微生物发酵豆粕在养殖业中的应用

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微生物发酵豆粕在养殖业中的应用

1豆粕中的抗营养因子 1．1胰蛋白酶抑制剂

胰蛋白酶抑制剂或胰蛋白酶因子(Antitrypsin)，是大豆以及其他一些植物性饲料中存在的重要抗营养因子。胰蛋白酶抑制剂广泛存在于豆类、谷类、油料作物等植物中，在作物的各部分均有分布。胰蛋白酶抑制剂引起蛋白质利用率的下降有以下两个方面的原因：①胰蛋白酶抑制剂可和小肠中的胰蛋白酶和糜蛋白酶结合，生成无活性的复合物，降低

胰蛋白酶的活性，导致蛋白质消化率和利用率下降，引起外源性氮的损失；②引起动物体内蛋白质内源性消耗。

1．2植物凝集素

也称植物性红细胞凝集素(Phytohemagglutinnin，PHA)，其主要存在于豆类籽粒及其饼粕中，在豆科植物与固氮菌之间的共生中起重要作用。大多数植物凝集素在肠道中不被蛋白酶水解，因此可和小肠壁上皮细胞表面的特定受体(细胞外被多糖)结合，从而损坏小肠壁刷状缘粘膜结构，干扰刷状缘粘膜分泌多种酶(肠激酶、碱性磷酸酶、麦芽糖酶、淀粉酶、蔗糖酶、谷氨酰基和肽基转移酶等)，使内源蛋白过度分泌，增加粘蛋白和血浆蛋白损失，引起类IgG特定植物凝集素抗体的产生，内源存留氮减少或腹泻，对肠道消化和吸收营养物质的能力产生严重抑制，使蛋白质利用率下降，动物生长受阻，甚至停滞。

1．3植酸

又称肌醇六磷酸酯，广泛存在于植物性饲料中，其中以禾本科及豆科籽实的含量最为丰富。植酸是植物性饲料中有机磷的主要存在形式，一般而言，以植酸磷形式存在的磷占总磷的1／2～2／3。植酸磷必须经过水解才能利用，猪消化道水解植酸磷的能力低，因此利用率低。也有报道称植酸可与蛋白质碱性残基相结合抑制胃蛋白酶、胰蛋白酶的活性，导致蛋白质利用率下降。

1．4非淀粉多糖

非淀粉多糖是谷物饲料中的主要抗营养因子，其主要包括纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、果胶酶和甘露聚糖酶。非淀粉多糖的抗营养作用与其粘性及对消化道生理和微生物区系组成的影响有关。可溶性非淀粉多糖会增加肠内容物粘稠性，从而干扰消化酶与养分的充分混合及食糜微粒在肠腔中的流动，减慢食糜通过消化道的速度，从而影响氨基酸的吸收。1．5抗原蛋白

抗原蛋白是饲料中的大分子蛋白质或糖蛋白。大多数豆类及其饼粕饲料中含有抗原蛋白。当动物采食后会降低体液反应，所以又称为致敏因子。由于部分蛋白质作为完整的大分子蛋白质直接吸收，而不是氨基酸或多肽，因此，抗原蛋白可降低饲料蛋白质的利用，增加内源蛋白质的分泌，导致粪氮增加。同时，由于活化了免疫系统而提高了蛋白质的维持需要。

2豆粕在使用中存在的问题

饲料蛋白源缺乏是困扰我国饲料工业持续发展的重大问题，特别是饲料中的蛋白原料(豆粕和鱼粉)的缺乏。我国自产大豆和鱼粉仅占总需求量的30％左右，因此每年需花费大量的外汇从国外进口大豆和鱼粉，在目前水产配合饲料使用率仅10％的情况下，已感到了鱼粉来源的紧张。随着饲料工业的持续增长，畜禽及水产饲料蛋白源的供求矛盾将更加突出，未来几年水产饲料的发展存在着更加广泛的空间，水产饲料蛋白源的供需矛盾会更加突出，这将严重影响饲料工业今后的发展。因此，如何高效利用有限资源?如何提高饲料营养水平和蛋白质的转化率?如何解决水产饲料的蛋白源?如何提高水产饲料中的植物组分?无疑是摆在饲料工业面前的重大课题。然而，由于大豆中含有大量的抗营养因子，使得豆粕在饲料中，尤其是高档饲料，如鳗鱼、甲鱼、海水鱼、乳猪饲料中的应用受到严重的限制。虽然在豆粕的加工过程中经高温可以破坏部分热敏抗营养因子，但大部分抗营养因子用一般的物理或化学方法仍很难彻底消除。目前，饲料业中在使用豆粕过程中主要存在以下问题。

2．1饲料的消化率、转化率较低

由于抗营养因子的影响，豆粕中的营养不能全部被动物消化吸收，在饲料配方设计时，通常的做法是提高粗蛋白水平进行弥补。我国是蛋白源相当缺乏的国家，每年必须大量地从国外进口，而不能充分地利用现有资源，在某种程度上说则是资源的浪费。

2．2动物体机能

长期使用未经处理的生豆粕对动物机体造成不同程度的影响，通常损坏动物的消化道如胃粘膜、小肠绒毛和肝脏等器官，导致动物机体免疫力下降，使动物容易受各种各样的病原体侵害，致使兽药的使用量大大提高，一方面增加养殖成本，另一方面由于药物的残留而威胁食品的安全；在水产饲料中如长期使用生豆粕，将严重破坏鱼虾的肝脏和消化道，同时由于消化吸收不完全，导致养殖水质污染，因此养殖后期鱼虾病害增加，死亡率增高，由于消化道和肝脏受损，鱼虾生长速度缓慢，鱼虾养不大，影响水产品的品质和售价，从而影响养殖效益。

幼龄动物由于消化系统还不健全，对饲料的消化吸收能力较低，不能大量使用生豆粕，只能依靠动物性蛋白。否则，将造成养殖成本上升和消化道疾病增加，特别是仔猪下痢，严重影响了仔猪的生长和成活率。

3豆粕抗营养因子的钝化

豆粕脱毒就是对豆粕中的抗营养因子进行钝化，方法包括热处理(蒸煮、膨化等)、化学处理(酸、碱浸提)和生物化学处理(酶解和发酵)。由于豆粕中的抗营养因子多种多样，热处理只能破坏热敏抗营养因子，而无法处理非热敏抗营养因子，而且破坏豆粕本身的营养价值；化学处理或酶解处理同样只能解决其中的一部分，要同时解决几种抗营养因子需要多道程序，成本高且没有产业化生产价值。而微生物发酵处理可以在一个发酵过程中同时处理多种抗营养因子，不仅基本上没有破坏豆粕原有的营养价值，而且还能在微生物生长繁殖的过程中产生各种消化酶、维生素和未明生长因子。因此，微生物发酵是豆粕脱毒的最佳方法。

另外，发酵豆粕作为一种生物蛋白，具有非常良好的生态效应和环保效应。目前，饲料业所采用的原料，除了菌体蛋白之外，几乎都没有经过微生物降解和处理，这样一方面将导致饲料中毒性物质升高，甚至破坏动物的免疫能力，影响动物的健康，造成动物抗逆性能降低、易感。为了保证动物免受病原感染，不得不大量使用抗生素，进而引发病原微生物的抗药性发生，使动物养殖陷入生病一用药一药越多一病越多的恶性循环中。另一方面，饲料中的抗营养素干扰动物对饲料的消化与吸收，饲料利用率低下，不仅浪费资源，更重要的是造成养殖业对环境的严重污染，环境的污染又反过来影响养殖动物的健康，造成当今许多养殖动物已经到了“弱不禁风”、而病原微生物“越杀越强”的局面。

4发酵豆粕的特点

发酵豆粕，顾名思义，就是通过微生物的发酵处理，去除豆粕中的不良抗营养因子，提高豆粕的营养性能和使用价值，扩大豆粕的使用范围。以豆粕为原料，经微生物技术加工处理后，蛋白质得到分解，小部分转化为菌体，大部分则酶解为可溶性蛋白、多肽、寡肽二肽及游离氨基酸等并留在料中。

以高蛋白酶曲菌、高淀粉酶曲菌、产植酸酶曲菌及5株营养互补的酵母菌为优化组合菌种用于豆粕发酵，经实践证明是效果很好的。发酵过程中，曲菌大量分解基料中的蛋白质和淀粉质，达到提高蛋白消化率的工艺目的。同时又为酵母菌提供可利用的低肽、氨基酸和葡萄糖，使酵母得以大量繁殖，酵母的作用则在于增加产品的生物活性、B族维生素、免疫和未知生长因子，并平衡营养。由于高蛋白豆粕基料的诱导作用，产生和分泌大量的蛋白酶，产品实际上可作为蛋白酶制剂使用，有利于动物对饲料中蛋白的消化吸收。另外在发酵过程中还同时产生β-葡聚糖酶、木聚糖酶、戊聚糖酶、甘露聚糖酶等非淀粉多糖酶，以及植酸酶、角蛋白酶等特殊酶种(简称复合酶类)，进入配合饲料中，可显著提高饲料的利用率，一举多得，产品的生物效价也很高，接近甚至超过了进口鱼粉。

因此，发酵豆粕具有以下优点：①微生物发酵过程中去除了豆粕原料的各种毒素、抗消化因子、抗营养因子等不良因子；②豆粕中的蛋白质大分子在微生物的作用下被降解为小分子，蛋白质分解为可溶性蛋白、多肽、寡肽以及游离氨基酸，有利于动物(特别是幼龄动物)以及鱼虾对饲料的消化吸收；③微生物在发酵过程中可将非蛋白氮、培养基无机氮(尿素)转化为营养价值高的菌体几个方面蛋白，改善了豆粕原料中蛋白质的氨基酸组成，提高整体蛋白质含量，一般含蛋白质42％的豆粕经过发酵后可提高到48％以上；④微生物发酵过程中还产生了大量的维生素、抗生素、未知营养因子等，提高了豆粕的营养价值，促进动物和鱼虾的生长；⑤微生物发酵过程中将豆粕原料中的无效矿物质转化为鱼虾可直接利用(植酸磷)，从而降低饲料配方中总磷含量，降低对养殖环境的污染；⑥降低饲料成本，由于豆粕的价格相对低廉，由发酵豆粕原料替代鱼粉可相应降低饲料的配方成本；⑦发酵豆粕中富含水溶性维生素，可节约维生素的添加量；⑧发酵豆粕中富含各种消化酶，有利于提高动物和鱼类对饲料的消化吸收，从而提高饲料转化率，降低养殖成本；⑨提高饲料配方中动植物蛋白源的互补性，提高了饲料蛋白质质量；⑩在水产饲料中使用，氮利用率提高，减少对养殖水体的污染，减少水质净化剂和抗生素的使用。减少饲料对养殖水体的污染；⑩饲料中含有大量的有益微生物种群，改善动物消化道的微生态，从而提高动物的免疫力，减少肠道病害的发生，该产品在乳猪饲料中使用，可以大大降低仔猪消化道疾病的发病率，起到预防仔猪下痢的效果。

5发酵豆粕在养殖业中的应用

5．1畜禽养殖

刘欣等研究了微生物发酵豆粕对仔猪的生长性能及免疫功能的影响。根据28日龄断奶仔猪特殊的消化生理特点，饲喂前试验组和正常对照组的营养水平相当，试验组在断奶仔猪饲粮中以发酵豆粕部分替代进口鱼粉和乳清粉，结果表明，饲喂微生物发酵豆粕使仔猪料重比降低5．56％(P<O．05)，血清IgG降低21．43％(P<0．05)，肠系膜淋巴结系数提高2．08％(P<0．05)，在刀豆素A的刺激作用下，血液中刺激指数(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)。仔猪断奶后保持了正常的生长速度，提高了其免疫功能，发酵豆粕可能对缓解仔猪早期断奶的营养性应激具有良好调控作用，且对改善断奶仔猪消化道的应激反应有良好作用；试验组头均日采食量明显高出对照组，表明发酵豆粕适口性良好；用其配制的饲粮适合于早期断奶的仔猪，能被早期断奶仔猪很好的消化吸收。由于部分替代了进口鱼粉和乳清粉，可取得显著的经济效益。刘媛媛对肉鸡生长和免疫消化功能进行了研究得出，肉鸡0～3周龄，发酵豆粕组比对照组的日增重提高了6．74％(Jp<0．01)，4-6周龄试验普通豆粕+13％发酵豆粕组比对照组提高了28．13％(P<0．01)，日采食量增加了14．96％(P<0．01)，料重比降低了10．75％(P<0．01)。微生物发酵豆粕能够显著改善肉鸡的生长性能，改善肉鸡的免疫功能。

5．2水产养殖

据有关报道日本用大豆浓缩蛋白(大豆分离蛋白、大豆酶鲜蛋白)替代鱼粉作水产饲料进行对比试验，在欧洲鳗鱼配合饲料中替代比例30％时，增重率、鱼体蛋白质积蓄率、饲料效率、存活率均为最高值，因此确定用大豆蛋白混合物替代鱼粉的最适比例为30％。另对南方鲇鱼的对比试验表明，当大豆蛋白代替鱼粉超过39％时，其摄食率显著高于其它各组。用大豆蛋白代替鱼粉时，其比例对不同的鱼有差异，但最佳代替量以30％-40％最宜。根据鳗鱼特殊的营养需求，利用发酵豆粕代替鳗鱼饲料中部分白鱼粉，试验结果表明，鳗鱼饲料和甲鱼饲料中可添加20％的发酵豆粕替代白鱼粉，在虾饲料中可添加15％的发酵豆粕。作者于1996年就开始应用该技术发酵豆粕直接用于鳗鱼、甲鱼、虾等高档水产饲料，使用量在整个水产饲料配方中占10％-20％，取得良好的经济效益，同时通过大量的养殖试验证明经微生物发酵后的豆粕完全可以作为水产饲料的蛋白源，其养殖效果优于全鱼粉饲料，同时具有较强的抗病能力。

目前，鳗鱼、甲鱼等高档水产配合饲料主要的蛋白源来源于鱼粉，用这种饲料喂养鳗鱼，生长速度快，但饲料中进口鱼粉的质量很不稳定，生产成本高。应用发酵豆粕代替饲料中的一部分鱼粉，可以在不影响鱼生长速度的前提下，降低饲料成本，提高经济效益。6应用前景

随着饲料业尤其是水产饲料业的高速发展，鱼粉资源的不断枯竭，加上近年来国内外陆生养殖动物流行病害严重，使得动物蛋白源如肉骨粉、禽肉粉、血浆制品等的使用受到严重限制，这必将为作为优质蛋白源的发酵豆粕留下巨大的市场空间。在畜牧水产养殖业中利用多菌种、多温相、多重发酵技术生产的发酵大豆粕，可明显抑制消化道疾病的发生，提高动物机体免疫力，促进动物生长。同时可大幅度减少疫苗、抗生素等药物的使用量，提高畜禽水产动物的成活率，改善肉类食品品质，减少对环境的污染，具有显著的社会效益和生态效益。

饲料博览·技术版2000年第10期

马桂莲采集；张琴加工；程彬彬编辑上传；江洪涛审核。