶、纖維素酶等，且發(fā)酵之后有清香味，促進(jìn)動(dòng)物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收；抑制雜菌生長(zhǎng)，芽孢桿菌可以消耗大量的氧，維持腸道厭氧環(huán)境，抑制致病菌的生長(zhǎng)，維持腸道正常生態(tài)平衡；產(chǎn)生免疫反應(yīng)，納豆芽孢桿菌的芽孢可刺激產(chǎn)生免疫反應(yīng)，增強(qiáng)機(jī)體的免疫力。

3.2.3產(chǎn)阮假絲酵母菌

產(chǎn)阮假絲酵母菌是酵母菌的一個(gè)亞種，是常用的單細(xì)胞蛋白質(zhì)飼料。產(chǎn)軟假絲酵母菌因其含有較高的粗蛋白質(zhì)及氨基酸（粗蛋白質(zhì)高達(dá)50%）及多種維生素，同時(shí)含有多種動(dòng)物所需的消化酶（酵母細(xì)胞裂解后可產(chǎn)生多種酶類，活的酵母細(xì)胞也可胞外分泌多種酶類，如：α-淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶等，這些酶類對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用起著重要作）［10］。酵母菌是畜禽動(dòng)物的長(zhǎng)居微生物之一，也是優(yōu)勢(shì)菌群。在飼料中添加酵母菌可增加動(dòng)物腸道中益生菌的數(shù)量，改善動(dòng)物腸道中的微生物環(huán)境。酵母菌的細(xì)胞壁由特殊的酵母纖維組成，主要是由甘露聚糖和葡萄糖組成。甘露聚糖能增強(qiáng)機(jī)體的免疫力。酵母菌蛋白質(zhì)含量高、營養(yǎng)豐富、且生產(chǎn)簡(jiǎn)單，同時(shí)，酵母菌能促進(jìn)家畜食欲、增強(qiáng)消化吸收等作用。因此，酵母菌是一種非常好的單細(xì)胞蛋白質(zhì)飼料。

3.2.4乳酸菌

乳酸菌是一群能從可發(fā)酵性碳水化合物中產(chǎn)生大量乳酸的革蘭氏陽性細(xì)菌的通稱。乳酸桿菌有44個(gè)種，連同亞種共51個(gè)種，是革蘭氏陽性、無芽孢、細(xì)長(zhǎng)、有彎曲的桿菌［11］。乳酸菌能調(diào)節(jié)發(fā)酵飼料的適口性，是常用的發(fā)酵菌種。乳酸菌進(jìn)入腸道后會(huì)形成優(yōu)勢(shì)菌種，從而抑制病菌的繁殖，并且自身可以產(chǎn)生多種抑菌物質(zhì)，可以抑制或殺死病原微生物，從而增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，增加機(jī)體抵抗力，最終改善家禽的生長(zhǎng)性能和飼養(yǎng)環(huán)境。

上述4種菌復(fù)合使用，草酸青霉產(chǎn)生高活力的纖維素酶和果膠酶，將大豆皮中的纖維素降解為糖類；產(chǎn)阮假絲酵母菌和納豆芽孢桿菌利用產(chǎn)生的糖類大量增殖，產(chǎn)生大量的菌體蛋白，使發(fā)酵大豆皮中的蛋白質(zhì)含量提高；同時(shí)3種菌生長(zhǎng)消耗了氧氣，為乳酸菌生長(zhǎng)提供條件；納豆芽孢桿菌生長(zhǎng)過程中降解大豆皮中的抗?fàn)I養(yǎng)因子；乳酸菌生長(zhǎng)產(chǎn)生乳酸，酵母菌生長(zhǎng)產(chǎn)生酒精，聯(lián)同納豆芽孢桿菌一起賦予發(fā)酵大豆皮清香的口味；上述4個(gè)菌種復(fù)合發(fā)酵，可使發(fā)酵大豆皮粗纖維降低，蛋白質(zhì)含量升高，抗?fàn)I養(yǎng)因子被降解。

4　小結(jié)

大豆皮獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)決定了其廣泛的應(yīng)用前景。大豆皮纖維含量高，通過酶解等生理生化作用而成為草食動(dòng)物易消化的飼料，特別適用于肉牛和奶牛飼料。大豆皮價(jià)格低，為0.6～0.8元·kg-1，而玉米和小麥麩價(jià)格為1.1元·kg-1。大豆皮能量高，不存在淀粉類谷物抑制瘤胃纖維酵解的負(fù)反應(yīng)。通過運(yùn)用現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)來發(fā)酵大豆皮飼料，不僅使發(fā)酵大豆皮的粗蛋白質(zhì)含量顯著提高，粗纖維含量顯著降低，脲酶含量為零，同時(shí)大幅增加大豆皮的營養(yǎng)物質(zhì)含量，提高了使用安全性和利用價(jià)值，使之更加環(huán)保高效，進(jìn)而拓寬非常規(guī)飼料在動(dòng)物飼糧中的應(yīng)用，具有廣闊的市場(chǎng)開發(fā)前景。

［1］宋增廷，王華朗，王立志，等.我國家禽非常規(guī)飼料資源的開發(fā)與利用［J］.動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào)，2015，27（1）:1-7.

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Study on Feasibility of Fermented Soybean Hulls

ZHANG Kailei，LAI Changhai，CAI Ximei
（Ju County Animal Husbandry and Veterinary Bureau，Ju County 276800，Shandong China）

Soybean hulls was a byproduct of oil extraction，which contains abundant cellulose，hemicelluloses，pectin and inorganic salt，and added into diets as roughage or concentrate.However，soybean hulls containing large amounts of urease，trypsin inhibitors and other anti-nutritional factors，which limits the application in animal diets. Therefore，this paper reviewed the nutritional value of soybean hulls，the application in animal diets and technical of fermented soybean hulls.

soybean hulls；application；ferment；microorganism

S816.44；S816.6

A

1001-0084（2016）07-0046-03

2016-05-04

張開磊（1988-），男，山東日照人，碩士研究生，研究方向?yàn)閯?dòng)物營養(yǎng)與保健。