蛋 白 质 发 酵 饲 料 研 究 进 展

■许 欣 刘洋洋 葛向阳 赵述淼 梁运祥

（华中农业大学生命科学技术学院农业微生物学国家重点实验室，湖北武汉430070）

身体素质的提高，离不开消耗更多、更优质的动物蛋白。近年来，随着我国经济的飞速发展，人民生活水平逐步提高，居民的食品消费观念产生巨大变化，对高质量的肉类、蛋奶等有了更大的需求。由于有了市场需求的支撑，加上各级政府在资金和政策等方面给予的扶持，我国养殖业发展迅速，一跃成为世界畜牧与水产最大养殖国。

饲料是养殖业的基础。养殖业发展带动了饲料工业发展，反过来，饲料工业的壮大又助推养殖业的进步。众所周知，蛋白质饲料是饲料的核心原料，饲料工业离不开蛋白质原料。而我国蛋白质资源紧张，蛋白质饲料原料主要依赖进口，主要用于饲料生产的大豆年进口量近一亿吨。因依赖进口，大豆价格一般高走且波动大，无论饲料企业还是养殖企业，蛋白质饲料的成本都是影响其效益的显著因素。因此，提高蛋白质转化率，降低蛋白质使用成本成为行业焦点。

1 蛋白质发酵饲料的起始

在我国规模化养殖和饲料工业发展初期，饲料的进口主要是高端原料。当时，幼龄动物和鱼虾饲料配方需要添加较大比例的鱼粉，而我国资源不足，大量依赖进口。早年，我国外汇紧张、经济体量小，鱼粉价格变化对我国饲料养殖业冲击比较频繁。20世纪末，华中农业大学梁运祥教授与众多学者在国内率先开展了发酵豆粕相关研究，筛选出性能优良的微生物菌株对豆粕进行发酵处理[1-3]。豆粕原料进行微生物发酵处理后，豆粕中的大豆抗原蛋白、大豆抗胰蛋白酶因子、低聚糖等抗营养物质基本被分解去除，大分子蛋白质还能够被降解为更容易吸收的中小分子肽[4-5]。

发酵后的产品能够部分替代鱼粉或其他动物源蛋白，产业化推广后，规模迅速扩大，目前年产超过百万吨，有效缓解了近二十年来高档蛋白质饲料不足对我国饲料养殖业快速发展的影响。随后，发酵对象由豆粕扩大到棉粕、菜粕、棕榈粕、麦麸、白酒糟、啤酒糟、玉米皮、玉米等，发酵技术和应用技术也不断取得新的进展，发酵饲料出现了欣欣向荣的发展景象。

2 植物蛋白质发酵饲料的类型

2.1 发酵豆粕

豆粕是大豆油加工过程中产生的副产品，粗蛋白含量40%～45%，氨基酸组成比例合理，是养殖业主要蛋白来源。但豆粕中含有多种抗营养因子，影响动物对大豆蛋白的消化利用[4]。仔猪、犊牛等幼畜对大豆抗营养因子耐受性较弱，日粮中添加比例有限。通过物理或化学方法能够分离或钝化大豆中的抗营养因子，提高原料品质。如通过膨化方法生产膨化大豆、膨化豆粕；通过乙醇分离方法生产大豆浓缩蛋白，以及通过沉淀法生产大豆分离蛋白等。通过这些方法的加工后，豆粕产品中的抗营养因子大量降低，动物饲喂效果显著上升[6-7]。

出现于20 世纪末的微生物发酵法是较之前更有前景的解决豆粕应用限制的方法。微生物发酵能够降低豆粕中抗营养因子，还能将豆粕中的蛋白质进行分解，产生小肽和游离的氨基酸，发酵中富集的有益微生物及其代谢产物能够促进动物肠道健康，此外，发酵可以使豆粕产生香气，吸引动物进食，改善适口性[8-9]。

2.1.1 豆粕发酵菌种与发酵方式

微生物发酵豆粕发酵有好氧和厌氧，或者好氧厌氧结合生产工艺。从发酵剂组成上看，有单一菌种、复合菌种，以及菌+酶等多种类型[2]。发酵装置有池式、箱式、罐式和袋式等。

好氧发酵具有周期短、速度快的优点，但是物料损耗较高、杂菌污染机会大；厌氧发酵与之相反，优点是能耗较低、污染控制相对容易，发酵产生的香气也更为浓郁，不过发酵所需的时间较长[10]。多菌种发酵相比单一菌种，作用更加全面，但发酵条件要求更高。罐式和袋式密闭性好，发酵过程物料与外界不接触，但通气受到限制，操作稍显繁琐，池式、箱式发酵物料暴露，但操作相对简单，容易通气。

目前，用于豆粕发酵的菌种主要有4类：霉菌、芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌。霉菌产蛋白酶能力强，小肽和氨基酸的生成率较高。芽孢杆菌能产生大量淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶，同样会产出较多的小肽和氨基酸，抗氧化能力也会得到提高[11]。但霉菌和枯草芽孢杆菌发酵产生的味道较差，它们能使大分子蛋白质水解产生疏水性小肽，并伴有苦味，也会发生美拉德反应，如果发酵过头，还会产生氨臭味。酵母菌和乳酸菌自身就是优良的菌体蛋白,易被动物吸收利用,虽然产蛋白酶的能力相对较弱，但酵母菌能提供丰富的B族维生素、胡萝卜素、酶类，还产生芳香味,使饲料的适口性得到改善[12]。乳酸菌能够分解利用水苏糖、棉子糖等，降低胰蛋白酶抑制因子的活性[11]，还会产生有机酸，保有一定的酸香味。不仅能够促进养殖动物的生长发育，还有利于动物进食。

2.1.2 豆粕发酵工艺与控制

豆粕发酵的基本工艺过程见图1 所示。豆粕发酵过程中，有许多工艺参数需要控制，如含水量、发酵时间、接种量、pH 值和温度等，对发酵豆粕产品质量有较大的影响。王国强等[13]使用异常汉逊酵母菌、枯草芽孢杆菌和干酪乳杆菌对豆粕进行复合益生菌发酵。通过控制三种菌的比例、接种量和发酵时间，并以抗原蛋白、酸溶蛋白和有益活菌总数为指标进行四因素三水平的正交实验，结果证明这些发酵参数对发酵产品质量均有显著影响。胡瑞等[14]使用酿酒酵母、米曲霉和枯草芽孢杆菌进行豆粕发酵的结果表明，控制料水比和发酵时间对豆粕的粗蛋白质、真蛋白质和挥发性盐基氮的含量都有显著影响。单达聪等[15]使用米曲霉、枯草芽孢和酿酒酵母对豆粕进行复合发酵，并以豆粕前处理方法、菌种组合和豆粕加水量作为正交试验因素。结果发现，这几个因素对赖氨酸和蛋氨酸的影响为：加水量＞豆粕前处理方法＞菌种组合；对精氨酸而言，试验因素影响力排序为：菌种组合＞豆粕前处理方法＞加水量；对胱氨酸和苏氨酸而言，各因素水平间没有显著差异（P＞0.05）；对挥发性盐基总氮含量的影响：菌种组合＞加水量＞豆粕前处理方法。胡瑞萍等[16]研究了发酵菌种、料水比、接种量和环境温度对发酵豆粕综合品质的影响。结果发现，发酵菌种和料水比是影响豆粕发酵品质的重要因素，而接种量和环境温度这两个因素对发酵豆粕品质影响不大。

图1 豆粕发酵的基本工艺过程

2.1.3 产品标准

对于发酵豆粕尚未出台相关国家标准，但目前市场上对发酵豆粕质量的评价标准，大多是从以下四个方面考量的：

①感官评判：发酵豆粕细度适中，不宜过细，否则粉碎过程会造成产品里的活性成分损失过多。就色泽而言，优质的发酵豆粕在烘干后颜色一般为棕黄色或浅黄褐色，颜色过浅可能是发酵程度不够，过深则有可能是表面干燥过度，发生了美拉德反应。发酵豆粕不宜过黏，虽说发黏是在发酵过程中在微生物的影响和其他方面共同作用下的必然结果，但是如果黏度过高，后续豆粕烘干和粉碎都会受到较大影响。有关研究曾用质构仪来分析发酵豆粕发黏的原因，结果证明是由于小肽的生成量越多，豆粕的黏性越大[17]。对发酵豆粕气味的要求是无豆腥味和霉味，一般为较浓郁的酸香味、无氨臭、口尝略有酸涩味。

②常规理化指标：蛋白含量以去皮豆粕为原料生产发酵豆粕的真蛋白含量一般为44%～49%。不同厂家对发酵豆粕的水分含量标准有很大不同，只要不超出标准即可。灰分的含量一般是略高于5.5%～6.5%。酸碱度上一般要求pH 值在5 左右，pH 值与品质高低无必然联系，酸度大于2%。三氯乙酸法（TCA-N）测定的是10 000 Da 的小分子蛋白物质，要求在8%～12%。重金属要求与一般原料相同。有害菌（如沙门氏菌等）不得检出[18]。

③非常规理化指标：对于优质的发酵豆粕中胰蛋白酶因子的含量要求一般在400 TIU/g 以下，之前的测量方法一般是酶化学法，但这种方法准确度不高。目前，普遍采用ELISA方法检测胰蛋白酶抑制因子。发酵豆粕中存在挥发性盐基氮，挥发性盐基氮的含量一般要求在0.5 mg/g以下。

④深度分析指标：主要是指抗原蛋白、低聚糖、大豆凝集素等抗营养因子。经过发酵处理后，发酵豆粕β-伴球蛋白含量可以低至10 mg/kg甚至以下，大豆凝集素和大豆低聚糖则可以彻底分解，检不出含量。大豆低聚糖含量为1%时，已基本没有危害，因此，实际生产中控制在1%以下就安全了。

2.1.4 发酵豆粕的应用

发酵豆粕在实际应用中，既可以作为优质原料，替代鱼粉等动物性蛋白质，也能作为活性生物饲料，减少抗生素的使用。

水产动物对饲料的营养价值要求较高，所以在水产养殖的蛋白质饲料的配方中，一般都有鱼粉的参与。发酵豆粕在动物体内蛋白吸收率高，抗营养因子含量少，作为水产生物的主要蛋白质饲料原料将是一大趋势，目前也有许多学者用发酵豆粕替代鱼粉喂养动物，在实际应用中有较大潜力。

Zhou 等[19]使用发酵豆粕来替代鱼粉对黑鲷等肉食性海鱼进行喂养，设置0%（对照组）、10%、20%、30%、40%和50%共六组代替比例，结果表明，在饲养试验期间，黑鲷的存活率没有差异。当发酵豆粕替代鱼粉的比例是10%和20%时，与对照组相比，鱼的生长性能无差别，但当替代比例达到30%及以上时，则会对鱼的增重和比生长率有不利影响，50%的替代率会影响动物进食。这些结果证明，可以用发酵豆粕替代20%的鱼粉作为蛋白饲料。

Ehsani 等[20]用发酵豆粕代替鱼粉喂养初重(2.51±0.01) g黄鳍鲷幼鱼，共56 d。当发酵豆粕替代鱼粉的比例达到30%时，对黄鳍鲷幼鱼的最终体重、增重、饲料利用率、存活率和消化酶活性与纯鱼粉喂养相比无显著差异。因此，在幼年黄鳍鲷日粮中，发酵豆粕可替代30%以上的鱼粉。

Rombenso等[21]给幼年杂交条纹鲈（白鲈-白鲈×条纹鲈）分组，分别饲喂含30%孟哈德鱼粉、含传统豆粕（47.5%粗蛋白）、发酵豆粕（52%粗蛋白）和无鱼粉饲料（0、5%或10%鱼粉）。结果显示，喂养鱼粉含量低于10%的鱼饲料，幼年杂交条纹鲈的生长性能会下降，喂养发酵豆粕的试验组与对照组相比，生长性能无明显区别。相同含量下，喂养发酵豆粕与喂养传统豆粕饲料相比，可以提高蛋白质吸收率和采食量。微生物发酵提高了传统豆粕的生物价值和添加比例，使豆粕作为肉食鱼类水产饲料用来替代鱼粉成为可能。Sharawy 等[22]以25%、50%、75%或100%的固态发酵豆粕部分替代鱼粉喂养小白虾，虽然随着发酵豆粕添加比例的增多，小白虾的存活率、最终体重、增重和比生长率均显著降低，但当鱼粉被替代率为50%时，生长性能与无替代组相比相似，喂养成本较低，因此使用发酵豆粕替代鱼粉，以不超过50%的替代率为宜。Anonymous[23]比较了发酵豆粕与一般豆粕的部分数值，结果显示发酵豆粕中磷的表观消化率、标准化全消化道消化率、蛋氨酸和缬氨酸的标准回肠消化率均高于一般豆粕，发酵豆粕中大多数氨基酸的标准回肠消化率高于鱼粉。

吴文静[24]将蚕蛹、发酵豆粕、肉骨粉和玉米蛋白粉以30%的比例添加到日粮中去喂养中华鳖幼鳖，养殖5 周后检测出,中华鳖幼鳖对发酵豆粕中粗蛋白质的表观消化率达到86.34%，仅次于蚕蛹；当使用发酵豆粕替代15%的鱼粉后发现，中华鳖的成活率、特定生长率、增重率、谷丙转氨酶、谷草转氨酶、甘油三酯、总胆固醇、血清总蛋白和葡萄糖与喂养鱼粉组相比无显著差别，因此，当替代比例为15%时，豆粕可较好代替鱼粉。杨长庚等[25]使用菜籽粕，发酵豆粕，鸡肉粉，肉骨粉替代50%鱼粉喂养克氏原螯虾，6周之后，喂养发酵豆粕的克氏原螯虾增重率、脂肪酶活性、小肠的胰岛素表达量皆为最高，且与喂养鱼粉组相比差异不显著；肝胰脏蛋白酶活性和喂养鱼粉组相近；肝脏的生长因子受体相对表达量高于喂养鱼粉。因此，发酵豆粕是替代鱼粉较好的蛋白源。

而经发酵处理的豆粕，蛋白质量大为改善，饲料的消化利用率明显提高，益生菌发酵的豆粕还能增加动物肠道微生物的数量，有利于动物的消化吸收，是高质量的活性饲料。

李莹等[26]收集了全国不同企业具有代表性的10 种豆粕与发酵豆粕，对其中的一些物质的含量进行测定，结果显示，发酵豆粕中粗蛋白质和酸溶蛋白的平均含量与未发酵的豆粕相比分别提高了7%和2.69%，大豆球蛋白的平均含量降低了67%，β-伴大豆球蛋白的平均含量降低了62%。经多维度比较豆粕和发酵豆粕证明，微生物发酵可以显著提高豆粕的营养价值，使其在蛋白饲料生产中得到更为广泛的应用。

姜丹等[27]使用3 种酵母菌A-1、B-1、C-1 和木霉S-1，在不同发酵条件下对豆粕进行单菌发酵，都能显著提高豆粕中粗蛋白含量，降解胰蛋白酶抑制因子和植酸。最佳发酵效果下，能将粗蛋白含量提高15.84%,降低了58.27%的胰蛋白酶抑制因子和80.11%的植酸。使用木霉S-1发酵豆粕，能将粗纤维含量降低54.74%。

姜婷婷等[28]使用能产β-葡萄糖苷酶的芽孢杆菌Z-1 发酵豆粕后，采用正交试验优化发酵各参数，对得到的发酵豆粕中的抗营养因子进行了测定。结果显示，发酵豆粕中的抗营养因子含量较未发酵时下降了61.6%。

Medeiros等[29]从发酵食品和草鱼肠道中分离淀粉液化芽孢杆菌的菌株，之后对其进行酶活性筛选、鉴定，并用来发酵豆粕，经鉴定能降解豆粕中的大分子蛋白质，消除过敏蛋白，降低低聚糖含量，提高粗蛋白和氨基酸含量，提高了豆粕的饲用价值。

仔猪、犊牛等龄动物的消化酶系统尚未完全发育成熟，因此小肽形式的蛋白更利于动物吸收，对豆粕中的抗营养因子也更为敏感，研究表明，在断奶仔猪日粮中添加发酵豆粕可减少断奶后的腹泻[30]。当仔猪达到70日龄或者重量达到20 kg以上，适量减少饲料中蛋白质的用量可以提高养猪的经济效益[31]。王开丽等[32]使用发酵豆粕和猪水解血球蛋白替代鱼粉喂养断奶仔猪，采用玉米-豆粕-鱼粉型饲粮作为仔猪日粮，当猪水解血球蛋白添加量为1.6%，发酵豆粕添加量为2%时，可以全部替代鱼粉。无鱼粉喂养不仅使仔猪的平均日增重提高8.7%,料重比降低5.2%,腹泻率也大为下降，其降低幅度达到46.5%,还能降低增重成本，提高经济效益。

Lin 等[33]使用枯草芽孢杆菌、异常汉逊酵母菌和干酪乳杆菌对豆粕进行复合发酵，后用发酵豆粕替代10%的未发酵豆粕，并在日粮中添加了不同浓度的血浆蛋白喂养仔猪，断奶仔猪的平均日增重和饲料转化率均高于不饲喂发酵豆粕和血浆蛋白添加量为6%的断奶仔猪。喂养发酵豆粕还能影响粪便微生物组成，提高粪酶活性和乳酸菌数，减少粪大肠杆菌数。用发酵豆粕饲喂非反刍动物具有提高平均日增重、改善生长性能、提高蛋白质消化率、降低免疫反应性和降低不良形态变化等有正面效果[34]。

家禽由于其消化道太短，对蛋白质的消化吸收能力弱于家畜，如果将豆粕进行微生物发酵处理，则能提前将豆粕蛋白在体外降解成好吸收的小肽，对禽类的生长发育繁殖有促进作用。肉鸡饲养中饲用新鲜发酵豆粕，蛋白质利用率提高，还促进了肉鸡自身消化酶的分泌，增强动物食欲，使其进食更多，有利于肉鸡生长[35]，黄艺伟等[36]曾用地衣芽孢杆菌和酵母菌复合发酵的豆粕全部替换普通豆粕，提高了胸肌率，降低料重比；蛋鸡饲喂发酵豆粕，显著提高蛋鸡产蛋性能和产蛋后期蛋品质[37]，表现在产蛋率提高，增加蛋黄色泽，降低软蛋率、破蛋率、料蛋比及蛋清血清尿素含量等。

2.2 发酵菜粕

我国菜籽粕产量在800 万吨左右。菜粕蛋白质含量较高，氨基酸较为平衡，与联合国粮农组织（FAO）推荐值非常接近[38]，并且矿物质含量丰富，能为动物体提供较多钙铁锰磷镁。

菜籽粕同样含有一些抗营养因子，例如含有较多的植酸、单宁。植酸能降低蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的活性[7]。单宁会导致胃肠蠕动缓慢，降低豆粕蛋白的消化利用率[39]。在日粮中添加过量菜籽粕，会降低饲料在动物体内的消化利用率[40]。影响菜籽粕使用更重要的是硫代葡萄糖甙，它本身无毒的，但如果遇到芥子酶，便会被降解，产生损害动物体的异硫氰酸酯和噁唑烷硫酮[41]。

在反刍动物(如肉牛)的饲料上，菜籽粕使用量高于单胃动物，因为反刍动物的肠道中存在分解硫代葡萄糖甙和异硫氰酸酯的酶类，能够解毒。但长期大量采食，仍然会引起功能和形态上变化，如甲状腺素含量下降。LUHS动物科学研究所研究表明，在日粮中添加过量菜籽粕会对牛的胴体产量、肌肉含量、肥力等级和牛肉的化学成分产生影响[42]。

在实际应用中，如果想要加大菜籽粕的使用量，首先是要进行脱毒技术处理[43]。菜籽粕通过发酵能够获得良好的脱毒效果。有研究表明，白腐菌固态发酵法能降低菜籽粕中芥酸的含量，提高菜籽粕的营养价值[44]。

Yang 等[45]以酵母菌、乳酸菌和枯草芽孢杆菌固态发酵菜粕，研究了发酵温度和水分对菜粕品质的影响，结果显示温度和水分之间存在交互作用，它们对发酵菜籽粕的pH 值、耐酸性和粗蛋白含量都有显著影响。Yu 等[46]采用黑曲霉发酵和酶解两步法制备菜籽粕，试验表明，菌酶联合处理，能使菜籽粕中的硫代葡萄糖甙、植酸的含量下降近一半，降解率明显大于单步发酵，产生的小肽含量也提高了673.36%，能有效改善菜粕中的营养成分，提高菜粕的应用价值。

Fazhi 等[47]研究了用植物乳杆菌和枯草芽孢杆菌固态发酵菜籽粕（FRSM）替代豆粕（SBM）日粮对鸭生长性能和血清生化指标的影响。将15日龄樱桃谷鸭随机分为4 组，发酵菜粕分别以0%、33%、67%和100%的比例取代豆粕。结果表明，100%FRSM 饲喂的鸭在肥育期（31～45 d）和整个饲喂期（15～45 d）的采食量均大于SBM 组和部分FRSM 组，生长期（15～30 d）FRSM 组血清磷、钙含量较SBM 组明显提高，喂食100%FRSM的动物的IgM浓度显著高于其他三组，但饲喂100%FRSM 的鸭的总蛋白含量低于SBM 组和33%FRSM组。因此，发酵菜籽粕替代豆粕喂养禽类，具有很大的潜力。

F. Z. Xu 等[48]用发酵菜籽粕代替豆粕喂养肉仔鸡，发酵菜籽粕分别以0%、5%、10%和15%的比例替代豆粕，检测其对生长性能、血清生化指标及肠道形态的影响。结果表明，15%发酵菜籽粕日粮组的增重和饲料转化率均显著低于其他三组。与0%和5%发酵菜籽粕组相比，10%和15%发酵菜籽粕组雏鸡血清IgG 含量均有不同程度的提高，血清尿素氮含量在生长期和育成期均有不同程度的降低，而IgM、磷和钙水平仅在生长期升高，日粮中添加10%发酵菜籽粕后，肉鸡十二指肠和空肠绒毛高度增加。另外，10%发酵RSM 日粮组空肠绒毛高度与隐窝深度之比显著高于其他三组。因此，发酵菜籽粕可以安全地替代肉仔鸡日粮中高达10%的豆粕。

2.3 发酵棉粕

我国是产棉大国，棉籽产量千万吨，棉粕产量超过600万吨。

棉粕蛋白质含量较高，但其蛋白质品质较差，赖氨酸、蛋氨酸等必需氨基酸含量低，赖氨酸的含量不足，仅为1.5%，是联合国粮农组织（FAO）推荐值的一半[49]，但精氨酸含量很高。因此，为了提高棉粕利用率，保证动物吸收氨基酸平衡，棉粕作为蛋白饲料源使用，通常需要人工添加部分的赖氨酸和蛋氨酸。

棉粕含有许多抗营养因子，例如粗纤维（高）、植酸、低聚糖、单宁和环丙烯脂肪酸等，能够影响鸡，鱼及单胃动物的脂类代谢，可以使卵黄膜的通透性增高，铁离子渗透到蛋清中与其中的蛋白质结合，形成红色复合物，蛋清变红即“桃红蛋”，还会产生海绵蛋。棉酚是限制棉粕广泛使用的最重要的抗营养因子[50]，其影响动物生殖，降低动物产品的口感。游离棉酚含量低于300 mg/kg，棉粕的使用比较安全。目前，棉粕的主要研究方向是脱毒技术及与其他粕类混合使用技术。

微生物发酵不仅可以降低棉酚含量，还可以改变棉粕营养成分，提高饲料蛋白品质，将蛋白质分解成更多的小肽，积累必需氨基酸，更有利于机体吸收蛋白质和矿物质，有利于动物生长发育[51]。

研究表明，在猪生产过程中，可以用发酵棉粕来代替部分豆粕，在仔猪生长阶段，添加4%～6%的发酵棉粕代替豆粕，对仔猪生长无不利影响，还能降低仔猪腹泻率，在肉猪生产过程中，发酵棉粕替代豆粕的添加量可以提高到15%[52]，当然添加量的准确数值，在实际生产上，是要根据发酵棉粕的具体脱毒情况而定。反刍动物因为其瘤胃具有发酵解毒功能，能够降解一定棉酚，对棉粕有较大的耐受性[53]，一般未经发酵的棉粕在饲料中的添加量可以达到10%左右，用发酵的棉粕可代替20%的豆粕喂养奶牛，不会影响产奶量和牛奶成分，发酵棉粕甚至可以替代40%的豆粕来喂养犊牛和羊羔，对其生长发育没有不良影响[54]。

2.4 发酵花生粕

花生粕是花生仁榨油后的产物，根据榨取方式的不同，分为花生饼和花生粕。花生仁经压榨萃油的副产物称为花生饼，含油量在5%左右；经萃取榨油的副产物称为花生粕，含油量较低，在1%左右。我国花生的年产量很高，在千万吨以上，居世界第一。花生粕有较高的蛋白质含量，比大豆蛋白更易吸收，花生粕中维生素和矿物质含量较高，其代谢能在所有饼粕类饲料原料中居于第一位。

花生精氨酸含量在所有动植物饲料中居于首位，含量超过5%，但蛋氨酸含量较低，而赖氨酸含量更是只有豆粕的一半左右[55]，在作为饲料原料使用时，也需要对氨基酸进行添加平衡。花生粕的抗营养因子含量较少，除了蛋白酶抑制因子之外，花生粕最大问题是极易感染黄曲霉菌，感染后会产生黄曲霉毒素，其高度致癌、致畸[56]，会损害动物肝脏，影响动物健康。

在实际生产中，可以将花生粕作为配合饲料用于禽畜养殖，不过由于花生粕的氨基酸比例不能满足动物生长发育的需求，往往需要人为添加蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸等等，即便如此，花生粕使用的量也是有限的，主要是黄曲霉毒素的存在。美国食品和药物管理局要求易受黄曲霉毒素污染的农产品，黄曲霉毒素的含量低于或等于十亿分之二十[57]，所以花生粕作为配合饲料使用量一般不超过10%。虽然可以用氨处理的方法去毒来喂养反刍家畜，但氨处理的饲料不适合喂养单胃动物。

如果将花生粕经过微生物发酵处理，消除或降低其毒素，则可以提高花生粕在饲料中的添加比例和利用率。有研究发现，以花生粕为原料，采用好氧固态发酵的方法，酵母菌对黄曲霉毒素B1（AFB1）具有解毒作用[56]，采用厌氧固态发酵，嗜热链球菌和德氏乳杆菌亚种可以转化花生粕中黄曲霉毒素，如果将热处理与厌氧固体发酵相结合，可使花生粕中黄曲霉毒素的生物转化率达到100%[58]。

2.5 发酵棕榈粕

棕榈粕主要产地在马来西亚，印度尼西亚，我国年进口量近百万吨。棕榈粕粗蛋白含量为17%左右，脂类含量为8%～17%，可以说，棕榈粕作为饲料能同时为动物提供蛋白质和能量。但棕榈粕的氨基酸组成不合理，虽然精氨酸的含量较高，不过赖氨酸和蛋氨酸的含量比较低，所以在日常作为饲料使用时，必须外加部分氨基酸，使饲料中氨基酸达到平衡，才可以提高棕榈粕的利用率。粗棕榈粕纤维含量高达15%以上，甘露聚糖占比大，这些都会影响动物对饲料的吸收转化，尤其是对于单胃动物而言，粗纤维的存在对其消化吸收十分不利。但由于棕榈粕中其他抗营养因子含量很少，又能同时为动物提供蛋白和能量，如果能通过发酵的方法将棕榈粕中的粗纤维和非淀粉多糖降解，这将会在未来饲料发展中，拥有较为广阔的发展前景。

目前发酵棕榈粕较为常用的菌种是真菌、芽孢杆菌、酵母菌、霉菌、也有额外添加一些非淀粉多糖酶来降解棕榈粕中的纤维素多糖，这些酶主要包括甘露聚糖酶、纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶等等。

彭海龙等[59]用添加了不同比例的发酵棕榈粕的日粮来喂养生长猪，结果显示，当日粮中发酵棕榈粕含量为4%～7%时，可以提高猪的进食量和生长发育，但发酵棕榈粕含量若超过10%，则会对猪的生长性能造成影响。崔卫涛等[60]在日粮中添加了4%的发酵棕榈粕，蛋鸡日产蛋重、哈氏单位和蛋白高度都有提高，蛋黄颜色等级、蛋鸡产蛋性能和蛋品质量均有不同程度的提升。

3 动物蛋白质发酵饲料的类型

动物蛋白是人类优质的蛋白来源，一般都转化为了人类的食品，但动物蛋白加工的副产品，以及一些不适合转化食品的部分，则被用作饲料。由于它们物质结构上的原因，饲喂动物的消化吸收率不高，适口性不好，通过发酵，能够全面改善其饲喂性能。

3.1 发酵血粉

血粉中粗蛋白含量非常高，能达到80%～90%，氨基酸和微量元素含量高也较高，赖氨酸含量更是高达8%，在所有天然饲料中排名第一，组氨酸和色氨酸含量同样超过平均水平[61]。不过异亮氨酸和蛋氨酸的含量较低，氨基酸平衡性很差，影响其消化利用率[62]，血粉适口性不好。

潘春梅等[63]使用纳豆芽孢杆菌发酵血粉，以水解度作为发酵效果的评价指标，最终确定最优的发酵条件为36.6 ℃、接种量6.6%、转速202 r/min。此条件下不仅血粉水解度能超过29%,可溶性氮和游离氨基酸含量均有提高，蛋白酶活性增强。

陈任孝等[64]使用复合发酵的血粉部分替代鱼粉喂养彭泽鲫，结果显示，当替代比例为37.5%时，与零替代的鱼粉饲料相比，对彭泽鲫的增重率和抗氧化能力没有显著影响，但一旦超过这个比例，彭泽鲫的日增重率、肠道消化酶活性、肝脏谷丙转氨酶(GPT)、谷草转氨酶(GOT)活性和二者的比值会随着替代比例的提高而下降，影响动物生长发育。

Boru 等[65]曾分别使用血粉、固态发酵的血粉、液态发酵的血粉及鱼粉来喂养仔猪，结果显示，发酵血粉日粮对断奶仔猪的生长性能和肠道健康均有改善作用。与喂养鱼粉的仔猪相比，喂养发酵血粉能显著增加盲肠双歧杆菌和乳酸杆菌数量，日粮中添加固态或液态发酵的血粉可显著提高采食量及日增重，十二指肠组织中，喂养液态发酵血粉的仔猪绒毛高度增加。喂养发酵血粉的仔猪空肠绒毛高度显著升高。发酵血粉对肠道具有正调节作用，可以调节肠道菌群。

将血粉与其氨基酸互补的其他蛋白原料结合后发酵，可作为一种理想的蛋白质饲料原料。早在20世纪90 年代，为了提高饲料利用率。平衡血粉中各氨基酸含量，冯东勋等[66]曾对发酵血粉的配方和工艺进行改进，发酵底料中血粉含量占40%，另外添加20%羽毛粉、15%的麸皮、10%棉粕和5%的芝麻饼等，使用米曲霉与青酶复合发酵，游离氨基酸含量提高近三倍，显著降低了亮氨酸与异亮氨酸的比例，各氨基酸比例接近于鱼粉，用发酵后的血粉以4%的比例添加到育肥猪和肉鸡的日粮中，对动物生长无不利影响，并且可以降低饲料成本。而近年来，随着各行业的发展，加工副产品越来越多，王瑞等[67]使用啤酒生产的副产品——麦糟与血粉混合发酵,原料品质显著提高，可作为良好的蛋白质饲料使用。

3.2 发酵羽毛粉

羽毛粉的加工利用不仅为新型动物性蛋白质饲料原料提供了新的研究方向，还能缓解我国大量禽类羽毛难以处理的问题。

羽毛粉中粗蛋白含量占80%左右，蛋白质中胱氨酸含量达5%，但氨基酸比例不够合理，需要外加补充部分营养物质才能达到较高的饲养效率。且矿物元素中锌、硒含量较高，其蛋白质属于角蛋白，分子间存在大量二硫键，难溶于水，动物消化吸收率低，需通过微生物发酵等其他加工处理技术进行蛋白质的体外预消化[68]。

杨刚等[69]使用米曲霉和枯草芽孢杆菌发酵羽毛粉，两种菌都能对羽毛粉中大分子蛋白起降解作用，其中米曲霉发酵羽毛粉，羽毛粉中可溶性蛋白含量提高较多，降解效果更明显。

徐志龙[70]从土壤中筛选出一株枯草芽孢杆菌KS12，可以分泌角蛋白酶，使用此菌株进行羽毛粉麸皮混合固态发酵，可溶性蛋白含量大大升高，体外模拟消化试验证明，发酵过后的产物比未发酵之前，其体外消化率提高了28.1%。

3.3 发酵肉骨粉

肉骨粉是屠宰动物或者是在食品加工过程中一些不能售卖的“下脚料”，一般由碎肉、骨头和内脏等组成。因为我国的禽畜肉类消耗极大，肉骨粉在我国产量很高，而且其含有丰富的蛋白质及钙、磷等资源，研究证明，家禽副产品制成粉后添加在动物日粮中，动物对磷、钙、镁、锰和锌的表观消化率会升高[71]。但其品质波动较大，多依赖于原始动物质量和加工方式，并且氨基酸组成不够合理，需要人工添加补充营养，在实际生产生活上，多用于添加在成年猪和成年禽类的饲料中，不宜用于仔猪、雏鸡饲料，而作为反刍动物的配合饲料使用效果不佳，用量一般在3%以下。

由于20世纪90年代疯牛病在欧洲大多数国家的蔓延，欧盟早在2001 年便禁止在动物饲料中添加肉骨粉[72]，因此，将肉骨粉作为蛋白饲料的研究较少，大多是作为肥料投入生产。也有一些以屠宰场和食品加工厂产生的动物骨粉、血粉、肉粉等为底料，筛选发酵菌种，改进制作工艺的专利申请，经微生物发酵后的动物下脚料，不仅不含化学添加剂和激素，无沙门氏菌、志贺氏菌，氨基酸含量明显提高，各氨基酸比例更为合理[73]。肉骨粉也有作为菜粕和豆粕的辅料，共同进行发酵处理，Peiju 等[74]先将原料送至物料汽爆系统先经汽爆处理，后采用多菌种分阶段发酵，经这种处理后得到的发酵产物含有多种酶和益生菌，小肽含量明显提高，具有一定抗病性和更好的营养价值。

4 蛋白质发酵饲料的发展前景

人类饲养动物的目的主要是获得动物蛋白，而动物蛋白是由植物蛋白转化而来的，其中最主要的来源是大豆蛋白。我国大豆平均单产为120 kg/亩，按照平均蛋白质含量40%计算，大豆种植平均每亩收获的蛋白质仅为50 kg 左右，尽管如此，相对其他作物而言，仍然是规模化种植蛋白质产量最高的，据此推算，每千克大豆蛋白质的种植成本超过10元人民币。我国大豆年消费量达到1亿多吨，如果完全依靠自己种植，需要8 亿亩耕地，对仅有18 亿亩耕地面积的中国而言，首先要保证粮食生产的安全，土地必须优先种植粮食作物，再考虑其他经济作物，不可能安排大量土地种植大豆，因此，对进口大豆的依赖是一种必然结果。

从大豆种植产量看，大豆蛋白是“昂贵”的原料；从大豆资源量看，中国自有量少，资源紧缺，主要靠进口满足。这两方面决定了蛋白在饲料养殖业的重要性和特殊性：它不可或缺，使用成本高，主要供应在外。

因此，提高蛋白质利用率具有重大意义。中国有约2.5 亿吨饲料，蛋白质含量约0.4 亿吨，如果蛋白质利用率提高5%，每年可以节省200万吨蛋白质，相当于500万吨大豆。长久以来，科研单位与产业部门通过饲料配方的优化，加工方式和机械设备的创新以及加工工艺的完善，一直致力于饲料蛋白质利用率的提高，并取得了显著进步，而且还有较大潜力。生物发酵技术由于作用温和，成本低，作用与动物自身消化过程相似，在提高饲料蛋白质利用率方面潜力和优势巨大，必将成为推动今后饲料养殖业发展的重点方向。

无抗饲料、无抗养殖是世界大趋势，我国将于今年7 月1 日在饲料生产中全面禁抗。在抗生素禁用后，如何保证动物健康，有效减少养殖业的疾病风险？从先行国家的做法来看，饲料发酵是一条重要的经验。中国发酵饲料近二十年的发展应用，也证明发酵饲料具有促进动物健康，预防疾病的功能，可以减少或替代抗生素。有理由相信，通过发酵饲料，尤其是蛋白质发酵饲料，以及与植物提取物（植物精油），中草药等结合，中国饲料养殖业一定会成功走向绿色无抗的新时代。