劉鳳華,杜曉霞,解紅梅,姜八一
( 山東畜牧獸醫職業學院,山東 濰坊 261061)
毛皮動物是指主要產品為制裘原料的動物,主要包括狐貍、貉子、水貂、皮用兔等。我國是毛皮動物養殖大國,養殖數量居世界之首。改革開放以來,農民靠養殖毛皮動物發家致富,走向小康之路。毛皮動物養殖,尤其是狐、貉、貂養殖中需要大量優質的動物性蛋白質飼料,但是縱觀我國飼料市場,動物性飼料資源短缺成為常態,飼料價格攀升,嚴重限制了整個毛皮動物養殖業的發展,尤其是近幾年毛皮動物養殖行業的發展處于低迷狀態,養殖戶對于高昂的飼料費用更是無力招架,尋找替代性飼料資源成為行業發展面臨的重要問題。豆粕是目前動物養殖中普遍采用的植物性蛋白質飼料,但豆粕中含有胰蛋白酶抑制劑、脲酶、大豆凝集素等多種抗營養因子,動物長期食用會產生不同程度的消化不良,影響營養物質的吸收,尤其是毛皮動物如狐、貉、貂等對生大豆的反應較為強烈,長期飼喂會造成動物的腹瀉。家畜家禽中的大量研究表明,微生物發酵技術可以很好的提高大豆及豆粕的營養品質,改善其營養功能,降低其中的抗營養因子水平,實現大豆及豆粕產品的高效利用,是一種較好的魚粉、骨粉等動物性蛋白質飼料的替代物。發酵豆粕在毛皮動物養殖中目前研究較少,如果發酵豆粕能在毛皮動物生產中取得預期的養殖效果,在毛皮動物生產中加以合理利用,將會促進整個毛皮動物產業的快速發展。
某些微生物可以在豆粕中生長和繁殖,產生大量有用的菌體、酶和中間代謝產物,利用這一原理來生產加工和調制的豆粕產品,就稱為微生物發酵豆粕[1]。豆粕經過發酵產生了“一減”“一增”的雙重功效,減少了抗營養因子的含量,增加了營養物質的含量,提高了飼料營養價值[2]。
發酵豆粕發酵過程中各種抗營養因子的含量均大幅度下降或被徹底消除。
Hong等利用米曲霉發酵豆粕,發酵后胰蛋白酶抑制因子和大分子抗原蛋白水平顯著下降[3]。Feng等采用產蛋白酶菌-米曲霉發酵豆粕,發酵后豆粕胰蛋白酶抑制因子被完全消除[4]。GAO等使用短乳桿菌和米曲霉發酵豆粕,發酵后豆粕中的胰蛋白酶抑制因子含量下降,且米曲霉發酵的豆粕中植酸含量也有所下降[5]。鄭裴等采用植物乳桿菌固態發酵豆粕,豆粕中尿素酶活性大幅下降(由0.373 U·g-1降到0.166 U·g-1),胰蛋白酶抑制因子含量大幅下降(由40.42 mg·g-1降到18.01 mg·g-1)[6]。尹慧君等采用黑曲霉、枯草芽孢桿菌和米曲霉對豆粕進行固態發酵,可以有效的消除或降低豆粕中的抗營養因子[7]。魏炳棟等利用乳酸菌和酸性蛋白酶復合固態發酵豆粕研究表明,豆粕中胰蛋白酶抑制劑能夠被有效降解[8]。
微生物發酵的過程實質上是一系列生物化學變化過程,在有效去除抗營養因子的同時,還產生了大量有益于動物體成分,其本身的營養價值也得到顯著提高。
發酵過程中微生物大量繁殖,豆粕中的非蛋白氮、培養基無機氮以及抗營養因子等各種物質被分解利用轉化為營養價值高的菌體蛋白,使發酵豆粕中的蛋白質含量大幅提高,且在微生物酶的作用下,發酵豆粕中的必需氨基酸含量也變得更為豐富,結構更加合理[9-10]。小肽在蛋白質營養中也有重要作用,具有吸收快、效率高、能耗低、載體不易飽和等優點,而豆粕在微生物發酵過程中產生大量的小肽,大幅提高豆粕的營養價值[11]。
豆粕中還含有大豆異黃酮,是大豆中的一種功能性成分,在人類中具有防癌、預防骨質疏松癥、改善婦女更年期癥狀、預防心血管疾病等諸多生理功能,國內外都已大力發展大豆異黃酮保健品產業[12]。豆粕的發酵處理可提高豆粕中大豆異黃酮的含量,提高動物的抗氧化和抗菌活性[13]。
此外,發酵豆粕中含有大量的益生菌,益生菌能抑制腸道中有害菌的繁殖,促進動物消化吸收,改善動物小腸機能。微生物代謝還會產生各種消化酶,可促進豆粕中蛋白質和一些多糖類物質的降解,提高動物消化率。發酵豆粕在發酵過程中還產生很多現在未知的物質成分,也對動物的生長、營養物質的消化吸收及動物的免疫能力產生了積極的影響。
豆粕在發酵過程中產生較多有益于動物體的物質,如小分子肽。小分子肽能顯著提高機體T細胞的吞噬活性;發酵豆粕中還含有多種有益微生物,如酵母菌、芽胞桿菌、乳酸菌等,這些微生物在動物腸道內形成了益生菌組成的優勢菌群,能夠保護動物的腸道功能,從而提高動物的免疫性能[14]。
豆粕經過微生物發酵后,產生的可溶性肽類、游離氨基酸及酸性物質等散發出了醇香氣味,具有一定的誘食作用,提高了飼料的適口性,增加動物采食量[15]。
與其他飼料改良技術相比較,微生物發酵技術不需加熱,節省了能源,經濟環保。另外,無任何化學添加劑,無化學殘留,應用安全。豆粕經發酵處理大幅提高了飼料氮的利用率,減少糞便中氨的排出,減少其對空氣和水體的污染。
發酵豆粕在家畜尤其是豬養殖方面的研究較多,研究表明,發酵豆粕可提高斷奶仔豬的生長性能、改善飼料的利用率,降低仔豬腹瀉率、改善豬只的健康水平等。劉欣等在28日齡斷奶仔豬飼糧中用發酵豆粕部分替代進口魚粉和乳清粉,使仔豬料重比顯著降低了5.56%(P<0.05)[16]。章世元等用發酵豆粕替代仔豬飼料中17.5%和35.0%的豆粕,結果表明,試驗仔豬的生長性能顯著提高(P<0.05)[17]。吳先華在日糧中添加發酵豆粕提高了斷奶仔豬的生長性能、改善了飼料的利用率,改善了豬只的健康水平[18]。陳文靜對發酵飼料的研究表明,豆粕經發酵后,粗蛋白、粗脂肪、灰分、鈣、磷等營養物質的消化率顯著提高(P<0.05)[19]。
仔豬飼喂試驗發現,飼喂發酵豆粕不同程度降低仔豬腹瀉率,提高仔豬成活率。鄭云峰等對豆粕微生物發酵的商業產品“肽多樂”進行研究,“肽多樂”顯著提高了斷奶仔豬日增重和日采食量,腹瀉率和死淘率也顯著降低,明顯提高了養殖的經濟效益[20]。
家禽生產尤其是雞生產中有關發酵豆粕的研究也較多,相關研究表明微生物發酵豆粕對雞生產性能及免疫性能有積極作用。劉媛媛對微生物發酵豆粕進行研究,發酵豆粕中粗蛋白質、粗灰分、粗脂肪、干物質、氨基酸等營養物質的含量顯著提高,胰蛋白酶抑制因子和豆粕中的其他抗營養因子徹底消除;肉仔雞飼養試驗表明,微生物發酵豆粕能顯著改善肉仔雞的生長性能,而且能夠明顯提高肉仔雞的免疫性能,對消化系統的消化吸收功能也有很好的促進作用[21]。研究表明,發酵豆粕部分替代魚粉可以提高育雛雞的生產性能、提高育雛雞的屠宰率和全凈膛率,且發酵豆粕部分替代魚粉可提高育雛期的經濟效益[22]。朱由彩等研究表明,發酵豆粕可以提高種雞的日采食量,在一定程度上可改善雞蛋品質,提高種公雞的精液品質和繁殖性能[23]。李福彬等研究表明,肉仔雞日糧中用2%發酵豆粕替代等量魚粉(P<0.05)可以取得較好的生產性能和經濟效益[24]。
微生物發酵豆粕目前在毛皮動物中的研究較少,僅在水貂及兔子養殖上有少量的報道。
何玉華利用乳酸菌對豆粕進了發酵處理,發酵豆粕中粗蛋白、粗脂肪含量顯著下降,粗纖維含量顯著升高,粗灰分的含量略有升高,進一步的斷乳幼貂的飼喂試驗表明,可消化干物質、可消化有機物的采食量顯著降低,可消化粗脂肪的采食量顯著升高,添加發酵豆粕后水貂對干物質、有機物、粗蛋白的消化率顯著降低[25]。與膨化豆粕相比,發酵豆粕各營養成分的消化率均有所提高,其中粗蛋白消化率提高的幅度最大。發酵豆粕的品質因發酵菌種和發酵條件不同有很大差異,何玉華試驗結果與發酵豆粕在家畜及家禽上的研究結果不一致,因此更需進一步對試驗結果論證。
葉純子用膨化大豆部分代替育成期烏蘇里貉飼料中的魚粉,發現其對烏蘇里貉的生長發育無不良影響,能夠滿足貉的生長需求[26]。膨化工藝與發酵工藝相比較,都可以有效降低豆粕中抗營養因子含量,但膨化工藝會降低飼料中營養物質的含量,而發酵工藝卻能提高飼料中的營養物質的含量,且在工藝上更加經濟、環保,不需要膨化設備,不需要大量資金的投入[27]。
唐榮用毛霉M-1發酵豆粕代替豆粕添加到家兔日糧中,明顯促進了家兔的增重和家兔免疫器官的發育,對家兔腸道3種酶的作用效果為纖維素酶和淀粉酶的活性有顯著提高,蛋白酶的活性略有提高,但差異不顯著;家兔直腸菌群中大腸桿菌、腸球菌、葡萄球菌等條件性致病菌數量有所下降,而乳酸桿菌、雙歧桿菌等有益微生物顯著上升,添加芽抱桿菌的試驗組,效果更為明顯[28]。研究表明,家兔在生長性能方面對胰蛋白酶抑制因子不太敏感,而反對觀點是家兔采食生大豆,胰蛋白酶抑制因子會對家兔的生產性能產生不良影響,營養物質消化及某些組織器官還會出現不良反應[29-30]。
毛皮動物養殖行業在近幾年的發展中面臨著很多困境,飼料短缺儼然限制了毛皮動物養殖產業的快速發展。發酵豆粕具有抗營養因子含量少、營養物質含量豐富等優點,飼喂動物后可以促進動物生長,抑制消化道疾病,提高動物機體的免疫力。發酵豆粕在其他動物生產上的高效利用為毛皮動物養殖產業帶來了曙光。
近幾年,我國環保政策密集出臺,養殖業迎來最嚴厲的環保監管,環保不達標的養殖企業將會面臨關閉。在這樣的形勢下,開發環保綠色型飼料以降低養殖業對環境造成的影響迫在眉睫。響應我國“綠色飼料”發展的號召,發酵豆粕在毛皮動物生產中的合理利用將會前景廣闊。
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