發(fā)酵豆粕的生產及其在動物養(yǎng)殖中的應用研究

張 弦 潘岳龍 章亭洲 瞿明仁*

(1.江西農業(yè)大學，江西省動物營養(yǎng)重點實驗室/飼料工程研究中心，南昌 330045；2.浙江科峰生物技術有限公司，海寧 314423)

豆粕具有蛋白質含量高、氨基酸較為平衡、動物消化利用率高等優(yōu)勢，且質量穩(wěn)定、供應量大，是我國最主要的植物性蛋白質飼料原料。然而豆粕中存在大量的抗營養(yǎng)因子，可以引發(fā)幼齡動物的各種過敏性反應，嚴重影響?zhàn)B殖生產效益。通過微生物發(fā)酵可以有效降解豆粕中的主要抗營養(yǎng)因子，在改善飼料適口性的同時，增加大量有益菌代謝產物和菌體蛋白，對促進動物的健康具有重要意義。目前，發(fā)酵豆粕在飼料養(yǎng)殖行業(yè)得到廣泛應用，但是發(fā)酵豆粕在發(fā)酵菌種和工藝等方面存在較大的不同，產品質量評價標準也存在一些差異。本文介紹了豆粕中抗營養(yǎng)因子的組成及檢測方法，并從發(fā)酵菌種、降解酶、發(fā)酵工藝、產品質量評估和養(yǎng)殖效果等角度分析發(fā)酵豆粕的飼用價值，并對其在不同動物生產上應用進行綜述，以期為發(fā)酵豆粕的研發(fā)、生產和應用提供參考。

1 豆粕中抗營養(yǎng)因子的組成及檢測方法

豆粕中的抗營養(yǎng)因子主要包括抗原蛋白、胰蛋白酶抑制劑(trypsin inhibitors，TI)、脲酶、大豆凝集素、棉子糖(三糖)、水蘇糖(四糖)等，嚴重影響到其在飼糧中的應用效果和范圍。抗原蛋白主要包括大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白，它們都為熱穩(wěn)定性抗營養(yǎng)因子，通過引起致敏反應損傷幼齡動物腸道結構，導致腹瀉以及消化率和生長性能下降[1]。常規(guī)測定大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白含量采取十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)法。王寅等[2]經過試驗對比發(fā)現，選用0.6%氫氧化鉀(KOH)溶液處理樣品，可有效提取發(fā)酵豆粕中的蛋白質，電泳后使用Celanalyzer軟件可有效分析發(fā)酵豆粕中抗原蛋白的降解情況。TI在豆粕中的含量約為2%，受熱不穩(wěn)定，能阻礙腸道內蛋白水解酶發(fā)揮作用，降低蛋白質消化率；同時刺激胰腺分泌過多胰腺酶，引起內源性蛋白質損失，導致機體消化代謝紊亂[3]。目前采用苯甲酰-L-精氨酸-對硝基苯胺(L-BAPA)法檢測TI[4]，操作較為繁瑣。脲酶本身并無毒性，受熱易降解，但在一定溫度和pH條件下，脲酶可將含氮化合物分解成氨。脲酶和TI在加熱時有相近的變性速率，同時脲酶對熱的抵抗力比TI弱，又易于測定，所以常用脲酶活性指標來判斷豆粕加熱的程度和估計TI是否被破壞。但楊玉娟等[5]研究認為發(fā)酵豆粕中脲酶基本全部降解，不能準確反應TI鈍化情況。Liu等[6]發(fā)現脲酶與TI的降解速度的相關性取決于4個因素，包括樣品基質、有無浸泡、加熱方式和時間，脲酶活性在較短加熱時間內可降為0，而TI在較長加熱時間內保持余量。大豆凝集素主要通過與腸道特異性糖基受體(N-乙?；肴樘前?、D-半乳糖)結合，破壞小腸正常結構和功能，促進腸道和胰腺代謝性增生，造成內源性氮排出增加，抑制動物生長[7]。大豆凝集素對熱不穩(wěn)定，目前主要采取酶聯免疫吸附法對其進行測定[8]。棉籽糖、水蘇糖為低聚不良寡糖，對熱穩(wěn)定，分別占大豆可溶性糖類的5.2%～15.8%和12.1%～35.2%，能夠引起動物尤其是幼齡動物的脹氣、腹瀉、腹痛等癥狀，主要采用薄層層析進行定性分析，采用高效液相色譜法(HPLC)法對其進行定量分析[9]。

2 發(fā)酵菌種和酶

發(fā)酵豆粕所用的菌株主要包括酵母菌類、乳酸菌類、芽孢桿菌類和曲霉類。酵母菌類有釀酒酵母和產朊假絲酵母，以有氧發(fā)酵為主，發(fā)酵產品中菌體蛋白含量高，香味濃郁，然而酸溶蛋白含量相對較低。乳酸菌類以厭氧發(fā)酵為主，產酸量高，香味濃郁，可抑制有害菌的生長。芽孢桿菌類包括枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌等，以有氧發(fā)酵為主，發(fā)酵產生大量高活性蛋白酶、碳水化合物酶等，且耐高溫，成品中活菌含量高，酸溶蛋白含量高。曲霉類包括黑曲霉和米曲霉，以有氧發(fā)酵為主，具有生長速度快、產酶量大等特點，能有效降解豆粕中的多糖和抗原蛋白，并轉化為易于消化的低分子糖、小肽和氨基酸，且在提高蛋白質上具有明顯的優(yōu)勢[10]。絲狀真菌固態(tài)發(fā)酵過程中，菌絲既在顆粒表面生長，也能伸入基質內生長，對豆粕顆粒實現物理性的裂解，并形成真菌和基質混合顆粒和團塊。掃描電鏡顯示，經過芽孢桿菌發(fā)酵后，豆粕表現出更小的團聚體，結構也更為松散，β-片狀結構含量降低了43.2%，無規(guī)則卷曲結構含量增加了59.9%，體外消化率也顯著提高[11]。

一項涉及米曲霉和枯草芽孢桿菌的豆粕發(fā)酵研究顯示，由于微生物的生長，發(fā)酵豆粕中的蛋白質含量分別提高了0.34%和8.37%，可溶性蛋白含量分別增加了19.40%和63.11%，枯草芽孢桿菌在發(fā)酵條件下對蛋白質的水解能力更強；真菌發(fā)酵降解了81.33%的TI，枯草芽孢桿菌降解了95.33%的TI[10]。Mukherjee等[12]從抗原蛋白降解力、小肽含量、氨基酸組成等多個角度對酵母菌、細菌和霉菌發(fā)酵豆粕的特點進行了綜合比較，認為應從營養(yǎng)價值的角度去選擇具體的發(fā)酵微生物。在菌株篩選上，目前主要側重于產酶活性或者分泌抗菌類成分高的菌種。Li等[13]從奶牛瘤胃中篩選出1株能夠高效降解豆粕中抗原蛋白的解淀粉芽孢桿菌，經發(fā)酵處理可有效提高豆粕中的粗蛋白質、小肽和游離氨基酸含量，并通過急性口服毒性試驗驗證了其安全性。Zhang等[14]分離獲得的枯草芽孢桿菌MA139能分泌殺滅大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌的抗菌肽，但對自身、酵母菌和乳酸菌的生長代謝基本無影響。隨著分析技術的快速發(fā)展，通過液相色譜-質譜聯用(LC-MS)非靶標代謝組學技術分析差異代謝組學、發(fā)酵菌種全基因組測序和功能分析等已經廣泛應用于微生物發(fā)酵領域，將來也必然是發(fā)酵菌株篩選、發(fā)酵工藝優(yōu)化研究和應用的發(fā)展方向。復合菌發(fā)酵豆粕的非靶標代謝組學研究表明，發(fā)酵過程有效提高了黃豆苷元、α-乳糖等有益成分含量，顯著提高了亞油酸代謝、苯丙氨酸代謝、組氨酸和嘌呤衍生生物堿的合成等代謝通路的相對豐度[15]。

混合菌種發(fā)酵具有提高粗蛋白質含量、彌補單一菌種發(fā)酵不足、降低抗營養(yǎng)因子水平等眾多特點，因此在發(fā)酵豆粕領域混合菌種發(fā)酵較單一菌種發(fā)酵更為常見。乳酸菌與酵母菌之間存在營養(yǎng)互助機制，酵母在發(fā)酵過程中為乳酸菌提供營養(yǎng)因子，如丙酮酸鹽、維生素及氨基酸等，乳酸菌把乳糖降解成半乳糖，為酵母菌提供碳源[16]。在富氮環(huán)境中，釀酒酵母通過分泌大量的活性代謝產物(包括氨基酸等)促進植物乳桿菌和乳酸球菌的生長，并形成共生關系[17]。Yang等[18]選用乳酸干酪菌、酵母和枯草芽孢桿菌對豆粕進行協同發(fā)酵，大豆蛋白被降解成低分子多肽，大豆球蛋白的致敏結構被破壞，致敏性顯著降低，總蛋白和氨基酸含量增加。然而，菌種的隨機組合并不一定都能達到有效的協同作用。王梅等[19]選用乳酸菌、芽孢桿菌和中性蛋白酶發(fā)酵的豆粕出現微臭味和結塊的現象，且檢測發(fā)現芽孢桿菌并未有效生長。從工業(yè)生產角度思考，混合菌種發(fā)酵比單一菌種發(fā)酵培養(yǎng)條件簡單，操作方便，且可以利用不同菌種的協同效應擴大發(fā)酵目標產物，提高轉化效率?；旌暇N發(fā)酵過程中的產物更為多樣，然而不同菌種的添加量和添加階段對最終的產物含量和微生物數量均有影響，同時，需氧菌和厭氧菌的協同發(fā)酵也存在供氧的矛盾，如何做到在工業(yè)化生產條件下多菌種充分發(fā)酵，并體現各菌種優(yōu)勢，仍值得更為深入的研究和實踐。

抗營養(yǎng)因子除了通過微生物發(fā)酵法消除外，還可通過酶解的方式進行降解，在實際生產中常應用菌酶協同發(fā)酵。豆粕發(fā)酵過程中常添加使用的酶包括酸性蛋白酶、中性蛋白酶、非淀粉多糖(NSP)酶、α-半乳糖苷酶等，添加酶的種類與發(fā)酵工藝和發(fā)酵菌種相關。蛋白酶制劑根據其最適pH分為酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶。豆粕發(fā)酵過程中pH由中性向酸性轉變，因此一般選用酸性蛋白酶和中性蛋白酶進行酶解，尤其是采用乳酸菌發(fā)酵時，pH下降快，酸性蛋白酶更為適宜。同時，蛋白酶的使用可以顯著提高發(fā)酵豆粕中小肽含量。NSP包括纖維素、半纖維素、果膠和抗性淀粉，其中半纖維素又包括阿拉伯木聚糖酶、β-葡聚糖和甘露聚糖等。NSP是植物細胞壁的組成成分，不能被單胃動物自身分泌的消化酶水解，NSP酶可以將大分子NSP降解成質量較小的多糖片段，便于微生物發(fā)酵供能，同時也能使細胞壁中的蛋白質釋放出來，以利于后期的降解作用。α-半乳糖苷酶是一種外切糖苷酶，能專一地催化多糖、糖脂和糖蛋白中糖鏈末端的α-半乳糖苷鍵，可將棉籽糖、水蘇糖等低聚糖水解為蔗糖和半乳糖，為發(fā)酵菌直接提供能量來源。呂剛[20]研究了豆粕的酶解效果，中性蛋白酶和酸性蛋白酶聯合使用可有效降解豆粕中的抗原蛋白，溫度50 ℃，反應6.0～10.5 h，添加水平為200～1 100 U/g和100 U/g。Caine等[21]研究認為，在溫度50 ℃、pH 4.5條件下添加1.0 mg/g的蛋白酶16 h可以提高豆粕中營養(yǎng)物質含量，有效降解豆粕中TI，提高豬飼糧中豆粕蛋白質的消化利用率。單獨選用商品化酶制劑在反應池中對豆粕進行酶解，所生產的酶解豆粕在質量管理及生產工藝上更易控制，由于不涉及菌種的培養(yǎng)，成本較低，重量損失少。但是，直接酶解法缺少益生菌的發(fā)酵過程，因而也缺少菌體蛋白和代謝產物。

實際生產中，菌酶協同發(fā)酵的應用也很常見。Wang等[22]認為適宜的培養(yǎng)溫度、較高的初始含水率以及添加蛋白酶是獲得高質量發(fā)酵豆粕的關鍵。常磊等[23]研究發(fā)現，以酸溶蛋白含量為評價指標，酶菌協同發(fā)酵效果優(yōu)于單酶和單菌的單獨發(fā)酵效果，豆粕中的大分子蛋白質被降解為分子量20 ku或以下的小分子物質。張忠鑫等[24]選用0.2%酸性蛋白酶、0.2%中性蛋白酶、乳酸菌和枯草芽孢桿菌混合發(fā)酵豆粕48 h，大豆球蛋白降解率高達89.7%，水蘇糖、棉籽糖降解率接近100%。Su等[25]研究發(fā)現，外源蛋白酶與益生菌配合使用，可進一步提高發(fā)酵豆粕中的活菌數、大豆蛋白降解率和乳酸含量。

3 發(fā)酵工藝

發(fā)酵豆粕一般采取的是一次發(fā)酵(有氧或厭氧)或二次發(fā)酵(有氧+厭氧)2種模式，其中有氧發(fā)酵主要是促進酵母菌、枯草芽孢桿菌和霉菌的生長，而厭氧發(fā)酵主要是促進乳酸菌的快速增殖發(fā)酵產酸，抑制雜菌的生長。固態(tài)發(fā)酵設備主要包括發(fā)酵池、發(fā)酵箱、鏈帶式自動發(fā)酵機等。發(fā)酵池和發(fā)酵箱主要的發(fā)酵工藝為厭氧發(fā)酵，盡管一些廠家也有翻動裝置，但是不能完全滿足芽孢桿菌等好氧菌的發(fā)酵要求。目前最先進的固態(tài)發(fā)酵反應器是鏈帶式自動發(fā)酵床，可滿足好養(yǎng)與厭氧發(fā)酵的需求，而且完全實現了自動上料，自動下料，自動翻料。

發(fā)酵初始水分含量應當根據菌種和工藝的不同以及發(fā)酵環(huán)境溫濕度等因素進行調整。發(fā)酵初始水分含量過高，孔隙中充滿游離水，空氣被排除，會造成厭氧環(huán)境不利于酵母和芽孢桿菌的生長。增加發(fā)酵初始水分含量，可以提高導熱速度，發(fā)酵速度也會隨之加快，但是在考慮到物料后期的干燥操作，水分含量一般都盡可能低。發(fā)酵初始水分含量過低，微生物的生長會受到抑制，同時，發(fā)酵產熱也會帶走大量的水分。在不同季節(jié)和不同地區(qū)，由于環(huán)境溫度的變化，發(fā)酵過程中的水分蒸發(fā)速度、發(fā)酵起溫速度也會有所變化，因此初始水分含量的控制要根據環(huán)境進行適量調整。

李世豪等[26]通過質譜儀分析發(fā)現，固態(tài)發(fā)酵豆粕發(fā)黏的主要原因是小分子蛋白質和小肽含量的增多，并且隨著發(fā)酵時間的延長，黏度在不斷增大，在發(fā)酵72 h前有利于粉碎加工，而72 h后不利于粉碎加工。目前主要采用氣流干燥或流化床干燥器對產品進行烘干。溫度通?？刂圃?20～130 ℃，水分含量降至12%左右[27]，烘干工藝成本占加工成本的30%～50%。也可采取低溫烘干(不高于65 ℃)，可有效保持物料中的活性物質。為降低成本，也有部分養(yǎng)殖企業(yè)自行建設發(fā)酵車間，采取不烘干直接拌料飼喂或控制水分含量在20%左右，以降低烘干成本。但此類發(fā)酵豆粕的保存期較短，通常不應超過1個月，發(fā)酵工藝相對較為簡單，對飼料精準供應鏈的要求較高。Cheng等[28]研究發(fā)現，使用新鮮發(fā)酵豆粕能有效提高仔豬生長性能，有效降低豬舍氨濃度及PM10、PM2.5，但由于水分含量較高，這類豆粕的使用需特別注意霉變的發(fā)生。魯春靈等[29]研究了使用濕態(tài)發(fā)酵豆粕制粒的相關預處理工藝，濕態(tài)發(fā)酵豆粕與玉米粉按3∶7比例預混合、冷制粒、再粉碎預處理工藝下，濕態(tài)發(fā)酵豆粕添加比例可以提高到10%，同時延長了顆粒飼料的儲存時間。

為掌控發(fā)酵的程度和發(fā)酵目標產物的產量，實時了解發(fā)酵體系中的一些重要發(fā)酵參數(水分、pH、粗蛋白質、生物量、酸溶蛋白等)的變化信息是非常必要的。然而，由于固態(tài)發(fā)酵基質的復雜性和不均一性等特點及相關檢測設備的缺失，加之傳統離線理化檢測方法費時費力等矛盾，使得發(fā)酵工藝參數難以得到實時快速掌握，發(fā)酵過程過度地依賴于操作人員的經驗，產品的質量難以做到穩(wěn)定一致。近紅外光譜技術在檢測含氫有機物方面具有快速高效、綠色無污染等優(yōu)點，正逐步替代復雜的理化檢測方法，用于發(fā)酵過程的動態(tài)監(jiān)控。黃常毅[30]采用近紅外光譜技術、聯合間隔最小二乘法支持向量計算法和氨基葡萄糖法，實現了紅曲菌固態(tài)發(fā)酵過程中水分含量、pH、甘油及生物量的快速檢測。Fan等[31]采用近紅外光譜技術實現了甜高粱固態(tài)發(fā)酵過程中糖、乙醇、水分和pH的快速檢測分析。不同于常規(guī)檢測，近紅外光譜檢測涉及較為復雜的模型構建和數據驗證，能否長期穩(wěn)定地運用該項檢測技術在一定程度上體現了企業(yè)對發(fā)酵工藝過程的把控水平。

4 發(fā)酵豆粕質量的評價

市面上發(fā)酵豆粕產品按照粗蛋白質含量常分為46%、48%和50% 3種規(guī)格。豆粕在發(fā)酵過程中，微生物消耗了部分碳水化合物，而氮源幾乎無損耗，使豆粕總損耗在4%～6%，同時豆粕原有水分含量通常在13%左右，但發(fā)酵豆粕產品中的水分含量通?？刂圃?0%～12%，因而發(fā)酵豆粕中的粗蛋白質含量得到較大地提升[16]。

因發(fā)酵菌種、工藝、設備和企業(yè)管理水平等條件影響，發(fā)酵豆粕的質量評估標準存在較大的差異。章亭洲等[32]經長期研究與生產實踐，提出了一聞二泡三檢測的產品質量快速判定法：聞，即感官的初步判斷，顏色應為淡黃色至棕黃色，且色澤一致，氣味應為清香酵母味或乳酸味道，如是芽孢桿菌發(fā)酵，則氣味稍難聞，但不應有刺鼻的味道或香精味；泡，即用溫水浸泡，發(fā)酵過的豆粕泡水后應為懸濁液或乳濁液，久放后變糊甚至發(fā)臭，未發(fā)酵的產品必然會迅速澄清；檢測，即送實驗室檢測氨基酸含量、蛋白質溶解度、抗原蛋白含量和尿素酶活性等指標。

發(fā)酵豆粕的理化評估指標則包括蛋白質含量、有益菌數量(≥108CFU/g，過低表明有益菌數量少，發(fā)酵不完全)、酸溶蛋白含量(標準為8%，采用完全酵母發(fā)酵產品在5%左右)，蛋白質溶解度(65%～80%為宜)、抗原蛋白含量、尿素酶活性等。揮發(fā)性鹽基氮(volatile basic nitrogen，VBN)是蛋白質分解而產生的氨及胺類等揮發(fā)性堿性物質，主要用于動物蛋白質原料的檢測。豆粕中VBN含量過低可能表明發(fā)酵不完全，而VBN含量過高則可能表明雜菌污染或是摻入了其他氮含量較高的原料補充蛋白。目前，尚未有針對發(fā)酵豆粕中VBN的行業(yè)標準，不同菌種、酶或發(fā)酵工藝也均會影響VBN含量，因此各企業(yè)標準并不統一。酸度(以乳酸計)主要反映乳酸菌發(fā)酵情況，酸度應大于2%，過低則可能表明發(fā)酵程度不足或發(fā)酵雜菌污染而產氨，過高則有可能是添加了其他酸類物質。單達聰等[33]研究發(fā)現，發(fā)酵豆粕蛋白質水解度與酸溶蛋白和VBN含量呈現高度正相關，且兩者交互影響仔豬的日增重等生長性能指標，因此可以作為評價發(fā)酵豆粕蛋白質品質的主要指標。朱滔等[34]建議，發(fā)酵豆粕的質量控制指標為蛋白溶解度≥70%、酸溶蛋白含量≥20%、大豆球蛋白+β-伴大豆球蛋白含量≤10%、水蘇糖+棉籽糖含量≤1%、賴氨酸/粗蛋白質比值≥6.0%，其中賴氨酸/粗蛋白質反映的是發(fā)酵豆粕的熱損失程度。中華人民共和國農業(yè)行業(yè)標準——《飼料原料 發(fā)酵豆粕》(NY/T 2218—2012)作為一項標準性文獻，對發(fā)酵豆粕的質量只能設定較為寬泛的要求，這主要考慮到在不同發(fā)酵菌種、發(fā)酵工藝條件下，發(fā)酵豆粕中的相關營養(yǎng)參數存在較大的差異。因此，在對產品進行考量時，除了基本營養(yǎng)參數外，更重要的是關注生產流程中的質量把控和生產規(guī)范。

5 發(fā)酵豆粕在養(yǎng)殖上的應用

5.1 發(fā)酵豆粕在豬生產中的應用

發(fā)酵豆粕主要應用于仔豬和母豬飼糧，添加水平在8%～25%，而育肥階段使用較少。豆粕經米曲霉和枯草芽孢桿菌發(fā)酵后，仔豬不耐受的低聚糖、抗原蛋白得到有效降解，可以替代魚粉用于斷奶仔豬飼糧，且不影響飼糧的代謝能、凈能和氨基酸的標準回腸消化率[35]。Wang等[36]、Espinosa等[37]研究發(fā)現，仔豬飼糧中添加發(fā)酵豆粕對氨基酸消化率、代謝能、表觀回腸消化率均無顯著影響，但可以顯著改善斷奶后的生長性能。Zhu等[38]研究發(fā)現，在斷奶仔豬飼糧中添加10%～15%的發(fā)酵豆粕可以顯著提高仔豬日增重，顯著提高血清抗體水平，顯著提高腸道絨毛高度，顯著降低腸道隱窩深度。與飼喂普通豆粕相比，飼喂發(fā)酵豆粕可以降低仔豬血清中白細胞介素-6(IL-6)、白細胞介素-1β(IL-1β)含量，從而抑制炎癥反應，提高了空腸、回腸中黏蛋白和緊密連接蛋白的表達，增強小腸上皮屏障功能[39]。Wang等[40]通過高通量測序發(fā)現，發(fā)酵豆粕可以緩解產腸毒素性大腸桿菌(ETEC)K88攻毒下的仔豬腹瀉，調節(jié)盲腸微生物組成，下調炎癥相關細胞因子表達，提高生長性能。在仔豬飼糧中添加5%的發(fā)酵豆粕(乳酸菌和丁酸梭菌聯合發(fā)酵)，相比于3%魚粉+4 mg/kg抗生素促生長劑組，生長性能不受影響，且斷奶仔豬腹瀉率顯著降低，糞便中腸桿菌科數量得到有效抑制，并提高血清中免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白A(IgA)含量[41]。發(fā)酵豆粕中的氮元素在仔豬上可以更有效地被機體吸收利用，有效降低糞便、血液中氨態(tài)氮、亞硝酸鹽含量；仔豬飼喂發(fā)酵豆粕不僅可以改善生長性能，而且通過微生物的固氮作用和將氮從尿液中轉化到糞便中，從而有效降低豬舍中氨濃度及PM10、PM2.5[28]。

Luo等[42]在母豬飼糧中添加發(fā)酵豆粕，可以減輕妊娠期和哺乳期母豬的氧化應激，提高子代平均體重，初乳中組蛋白和免疫球蛋白含量得到提升。樊春光[43]研究發(fā)現，在母豬飼糧中添加10%～15%發(fā)酵豆粕能提高母豬繁殖性能，增加乳汁中乳蛋白、乳糖、乳脂肪含量，改善斷奶仔豬成活率和斷奶個體重，提高經濟效益。穆會杰[44]研究發(fā)現，在妊娠后期母豬飼糧中用濕態(tài)發(fā)酵豆粕替代8%的常規(guī)豆粕，可有效緩解母豬便秘，提高出生仔豬窩重，在泌乳階段可顯著提高母豬采食量、泌乳量及營養(yǎng)物質表觀消化率。

5.2 發(fā)酵豆粕在水產養(yǎng)殖中的應用

魚粉具有蛋白質含量高、易消化吸收等特點，在水產動物飼料中使用量較大，而發(fā)酵豆粕具有蛋白質吸收率高、抗營養(yǎng)因子水平低等特點，且價格相比魚粉有較大優(yōu)勢，常用于一定比例替代魚粉。Zhou等[45]用發(fā)酵豆粕替代幼齡黑鯛飼料中10%、20%、30%、40%、50%的魚粉，結果表明，隨著替代水平的增加，各營養(yǎng)物質的表觀消化率逐步降低，替代比例為10%和20%時對生長性能無顯著影響，替代比例為30%及以上時會影響增重。Ding等[46]評估了以發(fā)酵豆粕部分或全部替代魚粉對日本沼蝦生長和免疫功能的影響，結果表明高比例的發(fā)酵豆粕對沼蝦的生長性能無顯著影響，其中25%替代比例的生長性能最佳，但同時，所有試驗組中沼蝦的非特異性免疫功能均受到損害。Catalán等[47]研究發(fā)現，大西洋鮭魚飼料中的發(fā)酵豆粕具有類似益生元的作用，可以提高腸道乳酸菌的相對豐度，促進腸道黏蛋白分泌，提高近端腸道健康水平。發(fā)酵豆粕替代虹鱒魚飼料中60%或80%的魚粉，在總增重、增重率、特定生長率和死亡率方面無顯著差異[48]。

5.3 發(fā)酵豆粕在反芻動物生產中的應用

在瘤胃環(huán)境中，豆粕的主要抗營養(yǎng)因子均可被瘤胃微生物有效降解，然而對反芻動物尤其是高產奶牛，發(fā)酵豆粕中的小肽可以直接被機體吸收進入循環(huán)系統，且比單一氨基酸更易被組織吸收利用。一定濃度的小肽能夠顯著降低部分蛋白質分解菌活性，進而降低過瘤胃微生物對蛋白質的降解速度，增加蛋白質的過瘤胃利用率[49]，同時發(fā)酵豆粕中含有大量的酵母等益生菌代謝產物，可有效調控瘤胃功能，提高生產效益。吳丹丹等[50]研究表明，奶牛飼糧中添加100 g/d小肽能顯著提高微生物蛋白產量，有效提高氮的消化利用率和沉積效率，減少氮排放，提高奶牛生長性能。Wang等[51]選用裝有瘤胃瘺管、十二指腸和回腸插管的魯西肉牛評價大豆小肽對瘤胃發(fā)酵和消化的影響，結果表明，發(fā)酵豆粕可以增加瘤胃微生物蛋白、氨態(tài)氮和揮發(fā)性脂肪酸(VFA)含量，增加溶纖丁酸弧菌與總細菌16S rDNA相關的群體數量，提高總氨基酸和必需氨基酸的利用率。在肉牛飼糧中添加1.0%小肽能提高粗蛋白質和有機物的消化率，改善肝臟功能，提高日增重，降低料重比，但添加水平達到1.5%時會出現負面效應[52]，這表明過高的小肽含量也會加重動物機體氮代謝的負擔，降低蛋白質的利用效率。

犢牛瘤胃發(fā)酵功能尚不健全，對豆粕中抗營養(yǎng)因子的降解能力有限。Kwon等[53]報道，發(fā)酵豆粕可以通過提高脂多糖特異性IgG、IgA和觸珠蛋白含量，降低皮質醇含量，幫助犢牛緩解斷奶應激，提高免疫功能。Feizi等[54]報道，發(fā)酵豆粕通過改變瘤胃發(fā)酵產物含量、提高普雷沃氏菌的相對豐度來提高犢牛生長性能。

5.4 發(fā)酵豆粕在家禽生產中的應用

考慮到成本因素，發(fā)酵豆粕在家禽飼糧中的應用受到較大限制，因此針對其他低廉蛋白質原料的發(fā)酵研究相對發(fā)酵豆粕受到業(yè)界更多的關注，比如發(fā)酵菜籽粕、發(fā)酵棉籽粕、發(fā)酵棕櫚粕等[55]。Feng等[56]研究發(fā)現，相比于普通豆粕，發(fā)酵豆粕可以顯著提高肉雞腸道中胰蛋白酶、脂肪酶和蛋白酶活性，提高空腸黏膜絨毛高度，降低隱窩深度。發(fā)酵豆粕可以完全替代肉仔雞飼糧中魚粉，在提高飼料轉化率的同時，也能減少鈣和磷的排放量[57]。然而，Guo等[58]在飼糧中用發(fā)酵豆粕分別替代2.5%、5.0%、7.5%豆粕后，發(fā)現對肉雞生長性能和主要胴體性狀無顯著影響。Li等[59]研究發(fā)現，當發(fā)酵豆粕替代豆粕比例達25%時，肉雞平均日增重和飼料轉化率均有提高，盲腸菌群也向健康平衡方向發(fā)展，但替代比例提高至50%時對生長性能無影響。

6 小 結

發(fā)酵豆粕作為一種營養(yǎng)豐富的優(yōu)質蛋白質原料，具有良好的低敏性和適口性，在動物營養(yǎng)領域得到了廣泛應用。發(fā)酵菌種和酶的篩選與組合的主要目的是降解豆粕中的抗營養(yǎng)因子(包括抗原蛋白、大豆凝集素、不良寡糖、胰蛋白酶抑制因子等)，同時益生菌發(fā)酵產生大量的活性代謝產物和菌體蛋白，有效提升了豆粕的營養(yǎng)價值和益生菌的功能。但目前各企業(yè)生產的發(fā)酵豆粕由于生產工藝(菌種、酶、發(fā)酵設備、烘干方式等)的巨大差異，其質量的判斷標準均應當特別制定。除了基本的營養(yǎng)參數之外，企業(yè)對生產工藝的把控、發(fā)酵過程控制、質量監(jiān)督等均應作為產品質量關鍵點列入考量范圍。發(fā)酵豆粕在仔豬、母豬和水產動物養(yǎng)殖中應用廣泛，可適量替代魚粉等高價動物蛋白質，改善動物生長性能。發(fā)酵豆粕中小肽類物質可以改善瘤胃發(fā)酵功能，提高蛋白質過瘤胃率，提高反芻動物生長性能。