发酵豆粕与脂肪酶的饲料应用

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(内蒙古自治区赤峰市农牧科学研究院，内蒙赤峰 024031)

豆粕是大豆经过浸提脱油后的副产品，是目前使用最广泛的优质植物性蛋白质饲料原料。具有蛋白含量高、氨基酸组成合理、消化吸收率高等特点，是畜禽饲料的主要原料。大豆粕的蛋白质含量占40%～48%，赖氨酸含量占2.5%～3.0%，色氨酸含量占0.6%～0.7%，蛋氨酸含量占0.5%～0.7%，但由于豆粕中含有抗营养因子，使其应用效果和范围受到限制，这其中包括胰蛋白酶抑制因子(TI)、大豆抗原、大豆凝集素、非淀粉多糖、植酸、酚类化合物、胃肠胀气因子、脲酶等。

1 豆粕的主要抗营养因子

1.1胰蛋白酶抑制因子 胰蛋白酶抑制因子在肠道与胰蛋白酶和糜蛋白酶结合成稳定的复合物而使酶失去活力，从而导致蛋白质消化率下降，外源氮损失，肠道中胰蛋白酶和糜蛋白酶含量下降，反馈性刺激胰腺合成和分泌这两种酶，而这些酶蛋白含有丰富的含硫氨基酸，当其在肠道中与胰蛋白酶抑制因子形成复合物而从粪中排除时，会导致内源氮和含硫氨基酸大量流失，内源氮和内源氨基酸损失远远大于外源氮和饲料氨基酸的损失。大豆蛋白本来就缺乏含硫氨基酸，因此会更加剧了饲粮中氨基酸的不平衡，从而阻碍动物生长。

1.2大豆抗原 大豆蛋白中的抗原有大豆球蛋白，α-、β-和γ-聚大豆球蛋白。断奶仔猪日粮中的抗原引起肠道的短暂过敏反应是断奶后腹泻的主要原因。大豆中存在的抗原物质会引起仔猪肠道过敏性损伤，从而引起仔猪营养性腹泻。引起断奶仔猪过敏反应的主要抗原是大豆球蛋白和β-聚大豆球蛋白。

2 发酵豆粕与脂肪酶的关系

发酵豆粕又名生物肽、生物豆粕、生物活性小肽、大豆肽，是利用现代生物工程发酵菌种技术与传统的固体发酵技术相结合，以豆粕为主要原料，通过接种微生物菌产生发酵，最大限度地消除豆粕中的抗营养因子，有效降解大豆蛋白为优质小肽蛋白源，并可产生益生菌、寡肽、谷氨酸、乳酸、维生素、UGF(未知生长因子)等活性物质。具有提高适口性，改善营养物质消化吸收，促进畜禽生长、减少腹泻的功效，而这些功效是豆粕不具备的。其中益生菌包括：芽孢杆菌、酵母、曲霉、乳酸菌等几大类。这些通过诱导、筛选、纯化的益生菌在生长繁殖过程中会产生大量的消化酶，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、植酸酶等，这些消化酶不仅能将豆粕所含的抗营养因子予以分解去除，而且随着饲料中的添加作为动物体内外源酶的大量补充，提高营养物质的消化利用效率。微生物在发酵过程中会产生有机酸如乳酸、乙酸、小分子脂肪酸等，发酵豆粕可以减少酸化剂的用量。微生物的发酵过程可以看作营养物质在体外的预消化过程，大豆中大分子蛋白质被分解成相对较小分子蛋白质和部分小肽，利于动物吸收，减少能量消耗。同时大量未知生长因子(UGF)的产生给动物生产性能的提高带来极大的帮助。动物采食添加发酵豆粕的饲料后，消化道内补充大量益生菌和消化酶。饲料转化率和氮的利用率提高，动物排泄物中氨和吲哚类化合物大幅减少，养殖栏舍内臭味减轻、养殖水体水质更稳定。

2.1发酵豆粕的优势 发酵豆粕具有独特的发酵芳香味，适口性好，可以改善饲料风味，增加动物食欲，长期使用可以提高动物采食量，促进生长、降低料耗，同时可以提供天然的酸化剂—乳酸、醋酸，从而不必添加饲料酸化剂，降低饲料成本，无抗原和抗营养因子，能解决动物的营养性腹泻，可调理和激活细胞和机体的整体活性，促进动物肠道绒毛的发育，促进幼龄动物胃肠道功能，提高防病抗病能力，促进动物的健康生长发育。高含量生物活性小肽蛋白可以通过肠道粘膜直接吸收，转运速度快、吸收率高、不易饱和，不存在与氨基酸吸收竞争，还能促进游离氨基酸的转运，小肽吸收耗能低，节省能量，提高蛋白利用率，同时补充大量活性益生菌，增强有益微生物的生长繁殖，抑制大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌的生长，改善肠道的微生态平衡，提高动物机体的免疫功能，减少疾病的发生，减少抗生素的用量或替代部分抗生素，具有营养和提高免疫力的双重作用。

2.2脂肪酶的提取 脂肪酶是采用大豆粕接种黑曲霉菌种发酵和先进的后提取工艺制备而成的酶制剂。它对油脂α键和β键均可催化，将脂肪催化水解为甘油、脂肪酸，也能催化酯合成和酯交换反应，具有反应高效、条件温和、无毒副作用等优点。可以补充畜禽内源消化酶的不足，完善动物消化酶系，满足畜禽对高能量日粮的要求，能提高饲料脂肪消化利用率，提高饲料转化率，减少饲料中油脂的添加量，节约成本，减少仔猪断奶应激，显著降低仔猪腹泻率，减少仔猪消化道疾病，提高仔猪成活率，保障动物健康，提高日增重和生产性能，改善肉产品质量，促进脂溶性维生素和其他微量元素的吸收利用，改善种禽的均匀度，提高产蛋性能与繁殖性能，降低肠道疾病风险，提升动物健康水平。

3 脂肪酶的应用领域

3.1食品工业 脂肪酶具有良好的乳化性能，增强面团的稳定和耐发酵效果，蒸煮品质强度提高，增大食品体积，而且具有增白作用，改善馒头等面制品表皮质量和内部色泽。能够改善馒头制品内部组织结构，明显改善口感。

3.2饲料工业 饲料中添加脂肪酶可以释放出短链脂肪酸，提高油脂类饲料原料的能量利用率，改善畜禽食欲和饲料适口性。幼年动物分泌的内源酶较少，成年动物处于病理、应激状态时内源酶也会发生分泌障碍或分泌减少，因此对畜禽局部炎症有一定的治疗功效。

脂肪酶为动物体生长和繁殖提供能量，部分中链脂肪酶能抑制肠道有害微生物，改善肠道菌落环境，从而促进消化，起到类似抗生素的作用，脂肪酶在常温常压下反应，反应条件温和，转化率高，具有优良的立体选择性，不易产生副产物，避免因化学催化法而带来的有害物质，不会造成环境污染。微生物脂肪酶菌种的研究主要集中在真菌，包括根霉、黑曲霉、黄曲霉、红曲霉、毛霉、青霉、犁头霉、须霉、核盘菌、白地霉、镰孢霉、木霉，其次是细菌，如假单胞菌、枯草芽抱杆菌、大肠杆菌工程菌、无色杆菌、小球菌、发光杆菌、粘质赛氏杆菌、无色杆菌、非极端细菌和洋葱伯克霍尔德菌等，另外还有解酯假丝酵母和放线菌。扣囊拟内孢霉是从酒精废醪中分离出的一株酵母菌，在固态基质上的好氧条件下可大量繁殖，并可达到较高的细胞数。用固体菌种地面铺层发酵晒干，以豆粕为主原料，无毒性问题，产品质量易于控制，只要适当平衡赖氨酸、蛋氨酸、钙磷，其营养价值就可接近进口鱼粉。用少孢根霉RT-3菌丝作发酵剂发酵豆粕新工艺，使发酵时间缩短了24～36 h。主要工艺流程是先将豆粕置高压锅115℃、20 min，取出加适量水,加10%麸皮,再用乳酸酸化基质混匀,在无菌操作台接种发酵菌株,再混匀置39℃培养。待菌丝将豆粕完全覆盖结成块后,40℃～50℃真空干燥,粉碎成颗粒饲料。利用菌种对豆粕进行发酵，生产大豆异黄酮甙元。也有的采用多菌种作发酵剂对豆粕进行混合发酵，如用酵母菌y-021、y-028、乳酸菌Lc三种菌株共同作用于豆粕中。发酵过程可以使豆粕中的大分子蛋白降解为小分子寡肽和活性肽，彻底破坏大豆蛋白中的抗营养因子(如脲酶、抗胰蛋白酶)、大豆过敏源，丰富豆粕的营养，充分提高豆粕的可溶性蛋白、营养价值和生物利用率。菌株产生的非淀粉多糖酶可分解豆粕中的纤维素、非纤维素多糖和果胶多糖，并进一步发酵生成有机酸，进而被畜禽和水产动物充分利用。发酵过程中还产生大量有益微生物，这些有益菌可以在畜禽肠道中定植并不断繁殖，维持肠道微生态系统平衡。选用优质的大豆或高蛋白豆粕，将豆粕进行多菌混合发酵，起到消化、分解、转化、脱毒(脱除有害成分)、消除抗营养因子等作用。发酵过程在净化环境中进行，无任何杂菌污染，是一种优质的、功能性、易消化的高蛋白原料。可替代日粮中控制腹泻的抗生素和化学药品，它具有刺激动物生长，提高免疫力，抑制有害菌，刺激有益菌生长，促进功能性营养素吸收代谢(如蛋白质、类胡萝卜素等)、促进胰岛素功能，调节脂肪和蛋白质代谢，提高饲料转化利用率的功能。含生物活性小肽，其中15～50 KD的小肽约占40%以上，5～15 KD的小肽约占30%，小于5 KD的约占20%～30%，水溶性好，可以通过肠道粘膜直接吸收，转运速度快、吸收速度快、不易饱和，不存在与氨基酸吸收竞争的情况，还可以促进游离氨基酸的转运，小肽吸收耗能低，节省能量，提高蛋白利用率，无抗原和抗营养因子，不含任何导致乳猪消化道过敏的活性物质，解决畜禽发生营养性腹泻的问题，避免高盐分日粮对乳仔猪生长的影响。其中以乳酸为主的有机酸含量达8%左右，不必另行添加饲料酸化剂，增加乳仔猪的食欲，能够代替饲料配方中的香料和酸化剂，降低饲料成本，提高饲料环保要求和健康养殖要求，有利于降低乳仔猪日粮系酸力，明显提高乳仔猪胃蛋白酶的活性。调理和激活细胞和机体的整体活性，促进动物肠道绒毛的发育，促进幼龄动物胃肠道功能，提高防病抗病能力，促进动物的健康生长发育，含有乳酸菌(包括双歧杆菌)、益生芽孢杆菌、灵芝新杆菌、酵母菌等多种有益菌，进入畜禽肠道后可快速定植，不断繁殖优化动物肠道微生态系统，抑制大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌生长，从根本上解决乳仔猪等幼龄畜禽腹泻问题。提高动物机体的免疫力和抗病力，部分或全部代替日粮中抗生素、氧化锌、高铜，降低长期使用抗生素、高剂量氧化锌和高铜所导致的乳仔猪生长受阻和环境污染，具有提高营养和增强免疫力的作用。含有大量消化酶，可提高乳仔猪等畜禽和水产动物对饲料的消化、吸收，可显著降低氨、胺、硫醇、硫化氢，改善养殖环境。有效提高种母猪产仔数、泌乳量和仔猪健壮度，减少母猪便秘，提高种禽的受精率、产蛋率，并减少弱雏率。

4 发酵豆粕存在的问题

4.1发酵豆粕是以大豆粕为原料经发酵后接种特殊菌种并经现代工艺处理的产品，其特性已经不再受到畜禽特定阶段抗营养因子限制的困扰，已成为畜禽配方设计时可自由选用的新型常规蛋白原料，提取脂肪酶是发酵豆粕最好的深入研究。虽然发酵豆粕在氨基酸组成与含量上有一定的改善，但与优质进口鱼粉相比差距还是比较大的。但由于发酵豆粕在价格上的优势，加上潜在的开发利用价值，因此在大部分饲料配方中，可以取代进口鱼粉，这样既能保证畜禽的饲养效果，又能降低养殖成本。

4.2发酵豆粕的生产工艺复杂，需要较高的设备配备和成熟的技术水平，生产过程不易控制，要求产品的质量必须达到国家标准。发酵豆粕的检测指标是酸性蛋白含量(三氯乙酸)，小肽含量，氨基酸总量、氢氧化钾蛋白质溶解度、粗蛋白、挥发性盐基氮，根据这些指标可以检测其品质和质量，接种的菌株需有严格检疫和正规实验室的资质证明。发酵豆粕属于新概念、新技术集中应用的产品，用户对其各方面特性和作用的认识还不够，加之生产厂商众多，资质参差不齐，质量表现也不尽相同，会导致用户选择的盲目性，因此利用发酵豆粕提取脂肪酶技术是广大饲料研发人员新的课题，需要共同研究和加以充分利用。