發酵豆粕與脂肪酶的飼料應用

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(內蒙古自治區赤峰市農牧科學研究院，內蒙赤峰 024031)

豆粕是大豆經過浸提脫油后的副產品，是目前使用最廣泛的優質植物性蛋白質飼料原料。具有蛋白含量高、氨基酸組成合理、消化吸收率高等特點，是畜禽飼料的主要原料。大豆粕的蛋白質含量占40%～48%，賴氨酸含量占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營養因子，使其應用效果和范圍受到限制，這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、酚類化合物、胃腸脹氣因子、脲酶等。

1 豆粕的主要抗營養因子

1.1胰蛋白酶抑制因子 胰蛋白酶抑制因子在腸道與胰蛋白酶和糜蛋白酶結合成穩定的復合物而使酶失去活力，從而導致蛋白質消化率下降，外源氮損失，腸道中胰蛋白酶和糜蛋白酶含量下降，反饋性刺激胰腺合成和分泌這兩種酶，而這些酶蛋白含有豐富的含硫氨基酸，當其在腸道中與胰蛋白酶抑制因子形成復合物而從糞中排除時，會導致內源氮和含硫氨基酸大量流失，內源氮和內源氨基酸損失遠遠大于外源氮和飼料氨基酸的損失。大豆蛋白本來就缺乏含硫氨基酸，因此會更加劇了飼糧中氨基酸的不平衡，從而阻礙動物生長。

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。斷奶仔豬日糧中的抗原引起腸道的短暫過敏反應是斷奶后腹瀉的主要原因。大豆中存在的抗原物質會引起仔豬腸道過敏性損傷，從而引起仔豬營養性腹瀉。引起斷奶仔豬過敏反應的主要抗原是大豆球蛋白和β-聚大豆球蛋白。

2 發酵豆粕與脂肪酶的關系

發酵豆粕又名生物肽、生物豆粕、生物活性小肽、大豆肽，是利用現代生物工程發酵菌種技術與傳統的固體發酵技術相結合，以豆粕為主要原料，通過接種微生物菌產生發酵，最大限度地消除豆粕中的抗營養因子，有效降解大豆蛋白為優質小肽蛋白源，并可產生益生菌、寡肽、谷氨酸、乳酸、維生素、UGF(未知生長因子)等活性物質。具有提高適口性，改善營養物質消化吸收，促進畜禽生長、減少腹瀉的功效，而這些功效是豆粕不具備的。其中益生菌包括：芽孢桿菌、酵母、曲霉、乳酸菌等幾大類。這些通過誘導、篩選、純化的益生菌在生長繁殖過程中會產生大量的消化酶，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、植酸酶等，這些消化酶不僅能將豆粕所含的抗營養因子予以分解去除，而且隨著飼料中的添加作為動物體內外源酶的大量補充，提高營養物質的消化利用效率。微生物在發酵過程中會產生有機酸如乳酸、乙酸、小分子脂肪酸等，發酵豆粕可以減少酸化劑的用量。微生物的發酵過程可以看作營養物質在體外的預消化過程，大豆中大分子蛋白質被分解成相對較小分子蛋白質和部分小肽，利于動物吸收，減少能量消耗。同時大量未知生長因子(UGF)的產生給動物生產性能的提高帶來極大的幫助。動物采食添加發酵豆粕的飼料后，消化道內補充大量益生菌和消化酶。飼料轉化率和氮的利用率提高，動物排泄物中氨和吲哚類化合物大幅減少，養殖欄舍內臭味減輕、養殖水體水質更穩定。

2.1發酵豆粕的優勢 發酵豆粕具有獨特的發酵芳香味，適口性好，可以改善飼料風味，增加動物食欲，長期使用可以提高動物采食量，促進生長、降低料耗，同時可以提供天然的酸化劑—乳酸、醋酸，從而不必添加飼料酸化劑，降低飼料成本，無抗原和抗營養因子，能解決動物的營養性腹瀉，可調理和激活細胞和機體的整體活性，促進動物腸道絨毛的發育，促進幼齡動物胃腸道功能，提高防病抗病能力，促進動物的健康生長發育。高含量生物活性小肽蛋白可以通過腸道粘膜直接吸收，轉運速度快、吸收率高、不易飽和，不存在與氨基酸吸收競爭，還能促進游離氨基酸的轉運，小肽吸收耗能低，節省能量，提高蛋白利用率，同時補充大量活性益生菌，增強有益微生物的生長繁殖，抑制大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌的生長，改善腸道的微生態平衡，提高動物機體的免疫功能，減少疾病的發生，減少抗生素的用量或替代部分抗生素，具有營養和提高免疫力的雙重作用。

2.2脂肪酶的提取 脂肪酶是采用大豆粕接種黑曲霉菌種發酵和先進的后提取工藝制備而成的酶制劑。它對油脂α鍵和β鍵均可催化，將脂肪催化水解為甘油、脂肪酸，也能催化酯合成和酯交換反應，具有反應高效、條件溫和、無毒副作用等優點。可以補充畜禽內源消化酶的不足，完善動物消化酶系，滿足畜禽對高能量日糧的要求，能提高飼料脂肪消化利用率，提高飼料轉化率，減少飼料中油脂的添加量，節約成本，減少仔豬斷奶應激，顯著降低仔豬腹瀉率，減少仔豬消化道疾病，提高仔豬成活率，保障動物健康，提高日增重和生產性能，改善肉產品質量，促進脂溶性維生素和其他微量元素的吸收利用，改善種禽的均勻度，提高產蛋性能與繁殖性能，降低腸道疾病風險，提升動物健康水平。

3 脂肪酶的應用領域

3.1食品工業 脂肪酶具有良好的乳化性能，增強面團的穩定和耐發酵效果，蒸煮品質強度提高，增大食品體積，而且具有增白作用，改善饅頭等面制品表皮質量和內部色澤。能夠改善饅頭制品內部組織結構，明顯改善口感。

3.2飼料工業 飼料中添加脂肪酶可以釋放出短鏈脂肪酸，提高油脂類飼料原料的能量利用率，改善畜禽食欲和飼料適口性。幼年動物分泌的內源酶較少，成年動物處于病理、應激狀態時內源酶也會發生分泌障礙或分泌減少，因此對畜禽局部炎癥有一定的治療功效。

脂肪酶為動物體生長和繁殖提供能量，部分中鏈脂肪酶能抑制腸道有害微生物，改善腸道菌落環境，從而促進消化，起到類似抗生素的作用，脂肪酶在常溫常壓下反應，反應條件溫和，轉化率高，具有優良的立體選擇性，不易產生副產物，避免因化學催化法而帶來的有害物質，不會造成環境污染。微生物脂肪酶菌種的研究主要集中在真菌，包括根霉、黑曲霉、黃曲霉、紅曲霉、毛霉、青霉、犁頭霉、須霉、核盤菌、白地霉、鐮孢霉、木霉，其次是細菌，如假單胞菌、枯草芽抱桿菌、大腸桿菌工程菌、無色桿菌、小球菌、發光桿菌、粘質賽氏桿菌、無色桿菌、非極端細菌和洋蔥伯克霍爾德菌等，另外還有解酯假絲酵母和放線菌。扣囊擬內孢霉是從酒精廢醪中分離出的一株酵母菌，在固態基質上的好氧條件下可大量繁殖，并可達到較高的細胞數。用固體菌種地面鋪層發酵曬干，以豆粕為主原料，無毒性問題，產品質量易于控制，只要適當平衡賴氨酸、蛋氨酸、鈣磷，其營養價值就可接近進口魚粉。用少孢根霉RT-3菌絲作發酵劑發酵豆粕新工藝，使發酵時間縮短了24～36 h。主要工藝流程是先將豆粕置高壓鍋115℃、20 min，取出加適量水,加10%麩皮,再用乳酸酸化基質混勻,在無菌操作臺接種發酵菌株,再混勻置39℃培養。待菌絲將豆粕完全覆蓋結成塊后,40℃～50℃真空干燥,粉碎成顆粒飼料。利用菌種對豆粕進行發酵，生產大豆異黃酮甙元。也有的采用多菌種作發酵劑對豆粕進行混合發酵，如用酵母菌y-021、y-028、乳酸菌Lc三種菌株共同作用于豆粕中。發酵過程可以使豆粕中的大分子蛋白降解為小分子寡肽和活性肽，徹底破壞大豆蛋白中的抗營養因子(如脲酶、抗胰蛋白酶)、大豆過敏源，豐富豆粕的營養，充分提高豆粕的可溶性蛋白、營養價值和生物利用率。菌株產生的非淀粉多糖酶可分解豆粕中的纖維素、非纖維素多糖和果膠多糖，并進一步發酵生成有機酸，進而被畜禽和水產動物充分利用。發酵過程中還產生大量有益微生物，這些有益菌可以在畜禽腸道中定植并不斷繁殖，維持腸道微生態系統平衡。選用優質的大豆或高蛋白豆粕，將豆粕進行多菌混合發酵，起到消化、分解、轉化、脫毒(脫除有害成分)、消除抗營養因子等作用。發酵過程在凈化環境中進行，無任何雜菌污染，是一種優質的、功能性、易消化的高蛋白原料。可替代日糧中控制腹瀉的抗生素和化學藥品，它具有刺激動物生長，提高免疫力，抑制有害菌，刺激有益菌生長，促進功能性營養素吸收代謝(如蛋白質、類胡蘿卜素等)、促進胰島素功能，調節脂肪和蛋白質代謝，提高飼料轉化利用率的功能。含生物活性小肽，其中15～50 KD的小肽約占40%以上，5～15 KD的小肽約占30%，小于5 KD的約占20%～30%，水溶性好，可以通過腸道粘膜直接吸收，轉運速度快、吸收速度快、不易飽和，不存在與氨基酸吸收競爭的情況，還可以促進游離氨基酸的轉運，小肽吸收耗能低，節省能量，提高蛋白利用率，無抗原和抗營養因子，不含任何導致乳豬消化道過敏的活性物質，解決畜禽發生營養性腹瀉的問題，避免高鹽分日糧對乳仔豬生長的影響。其中以乳酸為主的有機酸含量達8%左右，不必另行添加飼料酸化劑，增加乳仔豬的食欲，能夠代替飼料配方中的香料和酸化劑，降低飼料成本，提高飼料環保要求和健康養殖要求，有利于降低乳仔豬日糧系酸力，明顯提高乳仔豬胃蛋白酶的活性。調理和激活細胞和機體的整體活性，促進動物腸道絨毛的發育，促進幼齡動物胃腸道功能，提高防病抗病能力，促進動物的健康生長發育，含有乳酸菌(包括雙歧桿菌)、益生芽孢桿菌、靈芝新桿菌、酵母菌等多種有益菌，進入畜禽腸道后可快速定植，不斷繁殖優化動物腸道微生態系統，抑制大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌生長，從根本上解決乳仔豬等幼齡畜禽腹瀉問題。提高動物機體的免疫力和抗病力，部分或全部代替日糧中抗生素、氧化鋅、高銅，降低長期使用抗生素、高劑量氧化鋅和高銅所導致的乳仔豬生長受阻和環境污染，具有提高營養和增強免疫力的作用。含有大量消化酶，可提高乳仔豬等畜禽和水產動物對飼料的消化、吸收，可顯著降低氨、胺、硫醇、硫化氫，改善養殖環境。有效提高種母豬產仔數、泌乳量和仔豬健壯度，減少母豬便秘，提高種禽的受精率、產蛋率，并減少弱雛率。

4 發酵豆粕存在的問題

4.1發酵豆粕是以大豆粕為原料經發酵后接種特殊菌種并經現代工藝處理的產品，其特性已經不再受到畜禽特定階段抗營養因子限制的困擾，已成為畜禽配方設計時可自由選用的新型常規蛋白原料，提取脂肪酶是發酵豆粕最好的深入研究。雖然發酵豆粕在氨基酸組成與含量上有一定的改善，但與優質進口魚粉相比差距還是比較大的。但由于發酵豆粕在價格上的優勢，加上潛在的開發利用價值，因此在大部分飼料配方中，可以取代進口魚粉，這樣既能保證畜禽的飼養效果，又能降低養殖成本。

4.2發酵豆粕的生產工藝復雜，需要較高的設備配備和成熟的技術水平，生產過程不易控制，要求產品的質量必須達到國家標準。發酵豆粕的檢測指標是酸性蛋白含量(三氯乙酸)，小肽含量，氨基酸總量、氫氧化鉀蛋白質溶解度、粗蛋白、揮發性鹽基氮，根據這些指標可以檢測其品質和質量，接種的菌株需有嚴格檢疫和正規實驗室的資質證明。發酵豆粕屬于新概念、新技術集中應用的產品，用戶對其各方面特性和作用的認識還不夠，加之生產廠商眾多，資質參差不齊，質量表現也不盡相同，會導致用戶選擇的盲目性，因此利用發酵豆粕提取脂肪酶技術是廣大飼料研發人員新的課題，需要共同研究和加以充分利用。