发酵豆粕营养价值及其在猪生产中的应用

2019-08-27 17:33:46      点击:

摘要:豆粕是一种优质的植物性蛋白原料,氨基酸种类和含量丰富,但其中存在多种抗营养因子,降低其生物学效价。利用微生物发酵法制备的发酵豆粕,与普通豆粕相比,抗营养因子含量大幅降低,营养价值显著提高。就发酵豆粕的营养价值及其在猪生产中的应用进行综述,为同行提供参考。

关键词:发酵豆粕 营养价值 猪生产

豆粕作为一种优质的植物蛋白饲料,其蛋白质含量高,氨基酸组成较平衡,是目前饲料工业和畜牧业替代动物蛋白原料一种主要的优质蛋白质来源。但由于豆粕中存在多种抗营养因子,降低了畜禽对豆粕的吸收和利用,另外,大豆蛋白质分子结构复杂,其消化率和生物学效价低于鱼粉。目前,应用微生物发酵技术处理豆粕,是提高豆粕品质的主要方法之一。经过发酵后的豆粕,一方面,抗营养因子得到有效的降解,提高豆粕的生物学效价;另一方面可以将大分子蛋白分解为多肽、小肽和游离氨基酸,提高豆粕的利用率; 同时在发酵过程中,会产生微生物蛋白和未知活性因子,提高豆粕品质和价值。文章就发酵豆粕的营养价值及其在猪生产中的应用最新研究进展进行综述。

1· 发酵豆粕的营养价值

1.1 抗营养因子被大量降解或消除

从表1 可见: 豆粕中含有多种抗营养因子。微生物发酵降解豆粕中抗营养因子的主要途径有2种: 微生物发酵过程中分泌的蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和植酸酶等对豆粕中抗营养因子进行降解;发酵过程中微生物大量繁殖会利用非蛋白类抗营养因子,从而达到降解和消除抗营养因子的效果。

Stale 等( 2005) 用乳酸菌发酵豆粕,脲酶含量降低了80. 64%,胀气因子棉籽糖含量降低了73. 50%,粗蛋白含量提高了8. 71%。吴胜华等( 2009) 从12 株酵母菌中筛选出一株优质酵母菌,以普通豆粕为原料,通过发酵,结果表明: 胰蛋白酶抑制因子降解率达到56. 2%。郑裴等( 2009) 采用植物乳杆菌固态发酵豆粕,对豆粕中抗营养因子进行降解,结果发现: 脲酶活性降低了44. 5%,胰蛋白酶抑制剂含量降低了56%。

1.2 营养价值得到显著改善

豆粕在微生物作用下发酵,产生一系列生物化学反应,在有效钝化抗营养因子活性的同时,还可以显著提高发酵豆粕的营养价值。

1.2.1 常规指标得到改善

一方面微生物在发酵过程中,自身大量繁殖,将豆粕中的非蛋白氮、硫酸铵和尿素等无机氮及抗营养因子等分解利用转化为营养价值高的菌体蛋白,提高了发酵豆粕中粗蛋白含量; 另一方面,在发酵过程中,由于酵母菌的呼吸作用消耗了部分有机物料,释放出CO2和H2O,使产物总量减少,蛋白质含量相对提高,出现蛋白质的“浓缩效应”。李旋等(2010) 采用米曲霉、酵母和乳酸菌混合菌进行固态发酵豆粕,在有效降解抗营养因子的同时,蛋白质含量由45.15%提升到53. 44%,氨基酸态氮由0. 17%提升到了1. 55%。

除蛋白质指标外,普通豆粕经过发酵后其他一些常规指标如粗脂肪、粗灰分、粗纤维、钙和磷含量也发生了相应的变化。任莉等( 2012) 通过试验比较了豆粕和发酵豆粕感观和营养成分的影响,结果表明: 豆粕经发酵后,粗脂肪和粗灰分分别提高了11. 76%和13. 07%,粗纤维含量略降低( 0. 86%) ,但有效磷含量显著提高了55. 56%。

1.2.2 氨基酸组成结构合理,消化率提高

微生物在发酵过程中会分泌大量的蛋白酶、脂肪酶、糖化酶、纤维素酶、淀粉酶和植酸酶等。蛋白酶可以有效将大分子蛋白被分解为多肽、小肽和游离氨基酸,提高豆粕的消化率; 纤维素酶可以将粗纤维等难以吸收的物质降解,提高营养价值。此外真菌可以利用非蛋白氮和无机氮等转化为高质量的菌体蛋白,改善豆粕氨基酸的组成。丝状真菌YW - 7 和乳酸菌混合发酵豆粕,发酵后粗蛋白含量显著提高,肽含量为23%,总酸含量高,pH 为4. 4。豆粕经发酵后小肽和游离氨基酸含量会有所增加。通过米曲霉对豆粕进行发酵时发现,发酵豆粕中含有2. 02%的微生物蛋白,且大分子蛋白( 相对分子质量大于6 万) 和中分子蛋白( 相对分子质量为3 万~ 6 万) 被降解为小分子蛋白( 相对分子质量小于3 万) ; 同时发酵使豆粕中的中性洗涤纤维( NDF) 和酸性洗涤纤维( ADF) 分别降低了16. 77%和12. 57%。Wang等( 2006) 对乳酸菌发酵豆粕效果进行了研究,结果表明,乳酸菌在降低豆粕中棉籽糖、水苏糖和蔗糖含量的同时,还可提高葡萄糖、果糖和乳糖的含量。

2· 发酵豆粕在猪生产中的应用

2.1 发酵豆粕对畜禽生长性能的影响

豆粕在发酵过程中,一方面,豆粕中抗营养因子含量得到大幅降解,减轻了大豆抗原蛋白等对肠道的过敏损伤,使肠道维持良好的结构形态,从而促进营养物质的消化吸收,另一方面,大分子蛋白降解为小肽,而小肽能够改善猪肠道黏膜结构,从而促进机体对营养物质的吸收利用,促进动物的生长; 此外,微生物会产生一些未知生物活性因子,如酵母菌会产生促进细胞分裂的生物活性物质,促进畜禽机体结构发育。

单达聪等( 2013) 报道,发酵豆粕替代普通豆粕可有效提高仔猪的平均日增质量( 14. 50%) ,降低料肉比( 9. 50%) 、腹泻率( 29. 1%) 和病死率( 50%) ,同时也可以提高血清白蛋白和球蛋白比( 18. 73 和11. 11%) 。王海超( 2012) 对哺乳仔猪的研究也得到了相似的结果。冯杰等( 2007) 研究了发酵豆粕对仔猪生长、血清及肠道形态的影响,结果表明,发酵豆粕使仔猪料肉比降低了8. 39%,腹泻指数降低了39. 96%,血清尿素氮含量降低39. 47%。邓双义( 2013) 用低水分固体发酵豆粕完全替代普通豆粕的基础日粮饲喂( 杜× 长× 大)三元杂交仔猪,试验共进行31 d,结果表明: 试验组仔猪平均日增质量比对照组显著增加了25. 37%( P < 0. 05) ,料肉比从对照组的2. 36 降低到试验组的1. 88,效果非常明显。

2.2 发酵豆粕对猪免疫功能及肠道发育及微生物菌群的影响

发酵豆粕中的益生菌,如枯草芽孢杆菌和乳酸菌等,通过饲料进入畜禽肠道内,能分泌有机酸,降低肠道pH,分泌抑制致病菌的天然抗生素,起到抑制有害菌的生长,调节肠道健康。同时,有益菌在肠道的繁殖过程中会产生免疫调节因子,刺激肠道局部免疫系统的发育。有研究表明,断奶仔猪的绒毛高度与胰蛋白酶抑制因子的水平呈负相关。发酵豆粕中抗营养因子得到有效降解和消除,从而可以间接促进猪肠道的发育。

朱立鑫等( 2013) 对仔猪的研究表明,发酵豆粕可以显著降低粪便内的大肠杆菌数量,同时可以增加十二指肠的绒毛和隐窝深度的比值,促进肠道的发育,且对仔猪免疫特性具有正向效果。俞晓辉等( 2008)和闻爱友( 2009) 等对发酵豆粕在仔猪中的研究也得到了相似的结果。

3· 小结

经过微生物发酵作用,豆粕产生了一减一增的双重功效: 一减,豆粕中抗营养因子被微生物降解可被机体利用的营养素; 一增,比未发酵豆粕增加了有益活菌、未知活性因子、肽、游离氨基酸、乳酸和酶等物质。

虽然目前微生物发酵处理的豆粕已有产品问世,但对发酵工艺参数控制及规模化生产过程中批次间存在着差异,导致产品的稳定性难以控制。另外,由于发酵豆粕质量还没有统一的标准,导致不同发酵豆粕产品的营养成分差别很大,而且对发酵豆粕品质的评定更多的只是关注蛋白含量的变化,对蛋白品质评价指标( 小肽和各种氨基酸含量) 及与饲喂效果相关的关键指标( 酸溶蛋白质和挥发性盐基总氮含量) 等评价较少。因此,针对上述问题进行更加细致深入的研究,将更有利于发酵豆粕在替代动物性蛋白在高效健康养殖中推广应用。

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