微生物发酵豆粕产活性

1、微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料的研究进展马静-?饲料工业?-2022近年来，国内饲用蛋白源短缺、饲料本钱增加、利润降低等现状严重制约着 我国畜牧业的开展，豆粕因含有丰富的营养成分成为重要的植物蛋白源。但是， 因含有抗营养因子制约了动物对豆粕中营养物质的吸收和利用，为了改善这一状况，利用微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料的研究已成为国内外研究的热点。文章概括了目前微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料的特点、生产及应用的研究进 展。1豆粕和微生物发酵豆粕面对中国畜牧业和饲料工业开展速度快、规模大的现状，为了减少我国饲料工业对鱼粉等昂贵动物蛋白源的依赖， 开发、研制出更廉价易得的蛋白源产品来 满足动物对饲料蛋

2、白营养的需要至关重要。大豆粕中因含有丰富的营养成分成为一种重要的植物蛋白源，豆粕中的大豆蛋白含量在43.0%55.0%之间，多数为水溶性蛋白，除蛋白质外还含有其他丰富的营养物质，是鱼类和单胃动物良好的日粮蛋白源。但是，豆粕中因含有的蛋白酶抑制剂(Protease In hibitors) 、脲酶 (Urease)、大豆原蛋白(Antigen Protein)、大豆低聚糖(SoybeanOligosaccharides)、植物凝集素(Soybean Agglutinin ， SBA及植酸(Phytic Acid)等成分，影响了动物机体对豆粕中营养物质的充分利用，不但阻碍了动物 肠道对豆粕中营养成

3、分的消化、吸收和利用，而且严重地危害了动物机体的健康 生长。目前，为了有效提高豆粕的蛋白利用率和营养价值，应用微生物发酵技术处理豆粕的研究成为热点。经研究说明，微生物发酵豆粕不但可以有效地去除豆粕 中的植物凝集素、脲酶、蛋白酶抑制剂等抗营养因子，而且能够使抗原蛋白的含 量明显降低，同时增加了游离氨基酸、活性大豆肽等营养物质的含量，提高了豆 粕的应用价值的同时使饲料具有较好的动物适口性。微生物发酵豆粕是国内近年来开展起来的，利用微生物发酵技术处理豆粕使 其含有高活性大豆肽的一种新型的植物蛋白源饲料，其早在欧洲形成产业化，近 年来从台湾省传到大陆后逐渐兴起。发酵豆粕主要以豆粕(?95%为原料，以麸

4、皮、玉米皮等为辅助原料，使用微生物菌种进行固态发酵，再经枯燥等工艺制 成的蛋白质饲料产品，又名生物肽、生物豆粕、大豆肽、生物活性小肽等。Hong等研究说明，通过微生物发酵，豆粕中的抗营养因子被有效降解，小分子蛋白的比例提高。与传统豆粕相比，经微生物发酵后的豆粕不仅使抗营养成分降解，并 且富含活性大豆肽和营养物质， 更利于动物吸收利用， 减少能量消耗， 具有更大 的应用价值。2 微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料的特点研究显示， 通过枯草芽孢杆菌、 酵母菌等益生菌发酵处理豆粕后， 可以使豆 粕中的各种抗营养因子有效地降低或去除， 同时可以将其中的大分子蛋白质有序 降解为多肽、小肽及游离氨基酸，并且富

5、含蛋白酶、有机酸以及消化酶、益生菌 和未知生长因子等多种营养物质。 微生物发酵豆粕具有较多的特点和优势， 通过 微生物发酵使豆粕中的抗营养因子降解， 无刺激作用、 无抗原作用，无药物残留， 因而利用发酵豆粕可以更有效地优化动物蛋白质日粮， 使日粮更平安、更多营养， 更适合作为动物的植物性蛋白源饲料。2.1 改善营养价值传统营养学认为， 在动物消化道内的蛋白酶和肽酶作用下， 蛋白质只有降解 为游离氨基酸才可以被动物吸收利用。 但是， 有研究说明， 动物饲喂低蛋白质氨 基酸平衡日粮或理想氨基酸模式配制的日粮时， 动物并不能到达预期的最正确生产 性能。因此，学术界提出了动物可以吸收、利用蛋白质本身或

6、肽的观点。试验证 明，循环中的小肽能直接参与组织蛋白质的合成， 并且小肽转运系统速度快、 耗 能低及不易饱和等。 活性大豆肽不仅作为营养物质， 还可以作为机体生理活性调 节物，活性大豆肽也可以直接被组织蛋白质合成利用， 参与组织蛋白质的合成与 调节。也有研究认为，大豆蛋白中草酸、植酸、纤维、单宁及其他多酚等物质显 著抑制了动物机体对铁、 钙、锌等金属离子的利用， 而小分子的肽可以通过与这 些金属离子形成螯合物后在小肠中进行主动转运， 吸收速率更快。 豆粕经微生物 发酵，不仅使可利用蛋白含量提高，而且富含活性大豆肽、消化酶、有机酸、小 肽、维生素、氨基酸等，具有重要的营养功能。由于大豆多肽吸收率

7、高，富含活 性大豆肽的发酵豆粕可作为断奶仔猪、 虾蟹、幼禽及高档经济动物的蛋白质来源。2.2 有效去除抗营养因子，促进肠道的消化机能研究说明， 肠道既是消化器官， 也是免疫器官， 消化不良会导致动物机体的 抗病能力下降、食欲不振、采食量缺乏、胃肠道功能紊乱， 对营养的吸收率下降， 直接影响动物的生产性能。 豆粕中含有的抗营养物质， 严重阻碍了动物机体对豆 粕中营养物质的吸收、 利用， 如抗原蛋白具有抗原性和致敏性， 刺激机体产生抗 体，从而出现肠道过敏反响，这是引起动物腹泻的主要原因；此外，不良寡糖在 动物小肠内不能水解， 进入消化道后被微生物利用， 发酵产生大量气体， 导致动 物胃肠胀气和腹

8、痛； 此外，所含有的植酸可以与金属离子形成稳定的植酸盐， 与 蛋白质、脂肪、 淀粉结合后降低蛋白酶及脂肪酶的活性， 从而导致饲养动物消化 不良。通过微生物发酵处理豆粕， 可以将豆粕中的抗原降解， 如胰蛋白酶抑制因 子、大豆凝血素、植酸等，更有利于动物肠道对营养物质的吸收和利用。有研究 显示，使用产蛋白酶菌发酵豆粕， 可以完全消除豆粕胰蛋白酶抑制因子。 另一方 面，微生物发酵豆粕中的活性肽对肠道内益生菌群的生长与繁殖以及体内菌体蛋 白的合成有促进作用， 可以提高动物肠道微生物的消化能力， 而且发酵豆粕中还 含有多种生物活性因子， 这些活性因子有利于动物肠道菌群的平衡， 这对动物机 体的肠道消化机

9、能及其健康有重要作用。2.3 替代局部抗生素左玉帮研究结果说明，豆粕中含有大豆异黄酮 (Soybean Isoflavones, ISO)， 它是重要的生理活性物质， 有较强的抗菌活性。 杨国峰等研究发现， 豆粕发酵后 异黄酮的抗氧化、 抗菌能力明显增强。 此外，发酵豆粕中活性大豆肽抗菌和抗病 毒双重活性，可以减少药物的使用， 改善动物肠道健康。 有研究发现，一些糖肽、 脂肽和环状肽具有抗生素和抗病毒作用，可以作为健康促进剂代替抗生素的使 用。此外，微生物发酵豆粕中富含有益的菌体蛋白，如乳酸链球菌肽，由乳酸菌 产生的短肽，可以在胃内低pH值环境中稳定存在，具有抑制腐败菌活性的能力， 也可以抑制

10、梭状芽孢杆菌等菌属芽孢的形成。2.4 改善饲料风味，提高适口性由于不同氨基酸序列的肽能够改变酸、咸、甜、苦这四种味觉，所以微生物 发酵豆粕产生的活性大豆肽可以改善饲料的风味， 并且发酵后的豆粕具有发酵的 醇香味，减少豆粕本身的异味，从而提高饲料适口性。当微生物发酵豆粕后，在 微生物酶的作用下， 能对豆粕中的苦味肽基团进行局部的修饰和重组， 使小肽和 小肽之间， 小肽和氨基酸之间发生重排或是移位， 从而获得无苦味或无异味的发 酵产品。有研究发现，大豆蛋白酶解物中存在多种改善风味的肽，如鸟氨酸 -B- 丙氨酸是一种强烈的苦味肽，天冬酰苯丙氨酸甲酯是一种强烈的甜味剂，此外， Val-Glu 、Gly

11、-Leu 和 Pro-Glu 等也是一类风味增强肽。可以利用肽增强风味， 饲料中含有活性肽可以提高适口性和诱食性。2.5 原料绿色、来源丰富，降低本钱与鱼粉、蛋白粉、 肉骨粉等动物源性蛋白质饲料相比， 植物性蛋白源饲料来 源丰富、绿色，在加工过程中具有营养优势和资源优势，产品应用平安、无化学 残留。发酵豆粕中可利用蛋白能够满足动物机体对蛋白能源的需求， 减少了对高 价鱼粉的使用，从而节约了本钱。由于豆粕易得且廉价，降低了原料本钱，因发 酵过程简单、 无害，也减少了其他费用， 所以使用微生物发酵豆粕降低了养殖户 的本钱。另外，因微生物发酵豆粕含有多种营养物质，可以降低酶制剂、酸化剂 及治疗药物的

12、用量， 如微生物发酵豆粕含有益生菌， 在养殖过程中无需使用微生 态制剂。所以，微生物发酵豆粕这种植物性蛋白源饲料对养殖业具有重要的应用 价值。3 微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料的生产工艺 微生物发酵菌种的选择及固态发酵过程中工艺参数对产品质量具有重要的 影响，为了提高发酵豆粕的品质， 对微生物发酵豆粕的菌种和工艺进行研究必不 可少。3.1 发酵菌种的选择目前，乳酸菌、酵母菌、米曲霉、芽孢杆菌是发酵豆粕主要使用的几种菌种。 通常在发酵过程中几种菌的接种量有所差异，一般情况为：酵母菌5%10%，细菌 1%5%，霉菌 7%15%。实际生产中， 可以通过单菌或者混菌种来开发出不同功 能性的高活性大豆肽

13、饲料。 刘海燕研究证明， 乳酸菌发酵豆粕能显著增加游离氨 基酸含量， 豆粕中的总糖含量经过发酵后会减少， 复原糖含量增加。 季伟等使用 可以产 Nisin 乳酸链球菌素的乳酸链球菌进行豆粕发酵，发酵后所含的生物 量到达 1.03 g/kg ，Nisin 效价到达 997 IU/g ，对饲料的细菌具有抑制作用。马 文强等利用枯草芽孢杆菌、 酵母和乳酸菌混合发酵豆粕， 并且对发酵前后的营养 成分进行了分析，结果说明，发酵后粗蛋白和粗脂肪含量分别提高了 13.48% 和 18.18%，氨基酸提高了 11.49%，磷的含量在发酵后也提高了 55.56%。周伏忠等 利用乳酸杆菌、 芽孢杆菌和曲霉菌多菌种

14、混合发酵豆粕， 结果显示， 发酵后豆粕 中的大分子蛋白降解为易吸收的大豆肽，而且发酵豆粕中含有大量活性益生菌。 何勇锦等采用枯草芽孢杆菌 KJ 发酵豆粕，发酵 48 h 后，豆粕粉蛋白中小分子 肽含量达 58.86%，与未发酵豆粕相比提高了 37.99%。在发酵豆粕的实际生产过 程中，使用单一菌种或多菌种混合发酵得到的各项指标参数和质量有所差异。3.2 生产工艺在发酵生产过程中，工艺条件严重影响着微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料 的质量，因此，需要对原料的状态，如含水量、底物组成、pH值等，以及发酵条件，如发酵时间、温度、菌种的组成和接种量、通气量等进行选择和优化。在 发酵过程中，发酵用菌种的接

15、种量通常为 10%，发酵温度与菌种的生长温度相关， 一般在2530 C间，最适pH值为7,发酵时间控制在25 d较佳，由于湿度较 低会导致发酵时间的延长和效率低，而湿度过高易滋生其他杂菌从而产生霉变， 所以湿度一般控制在 50%95%。发酵豆粕的味道、色泽及活性大豆肽及营养成分 的含量等品质会因发酵工艺的影响有所区别。 处理豆粕的方法有很多， 包括物理 方法热失活方法、水浸泡方法、机械加工方法、化学方法以及生物处理方法 作物育种方法、酶制剂处理方法、微生物处理方法，以上方法各有利弊。目 前，我国生物降解豆粕的生产工艺主要有两种： 酶解法和微生物发酵法， 其中液 态发酵技术和固态发酵技术是主要的

16、微生物发酵豆粕的技术方法。由于液体发酵的设备造价高、 发酵过程中的废液排放易造成环境污染、 处理 本钱高等缺点而不易被采用， 综合考虑环保和经济方面， 目前发酵豆粕多采用固 体发酵，在发酵过程中发酵底物与种子液按比例均匀混合， 在适当的条件下进行 固体发酵，再经过枯燥等工艺制成发酵豆粕成品。4 微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料的应用研究说明， 幼畜体内的消化酶系统发育尚不完全， 对植物蛋白质的消化吸收 能力较薄弱， 而在发酵豆粕中大豆肽抗原性较低并且富含易消化吸收的小肽， 还 具有过敏性低、 能促进脂肪及矿物质等营养元素的吸收等特性， 能直接被动物吸 收，因而使幼畜发生过敏反响的概率大大降低，

17、有利于提高畜禽的生产性能和畜 禽产品品质。 所以，微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料在畜牧业和养殖业中的应 用研究越来越广泛。4.1 在畜类养殖上的应用目前，微生物发酵豆粕产活性大豆肽饲料主要应用于断奶仔猪。 单达聪等研 究说明，用发酵豆粕替代普通豆粕饲喂断奶仔猪， 血清白蛋白和白球比分别提高 18.73%和 11.11%，日增重提高 14.5%，料重比降低 9.5%，腹泻率降低 29.1%，死 淘率降低 50%。徐述亮等研究说明，饲喂发酵豆粕可显著提高 2235 日龄仔猪的 平均日增重，极显著降低料重比，降低腹泻率。Min等按2.5%、5.0%和7.5%的比例在断奶仔猪的日粮中添加发酵豆粕， 研

18、究不同比例的发酵豆粕对断奶仔猪的 生长性能及营养物质消化率的影响， 结果显示， 随着发酵豆粕用量的增加， 仔猪 全期平均日增重和平均日采食量也随之显著提高， 并发现饲喂发酵豆粕可以提高 干物质及氮的表观全肠道消化率。Kim等以20% 40唏口 60%勺比例用发酵豆粕等 量替代豆粕饲喂断奶仔猪，结果与 Min等研究结果相类似。Yang等研究了米曲 霉发酵豆粕及米曲霉和枯草芽孢杆菌混合发酵豆粕对断奶仔猪生长性能的影响， 结果说明， 饲喂两种发酵豆粕均显著提高断奶仔猪的平均日增重， 并发现饲喂米 曲霉和枯草芽孢杆菌混合发酵豆粕可以显著提高干物质、 粗蛋白总能和钙的全肠 道表观消化率。刘海燕等使用发酵

19、豆粕代替仔猪日粮中一半的豆粕和全部的豆 粕，试验结果证明， 发酵豆粕不仅能降低仔猪的腹泻率、 提高仔猪的生长性能和 饲料转化率， 而且可以改善仔猪的血液生化指标以及抗氧化指标。 由此可见，用 适当比例发酵豆粕饲喂断奶仔猪， 可以改善仔猪的肠道健康， 提高仔猪的生长性 能和营养物质消化率。4.2 在禽类养殖上的应用由于肉鸡的消化道短、 生长周期短， 所以对饲料营养水平要求较高， 豆粕是 养鸡生产中使用的主要植物蛋白饲料原料， 但是豆粕中存在抗营养因子严重影响 了肉鸡对豆粕中的蛋白质的吸收和利用。 而经过微生物发酵后的豆粕， 富含游离 氨基酸、小分子蛋白、肽类、益生菌和未知生长因子等易于吸收的有益

20、物质，促 进肉鸡健康和生长。王龙昌等使用发酵豆粕饲喂肉鸡，试验结果证明，添加 3% 的发酵豆粕后料重比明显降低， 肉鸡平均增重有所提高， 粪便中的粗蛋白含量明 显降低。发酵豆粕起到了替代局部鱼粉、提高经济效益的效果。 Feng 等研究表 明，以发酵豆粕替代日粮中的全部豆粕时， 显著提高肉鸡平均日增重和平均日采 食量，提高前期饲料转化效率， 饲喂发酵豆粕可以降低血清尿素氮水平， 提高血 清免疫球蛋白 M(Immunoglobulin M ，IgM) 和免疫球蛋白 A(Immunoglobulin A ， IgA) 的水平。张红芬等在肉仔鸡日粮中添加大豆发酵肽粉， 研究显示， 大豆发酵 肽粉有提高

21、肉仔鸡日增重和饲料转化率的趋势， 并且能改善肉鸡的肉品质。 柯祥 军等研究显示，肉鸡日粮中添加 10%的发酵豆粕不但可以提高肉鸡的生产性能， 而且可以增强肉鸡的免疫力。4.3 在水产养殖中的应用与畜禽相比，水产动物对饲料的营养水平及蛋白质饲料原料品质要求均较 高，所使用配合饲料的蛋白质水平一般在 30%50%，所以其配合饲料中必须使用 鱼粉。饲喂豆粕可能会造成水产动物的生长抑制和生理异常， 研究说明， 发酵可 以消除豆粕的这些不良影响，发酵豆粕可以替代局部鱼粉。赵丽梅等研究发现， 用发酵豆粕代替 25%的鱼粉用量对金鲳鱼的生产性能没有不良影响。 程成荣等研 究， 40%以下的鱼粉用发酵豆粕代替饲喂杂交罗非鱼，不影响杂交罗非鱼特定生 长率、增重率、 饲料效率以及蛋白质效率。 Kim 等用米曲霉发酵豆粕替代日粮中 50%的豆粕饲喂鹦鹉鱼幼鱼，对鹦鹉鱼幼鱼生长性能和血液指标无显著影响，但 是显著提高了肝