發(fā)酵豆粕技術(shù)及其在單胃動(dòng)物和水產(chǎn)動(dòng)物上應(yīng)用的研究進(jìn)展

■韓 冰 劉向陽 晨 光

（中牧實(shí)業(yè)股份有限公司，北京100095）

豆粕是一種常見的動(dòng)物飼料原料，其不僅含有較高含量的蛋白和脂肪，而且含有異黃酮等活性物質(zhì)[1]。同時(shí)，因?yàn)槎蛊珊械陌被彷^為平衡，使得其成為動(dòng)物的較好的蛋白原料[2]。但因?yàn)槎蛊稍现泻休^高含量的抗?fàn)I養(yǎng)因子，比如胰蛋白酶抑制因子、脲酶、大豆抗原蛋白等，這些抗?fàn)I養(yǎng)因子會(huì)對動(dòng)物營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收產(chǎn)生影響[3]。

通過微生物發(fā)酵，可以減少抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量，提高豆粕的利用率。一般采用曲霉、芽孢桿菌等產(chǎn)酶菌以及乳酸菌等產(chǎn)酸菌進(jìn)行發(fā)酵。研究表明，通過發(fā)酵技術(shù)，可以消除抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高豆粕的利用價(jià)值。發(fā)酵豆粕不僅對幼年和成年單胃動(dòng)物具有明顯的改善作用[4-5]，還可以替代水產(chǎn)動(dòng)物的昂貴的蛋白原料——魚粉[6]。所以，發(fā)酵豆粕在動(dòng)物上具有較好的應(yīng)用前景。

1 發(fā)酵菌種功能

我國農(nóng)業(yè)部最新的《飼料添加劑品種目錄（2013）》中，飼料中允許添加的微生物種類增加到34種，利用目錄中可利用的有益菌對豆粕進(jìn)行發(fā)酵，既可以改善豆粕的品質(zhì)，又可以作為微生態(tài)制劑使用。目錄中曲霉菌和芽孢桿菌類可以產(chǎn)生豐富的酶類，植物乳酸桿菌、糞腸球菌等乳酸菌類可以產(chǎn)生豐富的乳酸、乙酸等有機(jī)酸類，將這些不同的菌株添加到豆粕中，可以產(chǎn)生不同品質(zhì)的發(fā)酵豆粕（見表1）。曲霉菌和芽孢桿菌類產(chǎn)生的蛋白酶類物質(zhì)可以將豆粕中的大分子物質(zhì)降解成小分子物質(zhì)，并且可以降解部分抗?fàn)I養(yǎng)因子[7-8]，這可能與其產(chǎn)生的多種酶類有關(guān)，乳酸菌其產(chǎn)生的有機(jī)酸可有效地減少發(fā)酵豆粕中雜菌的污染，有的乳酸菌與其他菌協(xié)同也可能會(huì)降低豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量[9-11]，其具體的原理有待于進(jìn)一步的研究。

菌株種類抗?fàn)I養(yǎng)因子變化

表1 不同菌株對豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響

同時(shí)，不同的菌株對于發(fā)酵的條件要求不同。單一菌株的發(fā)酵可根據(jù)其發(fā)酵條件進(jìn)行溫度、氧氣所需進(jìn)行控制，但復(fù)合菌株發(fā)酵需要兼顧到不同菌株的需求進(jìn)行，比如當(dāng)有枯草芽孢桿菌存在時(shí)，為了利于其產(chǎn)生蛋白酶類，需要進(jìn)行有氧發(fā)酵，有氧發(fā)酵的好處是便于芽孢桿菌的發(fā)酵，但是缺點(diǎn)是可能會(huì)滋生有害菌；同時(shí)，需要在發(fā)酵過程中進(jìn)行翻料，而當(dāng)有乳酸菌存在時(shí)，需要進(jìn)行厭氧發(fā)酵，其優(yōu)點(diǎn)是不需進(jìn)行翻料，但在密閉過程中，如果濕度未控制好，容易滋生霉菌。陳炳鈿等[12]對分段發(fā)酵進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在有乳酸菌、芽孢桿菌和酵母菌同時(shí)存在時(shí)，好氧和厭氧發(fā)酵的分段控制對發(fā)酵總菌數(shù)和小肽含量有顯著影響，先好氧48 h，后厭氧24 h所發(fā)酵出來的多肽含量最高，而純厭氧條件只利于嗜酸乳桿菌的生長，不利于地衣芽孢桿菌產(chǎn)酶和生長，反之，純需氧條件只利于地衣芽孢桿菌的生長，不利于嗜酸乳桿菌產(chǎn)酸。所以，在發(fā)酵過程中，要根據(jù)產(chǎn)品需要對豆粕添加合適的菌株，并嚴(yán)格控制好發(fā)酵條件，使得菌株生長最優(yōu)化。

2 發(fā)酵工藝控制

目前，發(fā)酵豆粕一般采取固體發(fā)酵的工藝，其優(yōu)點(diǎn)不僅在于操作簡單，而且成本較低，減少污染的風(fēng)險(xiǎn)。市場上的發(fā)酵豆粕的發(fā)酵方式有采用發(fā)酵罐式、木箱式、水泥槽式等，其中最后一種操作簡單，且成本較低，但其保溫效果不如前兩種方式好。發(fā)酵罐式多采取厭氧發(fā)酵，木箱式多為有氧和厭氧結(jié)合方式，水泥槽式多采取有氧發(fā)酵，具體發(fā)酵工藝要根據(jù)所用菌株判定。

除了發(fā)酵設(shè)備，發(fā)酵重要的工藝參數(shù)包括溫度、濕度、氧氣、菌株之間的頡頏作用等，這些都決定了菌株的生長狀態(tài)，從而影響豆粕的品質(zhì)。在實(shí)際發(fā)酵生產(chǎn)中，常將細(xì)菌和真菌結(jié)合發(fā)酵，這時(shí)要同時(shí)兼顧二者的培養(yǎng)條件，考慮到不同細(xì)菌和真菌之間的協(xié)同作用，使其發(fā)酵效果達(dá)到最佳。劉洋等[13]用正交試驗(yàn)法對米曲霉、根霉、枯草芽孢桿菌和酵母菌的組合進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)，并以最終發(fā)酵的肽含量和蛋白水解率作為評價(jià)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)四株菌之間只有當(dāng)達(dá)到1∶1∶1∶1的時(shí)候，肽含量和蛋白水解率才達(dá)到最高點(diǎn)。

3 發(fā)酵豆粕在單胃動(dòng)物和水產(chǎn)動(dòng)物上應(yīng)用的研究進(jìn)展

前言中提到，發(fā)酵豆粕對包括豬、家禽在內(nèi)的單胃動(dòng)物具有良好的改善作用；同時(shí)，也可能是水產(chǎn)動(dòng)物的蛋白替代品。表2歸納了當(dāng)前發(fā)酵豆粕在單胃動(dòng)物和水產(chǎn)動(dòng)物上的應(yīng)用。

從表2可以看出，發(fā)酵豆粕可以改善單胃動(dòng)物的生產(chǎn)性能，提高日增重，降低料肉比，改善產(chǎn)品品質(zhì)，提高動(dòng)物的免疫性能，調(diào)節(jié)動(dòng)物的腸道微生態(tài)平衡，抑制有害菌的數(shù)量，促進(jìn)有益菌的富集。對水產(chǎn)動(dòng)物而言，發(fā)酵豆粕可以一定程度上取代部分魚粉，降低生產(chǎn)成本。

4 發(fā)酵豆粕存在的問題

目前，由于市面上各家的發(fā)酵豆粕工藝不同，發(fā)酵豆粕品質(zhì)參差不齊。同時(shí)，也沒有國家權(quán)威的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)出臺，導(dǎo)致如何統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)發(fā)酵豆粕的品質(zhì)成為一個(gè)難題。

5 結(jié)論

隨著動(dòng)物養(yǎng)殖的集約化發(fā)展，飼料蛋白資源的需求日益增加，魚粉的昂貴價(jià)格和短缺問題使得養(yǎng)殖戶和飼料廠家不得不尋找新的替代物。發(fā)酵豆粕不僅可以作為飼料蛋白來源，同時(shí)還可以充當(dāng)微生態(tài)制劑的角色，降低了飼料成本，并且可改善動(dòng)物的生產(chǎn)性能，是一種較好的魚粉替代品。發(fā)酵豆粕在未來的動(dòng)物生產(chǎn)上具有較好的應(yīng)用前景。

表2 發(fā)酵豆粕在單胃動(dòng)物和水產(chǎn)動(dòng)物上的應(yīng)用