发酵豆粕质量评价的综合分析

寇茜茜 韩 坤 岳远瑞 弓浩杰 贾梦可 李运杰 吕 刚

（新疆泰昆集团有限责任公司，新疆 昌吉 831100）

豆粕（SBM）是豆油加工的主要副产品，与其他植物蛋白来源相比，SBM蛋白质含量高，氨基酸组成丰富，是畜禽日粮中最常见的蛋白质来源[1]。但SBM 中含有多种抗营养因子，如抗原蛋白、非淀粉多糖、胰蛋白酶抑制因子、脲酶等，可引起消化和免疫功能不发达的幼龄动物吸收不良，且蛋白质生物转化率较低，在幼龄动物生产中使用受到限制[2-4]。发酵是通过微生物代谢或微生物酶活性提高SBM中的非蛋白氮的含量（包括小肽、游离氨基酸和氨）和重要的营养物质（如钙、维生素A 和维生素B）含量[5-6]。发酵可降解SBM 中的抗营养因子，提高物质消化率及营养价值、增加饲料中的有机酸含量、增强机体免疫，进而提高动物的生产性能。因此，评定发酵豆粕的品质对在日粮配方中利用优质发酵豆粕、调制经济可行的畜禽饲料具有重要作用。本文总结了发酵豆粕的检测方法及评定指标，为选择合适的发酵豆粕应用于畜禽饲料生产中提供参考。

1 发酵豆粕质量检测体系

1.1 蛋白溶解度的检测

SBM中的蛋白质在0.2%氢氧化钾溶液中的溶解度值可反映豆粕热处理的强度，过度加热会使蛋白质变性，导致蛋白质水解降低，从而降低了畜禽对发酵豆粕中蛋白质的利用率[7]。蛋白溶解度接近100%，表示豆粕是生的，而低于65%则表明豆粕过度加工[8]。

微生物发酵虽然提高了SBM的营养价值，但降低了蛋白溶解度。Rajabdeen 等[9]研究表明，虾的生长速度因加入过度加工的SBM而减慢。热处理有利于破坏抗营养因子，但热处理又会影响某些不耐热的必需氨基酸。因此，评估不耐热氨基酸更有利于配制高质量的饲料。赖氨酸和蛋氨酸是蛋白质饲料的强化剂，添加适宜的氨基酸可以提升畜禽对饲料蛋白质的利用率，但加热不足或过度均会导致氨基酸含量及其利用率受到损失，降低SBM的蛋白质营养价值[10-11]。Zhang等[12]研究表明，蛋白质溶解度与菜籽粕中赖氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、丝氨酸、半胱氨酸和酪氨酸的标准化回肠消化率呈正相关。过热也会导致美拉德反应，游离氨基在加热干燥过程中结合到还原糖上，使多数氨基酸，尤其是赖氨酸的含量和利用率下降。发酵豆粕颜色深的原因是美拉德反应后会形成褐色素和类黑素[13]。因此，适度加热是SBM加工为优质发酵豆粕的关键。

1.2 酸溶蛋白的检测

高分子量的蛋白质在酸性条件下容易沉淀，而小分子的蛋白质（如肽、游离氨基酸、非蛋白氮）可以在酸性溶液中溶解，此指标可反映大分子蛋白（主要为抗营养因子）的降解程度，也能够在一定程度上反映肽含量，从而决定发酵原料的质量[14-15]。亓秀晔等[16]研究表明，使用微生物混合发酵的饲料中酸溶蛋白更多，酸溶蛋白含量高于对照组23.41%，提高了畜禽生长的必需氨基酸的含量和畜禽蛋白质消化率。贾建英等[17]研究发现，使用不同的发酵底物均能够提升酸溶蛋白的含量，可供机体利用的蛋白质含量增加。龙祝等[18]研究表明，使用接种量为10%的解淀粉芽孢杆菌可将大米蛋白粉的酸溶蛋白含量从初始含量17.7%提高至40.5%，提高了大米蛋白粉的营养价值及其品质。

1.3 挥发性盐基氮的检测

挥发性盐基氮（TVB-N）是饲料新鲜度最重要的定性参数之一，是腐败的生化标志物，其与微生物增殖和蛋白水解酶的活性呈正相关——两者均是腐败的主要机制[19-20]。腐败过程中蛋白质在酶和细菌的作用下分解产生氨、生物胺、其他氨基酸脱氨和脱羧产物等。此类物质具有挥发性，是一种有毒物质，且较高水平的TVB-N是细菌生长、氨基酸分解产生氨、降低蛋白质质量和原料新鲜度下降的指标。

Tsunoda等[21]研究发现，以草青贮为主要成分的全混合日粮（TMR）发酵不良时，TVB-N水平升高，导致氨刺激中性粒细胞产生活性氧，从而对奶牛的新陈代谢和繁殖性能产生负面影响。Lindgren等[22]认为，发酵过程中TVB-N的不稳定性和增加是由于储存温度的影响。李柯汝等[23]向水貂鲜配合饲料中加入了防腐剂脱氢乙酸钠，发现TVB-N含量明显低于对照组，达到了良好的防腐效果。低TVB-N值表明发酵原料新鲜，添加的微生物量适宜并且具有较好的发酵工艺。高水平的TVB-N反映了挥发性胺，如三甲胺氮（TMA-N）形成会对饲料的营养和感官价值产生不利影响[24]。造成TVB-N值偏高可能与工艺过程中发酵条件不合适或微生物不纯有关，也有可能是掺入了其他不是蛋白质但是含氮量较高的原料[25]。

1.4 游离氨基酸的检测

发酵过程中蛋白质水解释放出游离氨基酸，与SBM相比，发酵豆粕中FAA 的分布和含量明显增加，总游离氨基酸含量增加374.9%[26]。游离氨基酸一般是指没有形成肽的氨基酸，是饲料重要的风味前体。味道决定了畜禽对饲料的选择、摄入、吸收和消化，好的味道有助于机体的营养状况[27]。游离氨基酸通过脱羧产生胺并在美拉德反应中发挥作用，从而产生大量挥发性产物[28]。

食品发酵过程中的蛋白水解或自溶产生具有味道活性的氨基酸和肽，如赋予特别苦味的含有脯氨酸的疏水性肽或鲜味的α-谷氨酰肽[29]。天冬氨酸、谷氨酸和牛磺酸是使肌肉呈现鲜味的重要物质，而精氨酸、赖氨酸、组氨酸则具有苦味[30]。Cornet 等[31]通过高效液相色谱法（HPLC）分析了3种猪肌肉（背最长肌、斜方肌和咬肌）中的游离氨基酸和二肽，发现FAA 和二肽含量可以部分解释同一物种不同肌肉的风味差异。

发酵过程中微生物分解蛋白质，生产工艺条件、发酵条件或者存储条件不当时，蛋白质发生腐败，分解产生浓烈的氨味，严重影响发酵饲料的营养价值和适口性，降低了畜禽的采食量，影响了畜禽的生长发育和生产性能[32]。

1.5 乳酸与pH值的检测

乳酸菌在厌氧条件下将水溶性碳水化合物（WSC）转化为有机酸，主要是乳酸。乳酸（2-羟基丙酸）是自然界中广泛存在的一种有机酸，乳酸菌对酸性条件具有很强的耐受性，相对于其他细菌具有竞争优势，是发酵食品中的安全菌。乳酸含量是判断发酵是否充分的重要指标。Yang 等[33]发现，当生长环境的pH 值低于5.0 时，乳酸菌菌株的生长受到显著抑制。Muthaiyan等[34]研究表明，乳酸菌将碳水化合物发酵成乳酸，并且随着酸的增加酵母发酵受到抑制。发酵过程中pH 值会逐渐降低，pH值的下降可作为防腐因子，病原微生物的生长受到抑制，部分菌株死亡，降低蛋白酶活性，乳酸菌成为优势菌株[35]。Heng 等[36]研究表明，有机酸含量增加能够大大提高豆渣和SBM的营养价值，延长发酵豆渣和豆粕的保质期，但也抑制了蛋白酶的活性。由于微生物的存在，对原料进行乳酸发酵，乳酸等有机酸产生后，导致香气和味道制剂发生变化，pH值降低，为腐败菌和病原微生物的生长创造了不利环境，进而调节肠道菌群，增强机体免疫力[37-38]。乳酸能够防止腐败变质，延长饲料保质期，改善饲料口感的潜力和营养价值，增强畜禽对饲料的接受程度和吸引力。

1.6 小肽含量的检测

样品酸化后，肽含量为滤液中酸溶蛋白含量减去游离氨基酸含量。饲料中的蛋白质和多肽在摄入、消化和吸收过程中会发生复杂的变化。蛋白质被蛋白质酶（如胃蛋白酶、胰蛋白酶和组织蛋白酶）水解产生多肽，其中一些多肽具有生物活性，多肽进一步被肽酶水解，以小肽或游离氨基酸的形式被吸收[39]。与游离氨基酸相比，小肽在吸收上具有载体种类多不易饱和、能量消耗少、吸收率高等优势。以肽的形式吸收缓解了肠壁细胞对FAA 的竞争吸收，促进了氨基酸和肽本身的转运，提高了蛋白质的利用效率[40]。

大豆中占比较大的蛋白质是储存蛋白质。大豆贮藏蛋白有β-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白，基于离心沉降率可分为7 S 和11 S，这两个部分占大豆总蛋白的65%以上，可通过酶联免疫吸附法和SDS-PAGE 法测定两种抗原蛋白的存在情况。与SBM相比，发酵初期蛋白酶将发酵SBM 中的大分子蛋白质降解为小肽和氨基酸。发酵SBM含有丰富的小肽、氨基酸，利于合成动物体内自身氨基酸，提高机体免疫能力，抵御外来病原体入侵，目前行业普遍用酸溶蛋白指标评估发酵豆粕中小肽的含量[41]。

李绍章等[42]使用SDS-PAGE 测定发酵前后的大豆蛋白，发酵后的大豆蛋白被降解成了分子量较小的蛋白质，分子量在20.1 kD以下的蛋白质则被完全降解，而小肽的分子量是180.0～1 000.0 Da，此研究表明与大分子蛋白质相比，小肽的溶解性更强，在动物体内更容易吸收。夏婷婷[43]使用占日粮组成5%的普通鸭肉粉或多肽鸭肉粉作为对照组和试验组，结果发现，在幼猫饲粮中添加小肽营养素可以提高粗蛋白的表观消化率，改善氨基酸平衡。曾钰等[44]研究表明，发酵杂粕型日粮添加1%的小肽可以提高粗蛋白和有机物的消化率，改善生长性能，但是添加1.5%小肽会影响肉牛的养分表观消化率及其生长性能，对肉牛产生不利影响。目前已有大量研究证明了小肽对于动物生长的必要性。

2 发酵豆粕质量评估

市面上发酵豆粕的质量参差不齐，观察发酵豆粕感官性状并进行相关指标检测已是使用其的必经步骤。发酵豆粕质量评定指标见表1。由表1可知，合格或优质发酵豆粕的感官性状为：颜色为黄色到褐色、无异味、具有酸香味或醇香味、不掺杂异物。与农业标准《饲料原料 发酵豆粕》（NY/T 2218—2012）相比，多数检测发酵豆粕质量时增加了蛋白溶解度、TVB-N、三氯乙酸肽氮含量、胰蛋白酶抑制因子等相关指标；同时评定质量时，检测指标均未低于农业标准，适当增添蛋白溶解度、TVB-N等指标，可筛选出合格的发酵豆粕供企业使用。

表1 发酵豆粕质量评定指标

3 发酵豆粕在动物生产中的应用

SBM的发酵消除了部分胰蛋白酶抑制剂，提高SBM的蛋白质含量及营养价值，在动物日粮中使用发酵SBM可提高动物的生长性能，改善胃肠道功能和机体的免疫功能[52]。Feizi等[53]研究发酵SBM替代部分豆粕对荷斯坦犊牛瘤胃发酵和细菌丰度的影响，结果发现，饲喂13.5% SBM+13.5%发酵SBM的犊牛瘤胃液中己酸、戊酸和异戊酸的浓度最高，而乙酸、NH3-N 和醋丙酸的比值最低，犊牛瘤胃普雷沃氏菌的丰度高于饲喂27% SBM的犊牛，认为发酵SBM可能通过改变发酵产物和瘤胃中某些细菌群落成员的相对丰度提高犊牛的生产性能。李燕等[54]使用发酵SBM代替部分SBM饲喂西门塔尔犊牛，结果表明，发酵SBM 代替25%、50%豆粕分别提高了犊牛16.67%、20.51%的平均日增重，明显降低犊牛腹泻的发生率。Luo 等[55]以基础日粮中添加2%、4%和6%发酵SBM为试验组，发现添加4%发酵SBM组母猪的初乳中，蛋白质和免疫球蛋白G水平有所提高，表明发酵SBM替代基础日粮中的SBM可以减轻妊娠母猪和哺乳期母猪的氧化应激状态，提高仔猪出生后的平均体重。关红民等[56]研究表明，使用9%发酵SBM 替代SBM，育肥猪末重、平均日增重增加且提升了猪宰前活重、肌肉蛋白质含量以及胴体重。Li等[57]研究表明，发酵SBM代替肉鸡日粮中25%的SBM提高了平均日增重和饲料转化率，增加有益菌的丰度，减少潜在有害细菌的丰度，使肉鸡的盲肠微生物群落向更健康的平衡方向发展。张良慧[58]在基础日粮中使用5%混菌协同酶发酵SBM代替普通SBM，发现雏鸡平均日增重、血清中部分免疫球蛋白含量升高，提高了盲肠中乳酸菌含量，大肠菌含量有所降低，认为混菌协同酶发酵SBM 饲喂雏鸡可提高饲料养分代谢率、生产性能、免疫功能，调节盲肠菌群。因此，发酵工艺可充分发挥SBM的优质性能，含有一定比例发酵SBM的日粮可提升畜禽的生长性能、蛋白质利用率以及血清中免疫球蛋白的含量，调节肠道菌群，从而提高畜禽养殖的经济效益。

4 结论

在发酵过程中，豆粕中的抗营养物质部分去除或失活，而部分蛋白质被酶分离成肽，从而提高饲料成分中微量营养素的生物利用度，提高饲料适口性、营养消化率和动物机体免疫力。发酵SBM的各检测指标代表的意义不同，因此在测定发酵SBM的品质时，不能以单一测定结果进行评判，需从蛋白含量、氨基酸含量、小肽含量和发酵豆粕新鲜度等方面进行综合评判，以农业标准《饲料原料 发酵豆粕》（NY/T 2218—2012）为基础指标筛选发酵SBM，可以减少或避免使用不适宜的发酵SBM造成的经济损失。